近年來，大慶油田慶新油田大力投入開展數(shù)字化油田建設(shè)，不斷配套完善集信息監(jiān)測、數(shù)據(jù)傳輸和處理以及智能管理和決策于一體的數(shù)字化、信息化、智能化數(shù)字管理系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝改變了油田傳統(tǒng)生產(chǎn)運行模式，也給油田崗位員工培訓工作提出嶄新要求，帶來了新的動力。

源于發(fā)明專利的TRIZ理論是指導工程創(chuàng)新實踐、解決創(chuàng)新發(fā)明問題的有力武器，也是迄今為止最為系統(tǒng)的創(chuàng)新問題求解方法體系，眾多的工程實例已經(jīng)證明了這種基于發(fā)明的再發(fā)明方法的實用性和價值。但將TRIZ理論應(yīng)用于IT、商業(yè)以及人文社會領(lǐng)域的工程案例尚不多見，且學界對于這類應(yīng)用存在頗多爭議。本文結(jié)合油田崗位員工培訓工作在數(shù)字油田背景下出現(xiàn)的新問題，探討如何通過TRIZ理論引導形成具有創(chuàng)新意義的解決方案。

1 現(xiàn)有培訓系統(tǒng)初始形勢

現(xiàn)有培訓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示，系統(tǒng)主要由油田現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備、學員、生產(chǎn)資料、教室、教師、教材以及多媒體設(shè)備等組成。教師通過使用教材、多媒體設(shè)備向?qū)W員傳授原油集輸工藝，學員也可通過油田生產(chǎn)現(xiàn)場進行觀摩、實踐，學員在學習過程中所遇到的問題可與教師進行溝通。該系統(tǒng)主要通過教師授課、實物觀摩以及現(xiàn)場操作等形式，使員工熟練掌握生產(chǎn)工藝流程，熟悉崗位操作技能。

在原油集輸工藝培訓過程中，具體培訓內(nèi)容包括安全規(guī)范、常用工具、操作規(guī)程、設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝流程等。一般新入廠的青年員工培訓周期為一年，轉(zhuǎn)崗員工培訓周期為3個月，要求學員了解原油集輸?shù)墓に嚵鞒蹋莆赵O(shè)備結(jié)構(gòu)和常用工具，熟練掌握安全規(guī)范和操作規(guī)程，并在培訓結(jié)束時進行定級考核，驗收培訓成果。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和學員反饋信息，當前培訓系統(tǒng)崗位技能培訓目標落實并不好，亟待解決。

2 問題因果分析

為明確現(xiàn)有原油集輸工藝培訓系統(tǒng)存在的根本問題，作者與油田培訓教師、學員以及培訓管理人員進行了深入的交流和探討，利用因果分析工具進行了關(guān)鍵問題排查，得到具體分析結(jié)果如圖2-1所示。

經(jīng)過因果分析，明確現(xiàn)有原油集輸工藝培訓系統(tǒng)待解決的關(guān)鍵問題，結(jié)合常規(guī)培訓技術(shù)和管理手段，提出6個解決方案：

（1）將學員的培訓成績與教師的年終獎掛鉤來提高教師對培訓的重視。

（2）將學員的培訓成績與學員的年終獎掛鉤來提高學員對培訓的重視并調(diào)動學員主動性。

（3）使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建出虛擬油田現(xiàn)場，學員通過電腦對現(xiàn)場設(shè)備進行虛擬操作來滿足培訓對操作技能要求。

（4）學員可在辦公室進行在線學習，不受教室限制，教學方式靈活，無需集中組織。

（5）將教材設(shè)為電子版，方便更新。

（6）考核方式采用理論與實踐相結(jié)合的方式。

3 最終理想解

在使用最終理想解解題時，采用六問法引導思路，具體見表3-1。

通過最終理想解，提出兩個解決方案：

（1）利用網(wǎng)絡(luò)、多媒體設(shè)備及辦公室，進行網(wǎng)上在線教學，現(xiàn)場的影像資料通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽，在線與老師互動并進行考核，實現(xiàn)學員自己完成培訓學習。

（2）引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，利用現(xiàn)有資源中的多媒體設(shè)備結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)造出虛擬的現(xiàn)場設(shè)備，使學員身臨其境感受現(xiàn)場環(huán)境，實現(xiàn)學員與現(xiàn)場的交互。在虛擬的三維環(huán)境中，原油集輸?shù)母拍钭兊镁唧w生動，降低了學習原油集輸工藝的難度。學員通過電腦就可以自己掌握原油集輸工藝。

4 問題多維度求解

4.1 功能分析與裁剪

當前原油集輸工藝培訓系統(tǒng)的主體功能為培訓學員掌握原油集輸工藝，其功能圖表如圖4-1所示。

裁剪是通過裁剪掉系統(tǒng)中存在問題組件（如產(chǎn)生有害作用組件、作用不足組件等），同時消除沒有存在必要的功能，或者轉(zhuǎn)移問題組件承載功能到系統(tǒng)其他組件上，使問題得以消除，而系統(tǒng)整體功能保持不變的問題求解方法。具體裁剪過程應(yīng)循序漸進逐步完成。本案中通過裁剪教室、裁剪教材、裁剪現(xiàn)場設(shè)備、裁剪教師、裁剪生產(chǎn)資料等5步實現(xiàn)對現(xiàn)有原油集輸工藝培訓系統(tǒng)的徹底裁剪，并提出若干技術(shù)方案，系統(tǒng)功能模型裁剪過程如圖4-2所示。裁剪后模型與最終理想解目標相契合，系統(tǒng)裁剪后的功能模型如圖4-3所示。

通過功能裁剪提出5個解決方案：

（1）可采用分散式在線教學。學員可利用辦公室中的電腦進行在線學習，既擺脫了培訓受場地的影響，同時也增加了受訓時間。

（2）將教材制成電子版，學員可通過多媒體設(shè)備瀏覽，更新教材只需在網(wǎng)絡(luò)上進行。

（3）利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建立虛擬原油集輸設(shè)備。學員利用電腦對虛擬生產(chǎn)設(shè)備進行操作。

（4）可采用計算機人工智能代替教師。

（5）將生產(chǎn)資料（電子版）、教材（電子版）、三維虛擬原油集輸設(shè)備融合為一個虛擬培訓系統(tǒng)，采用計算機人工智能代替教師。

4.2矛盾分析

通過功能分析和裁剪可以形成“互聯(lián)網(wǎng)+培訓”的問題求解方案，該方案與最終理想解的目標相契合，但要根據(jù)油田的實際情況來選擇和確定最終實施方案。在具體方案實施過程前，尚存在著教材更新、培訓組織、事故處理培訓等若干問題需要解決，本案采用矛盾分析的方法進行求解。

4.2.1 教材更新的技術(shù)矛盾

4.2.1.1 技術(shù)矛盾分析

利用技術(shù)矛盾分析的“如果…，那么…，但是…?！北硎鰜矸治龃_定和驗證技術(shù)矛盾，具體表述如下：

正向描述EC1：“如果（A+）經(jīng)常更新教材，那么（B+）教學內(nèi)容貼近工程實際，但是（C-）耗費大量人力物力”；

反向描述EC2：“如果（A-）不經(jīng)常更新教材，那么（C+）節(jié)省大量人力物力，但是（B-）教學內(nèi)容脫離工程實際”。

4.2.1.2 技術(shù)矛盾確定

確定要解決的技術(shù)矛盾發(fā)生在“更新教材人力物力消耗（C）”與“教學內(nèi)容的工程實用性（B）”之間，發(fā)生在“教材更新（A）”的時候。經(jīng)分析，對應(yīng)通用工程參數(shù)為：

改善的參數(shù)：（39）生產(chǎn)率；

惡化的參數(shù)：（27）可靠性。

因此，對應(yīng)教材更新的技術(shù)矛盾為生產(chǎn)率與可靠性。

4.2.1.3 解決方案模型

對應(yīng)查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創(chuàng)新原理為：

（1）分割，（35）參數(shù)變化，（10）預操作，（38）加速氧化。

通過探討創(chuàng)新原理得到3個解決方案：

（1）應(yīng)用分割原理，將教材不頻繁更新的部分與頻繁更新的部分分開，只需更新內(nèi)容時常變化的部分，節(jié)約資源。

（2）應(yīng)用參數(shù)變化原理，將普通紙質(zhì)教材制成電子版，更新內(nèi)容只需在電腦上操作。

（3）應(yīng)用預操作原理，在平時編寫一些操作手冊，當編寫新教材時可用操作手冊中的內(nèi)容。

4.2.2 培訓組織的技術(shù)矛盾

4.2.2.1 技術(shù)矛盾分析

利用技術(shù)矛盾分析的“如果…，那么…，但是…?！北硎鋈缦拢?/p>

正向描述EC1：“如果（A+）集中組織培訓，那么（B+）一次可培訓較多學員，但是（C-）需要大量資源”；

反向描述EC2：“如果（A-）不集中組織培訓，那么（C+）需要少量資源，但是（B-）一次可培訓學員較少”。

4.2.2.2 技術(shù)矛盾確定

確定要解決的技術(shù)矛盾發(fā)生在“培訓學員數(shù)量”與“所需資源”之間，發(fā)生在“培訓組織”的時候。經(jīng)分析，對應(yīng)通用工程參數(shù)為

改善的參數(shù)：（39）生產(chǎn)率；

惡化的參數(shù)：（23）物質(zhì)損失。

因此，對應(yīng)教材更新的技術(shù)矛盾為生產(chǎn)率與可靠性。

4.2.2.3 解決方案模型

對應(yīng)查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創(chuàng)新原理為：

（28）機械系統(tǒng)替代，（10）預操作，（35）參數(shù)變化，（23）反饋。

通過探討創(chuàng)新原理得到兩個解決方案：

（1）采用機械系統(tǒng)替代原理。應(yīng)用電腦和網(wǎng)絡(luò)來進行分散式教學，無需組織。

（2）采用預操作原理。在培訓前，要求學員掌握簡單的原油集輸基礎(chǔ)知識，只有通過基礎(chǔ)知識考核的學員可參與集中培訓，解決復雜疑難的問題，這樣就可既提升受訓學員的數(shù)量又節(jié)省培訓時間和資源。

4.2.3 事故處理培訓的物理矛盾

原油集輸生產(chǎn)現(xiàn)場的事故處理工藝是學員必須掌握的一項技術(shù)。而現(xiàn)有的培訓系統(tǒng)中無法讓學員實際操作，只能通過教師的講解和影像資料來學習，這大大降低了學員處理事故的能力，存在的物理矛盾描述如下：

“油田生產(chǎn)現(xiàn)場”應(yīng)該（A+）“停產(chǎn)”，以滿足“教導學員事故處理措施”要求；

“油田生產(chǎn)現(xiàn)場”應(yīng)該（A-）“不停產(chǎn)”，以滿足“完成原油生產(chǎn)任務(wù)”要求。

通過上面論述可以確定關(guān)于事故處理培訓存在既“要停產(chǎn)”又“不能停產(chǎn)”的物理矛盾。采用分離原理求解問題得到四個解決方案：

（1）設(shè)計相同的生產(chǎn)現(xiàn)場，專為培訓建立。（空間分離）

（2）將時間分為設(shè)備檢修期與運行期。學員在現(xiàn)場設(shè)備檢修時進行學習，其余時間不到現(xiàn)場學習。（時間分離）

（3）現(xiàn)實生活中油田現(xiàn)場為多維空間，可利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬三維模型，學員可在電腦上操作。（條件分離）

（4）采用師傅帶徒弟的方式進行培訓。將培訓與常規(guī)的工作融合在一起，對于學員來說是在進行培訓，可以接觸到事故操作，對于原油生產(chǎn)系統(tǒng)來說是在正常生產(chǎn)，不必涉及停產(chǎn)問題。（整體與局部分離）

5 改善教師授課效果的物-場模型分析

目前的原油集輸操作培訓系統(tǒng)采用的是填鴨式教學，教師直接向?qū)W員灌輸知識。由于學員無法實際操作，且教材滯后于現(xiàn)場情況，因此通過教師的講解向?qū)W員傳授原油集輸操作技能效應(yīng)太弱?，F(xiàn)有原油集輸操作培訓系統(tǒng)教師授課的物-場模型為效應(yīng)不足模型，直接灌輸可以理解為作用對象之間的剛性接觸，屬于機械場，教師為施加作用方，學員為被作用對象，其物-場模型如圖5-1所示。

根據(jù)效應(yīng)不足物-場模型的一般解法5，可考慮在教師的教學環(huán)節(jié)中引入其他形式的場（如添加視頻動畫等）來激發(fā)學員的學習興趣，提高崗位技能培訓效果。視頻動畫對于學員具有更大的吸引力，利用理解為磁場，增加視頻動畫改進后系統(tǒng)物-場模型如圖5-2所示。

也可以考慮利用效應(yīng)不足物-場模型的一般解法6，將教師和學員之間的直接作用改為通過中介物的間接作用實現(xiàn)（如采用遠程視頻，案例教學，網(wǎng)絡(luò)教學），從而提高授課效果。改善后系統(tǒng)物-場模型如圖5-3所示。

根據(jù)相應(yīng)病態(tài)模型的一般解法可以得到兩個解決方案：

（1）采用教師的講解與動畫視頻相結(jié)合的方式進行教學，提高學員興趣。

（2）采用遠程視頻，案例教學，網(wǎng)絡(luò)教學豐富教學內(nèi)容，提高培訓效果。

6 方案評價與選擇

通過前面的論述和分析，共得到24個技術(shù)方案，剔除雷同方案，剩余16個技術(shù)方案，經(jīng)過整理和綜合可歸納出為3個綜合方案：

綜合方案1：在培訓前，要求學員掌握簡單的原油集輸基礎(chǔ)知識，只有通過基礎(chǔ)知識考核的學員可參與集中培訓。在培訓過程中使用動畫視頻教學，并加強師生間互動，提高學員學習興趣。將教材不頻繁更新的部分與頻繁更新的部分分開，更新內(nèi)容時常變化的部分。并將課程錄制成教學視頻，學員可在辦公室或宿舍通過電腦學習。

綜合方案2：采用分散式教學。利用網(wǎng)絡(luò)、多媒體設(shè)備及辦公室，進行網(wǎng)上在線教學?，F(xiàn)場的影像資料通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽，在線與老師互動并進行考核。將普通紙質(zhì)教材制成電子版，更新內(nèi)容只需在電腦上操作。

綜合方案3：將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)造出虛擬的現(xiàn)場設(shè)備及生產(chǎn)環(huán)境，并將普通紙質(zhì)教材制成電子版。學員可在辦公室或宿舍通過電腦學習。在虛擬的三維環(huán)境中對原油集輸設(shè)備進行操作并在線與老師互動和進行考核。

在進行方案評價時，首先要建立評價指標體系，根據(jù)油田現(xiàn)場培訓專家經(jīng)驗，這里選擇培訓周期、培訓內(nèi)容、培訓效果、培訓成本和可行性等五個指標，權(quán)重設(shè)置相同，其次，要建立賦分機制，賦分采用五分制（0-4分），即指標提升效果最優(yōu)為4分，沒有效果為0分，中等效果為2分，中等偏上效果為3分，有效果但不顯著為1分。最后，根據(jù)賦分機制進行單項指標賦分，然后根據(jù)“總分=∑權(quán)重×單項指標賦分”公式求總分并進行排名，詳見表6-1。

通過對以上3個綜合方案進行對比分析，可以看出方案3的整體指標改善效果更加顯著，因此采用方案3為最終實施方案并將其命名為“互聯(lián)網(wǎng)+原油集輸工藝培訓系統(tǒng)”。通過該培訓系統(tǒng)，學員可以在虛擬環(huán)境中對原油集輸設(shè)備進行虛擬操作，同時可以對安全規(guī)范、常用工具、操作規(guī)程、設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝流程等進行學習。互聯(lián)網(wǎng)+原油集輸工藝培訓系統(tǒng)保持了原原油集輸工藝培訓系統(tǒng)的優(yōu)點，消除了原系統(tǒng)的不足，沒有使系統(tǒng)變得更復雜，沒有引入新的缺陷，具有培訓周期短、培訓內(nèi)容全面、培訓效果好的特點，符合最終理想解的特點。

7 互聯(lián)網(wǎng)+原油集輸工藝培訓系統(tǒng)簡介

互聯(lián)網(wǎng)+原油集輸工藝培訓系統(tǒng)采用3DS MAX建模技術(shù)、VRP虛擬現(xiàn)實技術(shù)、SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)，互聯(lián)網(wǎng)+原油集輸工藝培訓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-1所示。該系統(tǒng)具有模擬培訓和培訓信息管理等功能，學員與教師之間、學員與學員之間通過網(wǎng)絡(luò)進行溝通。學員通過學員入口進入任務(wù)設(shè)置界面，可以實現(xiàn)崗位知識和技能的學習、訓練以及考核，同時可以完成個人信息查閱修改以及公共閱讀功能，并可在選取要完成任務(wù)后進行任務(wù)操作。管理員通過管理員入口，可以實現(xiàn)學員學習信息查閱、技術(shù)考核管理、學員信息管理、公共信息發(fā)布以及個人信息修改。

互聯(lián)網(wǎng)+原油集輸工藝培訓系統(tǒng)中的原油集輸生產(chǎn)設(shè)備模型形象、逼真。學員可以在虛擬環(huán)境中完成對設(shè)備操作訓練。虛擬操作界面如圖7-4所示。

8 效益分析

互聯(lián)網(wǎng)+原油集輸工藝培訓系統(tǒng)的研制和開發(fā)在極大程度上解決了油田員工崗位培訓所面臨的諸多問題，充分利用了油田數(shù)字化資源，結(jié)合新時期油田員工學習特點，進一步促進和加強了崗位技術(shù)培訓管理，提高了崗位技術(shù)培訓效果，該系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用，直接經(jīng)濟效益每年為慶新油田節(jié)省數(shù)十萬元培訓費用，若將其在油田公司推廣，其經(jīng)濟效益更加可觀，具體費用見表8-1。

該系統(tǒng)社會效益更為突出，是培訓領(lǐng)域的重大突破，使公司培訓能力得到加強，員工培訓實現(xiàn)日?；⒊B(tài)化。采用虛擬現(xiàn)實仿真培訓的方式可以最大限度激發(fā)學員的學習興趣，化學員被動聽講為主動探索，提高培訓工作效率，尤其是在應(yīng)急預案方面，使不能培訓的項目變成可能，有效的處理緊急事故。在員工的崗位技能得到強化的同時，也推動公司建設(shè)形成學習型團隊，開創(chuàng)慶新公司培訓工作新局面，創(chuàng)新大慶油田培訓工作，為公司建設(shè)安全、綠色、高效、和諧的現(xiàn)代化油田發(fā)揮積極作用。 責編/劉紅偉