[pt] Os sistemas de produção de petróleo em águas profundas, incluindo as
unidades flutuantes de produção (plataformas ou navios) e todos os
equipamentos que participam da produção são atualmente projetados por
complexos sistemas de modelagem computacional. Tais sistemas envolvem as
áreas de cálculo estrutural, meteo-oceanografia (forças de correntes, ondas e
ventos), hidrodinâmica, risers (tubos de aço rígidos ou flexíveis para levar o óleo
do poço em sub-superfície até a unidade de produção), sistemas de ancoragem,
equipamentos submarinos, fundações e avaliação de risco geológico-geotécnico.
O projeto de uma nova unidade de produção é um processo longo e custoso,
podendo durar anos e consumir centenas de milhões de dólares, dependendo da
complexidade da unidade e da maturidade da tecnologia desenvolvida para
tornar o projeto econômica e tecnicamente viável. Os projetos são conduzidos
por diversos especialistas, por vezes geograficamente dispersos, gerando
artefatos e resultados independentes, porém altamente inter-relacionados. A
necessidade de colaboração é uma característica inerente aos projetos de
unidades flutuantes de produção para águas profundas. A possibilidade de
compartilhar informações entre usuários, controlar a execução de diferentes
ferramentas de modelagem, visualizar e manipular modelos 3D virtuais em
ambientes imersivos de Realidade Virtual vem empurrando os limites das
atividades dos times na indústria do petróleo especialmente em Engenharia de
Petróleo. O objetivo desta tese é o de fundamentar os princípios e equacionar os
principais problemas para o desenvolvimento de um Ambiente Colaborativo para
Engenharia, denominado CEE (Collaborative Engineering Environment), de
forma a permitir a visualização colaborativa e interpretação dos resultados de
simulações criadas nos projetos de engenharia, que em geral envolvem também
diferentes especialidades. Devido à característica multidisciplinar dos projetos, a
visualização colaborativa torna-se um componente de fundamental importância
durante o ciclo de vida de projetos de engenharia, especialmente os da área de
Engenharia Offshore, utilizada neste trabalho como caso de estudo. Propomos
um ambiente integrado para visualização colaborativa a ser usado pelas equipes
de engenheiros projetistas durante a execução e controle de projetos de
engenharia complexos como é o caso dos projetos de unidades flutuantes de
produção para águas profundas. Os requisitos do sistema foram levantados com
o objetivo de permitir uma colaboração efetiva entre os participantes, criando um
ambiente propício para discussão, validação, interpretação e documentação dos
resultados das simulações executadas durante as fases de um projeto de
engenharia. Para aumentar ainda mais a capacidade de interpretação e uma
melhor compreensão dos resultados o suporte a visualização em ambientes
imersivos 3D também esta disponibilizado na ferramenta de visualização
utilizada, que foi especialmente adaptada para a área de Engenharia Offhore.
Para atingir estes objetivos, propomos uma Arquitetura Orientada a Serviços
para o CEE. Esta arquitetura é composta pela integração de diferentes
tecnologias de Trabalho Colaborativo Auxiliado por Computador (CSCW),
Realidade Virtual e Computação em Grade. Utiliza-se um sistema de Gerência
de Workflows de Experimentos Científicos (ScWfMS), baseado em BPEL
(Business Process Execution Language), para execução de simulações de
engenharia em uma infra-estrutura de computação em grade subjacente e um
sistema de Videoconferência (VCS) para suporte a colaboração de áudio e
vídeo. Para a visualização dos resultados um sistema de visualização,
especializado para Engenharia Offshore, ENVIRON, foi desenvolvido em
conjunto com a equipe da PUC-Rio/TecGraf. / [en] Deep-water production systems, including floating production units (platforms or
ships) and all the equipments playing a part in the production process, are
currently designed by means of complex computational modeling systems. Those
systems involve the areas of structural calculus, meteo-oceanography (currents,
waves and wind forces), hydrodynamics, risers (rigid or flexible steel pipes for
carrying oil from the well in subsurface up to the production unit), mooring
systems, submarine equipment, seabed foundations and Geologic/Geotechnical
risk assessment. The project of a new production unit is a lengthy and expensive
process, that can last many years and consume hundreds of million of dollars,
depending on the complexity of the unit and how mature is the technology
developed to make the project technically and economically feasible. Projects are
conducted by diverse specialists, sometimes geographically distributed, yielding
independent but highly interrelated artifacts and results. The need for
collaboration is an inherent characteristic of deep-water floating production unit
projects. The possibility to share information among users, control the execution
of different modeling tools, visualize and manipulate virtual 3D models in
immersive Virtual Reality (VR) environments is pushing the limits of teamwork
activities in oil and gas industry especially in Offshore Engineering. The objective of
this thesis is to establish the fundamental principles and address the main issues
in the development of a Collaborative Environment for Engineering, named CEE
(Collaborative Engineering Environment), in order to allow the collaborative
visualization and interpretation of simulation results produced in engineering
projects, which in general also involve different specialties. Due to the multidisciplinary
characteristic of those projects, collaborative visualization becomes a
key component during the life cycle of engineering projects, especially those in
Offshore Engineering, used in this work as case of study. We propose an
integrated collaborative environment to be used by project engineers teams
during the execution and control of complex engineering projects, as is the case
of the projects of deep-water floating production units. The system requirements
were carefully compiled aiming to enable an effective collaboration among the
participants, creating a suitable environment for discussing, validating,
interpreting and documenting the results of the simulations executed during the
different phases of an engineering project. To further improve the interpretation
capacity and a better comprehension of results the support for immersive 3D
visualization is also available in the visualization tool, especially tailored for the
Offshore Engineering domain. In order to meet these goals, we devise a Service-
Oriented Architecture (SOA) for CEE. This architecture is composed of the
integration of different technologies of Computer Supported Collaborative Work
(CSCW), Virtual Reality (VR) and Grid Computing (GC). We use a Scientific
Workflow Management System (ScWfMS), based on BPEL (Business Process
Execution Language), a Grid-enabled software infrastructure for executing
engineering simulations, and a Video Conferencing system (VCS) to furnish
audio and video collaboration. For visualizing the results, a VR visualization tool,
specialized for Offshore Engineering, ENVIRON, has also been developed in
conjunction with the PUC-Rio/TecGraf team.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:29063 |
| Date | 07 February 2017 |
| Creators | ISMAEL HUMBERTO FERREIRA DOS SANTOS |
| Contributors | MARCELO GATTASS, ALBERTO BARBOSA RAPOSO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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