近年来,随着海洋深水油气田的开采,海洋油气生产系统经常出现故障已成为不可避免的问题,将虚拟维修仿真技术应用于该领域水下维修作业人员的培训及维修案例的预演具有重要的意义。由于海洋油气生产领域的水下虚拟维修仿真在设计和开发中涉及的作业流程复杂,维修任务种类繁多,训练模式多样,为了能够快速准确地构建不同仿真案例,需要对维修作业进行有效建模,并能支持用户的不同认知需求。为此,提出基于模型驱动的海洋油气作业虚拟仿真开发方法。主要研究内容如下:(1)对海洋油气作业领域进行分析,结合模型驱动开发方法的相关研究,设计基于模型驱动的海洋油气作业仿真系统的开发流程;(2)以动态维修作业流程为核心,通过对多种训练模式的维修作业任务和流程逻辑进行抽象,建立基于层次时间着色Petri网(HTCPN)的统一形式化描述模型,既能支持不同层次的维修活动建模,又能对作业任务的时序特征和维修资源的多属性特征进行模拟;(3)在上述维修作业Petri网模型的基础上设计仿真脚本描述模型,可描述维修工序、工步以及动作的构成要素,便于虚拟仿真引擎的解析和执行;(4)初步开发可视化流程建模工具支持快速修改维修案例仿真脚本,并设计和实现一套海洋油气作业虚拟仿真应用系统。通过维修作业过程实例验证了模型的有效性,可使用户快速、灵活地构建不同仿真案例,提高了虚拟仿真系统的开发效率。