能源巨头康菲石油(COP)采用3D打印解决极寒偏远地区的供应链问题

2023年12月15日，南极熊获悉，美国第三大能源公司康菲石油（CONOCOPHILLIPS，简称COP）为了缩短阿拉斯加北部偏远地区关键零部件的交货时间，转向了3D打印，并结合数据和人工智能技术。这家能源巨头的这一举措可能对整个行业产生深远影响。

极端条件下催生的解决思路

阿拉斯加的极寒环境并没有引起当地对数字制造的重视。然而，当这里是许多公司资产的所在地时（就像康菲石油公司一样），有时候最合理的策略是将技术更接近实际操作的地方，即更贴近边缘，以便更有效地管理和利用这些资产。

该公司首席数字和信息官Pragati Mathur表示：“除了极其寒冷之外，在这里工作还带来了供应链的重大挑战。Carlo预感到3D打印确实可以改变游戏规则。”

△康菲石油公司首席工程师Carlo De Bernardi

Mathur在2021年加入康菲石油公司之前曾在Staples和Biogen担任技术主管，他指的是康菲石油公司的首席工程师Carlo De Bernardi，负责扩大公司3D打印的采用。De Bernardi表示，要了解3D打印在该地区的价值主张，您必须首先了解极端的操作条件。

Kuparuk位于阿拉斯加的北坡，距费尔班克斯约250英里。该地区距北冰洋仅一箭之遥，冬季十分严酷。气温经常降至零下40华氏度，极夜使该地区陷入黑暗长达数周。

然而，这里是康菲石油公司在该州三大开发项目之一的所在地，该公司的燃气轮机是该公司业务的核心。通过燃烧过程，这些涡轮机压缩大部分伴生天然气，然后将其重新注入储层以提高石油采收率(EOR)，从而产生电力，为生产设施、支持基础设施和一些钻井设备(如抽油机和泥浆泵)供电。

涡轮机压缩相关天然气并发电的燃烧过程，本身是由一个关键部件实现的，称为燃烧器插头，该部件允许燃料与压缩空气混合。随着使用，这些插头会磨损，并且由于许多原始插头已不再生产，因此，它们只能由仍然使用传统制造工艺的当地机械零部件经销商替换。

这样的过程是相当费力的。它涉及手动的前期设计阶段，然后是整个供应链的交接和数英里的运输，这一系列事件可能需要30周甚至更长时间。对于其它关键部件，例如节流阀，这个过程确实需要更长的时间，有时甚至一年。这样的交货时间需要大量的替换零件的实际库存，这会带来仓储成本和仓储税。

△3D打印燃烧器插头，塑料笼套方便用于差头运输

控制崎岖和偏远

因此，Mathur和De Bernardi组建了一个跨职能团队，设计了一种高度依赖3D打印的解决方案。康菲石油公司现在能够利用这项技术模拟各种零件的多种设计，并在制造之前找到最佳配置。

通过增材制造，康菲石油公司能够在2-3周内更换燃烧器插头，远远快于传统的30周。De Bernardi指出，“新的3D打印插头的性能同样好，甚至更好。传统制造方法中的所有铸造和锻件都需要很长时间，而这个解决方案可以消除许多步骤和里程。”

△传统的笼式节流阀（左）和经过改进设计的3D打印笼式节流阀（右）

在阿拉斯加的另一个3D打印案例中，跨职能团队将节流阀的生产时间从45周缩短到5周，有时甚至更少。新型阀门（用于注水井）的制造速度比传统方法制造的阀门快10倍，使用寿命也更长。康菲石油公司的加拿大业务部门使用相同的技术，将旋启式止回阀的交货时间从32周缩短到仅仅几天。

展望未来，康菲石油公司将人工智能和3D打印的结合视为不断提高效率的良方。随着越来越多的零件采用数字化设计，存储它们所需的物理空间将减少。De Bernardi说：“我们越来越希望通过在更靠近需要的地方来打印零件。随着时间的推移，我们将用数字库存取代部分实体库存，这将提高效率，推进ESG指标。”该公司计划在2050年实现净零排放。