石油勘探開發(fā)專業(yè)軟件共享技術(shù)研究與應(yīng)用

◆張?jiān)骑w 李志剛 韓慶時(shí) 孫 超 劉 銳

石油勘探開發(fā)專業(yè)軟件共享技術(shù)研究與應(yīng)用

◆張?jiān)骑w 李志剛 韓慶時(shí) 孫 超 劉 銳

(中海油研究總院有限責(zé)任公司信息數(shù)據(jù)中心 北京 100028)

為掌握集團(tuán)公司科研軟件許可證的真實(shí)需求，提高其利用率，通過對(duì)各分公司海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，挖掘軟件許可證應(yīng)用峰谷周期不同的規(guī)律，利用共享方法設(shè)計(jì)和建立許可證應(yīng)用中心，實(shí)現(xiàn)企業(yè)版軟件在集團(tuán)公司范圍內(nèi)集中管理與共享應(yīng)用，減少集團(tuán)公司許可證采購(gòu)數(shù)量，節(jié)約軟件投資成本，該研究提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的許可證需求預(yù)測(cè)方法，為企業(yè)版軟件規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

跨平臺(tái)；數(shù)據(jù)采集；輔助決策；數(shù)據(jù)分析

0 引言

隨著海洋石油工業(yè)的快速發(fā)展，科研軟件在勘探開發(fā)研究中發(fā)揮了重要的作用，已成為科研生產(chǎn)不可缺少技術(shù)研究手段。石油勘探開發(fā)綜合研究需要多學(xué)科、多專業(yè)協(xié)同，為更加精準(zhǔn)的儲(chǔ)量預(yù)測(cè)、綜合決策提供技術(shù)保障[1]。在石油勘探領(lǐng)域中有大量的解釋專業(yè)軟件被頻繁使用，但由于軟件許可證數(shù)量有限，導(dǎo)致日?？蒲信c生產(chǎn)工作不能正常進(jìn)行[2]。科研軟件許可證昂貴，提高其利用率是企業(yè)降本增效的有效方式。楊顯峰等通過設(shè)計(jì)了專業(yè)軟件遠(yuǎn)程共享應(yīng)用模式，解決跨國(guó)石油公司專業(yè)軟件軟硬件資源共享應(yīng)用上存在的問題，其在軟件許可證共享應(yīng)用上并未涉及[3]。集團(tuán)公司各所屬單位軟件許可證獨(dú)立使用，由于缺少技術(shù)手段準(zhǔn)確計(jì)算許可證使用數(shù)量，只能通過任務(wù)量和技術(shù)人員數(shù)量來估算需求，隨著各單位科研任務(wù)和人數(shù)不斷增加，許可證總數(shù)成倍數(shù)增長(zhǎng)?？蒲熊浖r(jià)格昂貴，為滿足科研生產(chǎn)需要，公司不得不投入巨額資金購(gòu)買許可證。近年來，國(guó)際油價(jià)暴跌，上游業(yè)務(wù)受到嚴(yán)重影響[4,5]，持續(xù)高投入面臨挑戰(zhàn)。

本文在獲取許可證海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)分析方法，挖掘各單位軟件許可證使用峰谷周期規(guī)律，建立集團(tuán)公司許可證共享中心，提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的許可證需求預(yù)測(cè)方法，為公司科研軟件應(yīng)用規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 共享技術(shù)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)可視化：

（1）跨平臺(tái)許可證使用數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，科研軟件種類眾多，許可證服務(wù)運(yùn)行在linux、windows等異構(gòu)操作系統(tǒng)下，鄧?yán)虻日J(rèn)為傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的許可證管理模式已不能滿足全面管控的要求[6]，提出對(duì)軟件許可證的預(yù)留與管控，提高利用率。但對(duì)于多個(gè)軟件、多個(gè)系統(tǒng)許可證使用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)沒有提出明確的解決方案。基于Flexlm、SafeNet、底層IO請(qǐng)求和網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，提出分時(shí)輪回異步采集機(jī)制，并將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式與非標(biāo)準(zhǔn)格式重新結(jié)構(gòu)化輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全采集。見圖1。

圖1 跨平臺(tái)許可證數(shù)據(jù)采集圖

（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，基于ASP.NET 2.0進(jìn)行開發(fā)，Python語言編程實(shí)現(xiàn)，底層數(shù)據(jù)庫(kù)為SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)，利用許可證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)等功能。數(shù)據(jù)展示為使用者提供便利，可視化技術(shù)出現(xiàn)在科學(xué)計(jì)算可視化（Visualization in Scientific Computing），指利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像處理、計(jì)算機(jī)信號(hào)處理等方法對(duì)數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)進(jìn)行表達(dá)[7]。針對(duì)數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)，孫秋年等提出將管理分析與數(shù)據(jù)可視化結(jié)合，在有限的時(shí)間內(nèi)快速理解和分析數(shù)據(jù)[8]。在數(shù)據(jù)的種類與范圍與許可證使用數(shù)據(jù)存在差異。許可證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從多個(gè)維度迅速直觀展示許可證使用情況需求，研發(fā)許可證監(jiān)測(cè)可視化技術(shù)，集合多個(gè)數(shù)據(jù)圖表，支持多表關(guān)聯(lián)、追加合并，包括使用頻率、峰谷周期、購(gòu)買數(shù)與使用數(shù)合理性分析等，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨專業(yè)許可證應(yīng)用數(shù)據(jù)多角度立體展示功能。

功能實(shí)現(xiàn)主要方法：

public void createReport(String software,String startDate,String endDate) {

List licenseNameList = getLicenseNameList(software);

View report = new View();

//創(chuàng)建匯總頁

createSummary();

//遍歷軟件許可List

for(LicenseInfo li:licenseNameList) {

//創(chuàng)建分項(xiàng)頁

createItem();

//繪制圖表

drawChart(report);

}

}

public void drawChart(View report) {

//創(chuàng)建圖表

ChartShape chart = report.addChart();

//設(shè)置數(shù)據(jù)系列

chart.setSeriesName();

chart.setSeriesYValueFormula();

chart.setCategoryFormula();

//設(shè)置圖例

chart.setLegend();

//設(shè)置坐標(biāo)軸范圍

chart.setScaleValueRange();

}

組合顯示多樣化：顯示多軟件、多模塊在各個(gè)單位的使用數(shù)、購(gòu)買數(shù)、最大值，并自動(dòng)集成繪制趨勢(shì)圖，見圖2。

圖2 多單位使用數(shù)據(jù)分布圖

指標(biāo)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化：生成軟件使用匯總報(bào)告，統(tǒng)計(jì)軟件的整體使用情況，包括該軟件所有模塊在所有單位的使用峰值及使用率，并自動(dòng)繪制使用峰值統(tǒng)計(jì)圖，見圖3。

圖3 同一模塊峰值示意

2 建立許可證共享應(yīng)用中心

2.1 設(shè)計(jì)“本地+共享中心”應(yīng)用模式

集團(tuán)公司許可證共享應(yīng)用，共享架構(gòu)設(shè)計(jì)了南方與北方共享中心?？鐓^(qū)域共享必然導(dǎo)致許可證訪問用戶數(shù)與許可證進(jìn)程數(shù)劇增，為突破服務(wù)器帶寬和系統(tǒng)用戶數(shù)方面的限制，利用許可證服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)鏈路綁定技術(shù)，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，確保多用戶同時(shí)訪問無延遲。經(jīng)過Geoframe與Jason兩個(gè)軟件在線用戶對(duì)服務(wù)器承載用戶數(shù)壓力測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示在服務(wù)器（2顆CPU，8個(gè)核心，主頻3.2Ghz，內(nèi)存48GB）以及萬兆網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，Redhat5.8下最多支持515個(gè)用戶同時(shí)訪問，此結(jié)論為確定共享軟件規(guī)模提供了數(shù)據(jù)支持。

2.2 跨區(qū)域共享應(yīng)用中心安全性

地震資料綜合研究具有連續(xù)性特點(diǎn)，許可證應(yīng)用的連續(xù)性至關(guān)重要。在許可證應(yīng)用安全性上，建立許可服務(wù)的“多活”站點(diǎn)，確保許可證服務(wù)器故障能夠快速提供服務(wù)。其原理在于一臺(tái)許可服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，另外的服務(wù)器能快速地提供許可服務(wù)，提升許可服務(wù)的高可用性，確保許可證在有限公司范圍內(nèi)共享應(yīng)用的安全與穩(wěn)定。見圖4。

圖4 服務(wù)器多活站點(diǎn)示意圖

3 基于滑動(dòng)平均算法的需求預(yù)測(cè)方法

概率統(tǒng)計(jì)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)方面應(yīng)用廣泛，為解決現(xiàn)實(shí)世界中的問題提供研究思路[9,10]。通過對(duì)共享中心許可證使用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，首次利用滑動(dòng)平均算法[9]預(yù)測(cè)許可證需求數(shù)量趨勢(shì)，結(jié)合科研任務(wù)量和人員數(shù)量，為集團(tuán)公司許可證采購(gòu)與制定許可證共享分配策略提供依據(jù)?；瑒?dòng)平均的計(jì)算公式如下：

Ft＝（At-1＋At-2＋At-3＋…＋At-30）/n,

Ft代表預(yù)測(cè)值；

n代表移動(dòng)平均的時(shí)期個(gè)數(shù)；

At-1代表前期實(shí)際值；

At-2，At-3和At-n分別表示前兩期、前三期直至前n期的實(shí)際值。

以北京研究中心許可證某模塊2016年1月至12月許可證使用情況數(shù)據(jù)為例。

紅線代表許可證購(gòu)買數(shù)64個(gè)，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示最大數(shù)為40個(gè)，許可證應(yīng)用并不飽滿，勢(shì)必造成浪費(fèi)。

圖5 許可證需求預(yù)測(cè)示意圖

基于以上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論，對(duì)北京本地許可證進(jìn)行調(diào)整，46個(gè)留在本地，其余放在共享中心，調(diào)整后使用情況數(shù)據(jù)為2017年7月至2018年3月數(shù)據(jù)，從監(jiān)測(cè)顯示許可證應(yīng)用最大值為45個(gè)，接近購(gòu)買留在本地的46個(gè)，許可證的使用率提高，驗(yàn)證了基于滑動(dòng)平均算法的許可證需求方案的合理性。

4 應(yīng)用效果與分析

（1）科研軟件共享中心，首次實(shí)現(xiàn)跨操作系統(tǒng)、跨軟件廠商、跨區(qū)域的許可證全面數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)；

（2）通過對(duì)采集8000多萬條監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，用戶使用許可證數(shù)量趨勢(shì)符合泊松分布規(guī)律（12個(gè)月為周期），指導(dǎo)、制定許可證采購(gòu)策略；

（3）許可證共享中心為1800多名科研人員服務(wù)，該共享應(yīng)用模式相比傳統(tǒng)模式一次性節(jié)約采購(gòu)成本25%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)束語

專業(yè)軟件許可證跨操作系統(tǒng)、跨軟件廠商、跨區(qū)域共享應(yīng)用模式，突破傳統(tǒng)獨(dú)立使用的壁壘，提出的基于滑動(dòng)平均算法的許可證需求數(shù)量預(yù)測(cè)方法為采購(gòu)許可證數(shù)量提供詳實(shí)數(shù)據(jù)支撐，發(fā)現(xiàn)的用戶使用許可證數(shù)量趨勢(shì)符合泊松分布規(guī)律為公司制定軟件采購(gòu)規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。集團(tuán)公司范圍的科研軟件許可證共享應(yīng)用新模式為公司海外科研軟件共享應(yīng)用發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。

[1]李慧，李志剛，王茹，劉銳，孫超.云技術(shù)在油氣田勘探開發(fā)系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2018.

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[8]孫秋年，饒?jiān)?基于關(guān)聯(lián)分析的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2015.

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[10]張森源.概率統(tǒng)計(jì)在實(shí)際生活中的應(yīng)用分析[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2018.