這是我的(de)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在工業軟(ruan)件領(ling)域的普及。
工(gong)業軟(ruan)件(jian)的(de)GenAI應用涉及(ji)到徹底改(gai)變企業處理(li)生(sheng)成(cheng)式人工(gong)智能程序的(de)方式，通過將人工(gong)智能基礎(chu)模(mo)型(xing)服務Amazon Bedrock與西(xi)門子低代碼平臺Mendix的(de)集成(cheng)，只需點擊(ji)幾下，使用簡單的(de)圖形界面和拖放(fang)指令(ling)，用戶(hu)就可(ke)以加速工(gong)業軟(ruan)件(jian)的(de)開發(fa)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(men)可以兼(jian)顧(gu)速(su)(su)度和規模(mo)，加(jia)(jia)速(su)(su)創新、加(jia)(jia)速(su)(su)綠色(se)低碳，并加(jia)(jia)速(su)(su)技術(shu)發展。”
雖然過去(qu)一段時間，圍繞“元(yuan)(yuan)宇(yu)宙”的(de)熱度明顯減弱，尤(you)其是Meta公司(si)所倡導的(de)“消費元(yuan)(yuan)宇(yu)宙”發展乏力，但是“工業元(yuan)(yuan)宇(yu)宙”卻有(you)可(ke)能成(cheng)為元(yuan)(yuan)宇(yu)宙的(de)拯救(jiu)者。
西(xi)門子(zi)、AWS、英偉達(da)、索尼、德勤(qin)、麻省理工(gong)(gong)科技評論等(deng)企業(ye)(ye)或機構(gou)認(ren)為，工(gong)(gong)業(ye)(ye)元(yuan)宇宙(zhou)將是工(gong)(gong)業(ye)(ye)4.0的接力者，正在影(ying)響工(gong)(gong)業(ye)(ye)的工(gong)(gong)作模式和演進方向。
因(yin)此今天(tian)這篇(pian)文章，我們從西門子的布局入手，來探索(suo)工業(ye)元宇(yu)宙(zhou)即將在(zai)2024年掀(xian)起的浪(lang)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(xi)門子與AWS將(jiang)(jiang)生成式AI服務平(ping)臺(tai)Bedrock與西(xi)門子的低代碼平(ping)臺(tai)Mendix實現(xian)深度融合。這一舉(ju)措將(jiang)(jiang)顛覆現(xian)有(you)游戲規則，極大簡化AI應用(yong)開發。
通過與AWS聯手，西門子Xcelerator生(sheng)態的(de)應(ying)用(yong)(yong)開發者們能夠便(bian)捷訪問(wen)生(sheng)成式(shi)AI的(de)強大(da)能力(li)。Bedrock提供穩定(ding)可靠的(de)大(da)規模(mo)語言模(mo)型(xing)，開發者只需(xu)數(shu)次(ci)點擊，利(li)用(yong)(yong)Mendix簡單的(de)圖形(xing)界面與拖(tuo)放(fang)組件，即可快速構建AI應(ying)用(yong)(yong)原型(xing)或最小(xiao)可行性產品，讓用(yong)(yong)戶(hu)創造力(li)無限(xian)釋放(fang)。
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AI生(sheng)成設計算(suan)法，工程(cheng)師(shi)可以快速探(tan)索和生(sheng)成設計方案，優化(hua)重量、強(qiang)度、材(cai)料使用(yong)等因素(su)，遠超人力搜索出最佳解決方案。
為了(le)構建(jian)完整的工業元(yuan)宇(yu)宙版圖，西(xi)門子還與(yu)索尼(ni)合作，聚焦于共(gong)建(jian)沉(chen)浸式工程解決方案——將(jiang)西(xi)門子Xcelerator軟件與(yu)索尼(ni)專業VR設備完美結合，實現前所(suo)未有的身臨其境(jing)。
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。”
其實西(xi)門(men)子在工業(ye)元(yuan)宇宙(zhou)的(de)(de)布(bu)局由(you)來已久，去年6月(yue)，雖然(ran)全球(qiu)經濟(ji)增長乏力(li)，西(xi)門(men)子卻宣布(bu)了一項(xiang)大(da)舉投資(zi)的(de)(de)計劃。西(xi)門(men)子將投資(zi)20億歐元(yuan)（約157億人民幣）以擴大(da)其在全球(qiu)各(ge)地的(de)(de)制造能力(li)、建(jian)立尖端的(de)(de)創新實驗室和發展最先進(jin)的(de)(de)教育(yu)中心。
其他的(de)舉措包括在新(xin)加坡投(tou)入2億歐元，興建(jian)一座新(xin)的(de)硬(ying)件(jian)工(gong)廠(chang)，該工(gong)廠(chang)將(jiang)(jiang)使(shi)用“西門(men)子領先的(de)數字孿(luan)生和(he)創(chuang)新(xin)性(xing)智(zhi)能硬(ying)件(jian)技術(shu)”進行建(jian)造，同時(shi)西門(men)子還將(jiang)(jiang)對成都工(gong)廠(chang)新(xin)增1.4億歐元的(de)投(tou)資，以提升和(he)擴建(jian)這座數字化工(gong)廠(chang)。
可以說，西(xi)門(men)子正(zheng)在通過開放創(chuang)新(xin)與生態共(gong)建，加速數字化轉型，以先進技術引領工業數字化時代的發展(zhan)。其在元宇宙領域的持續布局投資，也(ye)昭示了新(xin)一輪(lun)科技革命與產(chan)業變(bian)革的到(dao)來。
工業元宇宙的3個關鍵構建模塊
市場研究機構Forrester Research曾經分析認(ren)為，工(gong)業元(yuan)宇宙是一個(ge)高度(du)復(fu)雜的系統(tong)工(gong)程，需(xu)要數字孿生、虛擬現實(shi)(shi)、機器(qi)人、自動駕駛(shi)、5G通(tong)信、云計算、大(da)數據分析、人工(gong)智能、區塊鏈以及計算機圖形學等多項前沿技(ji)術的深度(du)融合(he)，才能共同構建起連接數字世界與真實(shi)(shi)世界的龐(pang)大(da)基礎(chu)設施。
這些技(ji)術(shu)各司其職(zhi)，數(shu)字孿生(sheng)實現(xian)虛(xu)擬(ni)仿真(zhen)(zhen)，虛(xu)實結合提供沉浸體驗，各類智(zhi)(zhi)能機器人(ren)和(he)(he)系(xi)統(tong)支持無人(ren)化(hua)運營，云(yun)計算和(he)(he)大數(shu)據(ju)支撐分析決(jue)策，人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)能賦能各個環(huan)節，以實現(xian)從設計、規劃到生(sheng)產(chan)(chan)、管理等全流(liu)程的(de)數(shu)字化(hua)、智(zhi)(zhi)能化(hua)和(he)(he)可視化(hua)，打造真(zhen)(zhen)正意義(yi)上的(de)數(shu)字化(hua)工(gong)廠和(he)(he)數(shu)字產(chan)(chan)業新格局。
然而避繁(fan)就簡，西門子認為打造工(gong)業(ye)元宇宙，只需要(yao)把握好(hao)下面(mian)的三個關鍵：
人工智能AI
數字孿生
軟件定義自動化
西門子提(ti)出的三(san)大關鍵要素確實抓住了(le)工業元(yuan)宇宙的核心所(suo)在，我們依次來解讀：
人工智能：數字化的大腦
工(gong)業(ye)元(yuan)宇宙的(de)(de)核(he)心在于將數據(ju)轉化為行動導(dao)向的(de)(de)價值信息，將數字資產(chan)變為實際應用的(de)(de)生(sheng)產(chan)力。
各類智(zhi)能邊緣(yuan)設備在(zai)車間中發揮著舉(ju)足輕重的(de)作用，實時收集現場(chang)數據(ju)并識別關(guan)鍵模式(shi)。而人(ren)工智(zhi)能技術是賦能這一(yi)過程(cheng)的(de)大腦，正以(yi)指(zhi)數級的(de)速度進化著工業智(zhi)能。
以(yi)機(ji)器(qi)學習(xi)為代表的(de)傳統(tong)AI，通(tong)(tong)過(guo)(guo)訓(xun)練學習(xi)制定業務規則，主要作用是進行(xing)結構(gou)化數據的(de)模式識別與預測分析(xi)。而新興的(de)生成式人(ren)工智能GenAI，則通(tong)(tong)過(guo)(guo)預訓(xun)練巨(ju)大的(de)神經網(wang)絡模型(xing)，獲得(de)理解語(yu)義并(bing)創造新內容的(de)能力。借助(zhu)GenAI，用戶可以(yi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)自(zi)然語(yu)言(yan)或圖形(xing)界面，直接與機(ji)器(qi)人(ren)、數字孿生等進行(xing)交互，顯著降低了使用門檻(jian)。
以西門子開發的(de)(de)(de)(de)AI工(gong)業副駕為例，它與微(wei)軟投資(zi)的(de)(de)(de)(de)大(da)語(yu)言(yan)模型ChatGPT深度集成，支持用自然語(yu)言(yan)編(bian)程和控制機(ji)器人，可(ke)作為數(shu)字環境中的(de)(de)(de)(de)虛擬(ni)助手，為用戶提供(gong)實(shi)時(shi)指導和幫助。工(gong)人可(ke)以簡(jian)單說出“優(you)化加工(gong)參(can)數(shu)”的(de)(de)(de)(de)指令(ling)，AI副駕便可(ke)以調用數(shu)字孿生的(de)(de)(de)(de)仿(fang)真(zhen)能力，快(kuai)速給出最佳的(de)(de)(de)(de)參(can)數(shu)組合。
除協作外，人(ren)工(gong)智能還可(ke)深度賦(fu)能設計和決策。例(li)如在工(gong)藝規劃中(zhong)，GenAI系統可(ke)以快速(su)生成(cheng)多個設計方案，并(bing)進行優化；又如在預(yu)測性維護中(zhong)，AI可(ke)以分(fen)析大量(liang)設備數據，識別故障模式并(bing)提(ti)前預(yu)警。
可以說，人工智能是(shi)連接并充分利用(yong)分布式(shi)數據(ju)的(de)關鍵，也是(shi)工業元宇宙最大的(de)生(sheng)產力倍(bei)增器。
數字孿生：加速迭代的虛實引擎
設想這樣的(de)場景(jing)：工程師(shi)身(shen)臨其(qi)境地(di)沉浸在數字環境中，測試(shi)新型飛機設計(ji)的(de)氣(qi)動性能。當她(ta)調整機翼形狀時(shi)，模擬會實時(shi)展示氣(qi)流變化(hua)和(he)阻力大(da)小，提供(gong)寶貴的(de)優化(hua)洞察(cha)，而這些洞察(cha)在現實中需要(yao)耗費昂貴的(de)風洞試(shi)驗和(he)漫(man)長的(de)反復調試(shi)才(cai)能獲取。
同理，在工廠、建筑或列車中(zhong)，數字(zi)孿生都(dou)可(ke)以(yi)準(zhun)確模擬各種場景(jing)和流(liu)程(cheng)，進(jin)行(xing)虛擬迭代和優(you)化，大幅減少實際調試(shi)的風險和成本。我們甚至(zhi)可(ke)以(yi)“回溯”到(dao)問(wen)題首次出現的場景(jing)，并(bing)由AI助手(shou)提(ti)供指導(dao)，避免問(wen)題再(zai)次發生。
可以說(shuo)，數(shu)字(zi)孿生為工(gong)(gong)程(cheng)師提供(gong)了一個(ge)(ge)快速(su)試錯的(de)沙箱環境。它(ta)打通(tong)了從設計、仿真到驗證的(de)數(shu)字(zi)閉環，使整個(ge)(ge)研發制造(zao)流程(cheng)實現“一次(ci)構建，隨(sui)處部(bu)署”，是工(gong)(gong)業4.0時代的(de)關鍵(jian)基礎設施。構建數(shu)字(zi)孿生，我們才能加速(su)創(chuang)新迭代，以數(shu)字(zi)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(he)虛擬可編程邏輯控制器PLC的(de)自動化(hua)。
作為(wei)工(gong)廠(chang)的“大腦”，PLC正在從傳統(tong)的專用硬件擴展到軟件化的“虛(xu)擬(ni)”形式。這為(wei)集中管控和敏(min)捷迭代帶來了巨大便利。以西門子(zi)與奧迪的合作為(wei)例，他們已(yi)在多個工(gong)廠(chang)應用虛(xu)擬(ni)PLC系(xi)統(tong)。通過這套系(xi)統(tong)，工(gong)程(cheng)師可(ke)以遠程(cheng)點擊鼠標，就實現(xian)全(quan)工(gong)廠(chang)的生產擴容或軟件升級，完全(quan)不需要現(xian)場(chang)操(cao)作。
西門(men)子去年發布的(de)Simatic S7-1500V虛(xu)擬PLC就是一例。它采用了Simatic S7-1500的(de)產(chan)品編號，但實現了軟硬分(fen)離，不再依(yi)賴(lai)特(te)定硬件，可以部署在(zai)各種IT基礎(chu)設施上，大(da)幅提升了靈活性。
虛(xu)擬(ni)(ni)PLC超脫于傳統PLC的軟硬件(jian)強制綁定，實現(xian)了PLC的數(shu)字孿生。解耦(ou)之后，虛(xu)擬(ni)(ni)PLC可(ke)以通過云端完成部(bu)署和管理(li)，遠程控(kong)制更(geng)加簡便。虛(xu)擬(ni)(ni)PLC更(geng)容(rong)易擴展(zhan)，開放的數(shu)據接口意(yi)味著它(ta)可(ke)以輕松被集成到(dao)其它(ta)IT系統之中。
在(zai)虛(xu)擬(ni)PLC的背后，開放自動化(hua)正在(zai)成為主(zhu)流。軟件“吞(tun)噬”世界的腳步從未停止(zhi)，開放自動化(hua)是一(yi)個必然趨(qu)勢，這(zhe)個趨(qu)勢逐步匯聚了(le)(le)一(yi)股力量：整合(he)(he)工(gong)業控(kong)制領域各種促進開放的力量，這(zhe)種整合(he)(he)代表了(le)(le)新技(ji)術(shu)從獨立摸(mo)索走向(xiang)商業化(hua)融合(he)(he)落地階段的轉變。
350名制造業高管中，92%在使用工業元宇宙
德勤對350名(ming)美國制(zhi)造業高管進(jin)行(xing)的(de)(de)調研顯示，已有92%的(de)(de)企業開始應(ying)用元宇宙相關技術。平(ping)均而言，他(ta)們目前正在(zai)運行(xing)6個(ge)以(yi)上的(de)(de)應(ying)用。
例如，33%的公司(si)已經采(cai)用了數(shu)字孿生和3D建模(mo)等(deng)工(gong)具(ju)。對大多數(shu)擁(yong)抱虛擬技術的制造商來(lai)說，提升生產效(xiao)率是重(zhong)中之(zhi)重(zhong)。
這一調研(yan)清楚表(biao)明，數字化(hua)轉型已成為制造(zao)業的廣泛(fan)共識。越(yue)來越(yue)多的企業將(jiang)數字孿生、虛擬仿真等(deng)前(qian)沿工具引(yin)入(ru)生產(chan)過程(cheng)，以提高產(chan)品設計質量，優化(hua)生產(chan)流(liu)程(cheng)，實現敏捷迭代。這也(ye)充分(fen)展示了工業元(yuan)宇宙在降本增(zeng)效方面的巨大潛力。
調(diao)研發(fa)現，成本降低和效率(lv)提升是應用工業(ye)元宇宙技術(shu)的兩大收益。
在這次調(diao)研中(zhong)，高管(guan)們(men)被要求說明每個應(ying)用(yong)(yong)場景(jing)的主(zhu)要效(xiao)益(yi)。結果(guo)顯示(shi)，不論哪種(zhong)應(ying)用(yong)(yong)，“降(jiang)低成本”都是企業的核(he)心考量。具體來說，對于虛(xu)擬(ni)(ni)招聘、工(gong)廠參觀和培(pei)訓等用(yong)(yong)例，工(gong)業元宇宙(zhou)對于“提升員工(gong)吸(xi)引力(li)和留存率(lv)”的效(xiao)果(guo)最明顯；而(er)在流程仿真、工(gong)廠仿真和供(gong)應(ying)鏈管(guan)理(li)等場景(jing)中(zhong)，提升運營效(xiao)率(lv)是企業最看(kan)重的收(shou)益(yi)；此外，受(shou)訪(fang)高管(guan)認為，面向客戶的虛(xu)擬(ni)(ni)服務有助于增(zeng)加收(shou)入。
可以看出(chu)，不管是內(nei)部(bu)管理還是外(wai)部(bu)服務(wu)，工業元宇宙技術(shu)為制造企業帶來的(de)成本(ben)節約和(he)效率提升效應令人鼓(gu)舞。
調研(yan)顯示，超過70%的受訪高(gao)管預計(ji)未來5年內(nei)，工業元宇宙(zhou)在制造業的采用率(lv)將(jiang)很高(gao)。近80%的人認為，元宇宙(zhou)將(jiang)改變企業的研(yan)發、設計(ji)和創新(xin)(xin)方式，實現新(xin)(xin)產品戰略(lve)。
可以看出(chu)，高管們普遍(bian)看好工業元宇(yu)宙在解決企(qi)業面(mian)(mian)臨的人才吸引(yin)與(yu)留任、供應鏈管理等方(fang)面(mian)(mian)的優勢。他們認為元宇(yu)宙能(neng)提升新品(pin)上市速度，創(chuang)造新型(xing)客戶體驗和(he)服務，從而獲得未來價值。
除此之外，受訪(fang)者還預期元宇宙將對企業全面產生積極(ji)影響(xiang)，改(gai)善核心業務指標，如競爭力、市場占有率(lv)、收入成本等。
未來5年，工業(ye)(ye)元宇宙為制(zhi)造業(ye)(ye)提(ti)供了(le)巨大機遇。許(xu)多受訪高(gao)管(guan)正準備(bei)進行(xing)大規模投(tou)資，以抓住其潛在價值。
德勤報告還指出(chu)，Web3.0和元宇(yu)宙技術正(zheng)在加速結(jie)合。Web3.0消(xiao)除了(le)數(shu)字(zi)內容(rong)和物理(li)對象之間的界限。輔以(yi)(yi)智能眼鏡等(deng)新硬件，可以(yi)(yi)更(geng)好地實(shi)現實(shi)時3D內容(rong)通過計算機視覺、定位和生物識別(bie)等(deng)技術與用戶環境的交互。
可(ke)見，在Web3.0和先進硬件的助力下，工業(ye)元宇(yu)宙帶來的沉浸式(shi)體驗將更(geng)加逼真、更(geng)具價值。制造企業(ye)應(ying)把握這一戰略機(ji)遇，加大(da)投入培養人才，完(wan)善基(ji)礎設施建(jian)設，積極擁抱(bao)新一輪數字(zi)化轉型和升級。
寫在最后
本(ben)文從(cong)西門子的(de)布局入(ru)手(shou)，探討了工(gong)業元宇宙(zhou)的(de)發展(zhan)現狀和未來趨勢。可(ke)以看(kan)出，在(zai)人工(gong)智(zhi)能、數字(zi)孿生、軟件(jian)定(ding)義(yi)自動化等核心(xin)技(ji)術的(de)推動下，一個連接虛實(shi)、支持設計仿真與遠程協(xie)作的(de)沉(chen)浸(jin)式數字(zi)環境正在(zai)成形。
調研(yan)顯示，制造企業(ye)高(gao)管們已普(pu)遍(bian)達成(cheng)(cheng)數字化轉型的共識，92%的公司正在積(ji)極(ji)應用元宇(yu)(yu)宙技術(shu)。他們看好工業(ye)元宇(yu)(yu)宙在成(cheng)(cheng)本(ben)節(jie)約(yue)、生產效(xiao)率提升、人才培養(yang)等方面的優勢，正準備大舉投(tou)入布局。
顯然，工業元宇宙正在(zai)影響產業格局和企業組織形式(shi)的進化。它(ta)也將(jiang)與Web3.0等前沿技術深度融合，繼續(xu)推(tui)進產業的數字化升級。
如果說互聯網改(gai)變了產業的交互方式(shi)，那么工業元(yuan)宇宙將更深刻地影響人類的創(chuang)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(zuo)者(zhe)：Dean Takahashi，來源：VentureBeat
Meet the industrial metaverse: How Sony and Siemens seek to unleash the power of immersive engineering，作者：David Gewirtz，來源(yuan)：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
