這是我的第(di)312篇(pian)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在工業軟件(jian)領域(yu)的普及。
工業軟件(jian)的(de)(de)GenAI應用涉及到徹底改變企業處理生成式(shi)人工智能(neng)程(cheng)序的(de)(de)方(fang)式(shi)，通過將人工智能(neng)基(ji)礎模型服務Amazon Bedrock與西門子低代碼平臺Mendix的(de)(de)集成，只需點擊幾下，使用簡(jian)單的(de)(de)圖形界面和拖放指令，用戶就可(ke)以加速(su)工業軟件(jian)的(de)(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(ke)以兼顧速度和(he)規模，加速創新、加速綠色低碳，并加速技術(shu)發展(zhan)。”
雖然(ran)過去一段時間，圍繞“元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)”的熱度明(ming)顯減(jian)弱，尤其是Meta公司(si)所倡導的“消費元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)”發展乏(fa)力，但是“工業(ye)元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)”卻有可能(neng)成為元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)的拯救者。
西門子、AWS、英偉(wei)達、索尼、德勤、麻省理(li)工(gong)(gong)科技評論(lun)等企(qi)業(ye)(ye)或機構(gou)認為，工(gong)(gong)業(ye)(ye)元宇(yu)宙將是(shi)工(gong)(gong)業(ye)(ye)4.0的接力者，正在(zai)影(ying)響工(gong)(gong)業(ye)(ye)的工(gong)(gong)作模式(shi)和演進方向。
因(yin)此今天這篇(pian)文(wen)章，我(wo)們(men)從西(xi)門子的布(bu)局入(ru)手，來探索工(gong)業元宇宙(zhou)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。這是工業元宇宙組合拳中的重要組成部分。
西門子與AWS將(jiang)生成式AI服務平(ping)臺Bedrock與西門子的低代碼平(ping)臺Mendix實現(xian)深度(du)融合。這一(yi)舉措(cuo)將(jiang)顛(dian)覆現(xian)有游戲規則，極大簡化AI應用開發(fa)。
通過(guo)與AWS聯手，西門(men)子Xcelerator生(sheng)態的應用(yong)(yong)開發(fa)者們(men)能(neng)夠便(bian)捷訪問生(sheng)成式AI的強大能(neng)力。Bedrock提供穩定可靠(kao)的大規模語言模型(xing)，開發(fa)者只(zhi)需數次點擊，利用(yong)(yong)Mendix簡(jian)單(dan)的圖形界面與拖放組件，即可快速構建AI應用(yong)(yong)原型(xing)或最小可行(xing)性(xing)產品，讓(rang)用(yong)(yong)戶創造力無(wu)限(xian)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(li)如，借助(zhu)AI生成(cheng)設計算法(fa)，工(gong)程師可(ke)以快速探(tan)索和生成(cheng)設計方(fang)案(an)(an)，優(you)化重量、強度、材料使用等(deng)因素(su)，遠超人力搜索出最佳(jia)解決(jue)方(fang)案(an)(an)。
為了構建(jian)完(wan)整的工業元宇宙版圖，西(xi)門(men)子還與索(suo)尼合(he)(he)作(zuo)，聚(ju)焦于共(gong)建(jian)沉(chen)浸式工程解決方案——將西(xi)門(men)子Xcelerator軟件與索(suo)尼專(zhuan)業VR設備完(wan)美結合(he)(he)，實現前所未有(you)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(qi)(qi)實西(xi)門子在(zai)工業(ye)元(yuan)(yuan)宇宙的(de)(de)布(bu)局由來已久，去(qu)年6月，雖然全(quan)球經(jing)濟增長乏力(li)，西(xi)門子卻(que)宣布(bu)了一(yi)項(xiang)大(da)舉(ju)投(tou)資(zi)的(de)(de)計(ji)劃(hua)。西(xi)門子將投(tou)資(zi)20億歐元(yuan)(yuan)（約157億人民幣）以擴大(da)其(qi)(qi)在(zai)全(quan)球各地(di)的(de)(de)制造能力(li)、建立尖端的(de)(de)創(chuang)新實驗室和(he)發(fa)展(zhan)最(zui)先進的(de)(de)教(jiao)育中心。
其他(ta)的舉措包括(kuo)在(zai)新加坡投入(ru)2億歐元，興(xing)建(jian)一座新的硬(ying)件(jian)工廠(chang)(chang)，該工廠(chang)(chang)將使用“西(xi)門子(zi)領先的數(shu)字(zi)孿生(sheng)和創新性智能硬(ying)件(jian)技(ji)術”進行建(jian)造，同時西(xi)門子(zi)還將對(dui)成(cheng)都工廠(chang)(chang)新增1.4億歐元的投資(zi)，以提升(sheng)和擴(kuo)建(jian)這座數(shu)字(zi)化(hua)工廠(chang)(chang)。
可(ke)以(yi)說，西門子(zi)正在通過開放創新與(yu)生態共建，加(jia)速數字(zi)化轉型，以(yi)先進技術引領(ling)工業(ye)數字(zi)化時代的(de)發(fa)展。其在元宇宙領(ling)域的(de)持續布局投資，也昭(zhao)示了新一輪(lun)科技革命與(yu)產業(ye)變革的(de)到來(lai)。
工業元宇宙的3個關鍵構建模塊
市(shi)場研究機構(gou)Forrester Research曾經分(fen)析(xi)認為，工業元(yuan)宇宙是一個高(gao)度復雜的(de)系統工程，需要數(shu)字孿生、虛擬現(xian)實(shi)(shi)、機器人、自動駕駛、5G通信、云計(ji)算、大(da)數(shu)據分(fen)析(xi)、人工智能、區塊鏈以及(ji)計(ji)算機圖形學(xue)等多項前沿技術的(de)深度融合，才能共同構(gou)建起連接數(shu)字世(shi)界與真實(shi)(shi)世(shi)界的(de)龐大(da)基礎設施(shi)。
這些技(ji)術各(ge)司其職，數(shu)(shu)字(zi)孿生(sheng)實(shi)現虛(xu)擬(ni)仿(fang)真，虛(xu)實(shi)結合提(ti)供沉浸體驗(yan)，各(ge)類智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)機(ji)器人和系統支持無(wu)人化運(yun)營，云計(ji)算和大數(shu)(shu)據支撐分析決策，人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)賦能(neng)(neng)各(ge)個環節，以實(shi)現從(cong)設計(ji)、規(gui)劃到生(sheng)產、管理等全流程的(de)數(shu)(shu)字(zi)化、智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)化和可視化，打造真正(zheng)意義上的(de)數(shu)(shu)字(zi)化工(gong)廠和數(shu)(shu)字(zi)產業新(xin)格局。
然(ran)而避(bi)繁就簡(jian)，西門子認為打造工業元宇宙，只需要把握好下面(mian)的三個關鍵：
人工智能AI
數字孿生
軟件定義自動化
西門(men)子提出的(de)三大(da)關鍵要(yao)素確實抓住了工業元(yuan)宇宙的(de)核心所在，我們(men)依次來解讀：
人工智能：數字化的大腦
工業元宇(yu)宙的(de)(de)核心在于將數(shu)(shu)據轉化為行動(dong)導(dao)向的(de)(de)價值信息(xi)，將數(shu)(shu)字(zi)資產(chan)變為實際應用(yong)的(de)(de)生產(chan)力(li)。
各類(lei)智能(neng)邊(bian)緣設備(bei)在車間中發揮(hui)著(zhu)舉足(zu)輕重的作用，實(shi)時收集(ji)現(xian)場數據并識別(bie)關鍵模式。而人工智能(neng)技術(shu)是賦(fu)能(neng)這一過程的大腦(nao)，正以指(zhi)數級的速(su)度進化著(zhu)工業智能(neng)。
以機器學習(xi)(xi)為代表(biao)的(de)傳統(tong)AI，通(tong)過訓練學習(xi)(xi)制(zhi)定(ding)業務規則(ze)，主要(yao)作用是進行結(jie)構化數(shu)據的(de)模式識(shi)別與預測分析。而新興的(de)生成式人(ren)工智能GenAI，則(ze)通(tong)過預訓練巨大的(de)神經網絡模型，獲得理解(jie)語義并創造新內(nei)容的(de)能力(li)。借助GenAI，用戶可以通(tong)過自(zi)然語言(yan)或(huo)圖形界(jie)面，直接與機器人(ren)、數(shu)字孿生等進行交(jiao)互(hu)，顯著降低了使用門檻(jian)。
以(yi)(yi)(yi)西門(men)子開(kai)發的(de)(de)AI工(gong)(gong)(gong)業副駕(jia)為例，它與微(wei)軟(ruan)投資的(de)(de)大(da)語(yu)言模型ChatGPT深度集成，支持用(yong)自然語(yu)言編程(cheng)和(he)控制機(ji)器(qi)人，可(ke)作為數(shu)字(zi)環境中的(de)(de)虛擬助手，為用(yong)戶提供實時指導和(he)幫助。工(gong)(gong)(gong)人可(ke)以(yi)(yi)(yi)簡單說出(chu)“優化加工(gong)(gong)(gong)參(can)(can)數(shu)”的(de)(de)指令，AI副駕(jia)便可(ke)以(yi)(yi)(yi)調用(yong)數(shu)字(zi)孿生的(de)(de)仿(fang)真(zhen)能力，快速給出(chu)最(zui)佳的(de)(de)參(can)(can)數(shu)組合。
除(chu)協作外，人工智能還(huan)可(ke)深(shen)度賦能設計和決策。例如在工藝(yi)規(gui)劃中，GenAI系統可(ke)以(yi)快速生(sheng)成多個設計方案，并進行(xing)優(you)化(hua)；又如在預測性(xing)維護中，AI可(ke)以(yi)分析大量設備數據，識別故障模式并提前(qian)預警。
可以說，人工智(zhi)能是(shi)連接并充分(fen)利用(yong)分(fen)布式數據(ju)的關鍵，也是(shi)工業元(yuan)宇宙最大的生產力倍(bei)增(zeng)器。
數字孿生：加速迭代的虛實引擎
設想(xiang)這(zhe)(zhe)樣的(de)場景：工(gong)程(cheng)師(shi)身臨其(qi)境(jing)地沉浸在數字環境(jing)中，測試新型飛機(ji)設計(ji)的(de)氣(qi)動性能。當(dang)她調整機(ji)翼形狀(zhuang)時，模(mo)擬會(hui)實時展示氣(qi)流變化(hua)和阻力(li)大(da)小，提供寶貴的(de)優化(hua)洞察，而這(zhe)(zhe)些洞察在現實中需要(yao)耗費昂貴的(de)風洞試驗和漫長的(de)反復調試才能獲取。
同理，在工(gong)廠(chang)、建(jian)筑或(huo)列車(che)中，數字孿生都可以準確(que)模擬各(ge)種場景和流程，進(jin)行虛擬迭代和優化，大幅減少(shao)實際調試的(de)風險和成本(ben)。我(wo)們甚至可以“回溯(su)”到(dao)問題首次出現的(de)場景，并由(you)AI助手(shou)提(ti)供指導(dao)，避(bi)免問題再(zai)次發生。
可(ke)以說，數(shu)字孿(luan)生為工(gong)程師提(ti)供(gong)了一個快(kuai)速(su)試(shi)錯的(de)沙箱環(huan)境(jing)。它打通了從設(she)計、仿真到驗證的(de)數(shu)字閉環(huan)，使整(zheng)個研發制造流程實現(xian)“一次構(gou)建(jian)，隨處部署”，是(shi)工(gong)業4.0時代的(de)關鍵基礎設(she)施。構(gou)建(jian)數(shu)字孿(luan)生，我們才(cai)能(neng)加速(su)創新迭代，以數(shu)字引領產業革命。
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(bian)程邏輯控制器PLC的(de)自動化(hua)。
作為工(gong)廠的(de)“大腦(nao)”，PLC正在從(cong)傳統(tong)的(de)專用硬件擴(kuo)展到軟件化的(de)“虛擬”形式(shi)。這為集中管控和敏捷(jie)迭代帶來了巨大便利(li)。以西門(men)子與奧迪的(de)合作為例，他們已在多個工(gong)廠應用虛擬PLC系統(tong)。通過這套系統(tong)，工(gong)程師可以遠程點擊鼠(shu)標，就(jiu)實(shi)現全工(gong)廠的(de)生產擴(kuo)容(rong)或軟件升級(ji)，完全不需要(yao)現場操作。
西門子去年發布的Simatic S7-1500V虛擬(ni)PLC就是一例(li)。它(ta)采用了(le)(le)Simatic S7-1500的產品編號(hao)，但實現了(le)(le)軟硬(ying)分離，不再依賴(lai)特(te)定硬(ying)件，可以(yi)部署在各種(zhong)IT基礎設施上，大幅(fu)提升了(le)(le)靈活性。
虛擬(ni)PLC超(chao)脫于傳統PLC的(de)軟硬件強制(zhi)綁定，實現了PLC的(de)數(shu)字孿生。解耦之(zhi)后，虛擬(ni)PLC可以(yi)通過云(yun)端完成部署和管理，遠(yuan)程控制(zhi)更加簡便。虛擬(ni)PLC更容(rong)易擴(kuo)展(zhan)，開放的(de)數(shu)據接口意味著它可以(yi)輕松被(bei)集成到其它IT系(xi)統之(zhi)中。
在虛擬PLC的背后，開放(fang)自動化正在成為(wei)主(zhu)流(liu)。軟件“吞(tun)噬”世界的腳步從未停(ting)止(zhi)，開放(fang)自動化是一(yi)個必然趨勢(shi)，這個趨勢(shi)逐步匯聚了(le)一(yi)股力(li)量：整合(he)工業控制領域各種(zhong)促進(jin)開放(fang)的力(li)量，這種(zhong)整合(he)代表了(le)新技(ji)術從獨立(li)摸索走向(xiang)商(shang)業化融合(he)落(luo)地(di)階段的轉變(bian)。
350名制造業高管中，92%在使用工業元宇宙
德勤對(dui)350名美國制(zhi)造業(ye)(ye)高(gao)管進行的(de)調研顯(xian)示(shi)，已(yi)有(you)92%的(de)企業(ye)(ye)開始應用元宇宙相關技術。平均而言，他們目前正在(zai)運行6個以上的(de)應用。
例如，33%的公司已經采用了數(shu)字(zi)孿生(sheng)(sheng)和3D建模等工具。對大多數(shu)擁抱虛(xu)擬技術的制(zhi)造(zao)商來(lai)說，提升生(sheng)(sheng)產效率是(shi)重(zhong)中之重(zhong)。
這(zhe)一調(diao)研清楚表明，數字化(hua)轉型已成為制造(zao)業(ye)的廣泛共識。越來越多的企業(ye)將數字孿生(sheng)(sheng)、虛擬仿真等(deng)前(qian)沿工(gong)具引(yin)入生(sheng)(sheng)產過程，以(yi)提高產品(pin)設計質量，優化(hua)生(sheng)(sheng)產流程，實現敏捷迭代(dai)。這(zhe)也充分展示(shi)了工(gong)業(ye)元宇宙在(zai)降(jiang)本增效方面的巨大潛(qian)力。
調研發現，成本(ben)降(jiang)低和效(xiao)率提升是(shi)應用工業(ye)元宇宙(zhou)技術的兩大收益。
在這次調研中，高管們(men)被要(yao)求說明每個應(ying)用(yong)場景(jing)的(de)(de)主要(yao)效益。結果顯示，不論哪種應(ying)用(yong)，“降(jiang)低成本”都是企(qi)業(ye)的(de)(de)核心(xin)考量。具體來說，對(dui)于虛擬招聘、工廠(chang)參觀和(he)培訓等(deng)用(yong)例(li)，工業(ye)元宇宙對(dui)于“提升員工吸引(yin)力和(he)留存率(lv)”的(de)(de)效果最(zui)明顯；而在流程(cheng)仿(fang)真、工廠(chang)仿(fang)真和(he)供應(ying)鏈管理(li)等(deng)場景(jing)中，提升運營效率(lv)是企(qi)業(ye)最(zui)看重(zhong)的(de)(de)收(shou)益；此外，受訪(fang)高管認(ren)為，面向客戶的(de)(de)虛擬服務有助于增加收(shou)入。
可以看出，不管是內(nei)部(bu)管理(li)還是外部(bu)服(fu)務，工業(ye)元宇宙技術為制(zhi)造(zao)企業(ye)帶來的成本節(jie)約和效率(lv)提升(sheng)效應令人鼓舞。
調研顯示(shi)，超過70%的(de)受訪(fang)高管(guan)預(yu)計未來5年內，工業元宇宙在制造(zao)業的(de)采(cai)用率將(jiang)很高。近80%的(de)人認為，元宇宙將(jiang)改(gai)變企(qi)業的(de)研發、設計和創(chuang)新方(fang)式，實現新產品(pin)戰略。
可以看出，高管(guan)們(men)普遍看好工業元宇宙在解決企業面臨(lin)的人才吸引與留任、供應鏈(lian)管(guan)理等方面的優勢。他們(men)認為元宇宙能提升新品上市(shi)速度，創造新型客戶體驗(yan)和服務(wu)，從而獲得未(wei)來價值。
除此(ci)之外，受(shou)訪者還(huan)預期元宇宙(zhou)將對企業全面(mian)產生積極影響，改善核心業務指(zhi)標，如競爭力(li)、市場(chang)占有率(lv)、收入(ru)成本等。
未來5年，工業元(yuan)宇宙為制造業提供了(le)巨大(da)機(ji)遇。許多受訪高管正(zheng)準(zhun)備進行大(da)規模投資，以抓(zhua)住(zhu)其潛在(zai)價值。
德勤(qin)報告還指出，Web3.0和(he)元宇(yu)宙技術正在加速結合。Web3.0消(xiao)除了數字內(nei)容和(he)物理對象之(zhi)間的(de)界限。輔(fu)以智(zhi)能眼(yan)鏡等(deng)新硬(ying)件，可以更好地實(shi)(shi)現(xian)實(shi)(shi)時(shi)3D內(nei)容通(tong)過計算機視覺、定位和(he)生物識別等(deng)技術與用(yong)戶環境的(de)交互。
可見，在Web3.0和先(xian)進硬件的(de)助力下(xia)，工業元宇宙帶來的(de)沉(chen)浸式體驗(yan)將更加(jia)逼真(zhen)、更具價(jia)值。制造企業應把握這一戰略機遇，加(jia)大投(tou)入培養(yang)人才，完善基礎設施建(jian)設，積極(ji)擁抱新一輪數字(zi)化轉型和升級。
寫在最后
本文從西(xi)門(men)子的(de)(de)布局(ju)入手，探討了工(gong)業元宇宙的(de)(de)發展(zhan)現狀和(he)未來趨勢。可以看出，在人工(gong)智能、數字(zi)孿生、軟(ruan)件定義(yi)自動(dong)化等(deng)核心(xin)技術的(de)(de)推(tui)動(dong)下，一個連(lian)接虛實、支持設計(ji)仿(fang)真與遠程協作的(de)(de)沉(chen)浸式數字(zi)環(huan)境正(zheng)在成(cheng)形。
調研顯(xian)示，制造企業高管們已普遍(bian)達(da)成數字化轉型的共識，92%的公司正在積極應用(yong)元宇(yu)宙技術。他們看好工(gong)業元宇(yu)宙在成本節約、生產(chan)效率提(ti)升、人才(cai)培養等(deng)方面的優勢，正準備大舉投入(ru)布局。
顯(xian)然，工(gong)業(ye)元宇宙正在影(ying)響(xiang)產業(ye)格局和(he)企業(ye)組織形式的(de)進化。它(ta)也將與Web3.0等前(qian)沿(yan)技術深(shen)度融合，繼續推進產業(ye)的(de)數(shu)字化升級(ji)。
如果說互(hu)聯網改變了產業的交互(hu)方式(shi)，那么工業元宇宙將(jiang)更深(shen)刻地影響人類的創造、生產和組(zu)織形式(shi)。
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，作者(zhe)：David Gewirtz，來(lai)源：zdnet.com
Redefining Reality: 3 Key Building Blocks for the Industrial Metaverse，來源：siemens.com
Exploring the industrial metaverse，來源：Deloitte Research Center for Energy & Industrials
