Welborix, a Novel Approach Towards User-Interface Technology in Well-Performance Simulation WELBORIX, une approche originale de l'interface utilisateur en simulation de tests de puits

Abstract

Shell Research has developed an integrated well-performance simulation tool that is widely used throughout the Shell Group. However, users do not fully appreciate its advanced functionality because of the cumbersome way in which relevant input data have to be composed. To alleviate this hindrance, the WELBORIX project was initiated, the aim of which was to build an adaptive human-computer interface for an existing wellbore simulator. The main aim of the research demonstrator WELBORIX, however, was to identify general requirements for a system designed to simplify a complex interaction between human and computer. When an experienced user of the simulator models a problem, he or she draws on an extensive body of knowledge. Applying knowledge-engineering techniques, the WELBORIX interface helps a less experienced user to work with the simulator by dealing with the complexity of the input. The compositon of a valid set of input parameters is described in a knowledge base, and the process of the human-computer interaction is controlled by an inference engine that is based on backward chaining. Moreover, facts derived during the computer's reasoning process determine the composition of the output and the sequence in which it is presented to the user. A special mechanism has been designed to obtain any needed factual information that cannot be derived from rules; it consists of a transparent layer connecting the missing facts with user-interface components. The adaptative human-computer interface of WELBORIX enables occasional users to interact with the wellbore simulator in a natural way, calling objects by their common name. The experienced user, on the other hand, does not have to sacrifice any of the system's flexibility; he or she is free to take short cuts. The user controls a session through a direct-manipulation, graphic user interface, which offers combined text and graphics, context-dependent help and multiple representations of data. Object-orientation, an excellent paradigm to support the flexibility such a system demands, was embraced during the design of the interface. Because a generic approach was followed, production-technology systems should benefit from the general-purpose user-interface components that were developed to represent objects relevant to the application domain. For efficiency reasons, WELBORIX was originally developed on a SUN/UNIX workstation using COMMON LISP (with object-oriented extensions) and X-Windows. However, because it has demonstrated the excellent potential offered by knowledge-engineering techniques in combination with object orientation in the area of human-computer interfaces, it is currently being made operational using C++ and OSF/Motif. Shell Research a mis au point un outil intégré de simulation de performance de puits qui est largement employé au sein du Groupe Shell. Ses utilisateurs ne profitent cependant pas de toutes ses fonctionnalités avancées en raison de la difficulté qu'il y a à lui fournir certaines données. C'est pour remédier à cet inconvénient que le projet WELBORIX a été lancé : il s'agit de réaliser une interface homme-machine auto-adaptative pour un simulateur de puits. Le but principal de WELBORIX, maquette de recherche, était cependant d'identifier les besoins génériques d'un système conçu pour simplifier les interactions complexes entre l'utilisateur et la machine. Lorsqu'un utilisateur expérimenté du simulateur modélise un problème, il (ou elle) s'appuie sur un vaste corpus de connaissance. La mise en oeuvre de techniques d'ingénierie de la connaissance, en se chargeant de gérer la complexité des données d'entrée, permet à un utilisateur moins expérimenté de travailler avec le simulateur. Une base de connaissance contient la description de la préparation d'un jeu de paramètres d'entrée, et un moteur d'inférence fonctionnant en chaînage arrière contrôle le processus d'interaction homme-machine. De plus, les faits produits au cours du raisonnement permettent de déterminer la nature des sorties et leur ordre de présentation à l'utilisateur. Un mécanisme spécial a été mis au point pour extraire n'importe quelle information factuelle qui ne peut être déduite par des règles : il s'agit d'une couche transparente pour l'utilisateur qui relie les faits manquants à des composantes de l'interface. L'interface auto-adaptative de WELBORIX permet à des utilisateurs occasionnels de dialoguer de manière naturelle avec le simulateur de puits, en appelant les objets par leur nom courant. D'un autre côté, l'utilisateur expérimenté ne doit pas souffrir de cette plus grande flexibilité : il (ou elle) est libre de prendre des raccourcis. L'utilisateur contrôle la session grâce à une interface qui combine textes et graphiques, qui autorise les commandes directes, fournit une aide dépendante du contexte et de multiples représentations de l'information. L'orientation objet, excellent paradigme pour assurer la flexibilité exigée par un tel système, a été adoptée au cours de la conception de l'interface. Grâce à l'adoption d'une démarche générique, l'ensemble des systèmes de technologie de production devrait pouvoir exploiter les composants génériques de l'interface utilisateurs qui contiennent des représentations des objets du domaines d'application. Pour des raisons d'efficacité, WELBORIX a été initialement développé en COMMON LISP (avec des extensions objet) sur station de travail SUN/UNIX sous X-Windows. Cependant, comme il a démontré l'intérêt et le potentiel des techniques d'ingénierie de la connaissance, combinés à la représentation objet, dans le domaine de l'interface homme-machine, sa version opérationnelle est actuellement développée en C++ sous OSF/Motif.