引言
中国石油勘探开发研究院(RIPED)成立于1958年,是中国石油天然气集团公司(CNPC)面向全球石油天然气勘探开发的综合性研究机构,业务领域涵盖油气勘探、油气田开发、油气井工程、信息与标准化、新能源勘探开发、技术培训与研究生教育等。在加强自主创新能力和建设国际一流石油研究院的背景下,科技创新成为研究院创新体系的核心和基础,是推动研究院可持续发展的不竭动力。另外,科技创新在提升研究院竞争力方面表现出越来越重要的作用,也越来越受到重 视。
2009年,中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 引 入TRIZ理论,作为技术创新的终极载体,如何将这种高效的技术创新方法引入研究院体系,是所有渴望创新的石油科技人员面临的一个重要课题。研究院采取先行试点、以点带面、循环渐进的模式组织建立了适合各系统发展的创新体系,并在实践中不断完善,起到了很好的示范和引领作用。
1 TRIZ理论体系核心
TRIZ意为发明问题解决理论,是基于知识、面向人类的发明问题解决系统方法学。
TRIZ理论由前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒于1946年创立,以后数十年中,阿奇舒勒致力于TRIZ理论的研究和完善,在他的倡导下,前苏联数十家研究机构、大学、企业组成了TRIZ研究团体,先后分析了全球近250万份高水平发明专利,从中总结出各种技术发展所遵循的规律和衍生模式,以及解决各种技术问题和物理矛盾的创新原理和法则,建立了一个由解决技术问题、实现创新多种方法和算法组成的综合理论体系,并综合多学科领域原理和法则,建立起TRIZ理论体系。
TRIZ理论核心基于两点:一是所有产品或技术系统的进化与生物系统一样,是按照一定规律发展和进化的,并且是可以被人们掌握、遵循和利用的;二是行业创新各有特点和差异,但基本技术原理是相通的,某领域的技术问题往往可以通过借鉴或运用其它领域的原理更经济地加以解决。
2 TRIZ创新方法应用过程
科技创新,方法先行。为转变创新理念,提升自主创新能力 和 研 发 能 力,中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 将TRIZ理论和CAI技术(计算机辅助设计)有机结合,实现了由“想不到”到“想得到”,再到“想得妙”的创新模式的飞跃发展。研究院采用引导—培训—应用模式,循序渐进地将TRIZ理论应用于石油科技创新实践。
2.1 创新意识引导
对管理人员进行创新意识的宣传和引导,与企业战略有机结合,采用集中培训和专项辅导两种方式,形成对TRIZ理论重要性的宏观认识,使管理者认识到持续提升企业技术创新能力项目建设的意义,接受并应用TRIZ理论,清晰地理解TRIZ理论在不增加投入的前提下,使研究院创新能力、科技实力大幅提升。
2.2 普及推广培训
针对技术人员,采用现场和视频会议相结合的方式进行创新方法普及培训,使技术人员接受TRIZ理论,并理解计算机辅助创新技术与创新能力结合能够带给研究院巨大的潜在价值;使技术人员认识到TRIZ理论是集创新方法之大成的《孙子兵法》,是解决产学研关键命题的一把钥匙,能培养创新思维方式和提高创造能力。通过推广培训,让科技人员人人握有创新钥匙,开启研究院走出“原字号”局限的大门。
2.3 提高应用能力
在TRIZ理论的指导下,技术人员的思路逐渐清晰和条理化,解决具体问题的能力大大提升,按照TRIZ理论展开在研课题的技术讨论,能找到一些行之有效的解决方案。采油采气装备研究所在进行石油钻机动力水龙头课题攻关时,技术人员通过深入分析,认识到研发基础就是机械系统替代原理,即在行星减速器内设置一个换档机构替代增扭器。
TRIZ替代原理使得顶部驱动装置性能大大优于传统顶驱,形成了“一种新型顶部驱动装置”专利。通过对照方法,技术人员厘清了创新过程中的实际创新技术路线,真正感到TRIZ理论是一种实用方法,对其有了新的认识和应用热情。
3 创新体系建设
创新体系建设是从根本上提升研究院研发能力,进而提高研究院核心竞争力,实现可持续发展的根本途径。中国石油勘探开发研究院根据各研究所的特点,在全院范围内以专业研究领域为独立单元,组织建立了适合不同专业发展的创新体系。
在实践学习过程中,研究院将更适合TRIZ理论应用的采油采气装备研究所作为试点单位,将研究所的技术创新活动逐步转变为有意识、持续不断、统一管理的有组织行为,建立了以技术创新战略、企业文化、组织结构、制度和人员为要素的创新体系,并起到了很好的示范作用。
3.1 技术创新战略
技术创新是研究院基业长青的关键要素。采油采气装备研究所将技术创新战略纳入全院发展战略,并根据油气钻采装备发展状况和发展趋势制定了明确的短期、中期和长期技术创新战略,将技术创新逐步融入日常科研活动之中,使之成为一种常态行为,形成了适合油气装备发展的创新模式。
(1)培养创新意识,深化创新理念。采油采气装备研究所通过多年的钻采装备研发实践,厘清了创新就是打破固有思维定势,兼收并蓄,形成新的思维发展观,只有这样,企业才能活力涌现,保持可持续发展。为此,采油采气装备研究所统一部署,设立阶段目标并按计划执行。定期对所领导、项目长、技术人员进行创新意识宣传,开展创新理论和创新方法系统培训,通过掌握创新方法的核心思想和技术创新方法的最新研究进展,形成独具特色的创新方式,突破传统思维定势,使其对创新以及创新理论和方法有了更为深入的认识,科研人员的思路逐渐清晰和条理化,系统掌握了一套解决科研难题的思路与方法。
(2)实施创新保障措施。具体表现在:①充分发挥科研人员的主体作用。在推广和使用创新方法过程中,采油采气装备研究所充分发挥科研骨干的带头作用,引领大家形成一种积极学习的创新氛围,整体提升了科研人员的创新能力,使之成为研究所的发展动力;②组建创新团队。采油采气装备研究所组建了科研创新团队,并根据实际情况,将创新团队分为几个创新小组。创新小组以技术骨干为组长,其他参加创新理论和方法培训的成员为骨干,创新小组每两周进行一次技术研讨,讨论内容涉及课题遇到的问题、专利的提出和展示、技术新突破等;③加强学术交流。采油采气装备研究所逐步拓展学术交流形式,开办技术沙龙、学术讲座、创新点子会、专题研讨会等多种形式的学术活动,将学习交流常态化,增强了创新学习的参与性、吸引性和实效性,努力打造学习型创新团队;④建立激励保障制度。采油采气装备研究所将专利申报和发表学术论文数量与个人奖励、职级晋升、福利休假、英模评选等挂钩,鼓励多劳多得,对创新突出人才进行物质和精神的双重奖励。
(3)创新理论实践应用。具体表现在:①继承和发展前人研究成果,形成创新理论新认识。在应用创新理论过程中,科研人员通过对前人科研成果及专利技术进行收集和梳理,将之与TRIZ理论中的创新原理相对应,初步形成了对TRIZ理论创新原理的直观认识;②掌握创新方法技巧,扩大技术创新应用。在课题研发过程中,系统掌握创新方法的实施步骤,明确发现问题、定义问题及解决问题的概念,在此基础上加深技术创新在科研项目中的具体应用和改进。
3.2 组织结构
为了使技术创新战略相关内容得到有效执行,在培训的基础上,采油采气装备研究所设计了与之相对应的组织架构,提升了创新组织的灵活性和应变能力,使新组织满足了技术创新的各种要求。
(1)纵向结构。创新组织实行统一领导和分级指挥相结合的体制。采油采气装备研究所下设综合研究室、仿生工程研究室、完井技术研究室、井筒控制研究室、采油机械研究室,其中综合研究室负责协调各研究室之间的分工与合作,其它研究室组成相对独立的科研创新团队,依据研究领域将创新团队细划为几个创新小组,创新小组成员以技术骨干为主。创新小组定期组织内部技术讨论或组与组之间的交叉讨论,沟通研究进展和超前储备项目。
(2)横向结构。各研究室之间既相互联系,又相互独立。研究室技术创新组织根据自身专长和课题研发的行动路线及方式方法,组织各具特色的创新活动,并根据项目研究进展情况随时调整路线和方法,形成高度灵活且具有较强应变能力的横向分工协作系统。室与室之间是一种相互独立又相互合作的关系,最终实现攻关目标的整合与集成。
3.3 制度
研究院制定了与战略思想相一致的制度体系,并不断加以完善,以防止制度的不配套、不协调,避免出现背离战略的制度,并使技术创新融入企业血脉,保障技术创新的日常化和持续化发展,不断激发科研人员的创新热情和主能动性,从体制、制度、精神、物质等方面营造创新环境。在技术创新战略实施过程中,研究院积极参与国家重大课题研究,推进自主立项制;推进行政与技术双序列职级体系建设;结合创新规划,完善和实施创新激励机制。
3.4 企业文化
采油采气装备研究所将技术创新融入企业文化,使创新活动变为主动的、有意识的、持续不断的群众活动,推进目标管理,塑造优秀文化,同时构建了“三简三宽”的良好环境。“三简”是指创造简单的工作环境,提倡简洁的工作方式,形成简朴的工作作风;“三宽”是指营造宽松的学术环境,倡导宽厚的学术风范,弘扬宽忍的学术风格,并实现三者的有机结合,达到人人想创新的目的。
(1)构建软硬件环境,营造良好的创新文化氛围。通过为科研人员配备专业实验设备、设计软件和管理软件,营造优质的软硬件研发环境,为科技人员提供良好的工具和实验手段,激发科技人员的创造力。同时,为科研工作创造一种积极向上、勇于拼搏的文化氛围,营造创新软环境。
(2)加强人文精神建设,使科学精神与人文精神相统一。采油采气装备研究所不仅重工具理性,同时还注重价值理性,通过在全所范围内营造鼓励创新、尊重人才、学术民主、宽容失败的氛围,不断培养科研人员具备参与市场竞争的经济思维和应有的奉献品格。
3.5 人员
人力是技术创新战略实施的关键,人才是从事技术创新的能动主体,队伍建设是技术创新的基础。采油采气装备研究所在做好组织设计的同时,组建了符合战略思想需要的科研队伍,为他们分配最适当的工作,使不同层次的研发人员都树立了与研究院战略相适应的思想观念和工作作风。
采用梯形培养技术骨干人员模式来加强人才队伍建设,有重点地培养一批技术骨干,提倡传帮带,并将青年新员工送到油田现场一线学习。
4 成果体现
采油采气装备研究所作为TRIZ理论与CAI技术应用试点单位,根据采油采气装备的特点,对采油装备、钻采机械、井下工具等特色技术及科研成果进行了收集和梳理,制定了采油采气装备研究所独具特色的创新理论体系,加速了TRIZ创新理论及CAI技术在油气开采装备研发中的创新应用。
4.1 TRIZ理论在膨胀管技术开发中的应用
通过实践TRIZ理论膨胀管技术,有效解决了尾管悬挂、侧钻、大通径等关键技术问题,开发了裸眼膨胀管完井配套技术和系列工具,见图1。该技术已在11个油气田进行套损井修复/调层封堵作业100多口井,申报和获得国家专利20余项,其中发明专利5项。【图1】
4.2 TRIZ理论在油田完井中的应用
应用TRIZ理论对完井工具进行创新设计和优化,取得了显着效果,完成了层间控制阀、自膨胀封隔器、多级流量控制阀等一系列先进工具的创新设计,申报和获得国家专利10项,其中发明专利5项,现场累计完成30多口井现场应用,形成了水平井裸眼分段完井技术、选择性生产控制技术与防砂节流控水(ICD)技术3项新技术和11种、32套新型完井工具,见图2。【图2】
5 结语
实践表明,不同领域的问题解决都遵循着共同规律。TRIZ创新原理具有普遍性创新规律,可以广泛应用于多个技术领域。TRIZ理论与CAI技术成功结合,凸显了创新理论的重要性。研究院采油采气装备研究所提高了对这套理论的认识,起到了很好的示范和推动作用,在油气装备科研创新中取得了明显成效,这对进一步拓宽创新渠道、提升创新理念具有重要意义。同时,油气装备研发取得的创新成果为提升研究院的自主创新能力作出了重要贡献,也为中国石油工业的可持续发展提供了更重要的技术支撑。
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