這是我的第312篇專欄文(wen)章(zhang)。
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在工業軟件領域(yu)的普及。
工業軟件的(de)(de)(de)GenAI應用(yong)涉及到徹(che)底改變(bian)企業處理生成(cheng)式(shi)人工智能程序的(de)(de)(de)方(fang)式(shi)，通過將(jiang)人工智能基礎模型服務Amazon Bedrock與西門子低代碼(ma)平(ping)臺Mendix的(de)(de)(de)集成(cheng)，只(zhi)需點擊幾下，使(shi)用(yong)簡單(dan)的(de)(de)(de)圖形界(jie)面和拖放指令(ling)，用(yong)戶就可(ke)以加速工業軟件的(de)(de)(de)開發流程。
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，我們可(ke)以兼顧(gu)速(su)度和規模，加速(su)創(chuang)新、加速(su)綠色低碳，并加速(su)技術發展。”
雖然過去(qu)一段(duan)時(shi)間，圍繞“元(yuan)(yuan)宇宙”的(de)(de)熱度明顯(xian)減弱(ruo)，尤其(qi)是(shi)(shi)Meta公(gong)司(si)所倡導的(de)(de)“消費元(yuan)(yuan)宇宙”發展(zhan)乏力，但(dan)是(shi)(shi)“工業(ye)元(yuan)(yuan)宇宙”卻(que)有可能成為元(yuan)(yuan)宇宙的(de)(de)拯救者(zhe)。
西(xi)門子(zi)、AWS、英偉達(da)、索尼、德勤、麻(ma)省理工(gong)科技評(ping)論等企業或(huo)機構認(ren)為，工(gong)業元(yuan)宇宙(zhou)將是工(gong)業4.0的接力者，正在(zai)影響工(gong)業的工(gong)作模式(shi)和演進方向。
因(yin)此(ci)今天這篇文章，我們從西門(men)子的(de)布局入手，來(lai)探索(suo)工業元宇(yu)宙即(ji)將在2024年掀(xian)起的(de)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(xi)門(men)子與AWS將生成(cheng)式AI服務(wu)平臺Bedrock與西(xi)門(men)子的低代碼(ma)平臺Mendix實(shi)現深(shen)度融(rong)合。這一(yi)舉措(cuo)將顛覆現有游(you)戲(xi)規則，極大簡化AI應用開發。
通過(guo)與(yu)AWS聯手，西門子Xcelerator生(sheng)(sheng)態的(de)應用開發(fa)者(zhe)們能(neng)夠便捷訪問(wen)生(sheng)(sheng)成(cheng)式AI的(de)強(qiang)大能(neng)力。Bedrock提(ti)供穩定可(ke)靠的(de)大規模語言模型(xing)，開發(fa)者(zhe)只需數次(ci)點(dian)擊，利用Mendix簡單的(de)圖形界面與(yu)拖放(fang)組件，即可(ke)快速構建AI應用原型(xing)或最小可(ke)行(xing)性產品，讓用戶創造力無限釋(shi)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(zhu)AI生成(cheng)設計(ji)算(suan)法，工(gong)程師可以(yi)快(kuai)速探(tan)索和(he)生成(cheng)設計(ji)方案(an)，優(you)化重量(liang)、強度、材(cai)料使用等因素，遠超人力搜索出最(zui)佳解決(jue)方案(an)。
為了構建(jian)完(wan)整的工(gong)業元(yuan)宇(yu)宙版圖(tu)，西(xi)門子還與索尼合(he)作，聚(ju)焦于(yu)共建(jian)沉浸(jin)式工(gong)程解決方案——將西(xi)門子Xcelerator軟件與索尼專(zhuan)業VR設備(bei)完(wan)美結合(he)，實現前所(suo)未有的身(shen)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)實西門子(zi)在工業元(yuan)宇宙的布(bu)局由(you)來已(yi)久，去年6月，雖然全球經濟增(zeng)長乏力(li)，西門子(zi)卻宣布(bu)了一項大(da)舉投資的計劃。西門子(zi)將投資20億歐元(yuan)（約157億人民幣）以(yi)擴(kuo)大(da)其(qi)(qi)在全球各(ge)地(di)的制造能(neng)力(li)、建立尖端的創(chuang)新實驗室和發展最先進的教育中心(xin)。
其他的舉(ju)措包括(kuo)在新加坡(po)投入(ru)2億歐(ou)元，興建一座新的硬件(jian)工(gong)廠，該工(gong)廠將使用(yong)“西門子(zi)領先(xian)的數字孿(luan)生(sheng)和創新性智能硬件(jian)技(ji)術”進(jin)行建造，同時西門子(zi)還將對成(cheng)都工(gong)廠新增1.4億歐(ou)元的投資(zi)，以提升和擴建這座數字化(hua)工(gong)廠。
可以說，西門子正在通過開放創(chuang)新與生態共(gong)建，加速數(shu)字(zi)化轉型，以先進技(ji)術引領工業數(shu)字(zi)化時代(dai)的(de)發展。其在元宇(yu)宙(zhou)領域的(de)持續布局投資，也昭(zhao)示了(le)新一輪(lun)科技(ji)革(ge)命(ming)與產(chan)業變革(ge)的(de)到(dao)來。
工業元宇宙的3個關鍵構建模塊
市場(chang)研究機構(gou)(gou)Forrester Research曾經分析(xi)認為(wei)，工業元宇宙是(shi)一(yi)個高度復雜的系統(tong)工程，需要數字孿(luan)生、虛擬現(xian)實(shi)、機器人、自動駕駛、5G通信、云計算、大數據(ju)分析(xi)、人工智能、區塊鏈(lian)以及計算機圖(tu)形學等多項(xiang)前沿技術的深度融合，才能共同構(gou)(gou)建起連接數字世界與(yu)真實(shi)世界的龐大基礎設施。
這些技術各(ge)(ge)司其職(zhi)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)實(shi)現虛(xu)擬仿(fang)真，虛(xu)實(shi)結合提(ti)供(gong)沉浸體驗(yan)，各(ge)(ge)類智能機器人(ren)和系(xi)統支(zhi)持無人(ren)化運營，云計算和大數(shu)據支(zhi)撐分析決策，人(ren)工(gong)智能賦(fu)能各(ge)(ge)個(ge)環(huan)節，以實(shi)現從設(she)計、規(gui)劃到生(sheng)產、管理(li)等全流程的數(shu)字(zi)化、智能化和可視化，打(da)造真正意義上的數(shu)字(zi)化工(gong)廠和數(shu)字(zi)產業新格局。
然而避(bi)繁就(jiu)簡，西門子認為打(da)造(zao)工業元宇宙，只需要把(ba)握好下面(mian)的三個(ge)關鍵：
人工智能AI
數字孿生
軟件定義自動化
西門子提(ti)出的三大關鍵要素確實抓住了工業元宇宙的核心(xin)所在(zai)，我們依次來解讀：
人工智能：數字化的大腦
工業(ye)元宇宙的核(he)心在于將數據轉化(hua)為行動(dong)導向的價值信(xin)息，將數字(zi)資產變為實際應用的生產力。
各類智能邊緣(yuan)設(she)備在(zai)車間中發揮著(zhu)舉足輕重(zhong)的(de)作用，實時收集現場(chang)數(shu)據并識別關鍵模式。而人工(gong)智能技(ji)術(shu)是(shi)賦能這(zhe)一過程的(de)大腦，正以指(zhi)數(shu)級的(de)速度進化(hua)著(zhu)工(gong)業(ye)智能。
以機器學習為(wei)代(dai)表的(de)傳統AI，通(tong)過(guo)訓練(lian)學習制定業(ye)務規則(ze)，主要作(zuo)用是進(jin)行結(jie)構化數據的(de)模(mo)式識(shi)別與(yu)預(yu)測分析(xi)。而(er)新興的(de)生成(cheng)式人工(gong)智能GenAI，則(ze)通(tong)過(guo)預(yu)訓練(lian)巨大的(de)神經(jing)網絡(luo)模(mo)型，獲得理解(jie)語義并(bing)創造新內容的(de)能力。借助GenAI，用戶可以通(tong)過(guo)自然語言或圖形界面，直接與(yu)機器人、數字孿(luan)生等(deng)進(jin)行交互，顯著降低了使用門檻。
以西(xi)門子開發的AI工(gong)業副駕為(wei)(wei)例，它與微軟投資的大語言(yan)(yan)模(mo)型ChatGPT深度集成，支持(chi)用(yong)自然語言(yan)(yan)編程和(he)(he)控制機器(qi)人，可作(zuo)為(wei)(wei)數(shu)字環境中的虛擬助手，為(wei)(wei)用(yong)戶提(ti)供實時指(zhi)導和(he)(he)幫助。工(gong)人可以簡單(dan)說(shuo)出“優化加工(gong)參(can)數(shu)”的指(zhi)令(ling)，AI副駕便可以調(diao)用(yong)數(shu)字孿生的仿真能(neng)力，快速給出最(zui)佳(jia)的參(can)數(shu)組合。
除(chu)協作(zuo)外，人工智能還可深度(du)賦能設(she)(she)計和(he)決策(ce)。例(li)如在工藝(yi)規劃(hua)中，GenAI系統可以快速生成多個設(she)(she)計方案，并進行優化；又如在預測性(xing)維護中，AI可以分(fen)析大量設(she)(she)備數(shu)據(ju)，識別故障模式并提前預警。
可以說，人工(gong)智(zhi)能(neng)是連接并充分利(li)用(yong)分布式數據的(de)關鍵，也是工(gong)業(ye)元宇宙最大的(de)生(sheng)產力倍增器(qi)。
數字孿生：加速迭代的虛實引擎
設想這樣的場(chang)景：工程(cheng)師身(shen)臨其境地沉浸(jin)在(zai)數字環境中(zhong)，測試(shi)新型飛(fei)機設計(ji)的氣動性能(neng)。當她調整機翼形狀時，模擬會實(shi)時展示氣流變化(hua)和(he)阻(zu)力大小，提(ti)供寶(bao)貴(gui)(gui)的優化(hua)洞(dong)察(cha)，而(er)這些洞(dong)察(cha)在(zai)現實(shi)中(zhong)需要耗(hao)費昂貴(gui)(gui)的風洞(dong)試(shi)驗和(he)漫長(chang)的反復調試(shi)才能(neng)獲取。
同理，在工(gong)廠、建筑或列車中，數字(zi)孿生都可以準確模擬各(ge)種場景(jing)和流程(cheng)，進行虛擬迭代和優化，大(da)幅減少實際調(diao)試的(de)風(feng)險和成本。我們(men)甚至可以“回溯”到問題首次(ci)出現(xian)的(de)場景(jing)，并(bing)由AI助手提供指導，避免問題再次(ci)發(fa)生。
可以說，數字(zi)孿生為工程師提供了(le)一個快(kuai)速(su)試錯的(de)沙箱環境。它打(da)通了(le)從設計(ji)、仿真到驗(yan)證的(de)數字(zi)閉環，使整個研發制(zhi)造(zao)流程實現“一次構(gou)建(jian)，隨處部署”，是工業4.0時代的(de)關鍵基(ji)礎設施。構(gou)建(jian)數字(zi)孿生，我們才(cai)能加速(su)創(chuang)新(xin)迭代，以數字(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擬可編程(cheng)邏輯控制器PLC的(de)自動化。
作(zuo)為工(gong)廠的(de)(de)“大腦”，PLC正在從傳(chuan)統的(de)(de)專用硬件(jian)(jian)擴展到軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)化的(de)(de)“虛擬”形式(shi)。這為集中管控和敏捷迭(die)代帶(dai)來了巨大便(bian)利。以西(xi)門(men)子與奧迪(di)的(de)(de)合作(zuo)為例(li)，他們已(yi)在多個工(gong)廠應(ying)用虛擬PLC系(xi)統。通過這套系(xi)統，工(gong)程(cheng)師(shi)可以遠(yuan)程(cheng)點擊鼠標，就實現全工(gong)廠的(de)(de)生產(chan)擴容或軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)升級，完全不需要現場操(cao)作(zuo)。
西門(men)子(zi)去年發(fa)布的(de)(de)Simatic S7-1500V虛擬(ni)PLC就是一例。它采用了(le)Simatic S7-1500的(de)(de)產(chan)品編號，但實(shi)現了(le)軟(ruan)硬(ying)分離，不(bu)再(zai)依賴特定(ding)硬(ying)件，可以(yi)部(bu)署在(zai)各種IT基礎設(she)施上，大幅提升了(le)靈活性(xing)。
虛擬(ni)(ni)PLC超脫于傳統PLC的(de)軟硬件強制綁定，實(shi)現了PLC的(de)數(shu)字(zi)孿生。解耦之(zhi)后，虛擬(ni)(ni)PLC可以(yi)通過(guo)云端(duan)完成部(bu)署(shu)和(he)管(guan)理，遠程控制更加簡便。虛擬(ni)(ni)PLC更容易擴展(zhan)，開放的(de)數(shu)據接口意味(wei)著它可以(yi)輕松被集成到其它IT系統之(zhi)中。
在虛擬(ni)PLC的(de)背后(hou)，開(kai)放自動化(hua)(hua)正在成為主流。軟件“吞噬”世界的(de)腳步從未停止(zhi)，開(kai)放自動化(hua)(hua)是(shi)一個必然趨勢(shi)，這(zhe)個趨勢(shi)逐(zhu)步匯(hui)聚了一股力(li)量：整合工業控制領域各種促進開(kai)放的(de)力(li)量，這(zhe)種整合代(dai)表了新技(ji)術(shu)從獨立(li)摸(mo)索(suo)走向商業化(hua)(hua)融合落地階段的(de)轉變。
350名制造業高管中，92%在使用工業元宇宙
德勤對350名美國(guo)制造(zao)業高管(guan)進行的調研顯示，已(yi)有92%的企業開始應用元(yuan)宇宙(zhou)相關技(ji)術(shu)。平均(jun)而(er)言，他們目前正在運行6個以上的應用。
例如，33%的公司(si)已經(jing)采用了數字孿生(sheng)和3D建模等工具。對大多(duo)數擁抱(bao)虛擬技術的制造商來(lai)說，提升(sheng)生(sheng)產效率是重中之(zhi)重。
這一調研清楚(chu)表明(ming)，數(shu)字(zi)化轉型已成為(wei)制造業的廣泛共識。越來(lai)越多的企業將數(shu)字(zi)孿生(sheng)(sheng)、虛擬(ni)仿真等前沿工(gong)具引入生(sheng)(sheng)產過程(cheng)，以提高(gao)產品設計質量，優化生(sheng)(sheng)產流程(cheng)，實現敏捷迭代(dai)。這也充分展示了(le)工(gong)業元宇宙(zhou)在降本增(zeng)效方面的巨大(da)潛力。
調研發現，成(cheng)本降低(di)和效率提升是應(ying)用工業元宇宙技(ji)術的(de)兩大收益。
在這次調研中，高管們被要求(qiu)說(shuo)(shuo)明(ming)每個應(ying)用場景(jing)(jing)的(de)(de)主(zhu)要效益。結(jie)果顯(xian)示，不論哪種應(ying)用，“降(jiang)低成本(ben)”都(dou)是企業的(de)(de)核心考量。具體來說(shuo)(shuo)，對于(yu)(yu)虛(xu)擬招聘、工(gong)廠(chang)參觀和(he)(he)培(pei)訓等用例，工(gong)業元(yuan)宇宙(zhou)對于(yu)(yu)“提(ti)升員工(gong)吸引力(li)和(he)(he)留(liu)存率(lv)”的(de)(de)效果最(zui)明(ming)顯(xian)；而在流程(cheng)仿真(zhen)(zhen)、工(gong)廠(chang)仿真(zhen)(zhen)和(he)(he)供應(ying)鏈(lian)管理等場景(jing)(jing)中，提(ti)升運營效率(lv)是企業最(zui)看重的(de)(de)收益；此外(wai)，受訪(fang)高管認為(wei)，面向(xiang)客(ke)戶的(de)(de)虛(xu)擬服務有助于(yu)(yu)增加(jia)收入。
可以看出，不管是內部管理還(huan)是外(wai)部服務(wu)，工業元宇宙技術為制(zhi)造企業帶來的成本節約和效率提升效應令人鼓舞。
調研(yan)(yan)顯示，超過70%的受訪高管預計(ji)未來(lai)5年內(nei)，工業(ye)元宇宙在制(zhi)造(zao)業(ye)的采用率將很高。近80%的人(ren)認為，元宇宙將改變(bian)企業(ye)的研(yan)(yan)發、設(she)計(ji)和創新方式(shi)，實(shi)現(xian)新產品戰略(lve)。
可以看(kan)出，高管們普遍看(kan)好工業元宇(yu)(yu)宙在(zai)解決企業面(mian)臨(lin)的人才吸引與留任、供應(ying)鏈管理(li)等方(fang)面(mian)的優勢。他們認為元宇(yu)(yu)宙能提升新品上市速度，創造新型客戶體驗和服務，從而獲得未來價值(zhi)。
除此之外，受訪者還預期元宇宙將對(dui)企(qi)業全面產(chan)生積(ji)極影響，改善核心業務指(zhi)標，如(ru)競爭力、市場占有率(lv)、收(shou)入成本等。
未來5年，工業(ye)元宇(yu)宙(zhou)為制造業(ye)提供了巨大機遇。許多受訪高管正(zheng)準備進行大規模投(tou)資，以抓(zhua)住其潛(qian)在價值。
德勤報告(gao)還指(zhi)出，Web3.0和元宇宙技術正在加速(su)結合。Web3.0消除了(le)數字內容和物理對象之間的界限。輔(fu)以(yi)智(zhi)能眼鏡等新硬件，可以(yi)更好地實(shi)(shi)現實(shi)(shi)時3D內容通過計算(suan)機視(shi)覺、定位和生物識別等技術與用戶環境(jing)的交互(hu)。
可(ke)見，在Web3.0和先進硬件的(de)助力下，工業元(yuan)宇宙(zhou)帶來(lai)的(de)沉浸式體驗將更加(jia)逼真、更具價值。制造(zao)企業應把握這(zhe)一戰略機(ji)遇(yu)，加(jia)大投(tou)入培(pei)養人才，完(wan)善基礎設施建設，積極擁抱(bao)新一輪數(shu)字(zi)化轉型和升級。
寫在最后
本文從(cong)西門子的(de)布局(ju)入手(shou)，探討(tao)了工(gong)業元宇宙的(de)發展現狀(zhuang)和未來趨(qu)勢(shi)。可以看出，在人工(gong)智能、數字(zi)孿(luan)生、軟件定義(yi)自動(dong)化(hua)等核心技術的(de)推動(dong)下，一(yi)個連(lian)接虛實(shi)、支持設計仿真(zhen)與(yu)遠程(cheng)協作的(de)沉浸式數字(zi)環(huan)境正在成形。
調研顯示(shi)，制造企業(ye)高管們(men)已普遍達成數字化轉型的共識，92%的公司(si)正在積極(ji)應用元宇宙技術。他們(men)看好工(gong)業(ye)元宇宙在成本節約(yue)、生產效率提升、人才培(pei)養等(deng)方(fang)面的優勢，正準備(bei)大舉投入布局。
顯然，工業元宇宙正在影(ying)響產業格(ge)局和(he)企業組織形(xing)式的進化。它也將與Web3.0等(deng)前沿技術深度融合，繼續(xu)推進產業的數字化升級。
如果說互(hu)(hu)聯(lian)網改變了(le)產(chan)(chan)業的(de)交(jiao)互(hu)(hu)方(fang)式，那(nei)么工業元宇宙(zhou)將更深刻(ke)地(di)影響人類的(de)創造、生產(chan)(chan)和(he)組(zu)織形(xing)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，作者：David Gewirtz，來源：zdnet.com
Redefining Reality: 3 Key Building Blocks for the Industrial Metaverse，來源：siemens.com
Exploring the industrial metaverse，來源(yuan)：Deloitte Research Center for Energy & Industrials
