這是我的第312篇專欄文章。
上篇文章，我提到西門子近期與AWS聯手，推動了生成式人工智能GenAI在工業(ye)軟件領域的普及。
工業(ye)軟件的(de)GenAI應用(yong)涉及(ji)到徹底(di)改變企業(ye)處理生成(cheng)(cheng)式人工智能程(cheng)序的(de)方式，通(tong)過將(jiang)人工智能基礎模(mo)型服務Amazon Bedrock與西門(men)子(zi)低代碼(ma)平臺(tai)Mendix的(de)集成(cheng)(cheng)，只需點擊幾(ji)下，使用(yong)簡單的(de)圖形界(jie)面和拖(tuo)放指令(ling)，用(yong)戶就可以(yi)加速工業(ye)軟件的(de)開發流程(cheng)。
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，西門子認為工業元宇宙在2024年即將爆發。
西門子的首席執行官Roland Busch和西門子數字化工業公司首席執行官Cedrik Neike共同強調：2024年工業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元宇宙，我們可以兼顧速度(du)和規模，加(jia)速創(chuang)新(xin)、加(jia)速綠色低碳，并加(jia)速技術(shu)發展。”
雖(sui)然過去一段時間(jian)，圍繞“元(yuan)宇宙(zhou)(zhou)”的熱度明顯減弱，尤其是(shi)Meta公司所倡導(dao)的“消費(fei)元(yuan)宇宙(zhou)(zhou)”發展乏力，但是(shi)“工業元(yuan)宇宙(zhou)(zhou)”卻有可能(neng)成(cheng)為元(yuan)宇宙(zhou)(zhou)的拯救者。
西門子、AWS、英偉達、索尼(ni)、德勤、麻省理工科(ke)技評論等企業或機構認(ren)為(wei)，工業元宇宙將是工業4.0的(de)接力者(zhe)，正(zheng)在影響工業的(de)工作模(mo)式和演進(jin)方(fang)向。
因此今天這篇(pian)文(wen)章，我們從西門子(zi)的布局入手，來探索工(gong)業元宇宙即將在(zai)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。這是工業元宇宙組合拳中的重要組成部分。
西門子(zi)與AWS將(jiang)生成式AI服務平臺Bedrock與西門子(zi)的低代碼平臺Mendix實現深度融(rong)合。這一舉措將(jiang)顛覆現有游(you)戲(xi)規則(ze)，極大簡化AI應用開發。
通過與(yu)AWS聯手，西門子Xcelerator生態的應(ying)用開發者們能夠便捷訪問(wen)生成式AI的強大(da)(da)能力。Bedrock提供穩(wen)定(ding)可(ke)靠的大(da)(da)規模語言模型，開發者只需數次點(dian)擊，利用Mendix簡單的圖形界面(mian)與(yu)拖放組件，即(ji)可(ke)快速構建(jian)AI應(ying)用原型或最(zui)小可(ke)行性產(chan)品，讓用戶創造力無限釋(shi)放。
同時，人工智能不僅為工業元宇宙帶來炫酷的界面和交互形式，更能深度賦能設計和工程。
例如，借助AI生(sheng)成(cheng)設計(ji)算法，工程師可以快(kuai)速探索(suo)和生(sheng)成(cheng)設計(ji)方(fang)案，優化重(zhong)量、強度、材料使用等因素(su)，遠超人(ren)力搜(sou)索(suo)出最(zui)佳解決方(fang)案。
為(wei)了構建完整的工業元(yuan)宇宙版圖，西門子還(huan)與索(suo)尼(ni)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(suo)尼(ni)專業VR設備完美結合，實現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，它將引領工業元宇宙的新紀元，設計師和工程師可以在沉浸空間中毫無限制地創造和探索設計理念，透視每個部件的細節，開發、體驗數字孿生的真實感。
西門子數字化工業公司首席執行官認為：“工業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(shi)西(xi)門子在(zai)工(gong)業元宇宙的布局由來已久，去(qu)年6月，雖(sui)然(ran)全(quan)球(qiu)經(jing)濟增(zeng)長乏力，西(xi)門子卻宣(xuan)布了一項(xiang)大舉投(tou)資(zi)的計劃。西(xi)門子將投(tou)資(zi)20億歐元（約157億人民幣(bi)）以擴大其在(zai)全(quan)球(qiu)各(ge)地的制造(zao)能力、建立尖端的創新實(shi)驗室(shi)和發(fa)展最先(xian)進的教育(yu)中心。
其他的(de)舉(ju)措(cuo)包括(kuo)在(zai)新加(jia)坡投入2億(yi)(yi)歐元，興建一(yi)座新的(de)硬(ying)件工廠，該工廠將使用“西門子領(ling)先(xian)的(de)數(shu)字(zi)(zi)孿生和創新性智能硬(ying)件技術”進(jin)行建造，同時(shi)西門子還將對成都工廠新增(zeng)1.4億(yi)(yi)歐元的(de)投資，以提升和擴建這座數(shu)字(zi)(zi)化工廠。
可以說，西門子正在通(tong)過開(kai)放創新(xin)與生態共建，加速數(shu)字化轉型，以先進(jin)技術引領工業(ye)數(shu)字化時代的發展。其在元(yuan)宇宙領域的持續布局(ju)投資，也昭示了新(xin)一輪科技革命與產業(ye)變革的到來。
工業元宇宙的3個關鍵構建模塊
市場研(yan)究(jiu)機(ji)構Forrester Research曾經分(fen)析(xi)(xi)認(ren)為，工業元宇宙是一個(ge)高度(du)復雜(za)的系統工程，需要數(shu)字孿生、虛擬現實、機(ji)器(qi)人(ren)、自動駕(jia)駛、5G通信、云計算、大數(shu)據分(fen)析(xi)(xi)、人(ren)工智能、區(qu)塊鏈以及計算機(ji)圖形學等多項前沿技術的深度(du)融合，才能共同(tong)構建起(qi)連接數(shu)字世界(jie)與真實世界(jie)的龐大基礎設施。
這(zhe)些技術(shu)各(ge)司其(qi)職(zhi)，數字(zi)孿生實現虛擬仿真，虛實結合提供(gong)沉浸體驗，各(ge)類智能機器人(ren)和系統支持無(wu)人(ren)化(hua)運營，云計(ji)算和大(da)數據支撐分析決策，人(ren)工智能賦能各(ge)個環節(jie)，以實現從設計(ji)、規劃(hua)到生產、管理等全(quan)流程的數字(zi)化(hua)、智能化(hua)和可視化(hua)，打造真正意義上的數字(zi)化(hua)工廠和數字(zi)產業新格局。
然而避(bi)繁就簡，西門子認為打造工業元宇宙，只(zhi)需(xu)要把(ba)握好下面(mian)的三個(ge)關鍵(jian)：
人工智能AI
數字孿生
軟件定義自動化
西門子提(ti)出的三大關鍵(jian)要素確實(shi)抓住了工業(ye)元宇(yu)宙的核(he)心所在，我(wo)們(men)依(yi)次來解讀：
人工智能：數字化的大腦
工業(ye)元宇(yu)宙的核心在于將數(shu)據轉化為行(xing)動導向的價(jia)值信息(xi)，將數(shu)字(zi)資產變(bian)為實際(ji)應用的生產力。
各(ge)類智(zhi)能邊緣設備在車間(jian)中發揮(hui)著舉足(zu)輕(qing)重的作用，實時收集現場數據并(bing)識別關鍵模式。而人工智(zhi)能技術是(shi)賦能這(zhe)一過(guo)程(cheng)的大腦，正以指數級的速度進化著工業智(zhi)能。
以機器學習(xi)為代(dai)表的(de)傳統AI，通過(guo)訓練學習(xi)制定業(ye)務規(gui)則，主要(yao)作用是進行(xing)結(jie)構化數據的(de)模式(shi)識(shi)別與預(yu)測分析。而新興的(de)生(sheng)成(cheng)式(shi)人工智(zhi)能GenAI，則通過(guo)預(yu)訓練巨大的(de)神經網絡模型，獲得理解語義并(bing)創造新內容(rong)的(de)能力。借(jie)助GenAI，用戶可以通過(guo)自然(ran)語言或圖形界(jie)面，直接與機器人、數字(zi)孿生(sheng)等進行(xing)交互，顯著降低了使(shi)用門檻。
以西門子開(kai)發(fa)的AI工(gong)(gong)業副駕為(wei)例，它與微軟投資的大語言(yan)模型ChatGPT深度集成，支持(chi)用(yong)自然語言(yan)編(bian)程和控制機器人(ren)，可作(zuo)為(wei)數(shu)字(zi)環境中的虛(xu)擬(ni)助手，為(wei)用(yong)戶提供(gong)實(shi)時指導和幫助。工(gong)(gong)人(ren)可以簡單說出“優化加工(gong)(gong)參數(shu)”的指令，AI副駕便(bian)可以調用(yong)數(shu)字(zi)孿(luan)生的仿真能力，快速給出最佳(jia)的參數(shu)組合。
除協(xie)作(zuo)外，人工智能(neng)還可深度賦能(neng)設計和決策。例(li)如(ru)在(zai)工藝規劃(hua)中，GenAI系統可以快速(su)生成多個設計方案(an)，并進行優化(hua)；又如(ru)在(zai)預測(ce)性(xing)維護中，AI可以分析(xi)大(da)量設備(bei)數(shu)據，識別故障模(mo)式并提前(qian)預警。
可以(yi)說，人工智能是(shi)連接并充分利用分布式數據的關鍵，也是(shi)工業元宇宙最大的生產力(li)倍增器。
數字孿生：加速迭代的虛實引擎
設想這樣(yang)的場景：工程(cheng)師(shi)身臨(lin)其境地(di)沉浸在數字環境中，測試(shi)新型飛機設計(ji)的氣(qi)動性能。當(dang)她調(diao)整機翼(yi)形狀時，模(mo)擬會實時展示氣(qi)流變化(hua)和(he)阻力大(da)小，提(ti)供寶貴(gui)(gui)的優化(hua)洞察，而這些洞察在現實中需要耗費昂貴(gui)(gui)的風洞試(shi)驗和(he)漫(man)長(chang)的反復調(diao)試(shi)才能獲取。
同理，在工(gong)廠、建筑(zhu)或列(lie)車中，數字孿生都可以準確模擬(ni)各種場景(jing)和流(liu)程，進行虛擬(ni)迭(die)代和優化，大幅(fu)減(jian)少實際調試的(de)風險和成(cheng)本。我們甚至可以“回溯(su)”到問題首次出(chu)現的(de)場景(jing)，并(bing)由AI助(zhu)手提供指導，避免問題再次發生。
可以(yi)說，數(shu)字(zi)孿生為工(gong)程師提供了一個快速試錯(cuo)的沙箱(xiang)環境(jing)。它打通了從設計、仿真到驗(yan)證(zheng)的數(shu)字(zi)閉環，使整個研(yan)發(fa)制(zhi)造流程實現“一次構建(jian)，隨處(chu)部(bu)署”，是工(gong)業4.0時代的關鍵基礎設施。構建(jian)數(shu)字(zi)孿生，我們才能加速創新迭代，以(yi)數(shu)字(zi)引領產業革(ge)命。
軟件定義自動化：工業元宇宙的關鍵所在
要實現工業元宇宙的真正潛力，就需要快速將數字世界的設計方案應用到實際生產中。為此，軟件定義的自動化系統尤為關鍵，特別是基于物聯網和虛(xu)擬可編程邏輯(ji)控制(zhi)器PLC的自動(dong)化(hua)。
作為工(gong)(gong)廠(chang)(chang)的(de)“大腦”，PLC正(zheng)在從傳統的(de)專用(yong)硬件擴展到軟件化的(de)“虛(xu)擬”形(xing)式。這為集(ji)中管(guan)控和敏捷(jie)迭代(dai)帶來了巨大便利。以西門子與奧(ao)迪的(de)合(he)作為例，他(ta)們已在多個(ge)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)應用(yong)虛(xu)擬PLC系統。通過這套系統，工(gong)(gong)程師可以遠程點(dian)擊鼠標，就實現全工(gong)(gong)廠(chang)(chang)的(de)生產擴容或軟件升級，完全不需(xu)要現場操作。
西門子去(qu)年發布的(de)Simatic S7-1500V虛擬PLC就是一例。它采(cai)用了Simatic S7-1500的(de)產(chan)品編(bian)號，但實(shi)現了軟硬分離，不再依賴特定(ding)硬件，可以部(bu)署在各(ge)種IT基礎(chu)設(she)施上，大幅(fu)提升了靈活性。
虛擬PLC超(chao)脫(tuo)于(yu)傳統PLC的軟硬件強制(zhi)綁定(ding)，實現了PLC的數(shu)字(zi)孿生。解耦之(zhi)后，虛擬PLC可(ke)以(yi)通過云端(duan)完(wan)成部署和管理，遠(yuan)程控制(zhi)更加(jia)簡便(bian)。虛擬PLC更容易擴展，開放的數(shu)據(ju)接口(kou)意味著它可(ke)以(yi)輕松被(bei)集成到其它IT系統之(zhi)中。
在虛(xu)擬PLC的背后，開(kai)放(fang)自動化正在成(cheng)為主流(liu)。軟(ruan)件“吞噬”世界的腳步從未停(ting)止(zhi)，開(kai)放(fang)自動化是(shi)一(yi)個必然趨勢，這個趨勢逐步匯聚了一(yi)股力量(liang)：整(zheng)合(he)(he)工業控制領域(yu)各種(zhong)促(cu)進開(kai)放(fang)的力量(liang)，這種(zhong)整(zheng)合(he)(he)代(dai)表了新技術從獨立摸索走向商業化融合(he)(he)落地階段(duan)的轉(zhuan)變。
350名制造業高管中，92%在使用工業元宇宙
德勤對350名美國制(zhi)造業(ye)高管進行的調研(yan)顯示，已有92%的企業(ye)開(kai)始應(ying)(ying)用(yong)元宇宙相關技術。平均而言，他們(men)目前正在運行6個(ge)以上(shang)的應(ying)(ying)用(yong)。
例如，33%的公(gong)司已經采(cai)用(yong)了(le)數字孿生(sheng)和3D建(jian)模等(deng)工(gong)具。對大多數擁抱虛擬技術的制(zhi)造商來說(shuo)，提升生(sheng)產效(xiao)率是(shi)重中之(zhi)重。
這一調研清楚表明，數(shu)(shu)字化轉型已成為制造(zao)業的廣泛共(gong)識(shi)。越來越多(duo)的企(qi)業將數(shu)(shu)字孿(luan)生、虛擬仿真等(deng)前沿工(gong)具引入生產過程(cheng)，以提高(gao)產品(pin)設計(ji)質量，優化生產流(liu)程(cheng)，實現敏捷迭代。這也(ye)充分展示了工(gong)業元宇宙在降(jiang)本(ben)增效方面的巨大潛力。
調研(yan)發現，成本降(jiang)低和效率提(ti)升(sheng)是應用工業元(yuan)宇宙技術的兩大收(shou)益。
在(zai)這次調研中(zhong)，高(gao)(gao)管們(men)被要(yao)求說明(ming)每(mei)個應(ying)(ying)用場景的主要(yao)效(xiao)益(yi)(yi)。結果顯(xian)示，不論哪種應(ying)(ying)用，“降低(di)成本(ben)”都是企業(ye)(ye)的核心考量。具(ju)體來說，對于虛(xu)擬(ni)招聘、工(gong)廠參觀和(he)培訓(xun)等(deng)用例，工(gong)業(ye)(ye)元宇(yu)宙(zhou)對于“提升員工(gong)吸(xi)引力(li)和(he)留存率”的效(xiao)果最明(ming)顯(xian)；而在(zai)流(liu)程仿(fang)真、工(gong)廠仿(fang)真和(he)供(gong)應(ying)(ying)鏈管理(li)等(deng)場景中(zhong)，提升運營效(xiao)率是企業(ye)(ye)最看重的收益(yi)(yi)；此外，受訪(fang)高(gao)(gao)管認(ren)為，面向客戶的虛(xu)擬(ni)服務有助于增加收入。
可以看出，不(bu)管(guan)是(shi)內部管(guan)理還是(shi)外(wai)部服務，工業元宇宙技術(shu)為(wei)制造企業帶來的(de)成(cheng)本(ben)節約和(he)效(xiao)率(lv)提(ti)升效(xiao)應令人鼓舞(wu)。
調研顯示，超過70%的受(shou)訪(fang)高管預計(ji)未來5年內，工(gong)業(ye)(ye)元宇(yu)宙在制造業(ye)(ye)的采用率將很(hen)高。近(jin)80%的人認(ren)為，元宇(yu)宙將改變企業(ye)(ye)的研發、設計(ji)和創新方式，實現新產品戰(zhan)略。
可以看(kan)出(chu)，高管們(men)普遍看(kan)好工業元(yuan)宇宙(zhou)在解決企業面臨的人才吸引與留任、供應鏈管理等方面的優勢。他們(men)認為(wei)元(yuan)宇宙(zhou)能(neng)提升新(xin)品上市速度，創造新(xin)型客戶(hu)體驗和服(fu)務，從而獲得未來價值(zhi)。
除此之外，受訪(fang)者還預(yu)期(qi)元宇宙(zhou)將(jiang)對(dui)企(qi)業全面產生(sheng)積極影(ying)響，改善核心業務指標，如競爭力、市場占有率、收入成本等。
未來5年，工業元宇宙(zhou)為制造業提(ti)供(gong)了巨(ju)大機遇。許多受訪高管正(zheng)準備進行大規模投資，以抓(zhua)住其潛在(zai)價值。
德勤報告還指出，Web3.0和(he)元宇(yu)宙技(ji)術正(zheng)在(zai)加速結合。Web3.0消除(chu)了數字內容和(he)物(wu)理對(dui)象之間的(de)界(jie)限。輔(fu)以智能眼鏡等新硬件，可以更好(hao)地實(shi)現實(shi)時3D內容通(tong)過計算機視覺(jue)、定(ding)位和(he)生物(wu)識別(bie)等技(ji)術與用戶環(huan)境的(de)交互。
可見，在Web3.0和先進(jin)硬件的(de)助力下(xia)，工業(ye)(ye)元宇宙帶來(lai)的(de)沉浸式體驗將更(geng)加逼(bi)真、更(geng)具(ju)價(jia)值。制(zhi)造企業(ye)(ye)應把握這(zhe)一戰略機遇，加大投入培養人才，完善基礎設施建設，積(ji)極(ji)擁抱新一輪數字化(hua)轉型和升級。
寫在最后
本文(wen)從西門(men)子的(de)(de)布局入手，探討了工業元宇宙的(de)(de)發展現狀和未來(lai)趨勢。可(ke)以看出，在人工智能、數字孿生、軟件定義(yi)自動化等核心技術的(de)(de)推動下，一個連(lian)接虛實、支持設計(ji)仿真與遠程協作的(de)(de)沉浸(jin)式數字環境正(zheng)在成形。
調研顯示，制造企業高管(guan)們已普遍達成(cheng)數字化轉型的(de)共識(shi)，92%的(de)公司正(zheng)在積極應用(yong)元宇宙技術。他(ta)們看好工業元宇宙在成(cheng)本節約、生產效率提升、人才培養等方面的(de)優(you)勢，正(zheng)準備大(da)舉投入布局。
顯然，工業(ye)(ye)元宇宙正在(zai)影(ying)響產業(ye)(ye)格(ge)局和企業(ye)(ye)組織形式的進化(hua)。它(ta)也將與Web3.0等前沿(yan)技術深度融(rong)合，繼(ji)續推進產業(ye)(ye)的數字化(hua)升級。
如果說互聯網改變了產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)交互方式，那么工業(ye)元宇宙(zhou)將更深刻(ke)地影響人類的(de)(de)創造、生(sheng)產(chan)(chan)和組(zu)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：VentureBeat
Meet the industrial metaverse: How Sony and Siemens seek to unleash the power of immersive engineering，作(zuo)者：David Gewirtz，來源：zdnet.com
Redefining Reality: 3 Key Building Blocks for the Industrial Metaverse，來源(yuan)：siemens.com
Exploring the industrial metaverse，來源：Deloitte Research Center for Energy & Industrials
