周潔 方明

摘 要： 石油鉆井物料清單的確定直接影響到石油鉆井的效率及其成本。傳統(tǒng)的石油鉆井物料清單獲取主要依靠人員經(jīng)驗(yàn)，或構(gòu)造數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬以盡量降低石油鉆井的成本。然而無(wú)論哪種方式，在實(shí)際操作過(guò)程中都存在有靈活性差，適應(yīng)性差的問(wèn)題。為了解決此問(wèn)題，本文提出采用網(wǎng)絡(luò)眾包的方式，一方面充分利用企業(yè)多年建設(shè)所積累的數(shù)據(jù)庫(kù)，另一方面，一定程度上充分借助大眾的力量。這種新穎的商業(yè)模式，極大程度提高了石油企業(yè)的生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞： 眾包；石油鉆井； 物料清單

Abstract：The determination of petroleum drilling material bill directly affects the efficiency and cost of oil drilling. The traditional acquisition of petroleum drilling bill of materials mainly rely on personnel experience or mathematical models to simulate to minimize the cost of oil drilling. However in any case there are problems of poor flexibility and poor adaptability in actual operation. In order to solve this problem this paper proposes adopting the way of crowdsourcing. On one hand the design makes full use of the database accumulated by enterprises for many years；on the other hand makes full use of the power of the masses. This new business model has greatly enhanced the production efficiency of oil companies.

Key words： crowdsourcing；oil drilling；bill of materials

引言

石油鉆井器材具有種類繁多，價(jià)格高昂的特點(diǎn)，又因?yàn)殂@井工程對(duì)象的油氣藏結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所處地理位置環(huán)境各異，導(dǎo)致石油鉆井物料清單存在相當(dāng)大程度的不確定性。這種不確定性給石油鉆井工程數(shù)據(jù)管理與決策分析帶來(lái)了困難，高昂的成本也極大地降低了企業(yè)的生產(chǎn)效益。早年間鉆井工程物料清單的制定多依靠鉆井工作人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或者以往的鉆井器材訂單記錄，之后專家們開(kāi)始利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等一些科學(xué)計(jì)算方法來(lái)對(duì)石油鉆井物料清單進(jìn)行建模。但無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)指引還是建模指引，其靈活性和適應(yīng)性都比較差。本文采用眾包的理論和方法，將傳統(tǒng)物料清單處理方式與眾包方式結(jié)合起來(lái)，提出一種基于眾包的石油鉆井物料清單處理方法，給出基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的工作過(guò)程以及眾包模式，從而有效解決傳統(tǒng)石油鉆井物料清單面臨的低效和高成本問(wèn)題。

1 ]基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的工作過(guò)程

石油工業(yè)是中國(guó)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。油氣鉆井工程是打開(kāi)地下油藏通道，將深埋于地下巖層當(dāng)中的石油與天然氣開(kāi)采到地面上的最根本途徑[1]。油氣鉆井工程成本是石油工業(yè)各項(xiàng)成本中所占百分比最高，耗資最大的專業(yè)工程。油氣鉆井工程的作業(yè)對(duì)象—油氣藏深埋于地下，且不同地區(qū)的地質(zhì)條件各異，截然不同，且地理環(huán)境復(fù)雜多變，這就給油氣鉆井工程帶來(lái)了許多不確定因素。油氣鉆井工程投資大，風(fēng)險(xiǎn)高，疑難問(wèn)題多，其中使用的技術(shù)方法和制定的目標(biāo)方案都直接關(guān)系著施工的成敗和工程效益。

然而，影響油氣鉆井工程決策設(shè)計(jì)的因素繁多，涵蓋地質(zhì)、鉆井、采油、油藏工程等眾多專業(yè)，涉及施工工藝、生產(chǎn)管理和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等多個(gè)方面，是需要綜合豐富經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)知識(shí)的復(fù)雜決策任務(wù)，難以由某一方面人員和單一的決策方法來(lái)推導(dǎo)求解，往往需要參考借鑒來(lái)自不同專業(yè)領(lǐng)域眾多人員的專業(yè)知識(shí)。

隨著企業(yè)信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，企業(yè)積累了大量的數(shù)據(jù)，建立起各自的數(shù)據(jù)庫(kù)。就油氣鉆井而言，歷史積累的石油鉆井物料清單數(shù)據(jù)在一些特定的條件下可以直接從企業(yè)自身數(shù)據(jù)庫(kù)查找得知，但是，由實(shí)際考察則容易得知，此種完全對(duì)應(yīng)的情況少之又少。而傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)卻基于封閉世界假設(shè)，不在數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息將會(huì)判定為是假的或者是不存在的，其本身可能暴露出數(shù)據(jù)缺失、語(yǔ)義不明、輸入錯(cuò)誤的問(wèn)題弊端。絕大多數(shù)時(shí)候，出現(xiàn)的都是數(shù)據(jù)不確定的情況，而且往往僅是依憑某幾個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)將很難得到結(jié)果滿意的石油鉆井物料清單?；诖?，就需要在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息處理基礎(chǔ)上，加入人工的過(guò)程，借助大眾的力量來(lái)獲得高質(zhì)高效的石油鉆井物料清單。眾包是一種公開(kāi)面向互聯(lián)網(wǎng)大眾的分布式的問(wèn)題解決機(jī)制，是通過(guò)整合計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)上未知的大眾來(lái)完成計(jì)算機(jī)單獨(dú)難以完成的任務(wù)[2]。該機(jī)制由Howe于2006年第一次正式提出，是指一個(gè)公司或機(jī)構(gòu)把過(guò)去由員工或者承包商執(zhí)行的工作任務(wù)，以自由自愿的形式，外包給非特定的大眾網(wǎng)絡(luò)或者虛擬社區(qū)的做法，是一種在線的、分布式的問(wèn)題解決模式。

基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的工作過(guò)程如圖1所示。

當(dāng)用戶輸入查詢條件想要獲取目標(biāo)物料清單時(shí)，按照傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)精確查詢的思想，若數(shù)據(jù)庫(kù)可以根據(jù)已知的查詢條件查到目標(biāo)結(jié)果時(shí)，就是研究希望得到的理想預(yù)期。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有查詢到完全匹配的數(shù)據(jù)記錄時(shí)，會(huì)返回?zé)o結(jié)果或報(bào)錯(cuò)信息。很明顯，這不是研究想要的。因此，本次研究設(shè)計(jì)的基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)即已呈現(xiàn)和突顯出來(lái)。當(dāng)按照傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的方法難以查詢到想要的結(jié)果時(shí)，便開(kāi)始進(jìn)入眾包查詢系統(tǒng)，將查詢請(qǐng)求提交到眾包管理平臺(tái)，經(jīng)過(guò)眾包處理，返回最初查詢時(shí)想要的結(jié)果。

2 基于眾包的石油鉆井物料清單數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵解析

眾包是繼長(zhǎng)尾理論后的又一重要商業(yè)概念，甫一面世，其別具一格的創(chuàng)新模式迅速引起了相關(guān)行業(yè)的關(guān)注與重視。然而，作為一個(gè)新概念，眾包為解決問(wèn)題提供了一個(gè)嶄新思路，但在相關(guān)的文獻(xiàn)中卻只是給出了一種思想性、描述性的概念，而還未推出明確定義。眾包作為一種獨(dú)特而又高效的商業(yè)模式或者嵌入模塊，探索其中關(guān)鍵技術(shù)，掌握聚斂資源，利用能力以及借勢(shì)造勢(shì)，互利共生的規(guī)律，成為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地的強(qiáng)大實(shí)施策略及技術(shù)手段?？傊?，深入探索研究眾包的本質(zhì)屬性及關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于企業(yè)重新審視、以至重新構(gòu)建自身的商業(yè)模式，具有實(shí)踐性的指導(dǎo)意義[3]。

人群可以看作是一套專門的處理器。人類善于執(zhí)行某些任務(wù)（例如，圖像識(shí)別），而在其他方面表現(xiàn)相對(duì)遜色（例如數(shù)字處理）。同樣，機(jī)器也有其占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)之處，相應(yīng)地也存在某些劣勢(shì)。似乎人和機(jī)器的能力總是能夠達(dá)到匹配性的相輔相成，正是這種能力與特點(diǎn)即為研究構(gòu)建基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了基礎(chǔ)可能。在這里，擬將研究論述的是影響基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，內(nèi)容闡釋可見(jiàn)如下。

（1）性能及穩(wěn)定性分析。人員和機(jī)器無(wú)論從工作速度、成本、以及工作質(zhì)量上，由于其本質(zhì)屬性的不同，都存在相當(dāng)大的差異。從人員本體角度來(lái)說(shuō)，不同的人與人之間，或者同一個(gè)人在不同的狀態(tài)、不同的階段下，其工作質(zhì)量都會(huì)表現(xiàn)出差別。同時(shí)，惡意行為和垃圾郵件也是不容忽視的工程因素。這些問(wèn)題對(duì)于想要得到的理想鉆井物料清單都會(huì)產(chǎn)生莫大的作用影響。

（2）任務(wù)描述與歧義處理。由于自然語(yǔ)言可能存在的多重語(yǔ)義性和問(wèn)題本身的主觀需求，人群有時(shí)對(duì)于任務(wù)的接受會(huì)摻雜一定的模糊性。與編程語(yǔ)言命令不同，人群需要具有容易理解的可讀指令的圖形用戶界面。界面的布局和設(shè)計(jì)會(huì)直接影響到人們對(duì)于任務(wù)的理解和完成任務(wù)的速度和準(zhǔn)確度。因此，當(dāng)進(jìn)行基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，就需要仔細(xì)規(guī)劃每一個(gè)任務(wù)，即使在無(wú)法確定答案的絕對(duì)準(zhǔn)確性的情況下也必須創(chuàng)建完善的質(zhì)量控制機(jī)制。

（3）眾包結(jié)果質(zhì)量控制。由于大眾完成任務(wù)會(huì)獲得一定的物質(zhì)或精神獎(jiǎng)勵(lì)，因此有部分大眾就可能會(huì)為了得到物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)進(jìn)行欺詐，從而造成眾包的結(jié)果并不具有信服力。針對(duì)這一問(wèn)題，許多研究人員展開(kāi)了研究，并通過(guò)各種有效機(jī)制來(lái)提高結(jié)果質(zhì)量。

3 眾包管理平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)

本文研發(fā)的基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)，是在傳統(tǒng)認(rèn)知的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中引入眾包平臺(tái)，眾包管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與執(zhí)行是基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的核心與關(guān)鍵。與傳統(tǒng)的眾包方式相同，該平臺(tái)是由發(fā)包方、眾包引擎、接包方三部分組成。其中，發(fā)包方就是眾包任務(wù)中的任務(wù)請(qǐng)求者，在本系統(tǒng)中即為石油鉆井所屬公司請(qǐng)求查詢鉆井物料清單的工作人員，接包方也就是接受任務(wù)、準(zhǔn)備完成任務(wù)的人。

在基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)中，就其眾包管理平臺(tái)部分而言，主要使用的是多Agent技術(shù)。Agent技術(shù)曾經(jīng)一度被眾多專家學(xué)者譽(yù)為將會(huì)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一個(gè)卓具影響力和開(kāi)創(chuàng)性的重大突破。其中的一個(gè)重要原因就在于，Agent技術(shù)在基于網(wǎng)絡(luò)的分布計(jì)算這個(gè)當(dāng)今計(jì)算機(jī)主流技術(shù)領(lǐng)域正在發(fā)揮著日益突出的現(xiàn)實(shí)作用。

本文在設(shè)計(jì)給出的基于眾包的石油鉆井物料清單的查詢系統(tǒng)中，為了改善在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的工作人員和數(shù)據(jù)使用始終被動(dòng)的局面，就選擇采用了多Agent的技術(shù)。將處理過(guò)程中涉及的各個(gè)組成部分各自構(gòu)造成一個(gè)單獨(dú)的Agent，以多個(gè)Agent協(xié)作和工作方式就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的基于眾包的石油鉆井物料清單的信息查詢。本文研究設(shè)計(jì)的平臺(tái)的總體架構(gòu)主要分為3個(gè)主要部分，也就是：發(fā)包方使用的數(shù)據(jù)處理任務(wù)的管理器、眾包引擎以及接包方使用的眾包數(shù)據(jù)處理執(zhí)行器。

在基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)中，發(fā)揮中樞掌控作用的就是眾包管理平臺(tái)。當(dāng)面對(duì)地質(zhì)環(huán)境的改變，石油鉆井工作人員意圖采用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的方式獲得目標(biāo)物料清單時(shí)，將其提交至基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)，若其在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)并不能尋找到與其完全匹配或是模糊匹配的數(shù)據(jù)查詢處理任務(wù)的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)將發(fā)包方的任務(wù)發(fā)至眾包管理平臺(tái)區(qū)域內(nèi)。而當(dāng)探討設(shè)計(jì)的基于眾包的石油鉆井物料清單管理平臺(tái)收到一個(gè)由于數(shù)據(jù)不確定而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)任務(wù)時(shí)，發(fā)包方的用于任務(wù)描述的Agent會(huì)結(jié)合具體的石油鉆井的應(yīng)用背景，將任務(wù)予以規(guī)范描述，再由任務(wù)發(fā)布Agent對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述。基于接包方的任務(wù)感知Agent參與到任務(wù)中來(lái)，并由結(jié)果感知Agent來(lái)獲取相應(yīng)的結(jié)果。眾包引擎中的結(jié)果接受Agent進(jìn)行結(jié)果的接受并由結(jié)果提交Agent返回到發(fā)包方。

4 基于眾包的石油鉆井物料清單的SQL語(yǔ)句設(shè)計(jì)

本文將特定的SQL語(yǔ)句定義為OlSql，一個(gè)支持眾包的SQL擴(kuò)展。研究中將OlSql設(shè)計(jì)為SQL的最小擴(kuò)展，用來(lái)支持缺少部分?jǐn)?shù)據(jù)或者缺少全部數(shù)據(jù)乃至數(shù)據(jù)項(xiàng)都無(wú)法確定的用例。這樣的方法允許程序員以與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)基本相同的方式編寫(xiě)代碼。在基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)中，主要包括2種形式的眾包。一種是對(duì)于特定屬性元素的眾包，一種是對(duì)于全部清單元素的眾包，下面將分別針對(duì)這2種眾包給出分析與論述。

4.1 特定屬性的眾包

以石油鉆井物料清單中的不同型號(hào)物料進(jìn)行眾包為例，研發(fā)可得如下代碼：

Create Table DBOM{

Mat_Id int primary key，

Mat_Name varchar2（50），

Mat_Type Olvarchar2（50），

Mat_Num Ol int，

Mat_Price int，

}；

由石油鉆井的實(shí)際背景可以知道，在鉆井生產(chǎn)的過(guò)程中，一口井鉆井物料的使用與消耗是由鉆井設(shè)計(jì)所形成的的鉆具組合、套管組合、鉆井液和其它主要輔材的消耗來(lái)最終確定的。油井分3次開(kāi)鉆鉆井，每次開(kāi)鉆的深度不同，所使用的鉆頭、管材大小、型號(hào)、強(qiáng)度等也各有不同，對(duì)于每次開(kāi)鉆，都需要分別設(shè)計(jì)有符合需求的鉆井/鉆具/套管組合。此處，可將各材料給出ID作為主鍵，各材料的名字也已知并確定，但是對(duì)應(yīng)哪種材料，數(shù)量需要多少是不確定的，因而可將其作為眾包數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，當(dāng)給定條件后，材料名稱和材料價(jià)格及編碼為確定元素，而需要查詢的就是每次開(kāi)鉆應(yīng)配備的材料數(shù)量，其為眾包數(shù)據(jù)類型。換言之，在進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時(shí)，當(dāng)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)查詢不到眾包數(shù)據(jù)時(shí)，則不會(huì)象傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)一樣直接返回報(bào)錯(cuò)或者空值，而是會(huì)將其傳入眾包查詢系統(tǒng)借助大眾力量給出恰當(dāng)?shù)拇鸢浮?/p>

4.2 全部屬性的眾包

對(duì)石油鉆井物料清單所需物料項(xiàng)目全部眾包，研發(fā)代碼可見(jiàn)如下：

Creat OlTable DBOM{

ID int primary key，

Drills_id varchar（8），

Drills_num int（3），

Roller_bit_id varchar（8），

Roller_bit_num int（3），

.........}

在全部屬性眾包的過(guò)程中，設(shè)計(jì)的任務(wù)描述Agent會(huì)給出相應(yīng)的任務(wù)描述，至于具體需要哪些鉆具，如何將其進(jìn)行組合，可對(duì)其進(jìn)行全部的眾包，從外界獲得一系列整套的眾包方案。但在實(shí)踐中，要采用哪種眾包方案則由眾包質(zhì)量控制機(jī)制得出最終的優(yōu)選結(jié)果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，研究實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)關(guān)系查詢系統(tǒng)，與傳統(tǒng)關(guān)系查詢系統(tǒng)的不同主要在于其中強(qiáng)調(diào)了人工輸入的內(nèi)容，對(duì)于部分或者是全部數(shù)據(jù)均為未知的情況。本文設(shè)計(jì)的基于眾包的石油鉆井物料清單系統(tǒng)，確實(shí)可以利用人力投入來(lái)延伸擴(kuò)展基于SQL查詢處理的范圍。當(dāng)然，還有許多后續(xù)研究亟待完善，諸如設(shè)計(jì)評(píng)估和保存的答案質(zhì)量等問(wèn)題。答案質(zhì)量將受到人力激勵(lì)和技能以及設(shè)計(jì)要求研發(fā)的工作結(jié)構(gòu)和定制界面等多重制約。在延遲和成本方面的表現(xiàn)也與眾包系統(tǒng)和接包方互動(dòng)方式有關(guān)。同時(shí)，緩存和管理眾包的方案，如果能夠趨于完備，就可顯著提高系統(tǒng)性能，更為動(dòng)態(tài)多變的石油鉆井環(huán)境下物料清單的確定提供了有效實(shí)用的優(yōu)勢(shì)支持。

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