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西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)上海燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)工程中心與西門子燃?xì)廨啓C(jī)部件（江蘇）有限公司攜手next47，應(yīng)用牙科領(lǐng)域的3D掃描技術(shù)解決了在燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片生產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)中遇到的挑戰(zhàn)。

牙醫(yī)診所和大型燃?xì)廨啓C(jī)制造工廠有相似之處嗎？答案可能沒有你想象得那么復(fù)雜。

就像人類的牙齒一樣，燃?xì)廨啓C(jī)的透平葉片都有弧度不規(guī)則的表面。如果湊近看葉片，可以看到上面有一排排小孔。它們可用來冷卻葉片。在過去，要檢測(cè)這些小孔需要使用一套大型、昂貴的檢測(cè)系統(tǒng)，并使用傳統(tǒng)的樹脂筑模法，即把樹脂材料澆注到葉片上，待樹脂冷卻后脫模形成模型，之后再通過檢測(cè)模型來獲得小孔的位置、角度和形狀等幾何數(shù)據(jù)。這樣的方法非常費(fèi)時(shí)，效率較低。

現(xiàn)在，工程師可使用一種在牙科領(lǐng)域已經(jīng)比較成熟的3D掃描技術(shù)，以高效、簡(jiǎn)便、可移動(dòng)的方式檢測(cè)葉片上的冷卻小孔。這套設(shè)備不僅成本更低，可移動(dòng)性也更高。

將現(xiàn)實(shí)世界中的物體轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息進(jìn)行處理對(duì)很多領(lǐng)域都有著至關(guān)重要的意義。在牙科領(lǐng)域，3D掃描就被用于抓取患者牙齒的三維模型。在很多牙科實(shí)驗(yàn)室，3D掃描技術(shù)常常被用于患者牙齒重塑手術(shù)前的準(zhǔn)備工作，用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行牙齒整形的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備。

在工業(yè)領(lǐng)域，這種技術(shù)也可被用于檢測(cè)物體幾何數(shù)據(jù)的精確度，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)上海燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)工程中心與西門子燃?xì)廨啓C(jī)部件（江蘇）有限公司攜手next47，應(yīng)用牙科領(lǐng)域的3D掃描技術(shù)來解決燃機(jī)生產(chǎn)這一工業(yè)領(lǐng)域的問題。西門子燃?xì)廨啓C(jī)部件（江蘇）有限公司總經(jīng)理Stephen Howarth先生在檢查過車間內(nèi)的一些應(yīng)用測(cè)試結(jié)果后表示：“使用另一行業(yè)中的優(yōu)秀技術(shù)來解決我們（工業(yè)領(lǐng)域中）的測(cè)量問題，是一種非常棒的做法。”

next47是為西門子創(chuàng)造下一代創(chuàng)新業(yè)務(wù)的全新風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)。這項(xiàng)3D掃描技術(shù)來自于一家初創(chuàng)公司：朗呈醫(yī)療器械科技有限公司。創(chuàng)始人呂博士畢業(yè)于加州理工學(xué)院。他發(fā)明了創(chuàng)新的數(shù)字化3D散焦影像技術(shù)（DDIS）。憑借多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，朗呈已在牙醫(yī)行業(yè)擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)并占據(jù)*地位。

西門子與朗呈的合作可惠及雙方。對(duì)西門子來說，*的3D掃描技術(shù)解決了在燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片生產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)中遇到的挑戰(zhàn)，且這種引入跨領(lǐng)域解決方案的成功案例可被推廣到更多業(yè)務(wù)部門，以尋找更多潛在應(yīng)用。而對(duì)朗呈來說，西門子在工業(yè)領(lǐng)域的*經(jīng)驗(yàn)也幫助他們?yōu)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)拓展了更多應(yīng)用空間。目前，冷卻孔檢測(cè)項(xiàng)目已完成了可行性研究和技術(shù)開發(fā)，并取得了積極的結(jié)果。下一步，項(xiàng)目將定義具體流程并制作說明文件來指導(dǎo)工程師進(jìn)行準(zhǔn)確和穩(wěn)定的操作。

next47讓外部創(chuàng)新更貼近西門子業(yè)務(wù)部門。通過試驗(yàn)性項(xiàng)目，next47降低了西門子業(yè)務(wù)部門嘗試外部新技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，也增強(qiáng)了技術(shù)合作的力度和范圍。通過踐行3C（資本、創(chuàng)造和催化）戰(zhàn)略架構(gòu)，next47把多個(gè)西門子創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的資源聚合起來，為西門子創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)。

目前，除在西門子位于宜興的燃機(jī)透平葉片加工工廠成功實(shí)施外，朗呈的技術(shù)也有望應(yīng)用于西門子其它燃機(jī)葉片加工工廠，如位于Nonnendamm的燃機(jī)部件工廠。西門子燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)工程中心負(fù)責(zé)人周業(yè)濤表示：“本地研發(fā)團(tuán)隊(duì)與nex47的緊密合作，使跨領(lǐng)域的創(chuàng)新解決方案在燃機(jī)透平葉片生產(chǎn)上快速應(yīng)用，這體現(xiàn)了從本地到本地、從本地到全球的協(xié)同創(chuàng)新理念。”

為應(yīng)對(duì)兩萬(wàn)空分市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，西門子對(duì)GC100壓縮機(jī)進(jìn)行了升級(jí)改造。升級(jí)版GC100壓縮機(jī)的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不僅滿足了市場(chǎng)需求，還在價(jià)格優(yōu)勢(shì)與高效率兩方面實(shí)現(xiàn)了高度優(yōu)化。

“這個(gè)新產(chǎn)品將幫我們進(jìn)一步打開市場(chǎng)！”

在西門子大廈的一間會(huì)議室里，張陳慧和王慧秀正站在貼滿各種圖表和幻燈片的墻邊與同伴熱烈地討論著。

張陳慧和王慧秀是西門子中國(guó)研究院發(fā)電與天然氣集團(tuán)德萊賽蘭業(yè)務(wù)部門壓縮機(jī)研發(fā)小組的高級(jí)工程師與產(chǎn)品線經(jīng)理。圍在她們身邊的有研發(fā)工程師、工程部技術(shù)人員、采購(gòu)、銷售、業(yè)務(wù)拓展和市場(chǎng)經(jīng)理，每個(gè)人眼中都閃爍著熱切的光芒。

點(diǎn)亮他們眼中光芒的正是這個(gè)團(tuán)隊(duì)剛剛共同研發(fā)完成的一款全新壓縮機(jī)——升級(jí)版GC100。西門子GC100壓縮機(jī)作為空氣分離（空分）設(shè)備的核心，可對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，并與其它后續(xù)工藝流程相配套，最終從空氣中分離出氧氣、氮?dú)饧跋∮袣怏w等。這些氣體將被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的方方面面，如鋼鐵冶煉、石油化工、醫(yī)療制藥、精密儀器等。

升級(jí)版GC100正是張陳慧和同事們?yōu)閮扇f(wàn)空分（每小時(shí)壓縮氧氣量為20000標(biāo)準(zhǔn)立方米）市場(chǎng)量身打造的新產(chǎn)品。

從2015年8月立項(xiàng)，到2017年3月15日正式銷售，這款產(chǎn)品經(jīng)歷了500多個(gè)日夜的精心打磨。“升級(jí)版GC100是一款經(jīng)過千錘百煉的產(chǎn)品。”張陳慧無(wú)不自豪地說，“也正因如此，無(wú)論是它的效率、質(zhì)量、靈活性，還是價(jià)格，都非常有競(jìng)爭(zhēng)力。”

源于蛋糕的創(chuàng)新思考

升級(jí)版GC100的誕生源于一個(gè)與蛋糕相關(guān)的問題。

“多年來，兩萬(wàn)空分市場(chǎng)這塊‘蛋糕’一直擺在我們面前，但就是很難啃下來。”西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)德萊賽蘭業(yè)務(wù)部門*周俊文說道。

作為齒輪壓縮機(jī)的鼻祖，西門子的產(chǎn)品以*技術(shù)和可靠的性能享譽(yù)業(yè)內(nèi)，但同時(shí)也面臨著愈發(fā)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。針對(duì)兩萬(wàn)空分市場(chǎng)，西門子有多款壓縮機(jī)產(chǎn)品可以選擇，其中以GC100和GC165兩款標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品為主。然而，經(jīng)過深入市場(chǎng)調(diào)研，周俊文和同事們發(fā)現(xiàn)這兩款產(chǎn)品在價(jià)格和效率的平衡方面都很難*契合市場(chǎng)需求。

“那我們能不能研發(fā)一款具有競(jìng)爭(zhēng)力的新品呢？”這是周俊文反復(fù)思考的問題。

“其實(shí)，西門子不僅有專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和經(jīng)驗(yàn)豐富的工程團(tuán)隊(duì)，還擁有生產(chǎn)制造能力*的西門子工業(yè)透平機(jī)械（葫蘆島）有限公司。我們相信啃下這塊蛋糕并非不可能。”他笑著說。

帶著這個(gè)想法，周俊文和同事們與張陳慧等壓縮機(jī)研發(fā)小組的專家合作，決定分兩階段對(duì)現(xiàn)有的GC100進(jìn)行升級(jí)改造，讓新產(chǎn)品在價(jià)格優(yōu)勢(shì)和高效率兩方面達(dá)到高度平衡。

別出心裁的1.28%

*階段的主要任務(wù)是以最小的成本代價(jià)提升效率。

為找到效率損失點(diǎn)，張陳慧變身“挖寶小能手”。她與在德國(guó)總部負(fù)責(zé)GC100產(chǎn)品線的同事密切聯(lián)系，從浩瀚的西門子資料庫(kù)中找到了詳細(xì)的產(chǎn)品資料，并通過仔細(xì)分析與計(jì)算，提出了一系列提高效率的解決方案，包括改變壓縮機(jī)蝸殼形狀、升級(jí)葉輪、使用形狀更復(fù)雜的前導(dǎo)葉等等。然而，GC100是一款標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，核心部件很難進(jìn)行改動(dòng)，這可怎么辦呢？

張陳慧說：“在挖寶過程中，如果往深處挖行不通的話，就向周圍拓展吧。”于是，她將目光轉(zhuǎn)向了壓縮機(jī)的外圍設(shè)備——冷卻器。

為準(zhǔn)確了解冷卻器大小與壓縮機(jī)效率之間的關(guān)系，研究小組通過改變環(huán)境變量，以創(chuàng)新的思路巧妙地破解了計(jì)算壓縮機(jī)效率的方程，最終發(fā)現(xiàn)只要稍微增加冷卻器的大小，就能保證在總機(jī)組大小不變的情況下，提升壓縮機(jī)的效率。

破解效率計(jì)算“黑箱”的過程雖然辛苦，但張陳慧和同事們卻樂在其中。“GC100系列的產(chǎn)品就像樂高模型，每個(gè)部分都是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的‘積木’。要想搭出好的模型，就要使用最合適的積木。而在破解效率方程后，我們調(diào)整每一塊‘積木’時(shí)，心里都是踏實(shí)的。”張陳慧說。

2016年3月，*階段研發(fā)結(jié)束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本僅增加了0.8%。這款產(chǎn)品一經(jīng)推出就很快得到了市場(chǎng)的認(rèn)可，并在2016年10月獲得了*個(gè)訂單。

顛覆常規(guī)的2.09%

研發(fā)小組并沒有就此停下腳步，而是計(jì)劃在第二階段進(jìn)一步研發(fā)出一款在流量、價(jià)格和效率上都契合兩萬(wàn)空分市場(chǎng)的產(chǎn)品，即升級(jí)版GC100。

為達(dá)成這一目標(biāo)，張陳慧和同事們首先為升級(jí)版GC100重新選取了流量范圍。在GC100涵蓋的應(yīng)用市場(chǎng)中，每個(gè)客戶的需求都不一樣。如何保證西門子的產(chǎn)品適合大部分客戶呢？研發(fā)小組通過對(duì)市場(chǎng)內(nèi)客戶的流量需求進(jìn)行調(diào)研、總結(jié)，得到了需求量最大的流量范圍，并據(jù)此對(duì)升級(jí)版GC100所選用的葉輪基本級(jí)進(jìn)行了*的考量，以在壓縮空氣能力方面保證升級(jí)版GC100能夠滿足80%以上的市場(chǎng)需求。

而在提高效率方面，研發(fā)小組還對(duì)目前西門子*的葉輪基本級(jí)庫(kù)進(jìn)行了深入研究，選取了在兩萬(wàn)空分市場(chǎng)流量范圍內(nèi)效率最高的幾款葉輪，充分利用了葉輪基本級(jí)的高性能。而由于研發(fā)小組最終選取了尺寸較小的葉輪，壓縮機(jī)整體尺寸減小，這也使成本降低成為可能。

升級(jí)版GC100壓縮機(jī)模型圖

為保證升級(jí)改造達(dá)到效果，研究小組在項(xiàng)目推進(jìn)過程中與德國(guó)總部的同事進(jìn)行了反復(fù)討論。僅為優(yōu)化進(jìn)口導(dǎo)葉控制方程，張陳慧與德國(guó)同事的往來郵件就多達(dá)60多封。“討論到關(guān)鍵處，在班車上要抓著手機(jī)發(fā)郵件，半夜也要爬起來發(fā)郵件。”張陳慧回憶。

在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)與公司內(nèi)多個(gè)部門通力合作。他們將銷售、業(yè)務(wù)拓展與市場(chǎng)部提供的產(chǎn)品定位、市場(chǎng)現(xiàn)狀與前瞻信息轉(zhuǎn)化為具體的關(guān)鍵研發(fā)技術(shù)指標(biāo)。基礎(chǔ)概念性設(shè)計(jì)完成后，工程部會(huì)將虛擬設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品模型，完成產(chǎn)品制造工藝，并與西門子工業(yè)透平機(jī)械（葫蘆島）有限公司合作，形成完整的生產(chǎn)制造鏈。采購(gòu)部門則根據(jù)工程部提出的技術(shù)要求，選擇合適、成熟的供應(yīng)商，形成立足于國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品原材料、配套設(shè)備供應(yīng)鏈，再由服務(wù)部門提供成熟的用戶現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)規(guī)范。最終，這款升級(jí)版的產(chǎn)品由銷售推向市場(chǎng)，接受市場(chǎng)的檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)它的真正價(jià)值。

為了讓項(xiàng)目跟緊不斷變化的市場(chǎng)需求，產(chǎn)品線經(jīng)理王慧秀每個(gè)月都會(huì)組織項(xiàng)目例會(huì)，召集所有相關(guān)方互相溝通需求，共同探討解決方案。

“GC100壓縮機(jī)的研發(fā)完成于十幾年前。隨著技術(shù)進(jìn)步與市場(chǎng)變化，它已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)今的客戶需求，而停止研發(fā)就等于讓這款曾經(jīng)性能優(yōu)良的產(chǎn)品逐漸淡出市場(chǎng)，十分可惜。”王慧秀說，“因此，我們直接從市場(chǎng)需求出發(fā)，量身打造產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，也突出了GC100自身的特色，使它的市場(chǎng)定位更清晰。”

2017年3月15日，升級(jí)版GC100正式投入市場(chǎng)。相比未做任何改動(dòng)的GC100，升級(jí)版GC100的流量提高了13.4%，效率提高了2.09%。

項(xiàng)目小組的每個(gè)人對(duì)這款新產(chǎn)品都充滿信心。根據(jù)預(yù)測(cè)，升級(jí)版GC100在2017財(cái)年將售出1臺(tái)，在2018財(cái)年將售出3臺(tái)（占*的20%），在2019財(cái)年將售出3到4臺(tái)（占*的25%）。

“這是GC100產(chǎn)品效率提升的一小步，但卻是研發(fā)模式轉(zhuǎn)型的一大步。”在說起壓縮機(jī)產(chǎn)品時(shí)，已經(jīng)從業(yè)十余年的張陳慧的眼睛總是閃閃發(fā)光，“在將來，我們也想針對(duì)四萬(wàn)和六萬(wàn)空分市場(chǎng)做類似的升級(jí)改造。我們的壓縮機(jī)會(huì)做得越來越好。”