Engenharia baseada em modelos para aplicações de simulação, controle e operação de plantas na indústria petroquímica

Abstract

Diferentes plataformas de software de simulação, controle e supervisão de processos são utilizadas para se projetar e implementar os complexos processos da indústria petroquímica. Neste domínio, a modelagem de equipamentos e componentes de plantas físicas para as diferentes plataformas consomem uma grande quantidade de tempo, sendo o reuso dificultado por problemas de interoperabilidade devido às diferentes visões de uma mesma planta. Este trabalho apresenta uma proposta de infraestrutura MDE (Model-Driven Engineering) para desenvolvimento de aplicações de operação, controle e simulação na indústria petroquímica, mais especificamente no domínio da definição de classes de equipamentos de plantas industriais. A infraestrutura, denominada M4PIA (Model-Driven Engineering for Petrochemical Industry Automation), é composta por três metamodelos em dois níveis de abstração (independente e dependentes da plataforma alvo na qual será implementada a aplicação) e os mapeamentos necessários para transformar automaticamente o sistema modelado no mais alto nível de abstração para um modelo específico de plataforma e a seguir gerar de maneira automática o código-fonte da aplicação para ser utilizado na implementação na plataforma definida. São suportadas duas plataformas de software: o MPA, para aplicações de operação, automação e controle de processos industriais; e o EMSO, para simulação de processos petroquímicos. Uma revisão das tecnologias utilizadas e dos trabalhos deste domínio encontrados na literatura foi feita. Uma prova de conceito envolvendo a modelagem de um sistema de compressão de uma plataforma de produção de petróleo é apresentada. Tal aplicação serve para ilustrar o uso das soluções propostas, bem como para permitir uma análise sistemática da proposta em termos das características desejadas para uma infraestrutura MDE. A partir da prova de conceito desenvolvida, a infraestrutura proposta mostra-se adequada ao domínio definido e com potenciais ganhos no desenvolvimento das aplicações.

Abstract: To make the design of complex petrochemical processes more efficient and secure it is crucial to make use of different simulation, control, and supervisory software platforms. In this domain, it's desirable to avoid the waste-of-time on (re)modeling equipment and components of physical plants using different software platforms and the interoperability issues associated with the different views oh the same system. This work presents a proposal of a Model-Driven Engineering (MDE) infrastructure to design and develop industrial petrochemical applications, more specifically to describe equipment and processes of plants to be operated. The proposed solution, called M4PIA (MDE for Petrochemical Industry Automation), provides three metamodels at two abstraction levels (independent or dependent from target platform implementations) and the mappings required to automatically transform a system model, at a high-level of abstraction, into a platform-specific model and then generate the application code. Two platforms are supported: the MPA software, for industrial operation, automation and control applications; and EMSO, for the simulation of petrochemical processes. A review of related works and technologies used to design the solution is presented. A proof of concept for design and transformation of a system modeling of a compression system to an oil production platform is presented and is intended both to illustrate the proposed developing method and to allow a systematic analysis of the proposal based on MDE infrastructure desired features. The use of M4PIA allows the developer to properly express domain concepts and is promising in respect to the expected gains for the development of these industrial applications.