西門子布局揭秘,2024工業(yè)元宇宙來襲,92%制造企業(yè)響應(yīng)

作者：彭昭（智次方創(chuàng)始人、云和資本聯(lián)合創(chuàng)始合伙人）物聯(lián)網(wǎng)智庫 原創(chuàng)

上篇文章，我提到西門子近期與AWS聯(lián)手，推動了生成式人工智能GenAI在工業(yè)軟件領(lǐng)域的普及。

工業(yè)軟件的GenAI應(yīng)用涉及到徹底改變企業(yè)處理生成式人工智能程序的方式，通過將人工智能基礎(chǔ)模型服務(wù)Amazon Bedrock與西門子低代碼平臺Mendix的集成，只需點擊幾下，使用簡單的圖形界面和拖放指令，用戶就可以加速工業(yè)軟件的開發(fā)流程。

其實這是一套組合拳，生成式AI只是其中的一塊拼圖，從全局上看，西門子認為工業(yè)元宇宙在2024年即將爆發(fā)。

西門子的首席執(zhí)行官Roland Busch和西門子數(shù)字化工業(yè)公司首席執(zhí)行官Cedrik Neike共同強調(diào)：2024年工業(yè)元宇宙將向前邁出一大步。

他們認為：“借助生成式人工智能和工業(yè)元宇宙，我們可以兼顧速度和規(guī)模，加速創(chuàng)新、加速綠色低碳，并加速技術(shù)發(fā)展?！?/p>

雖然過去一段時間，圍繞“元宇宙”的熱度明顯減弱，尤其是Meta公司所倡導(dǎo)的“消費元宇宙”發(fā)展乏力，但是“工業(yè)元宇宙”卻有可能成為元宇宙的拯救者。

西門子、AWS、英偉達、索尼、德勤、麻省理工科技評論等企業(yè)或機構(gòu)認為，工業(yè)元宇宙將是工業(yè)4.0的接力者，正在影響工業(yè)的工作模式和演進方向。

因此今天這篇文章，我們從西門子的布局入手，來探索工業(yè)元宇宙即將在2024年掀起的浪潮。

目標不是快2~3倍，而是快100萬倍

在生成式人工智能方面，西門子先后與微軟、AWS達成合作。這是工業(yè)元宇宙組合拳中的重要組成部分。

西門子與AWS將生成式AI服務(wù)平臺Bedrock與西門子的低代碼平臺Mendix實現(xiàn)深度融合。這一舉措將顛覆現(xiàn)有游戲規(guī)則，極大簡化AI應(yīng)用開發(fā)。

通過與AWS聯(lián)手，西門子Xcelerator生態(tài)的應(yīng)用開發(fā)者們能夠便捷訪問生成式AI的強大能力。Bedrock提供穩(wěn)定可靠的大規(guī)模語言模型，開發(fā)者只需數(shù)次點擊，利用Mendix簡單的圖形界面與拖放組件，即可快速構(gòu)建AI應(yīng)用原型或最小可行性產(chǎn)品，讓用戶創(chuàng)造力無限釋放。

同時，人工智能不僅為工業(yè)元宇宙帶來炫酷的界面和交互形式，更能深度賦能設(shè)計和工程。

例如，借助AI生成設(shè)計算法，工程師可以快速探索和生成設(shè)計方案，優(yōu)化重量、強度、材料使用等因素，遠超人力搜索出最佳解決方案。

為了構(gòu)建完整的工業(yè)元宇宙版圖，西門子還與索尼合作，聚焦于共建沉浸式工程解決方案——將西門子Xcelerator軟件與索尼專業(yè)VR設(shè)備完美結(jié)合，實現(xiàn)前所未有的身臨其境。

這個嶄新的沉浸式工程平臺今年即將上市，它將引領(lǐng)工業(yè)元宇宙的新紀元，設(shè)計師和工程師可以在沉浸空間中毫無限制地創(chuàng)造和探索設(shè)計理念，透視每個部件的細節(jié)，開發(fā)、體驗數(shù)字孿生的真實感。

西門子數(shù)字化工業(yè)公司首席執(zhí)行官認為：“工業(yè)元宇宙讓我們能夠比以往更快地‘測試’每一個選項。不是快兩倍或三倍，而是快一百萬倍。”

其實西門子在工業(yè)元宇宙的布局由來已久，去年6月，雖然全球經(jīng)濟增長乏力，西門子卻宣布了一項大舉投資的計劃。西門子將投資20億歐元（約157億人民幣）以擴大其在全球各地的制造能力、建立尖端的創(chuàng)新實驗室和發(fā)展最先進的教育中心。

其他的舉措包括在新加坡投入2億歐元，興建一座新的硬件工廠，該工廠將使用“西門子領(lǐng)先的數(shù)字孿生和創(chuàng)新性智能硬件技術(shù)”進行建造，同時西門子還將對成都工廠新增1.4億歐元的投資，以提升和擴建這座數(shù)字化工廠。

可以說，西門子正在通過開放創(chuàng)新與生態(tài)共建，加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以先進技術(shù)引領(lǐng)工業(yè)數(shù)字化時代的發(fā)展。其在元宇宙領(lǐng)域的持續(xù)布局投資，也昭示了新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的到來。

工業(yè)元宇宙的3個關(guān)鍵構(gòu)建模塊

市場研究機構(gòu)Forrester Research曾經(jīng)分析認為，工業(yè)元宇宙是一個高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實、機器人、自動駕駛、5G通信、云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、區(qū)塊鏈以及計算機圖形學(xué)等多項前沿技術(shù)的深度融合，才能共同構(gòu)建起連接數(shù)字世界與真實世界的龐大基礎(chǔ)設(shè)施。

這些技術(shù)各司其職，數(shù)字孿生實現(xiàn)虛擬仿真，虛實結(jié)合提供沉浸體驗，各類智能機器人和系統(tǒng)支持無人化運營，云計算和大數(shù)據(jù)支撐分析決策，人工智能賦能各個環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)從設(shè)計、規(guī)劃到生產(chǎn)、管理等全流程的數(shù)字化、智能化和可視化，打造真正意義上的數(shù)字化工廠和數(shù)字產(chǎn)業(yè)新格局。

然而避繁就簡，西門子認為打造工業(yè)元宇宙，只需要把握好下面的三個關(guān)鍵：

• 人工智能AI
• 數(shù)字孿生
• 軟件定義自動化

西門子提出的三大關(guān)鍵要素確實抓住了工業(yè)元宇宙的核心所在，我們依次來解讀：

1. 人工智能：數(shù)字化的大腦

工業(yè)元宇宙的核心在于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為行動導(dǎo)向的價值信息，將數(shù)字資產(chǎn)變?yōu)閷嶋H應(yīng)用的生產(chǎn)力。

各類智能邊緣設(shè)備在車間中發(fā)揮著舉足輕重的作用，實時收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并識別關(guān)鍵模式。而人工智能技術(shù)是賦能這一過程的大腦，正以指數(shù)級的速度進化著工業(yè)智能。

以機器學(xué)習(xí)為代表的傳統(tǒng)AI，通過訓(xùn)練學(xué)習(xí)制定業(yè)務(wù)規(guī)則，主要作用是進行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的模式識別與預(yù)測分析。而新興的生成式人工智能GenAI，則通過預(yù)訓(xùn)練巨大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲得理解語義并創(chuàng)造新內(nèi)容的能力。借助GenAI，用戶可以通過自然語言或圖形界面，直接與機器人、數(shù)字孿生等進行交互，顯著降低了使用門檻。

以西門子開發(fā)的AI工業(yè)副駕為例，它與微軟投資的大語言模型ChatGPT深度集成，支持用自然語言編程和控制機器人，可作為數(shù)字環(huán)境中的虛擬助手，為用戶提供實時指導(dǎo)和幫助。工人可以簡單說出“優(yōu)化加工參數(shù)”的指令，AI副駕便可以調(diào)用數(shù)字孿生的仿真能力，快速給出最佳的參數(shù)組合。

除協(xié)作外，人工智能還可深度賦能設(shè)計和決策。例如在工藝規(guī)劃中，GenAI系統(tǒng)可以快速生成多個設(shè)計方案，并進行優(yōu)化；又如在預(yù)測性維護中，AI可以分析大量設(shè)備數(shù)據(jù)，識別故障模式并提前預(yù)警。

可以說，人工智能是連接并充分利用分布式數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，也是工業(yè)元宇宙最大的生產(chǎn)力倍增器。

2. 數(shù)字孿生：加速迭代的虛實引擎

設(shè)想這樣的場景：工程師身臨其境地沉浸在數(shù)字環(huán)境中，測試新型飛機設(shè)計的氣動性能。當(dāng)她調(diào)整機翼形狀時，模擬會實時展示氣流變化和阻力大小，提供寶貴的優(yōu)化洞察，而這些洞察在現(xiàn)實中需要耗費昂貴的風(fēng)洞試驗和漫長的反復(fù)調(diào)試才能獲取。

同理，在工廠、建筑或列車中，數(shù)字孿生都可以準確模擬各種場景和流程，進行虛擬迭代和優(yōu)化，大幅減少實際調(diào)試的風(fēng)險和成本。我們甚至可以“回溯”到問題首次出現(xiàn)的場景，并由AI助手提供指導(dǎo)，避免問題再次發(fā)生。

可以說，數(shù)字孿生為工程師提供了一個快速試錯的沙箱環(huán)境。它打通了從設(shè)計、仿真到驗證的數(shù)字閉環(huán)，使整個研發(fā)制造流程實現(xiàn)“一次構(gòu)建，隨處部署”，是工業(yè)4.0時代的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。構(gòu)建數(shù)字孿生，我們才能加速創(chuàng)新迭代，以數(shù)字引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)革命。

3. 軟件定義自動化：工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵所在

要實現(xiàn)工業(yè)元宇宙的真正潛力，就需要快速將數(shù)字世界的設(shè)計方案應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。為此，軟件定義的自動化系統(tǒng)尤為關(guān)鍵，特別是基于物聯(lián)網(wǎng)和虛擬可編程邏輯控制器PLC的自動化。

作為工廠的“大腦”，PLC正在從傳統(tǒng)的專用硬件擴展到軟件化的“虛擬”形式。這為集中管控和敏捷迭代帶來了巨大便利。以西門子與奧迪的合作為例，他們已在多個工廠應(yīng)用虛擬PLC系統(tǒng)。通過這套系統(tǒng)，工程師可以遠程點擊鼠標，就實現(xiàn)全工廠的生產(chǎn)擴容或軟件升級，完全不需要現(xiàn)場操作。

西門子去年發(fā)布的Simatic S7-1500V虛擬PLC就是一例。它采用了Simatic S7-1500的產(chǎn)品編號，但實現(xiàn)了軟硬分離，不再依賴特定硬件，可以部署在各種IT基礎(chǔ)設(shè)施上，大幅提升了靈活性。

虛擬PLC超脫于傳統(tǒng)PLC的軟硬件強制綁定，實現(xiàn)了PLC的數(shù)字孿生。解耦之后，虛擬PLC可以通過云端完成部署和管理，遠程控制更加簡便。虛擬PLC更容易擴展，開放的數(shù)據(jù)接口意味著它可以輕松被集成到其它IT系統(tǒng)之中。

在虛擬PLC的背后，開放自動化正在成為主流。軟件“吞噬”世界的腳步從未停止，開放自動化是一個必然趨勢，這個趨勢逐步匯聚了一股力量：整合工業(yè)控制領(lǐng)域各種促進開放的力量，這種整合代表了新技術(shù)從獨立摸索走向商業(yè)化融合落地階段的轉(zhuǎn)變。

350名制造業(yè)高管中，92%在使用工業(yè)元宇宙

德勤對350名美國制造業(yè)高管進行的調(diào)研顯示，已有92%的企業(yè)開始應(yīng)用元宇宙相關(guān)技術(shù)。平均而言，他們目前正在運行6個以上的應(yīng)用。

例如，33%的公司已經(jīng)采用了數(shù)字孿生和3D建模等工具。對大多數(shù)擁抱虛擬技術(shù)的制造商來說，提升生產(chǎn)效率是重中之重。

這一調(diào)研清楚表明，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為制造業(yè)的廣泛共識。越來越多的企業(yè)將數(shù)字孿生、虛擬仿真等前沿工具引入生產(chǎn)過程，以提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)流程，實現(xiàn)敏捷迭代。這也充分展示了工業(yè)元宇宙在降本增效方面的巨大潛力。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，成本降低和效率提升是應(yīng)用工業(yè)元宇宙技術(shù)的兩大收益。

在這次調(diào)研中，高管們被要求說明每個應(yīng)用場景的主要效益。結(jié)果顯示，不論哪種應(yīng)用，“降低成本”都是企業(yè)的核心考量。具體來說，對于虛擬招聘、工廠參觀和培訓(xùn)等用例，工業(yè)元宇宙對于“提升員工吸引力和留存率”的效果最明顯；而在流程仿真、工廠仿真和供應(yīng)鏈管理等場景中，提升運營效率是企業(yè)最看重的收益；此外，受訪高管認為，面向客戶的虛擬服務(wù)有助于增加收入。

可以看出，不管是內(nèi)部管理還是外部服務(wù)，工業(yè)元宇宙技術(shù)為制造企業(yè)帶來的成本節(jié)約和效率提升效應(yīng)令人鼓舞。

調(diào)研顯示，超過70%的受訪高管預(yù)計未來5年內(nèi)，工業(yè)元宇宙在制造業(yè)的采用率將很高。近80%的人認為，元宇宙將改變企業(yè)的研發(fā)、設(shè)計和創(chuàng)新方式，實現(xiàn)新產(chǎn)品戰(zhàn)略。

可以看出，高管們普遍看好工業(yè)元宇宙在解決企業(yè)面臨的人才吸引與留任、供應(yīng)鏈管理等方面的優(yōu)勢。他們認為元宇宙能提升新品上市速度，創(chuàng)造新型客戶體驗和服務(wù)，從而獲得未來價值。

除此之外，受訪者還預(yù)期元宇宙將對企業(yè)全面產(chǎn)生積極影響，改善核心業(yè)務(wù)指標，如競爭力、市場占有率、收入成本等。

未來5年，工業(yè)元宇宙為制造業(yè)提供了巨大機遇。許多受訪高管正準備進行大規(guī)模投資，以抓住其潛在價值。

德勤報告還指出，Web3.0和元宇宙技術(shù)正在加速結(jié)合。Web3.0消除了數(shù)字內(nèi)容和物理對象之間的界限。輔以智能眼鏡等新硬件，可以更好地實現(xiàn)實時3D內(nèi)容通過計算機視覺、定位和生物識別等技術(shù)與用戶環(huán)境的交互。

可見，在Web3.0和先進硬件的助力下，工業(yè)元宇宙帶來的沉浸式體驗將更加逼真、更具價值。制造企業(yè)應(yīng)把握這一戰(zhàn)略機遇，加大投入培養(yǎng)人才，完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，積極擁抱新一輪數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級。

寫在最后

本文從西門子的布局入手，探討了工業(yè)元宇宙的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢。可以看出，在人工智能、數(shù)字孿生、軟件定義自動化等核心技術(shù)的推動下，一個連接虛實、支持設(shè)計仿真與遠程協(xié)作的沉浸式數(shù)字環(huán)境正在成形。

調(diào)研顯示，制造企業(yè)高管們已普遍達成數(shù)字化轉(zhuǎn)型的共識，92%的公司正在積極應(yīng)用元宇宙技術(shù)。他們看好工業(yè)元宇宙在成本節(jié)約、生產(chǎn)效率提升、人才培養(yǎng)等方面的優(yōu)勢，正準備大舉投入布局。

顯然，工業(yè)元宇宙正在影響產(chǎn)業(yè)格局和企業(yè)組織形式的進化。它也將與Web3.0等前沿技術(shù)深度融合，繼續(xù)推進產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化升級。

如果說互聯(lián)網(wǎng)改變了產(chǎn)業(yè)的交互方式，那么工業(yè)元宇宙將更深刻地影響人類的創(chuàng)造、生產(chǎn)和組織形式。

而這僅僅是個開始。

參考資料：Siemens CEO is all in on digital twins | Roland Busch interview，作者：Dean Takahashi，來源：VentureBeatMeet the industrial metaverse: How Sony and Siemens seek to unleash the power of immersive engineering，作者：David Gewirtz，來源：zdnet.comRedefining Reality: 3 Key Building Blocks for the Industrial Metaverse，來源：siemens.comExploring the industrial metaverse，來源：Deloitte Research Center for Energy & Industrials