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西門子發電與天然氣集團上海燃氣輪機設計工程中心與西門子燃氣輪機部件（江蘇）有限公司攜手next47，應用牙科領域的3D掃描技術解決了在燃氣輪機透平葉片生產質量檢測中遇到的挑戰。

牙醫診所和大型燃氣輪機制造工廠有相似之處嗎？答案可能沒有你想象得那么復雜。

就像人類的牙齒一樣，燃氣輪機的透平葉片都有弧度不規則的表面。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，要檢測這些小孔需要使用一套大型、昂貴的檢測系統，并使用傳統的樹脂筑模法，即把樹脂材料澆注到葉片上，待樹脂冷卻后脫模形成模型，之后再通過檢測模型來獲得小孔的位置、角度和形狀等幾何數據。這樣的方法非常費時，效率較低。

現在，工程師可使用一種在牙科領域已經比較成熟的3D掃描技術，以高效、簡便、可移動的方式檢測葉片上的冷卻小孔。這套設備不僅成本更低，可移動性也更高。

將現實世界中的物體轉化為數字化信息進行處理對很多領域都有著至關重要的意義。在牙科領域，3D掃描就被用于抓取患者牙齒的三維模型。在很多牙科實驗室，3D掃描技術常常被用于患者牙齒重塑手術前的準備工作，用數字化技術進行牙齒整形的設計和準備。

在工業領域，這種技術也可被用于檢測物體幾何數據的精確度，以保證產品質量。西門子發電與天然氣集團上海燃氣輪機設計工程中心與西門子燃氣輪機部件（江蘇）有限公司攜手next47，應用牙科領域的3D掃描技術來解決燃機生產這一工業領域的問題。西門子燃氣輪機部件（江蘇）有限公司總經理Stephen Howarth先生在檢查過車間內的一些應用測試結果后表示：“使用另一行業中的優秀技術來解決我們（工業領域中）的測量問題，是一種非常棒的做法。”

next47是為西門子創造下一代創新業務的全新風險投資機構。這項3D掃描技術來自于一家初創公司：朗呈醫療器械科技有限公司。創始人呂博士畢業于加州理工學院。他發明了創新的數字化3D散焦影像技術（DDIS）。憑借多項技術創新，朗呈已在牙醫行業擁有競爭優勢并占據*地位。

西門子與朗呈的合作可惠及雙方。對西門子來說，先進的3D掃描技術解決了在燃氣輪機透平葉片生產質量檢測中遇到的挑戰，且這種引入跨領域解決方案的成功案例可被推廣到更多業務部門，以尋找更多潛在應用。而對朗呈來說，西門子在工業領域的*經驗也幫助他們為本領域的技術拓展了更多應用空間。目前，冷卻孔檢測項目已完成了可行性研究和技術開發，并取得了積極的結果。下一步，項目將定義具體流程并制作說明文件來指導工程師進行準確和穩定的操作。

next47讓外部創新更貼近西門子業務部門。通過試驗性項目，next47降低了西門子業務部門嘗試外部新技術的風險，也增強了技術合作的力度和范圍。通過踐行3C（資本、創造和催化）戰略架構，next47把多個西門子創新團隊的資源聚合起來，為西門子創造新的業務。

目前，除在西門子位于宜興的燃機透平葉片加工工廠成功實施外，朗呈的技術也有望應用于西門子其它燃機葉片加工工廠，如位于Nonnendamm的燃機部件工廠。西門子燃氣輪機設計工程中心負責人周業濤表示：“本地研發團隊與nex47的緊密合作，使跨領域的創新解決方案在燃機透平葉片生產上快速應用，這體現了從本地到本地、從本地到全球的協同創新理念。”

為應對兩萬空分市場的激烈競爭，西門子對GC100壓縮機進行了升級改造。升級版GC100壓縮機的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不僅滿足了市場需求，還在價格優勢與高效率兩方面實現了高度優化。

“這個新產品將幫我們進一步打開市場！”

在西門子大廈的一間會議室里，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研究院發電與天然氣集團德萊賽蘭業務部門壓縮機研發小組的高級工程師與產品線經理。圍在她們身邊的有研發工程師、工程部技術人員、采購、銷售、業務拓展和市場經理，每個人眼中都閃爍著熱切的光芒。

點亮他們眼中光芒的正是這個團隊剛剛共同研發完成的一款全新壓縮機——升級版GC100。西門子GC100壓縮機作為空氣分離（空分）設備的核心，可對空氣進行壓縮，并與其它后續工藝流程相配套，最終從空氣中分離出氧氣、氮氣及稀有氣體等。這些氣體將被廣泛應用于生產和生活的方方面面，如鋼鐵冶煉、石油化工、醫療制藥、精密儀器等。

升級版GC100正是張陳慧和同事們為兩萬空分（每小時壓縮氧氣量為20000標準立方米）市場量身打造的新產品。

從2015年8月立項，到2017年3月15日正式銷售，這款產品經歷了500多個日夜的精心打磨。“升級版GC100是一款經過千錘百煉的產品。”張陳慧無不自豪地說，“也正因如此，無論是它的效率、質量、靈活性，還是價格，都非常有競爭力。”

源于蛋糕的創新思考

升級版GC100的誕生源于一個與蛋糕相關的問題。

“多年來，兩萬空分市場這塊‘蛋糕’一直擺在我們面前，但就是很難啃下來。”西門子發電與天然氣集團德萊賽蘭業務部門*周俊文說道。

作為齒輪壓縮機的鼻祖，西門子的產品以*技術和可靠的性能享譽業內，但同時也面臨著愈發激烈的市場競爭。針對兩萬空分市場，西門子有多款壓縮機產品可以選擇，其中以GC100和GC165兩款標準化產品為主。然而，經過深入市場調研，周俊文和同事們發現這兩款產品在價格和效率的平衡方面都很難*契合市場需求。

“那我們能不能研發一款具有競爭力的新品呢？”這是周俊文反復思考的問題。

“其實，西門子不僅有專業的研發團隊和經驗豐富的工程團隊，還擁有生產制造能力*的西門子工業透平機械（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。

帶著這個想法，周俊文和同事們與張陳慧等壓縮機研發小組的專家合作，決定分兩階段對現有的GC100進行升級改造，讓新產品在價格優勢和高效率兩方面達到高度平衡。

別出心裁的1.28%

*階段的主要任務是以最小的成本代價提升效率。

為找到效率損失點，張陳慧變身“挖寶小能手”。她與在德國總部負責GC100產品線的同事密切聯系，從浩瀚的西門子資料庫中找到了詳細的產品資料，并通過仔細分析與計算，提出了一系列提高效率的解決方案，包括改變壓縮機蝸殼形狀、升級葉輪、使用形狀更復雜的前導葉等等。然而，GC100是一款標準化產品，核心部件很難進行改動，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，她將目光轉向了壓縮機的外圍設備——冷卻器。

為準確了解冷卻器大小與壓縮機效率之間的關系，研究小組通過改變環境變量，以創新的思路巧妙地破解了計算壓縮機效率的方程，最終發現只要稍微增加冷卻器的大小，就能保證在總機組大小不變的情況下，提升壓縮機的效率。

破解效率計算“黑箱”的過程雖然辛苦，但張陳慧和同事們卻樂在其中。“GC100系列的產品就像樂高模型，每個部分都是一個標準化的‘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，我們調整每一塊‘積木’時，心里都是踏實的。”張陳慧說。

2016年3月，*階段研發結束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本僅增加了0.8%。這款產品一經推出就很快得到了市場的認可，并在2016年10月獲得了*個訂單。

顛覆常規的2.09%

研發小組并沒有就此停下腳步，而是計劃在第二階段進一步研發出一款在流量、價格和效率上都契合兩萬空分市場的產品，即升級版GC100。

為達成這一目標，張陳慧和同事們首先為升級版GC100重新選取了流量范圍。在GC100涵蓋的應用市場中，每個客戶的需求都不一樣。如何保證西門子的產品適合大部分客戶呢？研發小組通過對市場內客戶的流量需求進行調研、總結，得到了需求量最大的流量范圍，并據此對升級版GC100所選用的葉輪基本級進行了*的考量，以在壓縮空氣能力方面保證升級版GC100能夠滿足80%以上的市場需求。

而在提高效率方面，研發小組還對目前西門子先進的葉輪基本級庫進行了深入研究，選取了在兩萬空分市場流量范圍內效率最高的幾款葉輪，充分利用了葉輪基本級的高性能。而由于研發小組最終選取了尺寸較小的葉輪，壓縮機整體尺寸減小，這也使成本降低成為可能。

升級版GC100壓縮機模型圖

為保證升級改造達到效果，研究小組在項目推進過程中與德國總部的同事進行了反復討論。僅為優化進口導葉控制方程，張陳慧與德國同事的往來郵件就多達60多封。“討論到關鍵處，在班車上要抓著手機發郵件，半夜也要爬起來發郵件。”張陳慧回憶。

在項目進行過程中，研發團隊與公司內多個部門通力合作。他們將銷售、業務拓展與市場部提供的產品定位、市場現狀與前瞻信息轉化為具體的關鍵研發技術指標?；A概念性設計完成后，工程部會將虛擬設計轉化為實際產品模型，完成產品制造工藝，并與西門子工業透平機械（葫蘆島）有限公司合作，形成完整的生產制造鏈。采購部門則根據工程部提出的技術要求，選擇合適、成熟的供應商，形成立足于國內的產品原材料、配套設備供應鏈，再由服務部門提供成熟的用戶現場服務規范。最終，這款升級版的產品由銷售推向市場，接受市場的檢驗，實現它的真正價值。

為了讓項目跟緊不斷變化的市場需求，產品線經理王慧秀每個月都會組織項目例會，召集所有相關方互相溝通需求，共同探討解決方案。

“GC100壓縮機的研發完成于十幾年前。隨著技術進步與市場變化，它已無法適應現今的客戶需求，而停止研發就等于讓這款曾經性能優良的產品逐漸淡出市場，十分可惜。”王慧秀說，“因此，我們直接從市場需求出發，量身打造產品，保證了產品的競爭力，也突出了GC100自身的特色，使它的市場定位更清晰。”

2017年3月15日，升級版GC100正式投入市場。相比未做任何改動的GC100，升級版GC100的流量提高了13.4%，效率提高了2.09%。

項目小組的每個人對這款新產品都充滿信心。根據預測，升級版GC100在2017財年將售出1臺，在2018財年將售出3臺（占*的20%），在2019財年將售出3到4臺（占*的25%）。

“這是GC100產品效率提升的一小步，但卻是研發模式轉型的一大步。”在說起壓縮機產品時，已經從業十余年的張陳慧的眼睛總是閃閃發光，“在將來，我們也想針對四萬和六萬空分市場做類似的升級改造。我們的壓縮機會做得越來越好。”