六西格瑪在油氣田環境監測中的創新實踐

□ 文/李凱 段常勇 魏媛 李軍 潘勝濤

中國石化中原油田分公司技術監測中心（簡稱技術監測中心）成立于1993年，主要承擔油氣田安全、環保、節能、裝備、質量、計量監測和標準化研究、油氣水井測井測試等業務。具備開展303項、2281個參數的監測能力和6大類21項油（氣）水井測試能力。所有監測站全部通過實驗室國家認可/資質認定雙認證，安全監測站通過國家特種設備綜合檢驗機構核準，還取得了河南省安全生產許可證、國家QHSE管理體系認證、集團公司石油工程試井作業施工資質。技術監測中心獲得認可的環境監測領域有水和廢水、空氣和廢氣、土壤底質與固體廢物、噪聲、環境輻射、油氣田注水水質、天然氣組分等共110項，為油氣田環保主管部門提供技術支持，環境監測是保護環境的基礎工作，是推進生態文明建設的重要支撐。

一、六西格瑪在油氣田環境監測中的創新實踐創建背景

（一）適應國家打好生態環境保護攻堅戰的需要

黨的十九大報告明確指出：“建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計”“把生態文明建設和生態環境保護提升到前所未有的戰略高度”《“十三五”生態環境保護規劃》對環境治理提出了要求，明確了建立 “誰污染、誰付費、誰治理、誰收費”的排污收費制度、“實行排污總量控制制度”。環境監測對環境中的樣本進行采集、測定分析，并通過數據對環境現狀和惡化趨勢進行分析判斷，為環境治理提供有效的技術支持，改善環境中存在的問題，預防潛在的環境風險，降低生態環境壓力，促進人與自然和諧發展。

（二）適應中國石化推進綠色企業行動的需要

2019年4月，為規范綠色企業評價工作，中國石化能源管理與環境保護部制定《中國石化綠色企業評價指南》。評價指南對油氣田板塊各類別分值做出了明確規定，涉及環境監測工作的主要類別為綠色生產，其分值595分，占評價指標總分的54%，這包括綜合管理148分，環境監測工作占綜合管理要素19.59%，主要內容包括環境監測、應急監測、環保統計等工作；固廢、土壤、噪聲污染防治155分，占比要素38.70%，主要涉及土壤地下水環境現狀調查、廠界噪聲監測等工作。

（三）適應油氣田創建綠色低碳企業的需要

油氣田認真貫徹習近平總書記生態文明思想，踐行集團公司綠色低碳戰略，全面推進綠色企業行動，大力推進污染防治攻堅戰，全面提升油氣田環保管理水平。環境保護部門要求各環境監測單位加強管理，及時更新監測方法和標準，拓展監測項目，開展油氣田環境監測與土壤地下水調查工作，建立土壤、地下水污染風險管控清單，全面掌握油氣田典型區域土壤及地下水環境現狀、污染地塊分布及環境風險情況，通過環境監測及時反饋油氣田整體排污狀況。

二、六西格瑪在油氣田環境監測中的創新實踐的內涵和創新點

（一）基本內涵

內涵：為適應國家打好生態環境保護攻堅戰，以及油氣田創建綠色低碳企業的需要，中原油田分公司優選六西格瑪管理工具應用到油氣田環境監測工作中。針對目前環境監測業務流程繁瑣、實驗室質量管理薄弱、監測過程管控不牢固、環境監測技術能力，以及監測隊伍科研創新力量薄弱、內部發展缺乏活力等問題，提出創新措施并加以實踐。通過繪制關鍵質量特性CTQ樹圖、SWOT分析法優化業務流程，應用SERVQUAL服務質量評價模型和ACSI顧客滿意度模型構建顧客滿意度測評指標體系，通過DMAIC五個階段提高質量管理水平，通過對實驗室檢測項目西格瑪水平與QGI及質量改進方案的研究提升科研創新能力，增加市場核心競爭力。

（二）主要創新點

1. 創建了環境監測顧客滿意度測評指標體系。首次將六西格瑪管理工具應用到油氣田環境監測中，結合自身特點，以顧客滿意度為例使用軟件進行數據分析，找到影響客戶滿意度的問題，并加以改進，構建顧客滿意度測評指標體系，提高了油氣田環境監測整體服務水平。

2. 創新了油氣田環境監測質量管理方法。首次應用六西格瑪管理方法對環境監測采樣存在問題進行研究，對實驗室部分監測項目的性能進行了評價，找出了檢測過程中的問題制定對策措施；首次應用六西格瑪管理工具識別油氣田環境監測存在的實驗室風險和機遇，并制定了相應的風險預防措施。

三、六西格瑪在油氣田環境監測中的創新實踐主要做法

中原油田認真落實踐行綠色發展理念，先進的質量管理手段和方法不僅可以提高油氣田環境監測的營運效率還可以節約成本、增加實驗室的核心競爭力。六西格瑪是一種通過消除錯誤、簡化流程來最大程度滿足顧客要求的新型管理工具，不僅提供了頭腦風暴法、流程圖法等方法及統計學工具來確定流程改進方案，還可以制定確保改進方案持續可行的方法。六西格瑪管理方法可以幫助我們最快速、最簡捷、最科學合理的一次性完成環境監測任務。優選六西格瑪管理工具，應用到油氣田環境監測工作中，并加以完善，對提高油氣田環境監測水平起到巨大的推動作用。

（一）首次應用六西格瑪創新油氣田環境監測業務流程

油氣田環境監測是通過對油氣田所轄范圍內環境中的樣本進行采集，選取環境中可以代表環境質量水平的物質來進行測定分析，以此來判斷油氣田環境受污染的程度。環境監測為油氣田未來經營和發展戰略提供數據依托，六西格瑪管理是從顧客角度優化流程，特別注重改進核心流程，即直接影響顧客滿意度的流程。應用六西格瑪，優化環境監測流程，以油氣田未來經營和發展戰略提供數據依托為目標，從顧客角度優化流程，繪制CTQ樹圖顧客要求轉化為可量化的產品或服務，應用SWOT分析法對現有監測流程進行優化整合，加強實驗室質量管理，提高環境監測工作效率。

1. 確定項目測量指標。確認顧客關鍵要求，是六西格瑪法改進流程和優化質量管理的第一步。為了準確定義顧客的需求及其特殊要求，繪制關鍵質量特性CTQ樹圖（圖1），將顧客要求轉化為可量化的產品或服務。

圖1 環境監測的CTQ關鍵質量特性樹圖

2. 剖析現有監測流程。環境監測主要流程包括監測方案的制定（監測布點等）、現場采樣及現場監測、樣品保存與運輸、樣品接收、樣品分析、原始記錄的填寫、報告的打印、監測數據的審核、監測報告的簽發等流程，其中樣品接收包括接待客戶、理清客戶送檢項目、填寫檢驗委托單、計算檢驗費用、點清樣品數量等，樣品登記包括對樣品進行唯一性標識并登記管理，監測檢驗流程開始于“樣品接收”，終止于“發送報告”。

3. 優化改進后的流程。六西格瑪的實施是一種基于事實和數據驅動的系統的完整流程。運用六西格瑪優化和改進核心原則，整合、調動、加速和控制應用于環境監測檢驗流程。

根據SWOT分析法進行整合，將樣品接收和樣品登記合并，有效縮短了交接的等待時間。樣品送到檢驗實驗室后再次進行登記，不僅對接收的樣品進行確認，使不同崗位的檢驗人員及時獲取本崗位的檢驗項目信息，而且還有效避免了樣品編碼與實物不符、編碼后的樣品不能及時送到檢驗實驗室等弊端，對整個檢驗流程時間的縮短及質量保證起了重要作用。優化后的流程由原來的按標準實施檢驗整改為按照委托方的檢驗要求實施檢驗，有效提高了檢驗結果的準確率及客戶的滿意度。

（二）首次應用六西格瑪構建環境監測顧客滿意度測評指標體系

以服務行業領域廣泛應用的SERVQUAL服務質量評價模型和ACSI顧客滿意度模型為基礎，結合自身特點，以顧客滿意度為例使用軟件進行數據分析，找到影響客戶滿意度的問題，并加以改進，構建顧客滿意度測評指標體系，提高油氣田環境監測整體服務水平。

1. 顧客滿意度測評。抽取2018 —2019年度檢驗報告各200份，從服務情況（主要為咨詢服務滿意度、客戶接待等）、檢驗報告準確率（包括檢驗結果準確性、檢驗方法符合性等）、檢驗周期（等待周期） 、收費合理性、報告質量5個方面展開客戶滿意度調查。為2018—2019年度通過面談、電話調查、電子郵件等多種調查方式對客戶滿意度情況的調查匯總表（表1）。

表1 客戶滿意度情況的調查匯總表

客戶主要對兩大問題不滿意: 一是檢驗結果準確性，平均滿意率為91.5%；二是獲取報告單的等候時間較長（檢驗周期長），平均滿意率為88.5%。顧客滿意度測評可以有效的改善企業的服務質量，提高顧客對企業產品或服務的滿意度，為了全面反映服務質量方方面面，選用了比較完善的SERVQUAL模型維度表。

2. 建立環境監測顧客滿意度指數模型。顧客滿意度指數模型是在一定的滿意度模型基礎上，通過統計和分析調查拘束，得到顧客滿意程度的綜合度量值。顧客滿意度模型（ACSI）包括6個基本變量：顧客期望、感知質量、感知價值、顧客滿意度、顧客抱怨和顧客忠誠度。顧客，即提供監測樣品方對其監測報告產生顧客期望，如果在服務中出現錯誤，顧客就會出現抱怨，對監測報告出現質疑，制定環境監測顧客滿意度指數模型圖（圖2），找出工作中的不足，提高顧客忠誠度。

圖2 環境監測顧客滿意度指數模型

3. 構建顧客滿意度測評指標體系。基于環境監測行業特點，以顧客滿意度指數測評模型為框架，建立起環境監測顧客滿意度測評指標體系。該顧客滿意度評價標準分為4個層次，第一層次是用來描述總體顧客滿意度，改層次的指標未一級指標，第二層次顧客期望、感知質量、感知價值、顧客滿意度、顧客抱怨或投訴和顧客忠誠等6個滿意度指數模型中結構變量，其中的指標為二級指標；第三層次將結構變量展開成為觀測指標，其中的指標為三級指標；第四個層次將觀測指標具體展開成為個性化指標，主要針對環境監測具體特點將指標設計在顧客滿意度的調查問卷中，制定了環境監測顧客滿意度測評指標體系。

（三）首次以六西格瑪創新油氣田環境監測質量管理方法

通過DMAIC五個階段提高采樣質量和取樣成功率，從源頭對監測過程加強管控；通過思維導圖識別實驗室存在的風險，制定實驗室風險與機遇評價表及對應措施，提高實驗室風險防范能力；通過對實驗室檢測項目西格瑪水平與QGI及質量改進方案的研究，提升科研創新能力。

1. 利用六西格瑪提高現場采樣水平。環境監測是保證環境保護措施有效性的基礎。環境監測的質量控制包括了現場采樣質量控制和實驗室分析質量控制，其中現場采樣質量控制是環境監測非常薄弱的一個環節，現場采樣的誤差會導致監測結果數量級的差別，無法將現場環境污染的實際情況真實反映出來。環境監測采樣是一個動態的過程，在實際工作中會受到諸多不確定因素的影響，主要有點位的選擇、現場采樣器材的合理使用、采樣人員的專業素質、現場記錄工作等，采用具體的、實用的現場監測質量管理方法，對采樣過程中易出現的問題進行認真分析，提高環境管理的效率和水平。為了快速、直接分析采樣存在的問題，技術監測中心開展了《提高油氣田廢氣中非甲烷總烴取樣一次成功率》項目，通過DMAIC五個階段的研究提高采樣質量和取樣成功率。定義階段分別用帕累托排列圖選定了項目，用SIPOC圖確定了項目范圍，利用甘特圖完成了項目計劃表；測量階段利用監測流程圖對監測流程進行分析，利用因果圖找出了采樣工具可能影響最終的測量結果；分析階段通過時間序列圖、箱線圖和單因子方差分析找出關鍵原因，并對關鍵影響因素進行分析；改進階段通過箱線圖、雙樣本T檢驗分別對采樣工具改進前后的措施進行驗證，證明改進后的采樣工具對檢測結果有影響；控制階段對改進后的過程進行持續監控；結果表明，改進后的采樣工具可以穩定有效的保證油氣田廢氣中非甲烷總烴取樣一次成功率。

通過六西格瑪管理法的應用，不僅解決了油氣田廢氣中非甲烷總烴重復取樣的問題，還提高了油氣田廢氣中非甲烷總烴在樣品采集、檢測整體過程能力，又設計了兩種適合油氣田廢氣中非甲烷總烴的取樣裝置，使監測數據更具有代表性、精密性、準確性、可比性和完整性，為油氣田有機廢氣的污染防治、達標排放和總量控制提供了科學依據。

2. 利用六西格瑪提高項目檢測質量水平。目前，實驗室內部質量控制應用控制圖X-圖（單值圖或均值圖）和 R-圖（極差圖）兩類，X-圖主要用監控控制值的系統效應和隨機效應，R-圖是監控試驗結果的重復性。實驗室根據以上分析，利用3個月的時間，分別制作了低濃度和高濃度的空白值、標準樣品的X-圖（圖3）和R-圖（圖4）。

根據X-R圖（圖3）曲線走勢，3月1日這點，處于警告線上行動線之下，看前兩次兩個值都落在警告線之下，因此判定此點在受控范圍內，但應查明原因，以預防下次實驗出現這種情況。空白試驗的R-圖（圖4）均在警告線之下，說明實驗過程中的重復性很好。

圖3 重鉻酸鹽法測定水中 COD空白試驗控制圖(X-圖)

圖4 重鉻酸鹽法測定水中 COD空白試驗控制圖（R-圖）

從X-圖（圖5）可以看出，各點均在上下警告線以內，控制值均在警告限之內，未發現分析結果中存在系統效應，說明測定結果的準確度符合質量控制要求，測定結果可靠。在R-圖（圖6）中，最后一個控制結果落在警告限之外，說明6月4日這標準樣品的平行雙樣，重復性不是很好，但前兩個控制值在警告限之內，可以報告分析結果。通過全程序空白實驗、標準樣的平行測定的分析數據來繪制單值控制圖（X-圖）和極差圖（R-圖），能及時并直觀的反映利用重鉻酸鉀法測定水中COD整個分析過程的穩定性和準確性，能及時發現異常情況，而采取相關措施預防發生失控的情況，是保證實驗室分析結果可靠性的質量控制行之有效的措施。

圖5 重鉻酸鹽法測定水中的COD質控圖（X-圖）

圖6 重鉻酸鹽法測定水中的COD質控圖（R-圖）

3. 利用六西格瑪提高實驗室風險防范能力。作為檢測機構，出具檢測報告的準確性和可信度至關重要，一份錯誤的檢測報告，可能會給企業帶來難以估量的后果。檢測機構在開展業務的過程中，時刻都在面臨著諸多的風險，若能預見性的識別風險，并采取有效的預防和控制措施，無疑是增加了檢測機構立于不敗之地的籌碼。

“基于風險思維”成為新版標準《檢測和校準實驗室能力認可準則》（ISO/IEC17025：2017）核心概念。準則要求實驗室策劃并采取措施應對風險和機遇，應對風險和機遇是提升管理體系有效性、取得改進效果、以及預防負面影響的基礎。實驗室對檢測和校準過程中各個環節可能出現的風險進行識別，制定應對風險的措施以降低可能產生的不利影響，尋找提高技術能力水平的機遇，滿足客戶的工作需要。為進一步提高客戶的滿意度和忠誠度，我們使用六西格瑪管理工具發散思維圖對實驗室從人員、設備設施、樣品、檢測方法、環境條件及記錄報告進行了全面識別。

經過評價共識別出了61項存在的風險，制定了實驗室風險與機遇評價表，對存在的兩項中風險分別制定了應對措施，對存在的一項高風險“儀器校準后校正（修正）因子未及時使用”及時采取了重新送檢校正，并及時使用了校正（修正）因子的措施，避免了實驗室儀器對實驗數據的影響，使監測結果更加可信、可靠，高風險控制措施實施。

4. 利用六西格瑪評價實驗室管理質量水平。環境監測對檢測方法的最低要求是滿足各檢測標準中的準確度和精密度允許限即可，無法體現各個檢測項目分析的質量水平，對實驗室質量水平的管理存在一定的局限性。六西格瑪質量水平意味著100萬次出錯機會中不超過3.4個缺陷，使用六西格瑪管理方法，對項目檢驗性能進行評價，找出檢測過程中的問題，選擇合適的質控方案指導實驗室質量改進，提高實驗室內分析的質量水平。

收集2018年石油類、揮發酚、總硬度以及硝酸鹽氮、硫酸鹽等25個檢測項目的室內質量控制及室間質量評價數據，參考各標準制定的允許總誤差標準，計算各檢驗項目的б值，計算項目的質量目標指數，編制實驗室檢測項目б水平與QGI及質量改進方案，評價項目檢驗性能及設計質量控制方案。25個檢測項目中15個（60%）項目的б值大于6，9個項目（36%）項目的б值在4б-6б，1個（4%）項目的б值在3б-4б。10個б值小于6的項目中，6個項目需要優先改進精密度，1個項目需要優先改進準確度，3個項目精密度和準確度均需要改進。

利用六西格瑪理論分析環境監測實驗室質量控制數據，評價檢測項目分析性能，提供優先改進方向，有利于實驗室質量的不斷提高。

四、實施效果

（一）提升了監測技術能力

技術監測中心應用六西格瑪，提升了實驗室建設標準，提高了檢測能力和水平。順利通過了實驗室資質認定/認可二合一復評審+擴項評審，中心增擴項11項；強化了過程管控，抓牢了質量體系運行，確保了技術監測中心各項監測報告的準確性、可靠性；參加了國家認可委能力驗證3項，參加年度中國石化及行業內實驗室間比對1項，結果均為“滿意”，完成了887個平行樣品測定、398個標樣分析、26個盲樣考核、153個加標回收項目，監測技術能力穩步提升。

（二）提高了監測工作效率

技術監測中心應用六西格瑪，優化了監測業務流程，強化了實驗室質量管理，提高了工作效率。2019年技術監測中心實現收入1.316億元，同比增加1002萬元，增幅8%，根據分公司考核政策，實現考核利潤830萬元。于10月初提前完成了中原油田分公司全年環保監測計劃，實際完成環保監測任務16814點次，完成率138%，全年超額創收450萬元。

（三）提高了科研工作水平

技術監測中心應用六西格瑪，開闊了監測人員的視野，提高了對數據處理的創新實踐能力，科研水平得到全面提升，2019年取得了一系列創新成果。

（四）提升了監測品牌知名度

技術監測中心應用六西格瑪，始終以“積極、開放、共贏”的心態去建立市場，建立與客戶、合作伙伴之間牢固、良性、長期的合作關系。堅持以客戶為中心，快速響應客戶要求，充分理解、挖掘客戶需求和評價信息，切實開展品牌滿意度調查和評估，提供更加優質卓越的服務。構建了顧客滿意度測評指標體系，提高了客戶忠誠度，通過面談、電子郵件等方式收集有效調查表150份，客戶對服務情況滿意度99.3%，檢驗報告準確率滿意度98.7%，檢驗周期滿意度97.3%，收費合理性滿意度98.0%，報告質量滿意度100%，為拓展監測市場打下了夯實的基礎，走出了一條具有監測文化特色的品牌建設之路，開創了行業監測品牌建設的新模式。