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《2024 年全國科技經(jīng)費(fèi)投入統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，中國高技術(shù)制造業(yè)正持續(xù)加大創(chuàng)新投入，研發(fā)強(qiáng)度顯著提升。這一逆勢增長的背后，是企業(yè)正在應(yīng)對的巨大挑戰(zhàn)：在開發(fā)新產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務(wù)時(shí)，企業(yè)很難在復(fù)雜性、成本和速度之間找到平衡。市場對可定制化、智能化和高靈活性的產(chǎn)品、軟件及其他服務(wù)的需求不斷增長，直接推高了開發(fā)的復(fù)雜程度。此外，企業(yè)還在面對客戶帶來的成本壓力：在削減開發(fā)預(yù)算的同時(shí)壓縮項(xiàng)目周期。在中國制造業(yè)中，這種壓力尤為突出。

應(yīng)對復(fù)雜性攀升、預(yù)算緊縮和創(chuàng)新提速的三重挑戰(zhàn)，企業(yè)應(yīng)將構(gòu)建全面數(shù)字孿生體系作為核心數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布的《2025 年中國制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型行業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》顯示，有 86.7% 的中國企業(yè)認(rèn)為轉(zhuǎn)型是十分必要的。而對數(shù)字孿生及數(shù)字化的投入，意味著通過建立堅(jiān)實(shí)的數(shù)字化基礎(chǔ)，讓組織能夠在持續(xù)變化與突發(fā)挑戰(zhàn)中靈活適應(yīng)、穩(wěn)步成長并蓬勃發(fā)展。

通過數(shù)字化的設(shè)計(jì)與工程流程，企業(yè)能更快地完成產(chǎn)品或生產(chǎn)方案的定義與開發(fā)；而構(gòu)建相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)字孿生，更是打破專業(yè)壁壘的關(guān)鍵，促進(jìn)跨部門協(xié)作，保障數(shù)據(jù)連貫，還能推動(dòng)重復(fù)性繁瑣任務(wù)的自動(dòng)化，最終顯著提升效率。

數(shù)字孿生貫穿產(chǎn)品與生產(chǎn)全周期，連接現(xiàn)實(shí)與虛擬世界（圖片來源：西門子）

數(shù)字化成熟度的分級(jí)界定

行業(yè)中的數(shù)字化成熟度呈現(xiàn)連續(xù)分布的特征，從尚未啟動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)，到已著手構(gòu)建全面數(shù)字孿生體系的企業(yè)，均處于這一發(fā)展譜系之中。衡量一家企業(yè)是否為數(shù)字化領(lǐng)軍者，核心取決于兩個(gè)指標(biāo)：一是其數(shù)字化程度最高的標(biāo)桿領(lǐng)域或流程的成熟度，二是組織內(nèi)所有領(lǐng)域和流程的平均數(shù)字化成熟度水平。

數(shù)字化領(lǐng)軍企業(yè)通常已在內(nèi)部至少一個(gè)領(lǐng)域（如工程或制造部門）實(shí)現(xiàn)了高度數(shù)字化與系統(tǒng)集成。這些高度集成的領(lǐng)域堪稱數(shù)字化實(shí)踐的“行業(yè)標(biāo)桿”，其特點(diǎn)在于運(yùn)用數(shù)字主線整合該領(lǐng)域的數(shù)據(jù)與模型，構(gòu)建出穩(wěn)健的數(shù)字孿生體系。這些領(lǐng)域往往會(huì)在具體應(yīng)用中部署 AI 技術(shù)（例如設(shè)計(jì)助手），同時(shí)已著手采用可依托數(shù)字主線、實(shí)現(xiàn)跨應(yīng)用協(xié)調(diào)作業(yè)的智能體技術(shù)，為最終實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域協(xié)同奠定基礎(chǔ)。

以某領(lǐng)軍制造企業(yè)為例，其部署的集成化生產(chǎn)數(shù)字主線已實(shí)現(xiàn) CNC 機(jī)床全面互聯(lián)。這些互聯(lián)設(shè)備在切削作業(yè)過程中，能自動(dòng)向操作人員推送傳感器異常讀數(shù)警報(bào)。操作人員可借助數(shù)字孿生，在虛擬環(huán)境中回溯切削過程，精準(zhǔn)定位異常發(fā)生節(jié)點(diǎn)并診斷警報(bào)根源。這一流程有助于盡早發(fā)現(xiàn)問題，開展更及時(shí)的維護(hù)，必要時(shí)還能快速優(yōu)化或更新工藝流程。

智能互聯(lián)的工業(yè)設(shè)備能優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營與維護(hù)管理，并在必要時(shí)助力推動(dòng)流程革新（圖片來源：Gorodenkoff - stock.adobe.com）

不過，當(dāng)前大多數(shù)企業(yè)仍停留在數(shù)字化起步階段，市場整體的數(shù)字化成熟度尚處于萌芽階段，這也為企業(yè)開啟或深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升長期競爭力和經(jīng)營成效提供了巨大機(jī)遇。

工業(yè)元宇宙引領(lǐng)數(shù)字化邁向新階段

數(shù)字化的最終方向是推動(dòng)企業(yè)邁向數(shù)字化技術(shù)、AI 與全面數(shù)字孿生深度融合后的下一階段：工業(yè)元宇宙。它將構(gòu)建一個(gè)以堅(jiān)實(shí)、精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為核心的工程與商業(yè)決策環(huán)境，用戶能在其中與全面數(shù)字孿生進(jìn)行直觀、沉浸式的交互與感知。工業(yè)元宇宙已被多個(gè)地方政府納入未來產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。例如上海、深圳均已發(fā)布工業(yè)元宇宙行動(dòng)計(jì)劃，并推動(dòng)在汽車、電子信息制造等行業(yè)試點(diǎn)。

在全球工業(yè)轉(zhuǎn)型的浪潮中，企業(yè)應(yīng)對各類挑戰(zhàn)都離不開工業(yè)元宇宙的支持，無論是解決具體問題，或是優(yōu)化企業(yè)整體運(yùn)營。順應(yīng)這一趨勢，西門子正通過內(nèi)部研發(fā)+客戶合作雙輪驅(qū)動(dòng)，持續(xù)落地實(shí)際應(yīng)用場景，并夯實(shí)包括全面數(shù)字孿生和 AI 在內(nèi)的核心技術(shù)基礎(chǔ)，為工業(yè)元宇宙的落地保駕護(hù)航。

相關(guān)開發(fā)工作包括構(gòu)建用于數(shù)據(jù)連接與協(xié)同的指導(dǎo)框架，以整合企業(yè)內(nèi)部各創(chuàng)作系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確把控?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間維度和有效性，再通過統(tǒng)一的用戶體驗(yàn)將這些數(shù)據(jù)清晰呈現(xiàn)出來。

工業(yè)元宇宙匯聚并協(xié)調(diào)來自各創(chuàng)作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過融合數(shù)字孿生、AI 與軟件定義自動(dòng)化技術(shù)，提供整體性沉浸式體驗(yàn)

（圖片來源：Oinegue/Getty Images）

此外，開發(fā)工作還聚焦于 AI 的落地應(yīng)用，并與超大型云服務(wù)商（hyperscaler）展開合作，旨在為工業(yè)元宇宙未來的規(guī)模化推廣打下基礎(chǔ)。這些合作已催生出全新功能，能夠?qū)⑷S可視化、仿真技術(shù)與工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合到統(tǒng)一的沉浸式環(huán)境中。借助這些技術(shù)，工程師可加速規(guī)劃、工程和運(yùn)營的全流程，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模仿真與 AI 驅(qū)動(dòng)的工作流，還能在設(shè)計(jì)與運(yùn)營的各個(gè)階段做出可靠的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型決策。

這些核心能力將催生出一系列強(qiáng)大功能，例如把建筑基礎(chǔ)設(shè)施與生產(chǎn)線整合到同一個(gè)工程環(huán)境中。在該環(huán)境中，借助 AI 可對數(shù)百種潛在的工廠布局進(jìn)行快速仿真，并從中篩選出最高效的設(shè)計(jì)方案。借助仿真與 AI 驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化技術(shù)，操作人員能在數(shù)月而非數(shù)年內(nèi)完成設(shè)施的優(yōu)化與擴(kuò)產(chǎn)，從而顯著提升運(yùn)營績效、提高能源利用效率，并實(shí)現(xiàn)更具前瞻性的產(chǎn)能規(guī)劃。

培育數(shù)字化思維

投資數(shù)字化戰(zhàn)略是企業(yè)應(yīng)對當(dāng)前挑戰(zhàn)的關(guān)鍵路徑，不僅能助力創(chuàng)新，還能提升敏捷性、增強(qiáng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。更重要的是，數(shù)字化的價(jià)值會(huì)隨著時(shí)間不斷累積。未來的項(xiàng)目不僅能直接受益于早期數(shù)字化實(shí)踐所積累的敏捷性與抗風(fēng)險(xiǎn)能力，還能與這些成果深度融合。同時(shí)，隨著實(shí)踐者對數(shù)字化系統(tǒng)的操作越來越熟練，寶貴的流程經(jīng)驗(yàn)將持續(xù)沉淀下來，讓后續(xù)項(xiàng)目能更快兌現(xiàn)價(jià)值。