西门子布局揭秘,2024工业元宇宙来袭,92%制造企业响应
这是我的第312篇专栏文章。
上篇文章，我提到西门子近期与AWS联手，推动了生成式人工智能GenAI在工业软件领域的普及。
工业软件的GenAI应用涉及到彻底改变企业处理生成式人工智能程序的方式，通过将人工智能基础模型服务Amazon Bedrock与西门子低代码平台Mendix的集成，只需点击几下，使用简单的图形界面和拖放指令，用户就可以加速工业软件的开发流程。
其实这是一套组合拳，生成式AI只是其中的一块拼图，从全局上看，西门子认为工业元宇宙在2024年即将爆发。
西门子的首席执行官Roland Busch和西门子数字化工业公司首席执行官Cedrik Neike共同强调：2024年工业元宇宙将向前迈出一大步。
他们认为：“借助生成式人工智能和工业元宇宙，我们可以兼顾速度和规模，加速创新、加速绿色低碳，并加速技术发展。”
虽然过去一段时间，围绕“元宇宙”的热度明显减弱，尤其是Meta公司所倡导的“消费元宇宙”发展乏力，但是“工业元宇宙”却有可能成为元宇宙的拯救者。
西门子、AWS、英伟达、索尼、德勤、麻省理工科技评论等企业或机构认为，工业元宇宙将是工业4.0的接力者，正在影响工业的工作模式和演进方向。
因此今天这篇文章，我们从西门子的布局入手，来探索工业元宇宙即将在2024年掀起的浪潮。
目标不是快2~3倍，而是快100万倍
在生成式人工智能方面，西门子先后与微软、AWS达成合作。这是工业元宇宙组合拳中的重要组成部分。
西门子与AWS将生成式AI服务平台Bedrock与西门子的低代码平台Mendix实现深度融合。这一举措将颠覆现有游戏规则，极大简化AI应用开发。
通过与AWS联手，西门子Xcelerator生态的应用开发者们能够便捷访问生成式AI的强大能力。Bedrock提供稳定可靠的大规模语言模型，开发者只需数次点击，利用Mendix简单的图形界面与拖放组件，即可快速构建AI应用原型或最小可行性产品，让用户创造力无限释放。
同时，人工智能不仅为工业元宇宙带来炫酷的界面和交互形式，更能深度赋能设计和工程。
例如，借助AI生成设计算法，工程师可以快速探索和生成设计方案，优化重量、强度、材料使用等因素，远超人力搜索出最佳解决方案。
为了构建完整的工业元宇宙版图，西门子还与索尼合作，聚焦于共建沉浸式工程解决方案——将西门子Xcelerator软件与索尼专业VR设备完美结合，实现前所未有的身临其境。
这个崭新的沉浸式工程平台今年即将上市，它将引领工业元宇宙的新纪元，设计师和工程师可以在沉浸空间中毫无限制地创造和探索设计理念，透视每个部件的细节，开发、体验数字孪生的真实感。
西门子数字化工业公司首席执行官认为：“工业元宇宙让我们能够比以往更快地‘测试’每一个选项。不是快两倍或三倍，而是快一百万倍。”
其实西门子在工业元宇宙的布局由来已久，去年6月，虽然全球经济增长乏力，西门子却宣布了一项大举投资的计划。西门子将投资20亿欧元（约157亿人民币）以扩大其在全球各地的制造能力、建立尖端的创新实验室和发展最先进的教育中心。
其他的举措包括在新加坡投入2亿欧元，兴建一座新的硬件工厂，该工厂将使用“西门子领先的数字孪生和创新性智能硬件技术”进行建造，同时西门子还将对成都工厂新增1.4亿欧元的投资，以提升和扩建这座数字化工厂。
可以说，西门子正在通过开放创新与生态共建，加速数字化转型，以先进技术引领工业数字化时代的发展。其在元宇宙领域的持续布局投资，也昭示了新一轮科技革命与产业变革的到来。
工业元宇宙的3个关键构建模块
市场研究机构Forrester Research曾经分析认为，工业元宇宙是一个高度复杂的系统工程，需要数字孪生、虚拟现实、机器人、自动驾驶、5G通信、云计算、大数据分析、人工智能、区块链以及计算机图形学等多项前沿技术的深度融合，才能共同构建起连接数字世界与真实世界的庞大基础设施。
这些技术各司其职，数字孪生实现虚拟仿真，虚实结合提供沉浸体验，各类智能机器人和系统支持无人化运营，云计算和大数据支撑分析决策，人工智能赋能各个环节，以实现从设计、规划到生产、管理等全流程的数字化、智能化和可视化，打造真正意义上的数字化工厂和数字产业新格局。
然而避繁就简，西门子认为打造工业元宇宙，只需要把握好下面的三个关键：
人工智能AI
数字孪生
软件定义自动化
西门子提出的三大关键要素确实抓住了工业元宇宙的核心所在，我们依次来解读：
人工智能：数字化的大脑
工业元宇宙的核心在于将数据转化为行动导向的价值信息，将数字资产变为实际应用的生产力。
各类智能边缘设备在车间中发挥着举足轻重的作用，实时收集现场数据并识别关键模式。而人工智能技术是赋能这一过程的大脑，正以指数级的速度进化着工业智能。
以机器学习为代表的传统AI，通过训练学习制定业务规则，主要作用是进行结构化数据的模式识别与预测分析。而新兴的生成式人工智能GenAI，则通过预训练巨大的神经网络模型，获得理解语义并创造新内容的能力。借助GenAI，用户可以通过自然语言或图形界面，直接与机器人、数字孪生等进行交互，显著降低了使用门槛。
以西门子开发的AI工业副驾为例，它与微软投资的大语言模型ChatGPT深度集成，支持用自然语言编程和控制机器人，可作为数字环境中的虚拟助手，为用户提供实时指导和帮助。工人可以简单说出“优化加工参数”的指令，AI副驾便可以调用数字孪生的仿真能力，快速给出最佳的参数组合。
除协作外，人工智能还可深度赋能设计和决策。例如在工艺规划中，GenAI系统可以快速生成多个设计方案，并进行优化；又如在预测性维护中，AI可以分析大量设备数据，识别故障模式并提前预警。
可以说，人工智能是连接并充分利用分布式数据的关键，也是工业元宇宙最大的生产力倍增器。
数字孪生：加速迭代的虚实引擎
设想这样的场景：工程师身临其境地沉浸在数字环境中，测试新型飞机设计的气动性能。当她调整机翼形状时，模拟会实时展示气流变化和阻力大小，提供宝贵的优化洞察，而这些洞察在现实中需要耗费昂贵的风洞试验和漫长的反复调试才能获取。
同理，在工厂、建筑或列车中，数字孪生都可以准确模拟各种场景和流程，进行虚拟迭代和优化，大幅减少实际调试的风险和成本。我们甚至可以“回溯”到问题首次出现的场景，并由AI助手提供指导，避免问题再次发生。
可以说，数字孪生为工程师提供了一个快速试错的沙箱环境。它打通了从设计、仿真到验证的数字闭环，使整个研发制造流程实现“一次构建，随处部署”，是工业4.0时代的关键基础设施。构建数字孪生，我们才能加速创新迭代，以数字引领产业革命。
软件定义自动化：工业元宇宙的关键所在
要实现工业元宇宙的真正潜力，就需要快速将数字世界的设计方案应用到实际生产中。为此，软件定义的自动化系统尤为关键，特别是基于物联网和虚拟可编程逻辑控制器PLC的自动化。
作为工厂的“大脑”，PLC正在从传统的专用硬件扩展到软件化的“虚拟”形式。这为集中管控和敏捷迭代带来了巨大便利。以西门子与奥迪的合作为例，他们已在多个工厂应用虚拟PLC系统。通过这套系统，工程师可以远程点击鼠标，就实现全工厂的生产扩容或软件升级，完全不需要现场操作。
西门子去年发布的Simatic S7-1500V虚拟PLC就是一例。它采用了Simatic S7-1500的产品编号，但实现了软硬分离，不再依赖特定硬件，可以部署在各种IT基础设施上，大幅提升了灵活性。
虚拟PLC超脱于传统PLC的软硬件强制绑定，实现了PLC的数字孪生。解耦之后，虚拟PLC可以通过云端完成部署和管理，远程控制更加简便。虚拟PLC更容易扩展，开放的数据接口意味着它可以轻松被集成到其它IT系统之中。
在虚拟PLC的背后，开放自动化正在成为主流。软件“吞噬”世界的脚步从未停止，开放自动化是一个必然趋势，这个趋势逐步汇聚了一股力量：整合工业控制领域各种促进开放的力量，这种整合代表了新技术从独立摸索走向商业化融合落地阶段的转变。
350名制造业高管中，92%在使用工业元宇宙
德勤对350名美国制造业高管进行的调研显示，已有92%的企业开始应用元宇宙相关技术。平均而言，他们目前正在运行6个以上的应用。
例如，33%的公司已经采用了数字孪生和3D建模等工具。对大多数拥抱虚拟技术的制造商来说，提升生产效率是重中之重。
这一调研清楚表明，数字化转型已成为制造业的广泛共识。越来越多的企业将数字孪生、虚拟仿真等前沿工具引入生产过程，以提高产品设计质量，优化生产流程，实现敏捷迭代。这也充分展示了工业元宇宙在降本增效方面的巨大潜力。
调研发现，成本降低和效率提升是应用工业元宇宙技术的两大收益。
在这次调研中，高管们被要求说明每个应用场景的主要效益。结果显示，不论哪种应用，“降低成本”都是企业的核心考量。具体来说，对于虚拟招聘、工厂参观和培训等用例，工业元宇宙对于“提升员工吸引力和留存率”的效果最明显；而在流程仿真、工厂仿真和供应链管理等场景中，提升运营效率是企业最看重的收益；此外，受访高管认为，面向客户的虚拟服务有助于增加收入。
可以看出，不管是内部管理还是外部服务，工业元宇宙技术为制造企业带来的成本节约和效率提升效应令人鼓舞。
调研显示，超过70%的受访高管预计未来5年内，工业元宇宙在制造业的采用率将很高。近80%的人认为，元宇宙将改变企业的研发、设计和创新方式，实现新产品战略。
可以看出，高管们普遍看好工业元宇宙在解决企业面临的人才吸引与留任、供应链管理等方面的优势。他们认为元宇宙能提升新品上市速度，创造新型客户体验和服务，从而获得未来价值。
除此之外，受访者还预期元宇宙将对企业全面产生积极影响，改善核心业务指标，如竞争力、市场占有率、收入成本等。
未来5年，工业元宇宙为制造业提供了巨大机遇。许多受访高管正准备进行大规模投资，以抓住其潜在价值。
德勤报告还指出，Web3.0和元宇宙技术正在加速结合。Web3.0消除了数字内容和物理对象之间的界限。辅以智能眼镜等新硬件，可以更好地实现实时3D内容通过计算机视觉、定位和生物识别等技术与用户环境的交互。
可见，在Web3.0和先进硬件的助力下，工业元宇宙带来的沉浸式体验将更加逼真、更具价值。制造企业应把握这一战略机遇，加大投入培养人才，完善基础设施建设，积极拥抱新一轮数字化转型和升级。
写在最后
本文从西门子的布局入手，探讨了工业元宇宙的发展现状和未来趋势。可以看出，在人工智能、数字孪生、软件定义自动化等核心技术的推动下，一个连接虚实、支持设计仿真与远程协作的沉浸式数字环境正在成形。
调研显示，制造企业高管们已普遍达成数字化转型的共识，92%的公司正在积极应用元宇宙技术。他们看好工业元宇宙在成本节约、生产效率提升、人才培养等方面的优势，正准备大举投入布局。
显然，工业元宇宙正在影响产业格局和企业组织形式的进化。它也将与Web3.0等前沿技术深度融合，继续推进产业的数字化升级。
如果说互联网改变了产业的交互方式，那么工业元宇宙将更深刻地影响人类的创造、生产和组织形式。
而这仅仅是个开始。
参考资料：Siemens CEO is all in on digital twins | Roland Busch interview，作者：Dean Takahashi，来源：VentureBeat
Meet the industrial metaverse: How Sony and Siemens seek to unleash the power of immersive engineering，作者：David Gewirtz，来源：zdnet.com
Redefining Reality: 3 Key Building Blocks for the Industrial Metaverse，来源：siemens.com
Exploring the industrial metaverse，来源：Deloitte Research Center for Energy & Industrials
