《2024 年全國科技經費投入統(tǒng)計公報》顯示，中國高技術制造業(yè)正持續(xù)加大創(chuàng)新投入，研發(fā)強度顯著提升。這一逆勢增長的背后，是企業(yè)正在應對的巨大挑戰(zhàn)：在開發(fā)新產品、系統(tǒng)或服務時，企業(yè)很難在復雜性、成本和速度之間找到平衡。市場對可定制化、智能化和高靈活性的產品、軟件及其他服務的需求不斷增長，直接推高了開發(fā)的復雜程度。此外，企業(yè)還在面對客戶帶來的成本壓力：在削減開發(fā)預算的同時壓縮項目周期。在中國制造業(yè)中，這種壓力尤為突出。

(圖片來源：Die Bildbeschaffer)

應對復雜性攀升、預算緊縮和創(chuàng)新提速的三重挑戰(zhàn)，企業(yè)應將構建全面數(shù)字孿生體系作為核心數(shù)字化轉型戰(zhàn)略。據(jù)有關機構發(fā)布的《2025 年中國制造業(yè)數(shù)字化轉型行業(yè)發(fā)展研究報告》顯示，有 86.7% 的中國企業(yè)認為轉型是十分必要的。而對數(shù)字孿生及數(shù)字化的投入，意味著通過建立堅實的數(shù)字化基礎，讓組織能夠在持續(xù)變化與突發(fā)挑戰(zhàn)中靈活適應、穩(wěn)步成長并蓬勃發(fā)展。

通過數(shù)字化的設計與工程流程，企業(yè)能更快地完成產品或生產方案的定義與開發(fā);而構建相關系統(tǒng)的數(shù)字孿生，更是打破專業(yè)壁壘的關鍵，促進跨部門協(xié)作，保障數(shù)據(jù)連貫，還能推動重復性繁瑣任務的自動化，最終顯著提升效率。

數(shù)字孿生貫穿產品與生產全周期，連接現(xiàn)實與虛擬世界(圖片來源：西門子)

數(shù)字化成熟度的分級界定

行業(yè)中的數(shù)字化成熟度呈現(xiàn)連續(xù)分布的特征，從尚未啟動數(shù)字化轉型的企業(yè)，到已著手構建全面數(shù)字孿生體系的企業(yè)，均處于這一發(fā)展譜系之中。衡量一家企業(yè)是否為數(shù)字化領軍者，核心取決于兩個指標：一是其數(shù)字化程度最高的標桿領域或流程的成熟度，二是組織內所有領域和流程的平均數(shù)字化成熟度水平。

數(shù)字化領軍企業(yè)通常已在內部至少一個領域(如工程或制造部門)實現(xiàn)了高度數(shù)字化與系統(tǒng)集成。這些高度集成的領域堪稱數(shù)字化實踐的“行業(yè)標桿”，其特點在于運用數(shù)字主線整合該領域的數(shù)據(jù)與模型，構建出穩(wěn)健的數(shù)字孿生體系。這些領域往往會在具體應用中部署 AI 技術(例如設計助手)，同時已著手采用可依托數(shù)字主線、實現(xiàn)跨應用協(xié)調作業(yè)的智能體技術，為最終實現(xiàn)跨領域協(xié)同奠定基礎。

以某領軍制造企業(yè)為例，其部署的集成化生產數(shù)字主線已實現(xiàn) CNC 機床全面互聯(lián)。這些互聯(lián)設備在切削作業(yè)過程中，能自動向操作人員推送傳感器異常讀數(shù)警報。操作人員可借助數(shù)字孿生，在虛擬環(huán)境中回溯切削過程，精準定位異常發(fā)生節(jié)點并診斷警報根源。這一流程有助于盡早發(fā)現(xiàn)問題，開展更及時的維護，必要時還能快速優(yōu)化或更新工藝流程。

智能互聯(lián)的工業(yè)設備能優(yōu)化生產運營與維護管理，并在必要時助力推動流程革新(圖片來源：Gorodenkoff - stock.adobe.com)

不過，當前大多數(shù)企業(yè)仍停留在數(shù)字化起步階段，市場整體的數(shù)字化成熟度尚處于萌芽階段，這也為企業(yè)開啟或深化數(shù)字化轉型，提升長期競爭力和經營成效提供了巨大機遇。

工業(yè)元宇宙引領數(shù)字化邁向新階段

數(shù)字化的最終方向是推動企業(yè)邁向數(shù)字化技術、AI 與全面數(shù)字孿生深度融合后的下一階段：工業(yè)元宇宙。它將構建一個以堅實、精準的實時數(shù)據(jù)為核心的工程與商業(yè)決策環(huán)境，用戶能在其中與全面數(shù)字孿生進行直觀、沉浸式的交互與感知。工業(yè)元宇宙已被多個地方政府納入未來產業(yè)規(guī)劃。例如上海、深圳均已發(fā)布工業(yè)元宇宙行動計劃，并推動在汽車、電子信息制造等行業(yè)試點。

在全球工業(yè)轉型的浪潮中，企業(yè)應對各類挑戰(zhàn)都離不開工業(yè)元宇宙的支持，無論是解決具體問題，或是優(yōu)化企業(yè)整體運營。順應這一趨勢，西門子正通過內部研發(fā)+客戶合作雙輪驅動，持續(xù)落地實際應用場景，并夯實包括全面數(shù)字孿生和 AI 在內的核心技術基礎，為工業(yè)元宇宙的落地保駕護航。

相關開發(fā)工作包括構建用于數(shù)據(jù)連接與協(xié)同的指導框架，以整合企業(yè)內部各創(chuàng)作系統(tǒng)產生的數(shù)據(jù)，準確把控數(shù)據(jù)的時間維度和有效性，再通過統(tǒng)一的用戶體驗將這些數(shù)據(jù)清晰呈現(xiàn)出來。

工業(yè)元宇宙匯聚并協(xié)調來自各創(chuàng)作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過融合數(shù)字孿生、AI 與軟件定義自動化技術，提供整體性沉浸式體驗(圖片來源：Oinegue/Getty Images)

此外，開發(fā)工作還聚焦于 AI 的落地應用，并與超大型云服務商(hyperscaler)展開合作，旨在為工業(yè)元宇宙未來的規(guī)?；茝V打下基礎。這些合作已催生出全新功能，能夠將三維可視化、仿真技術與工廠實時數(shù)據(jù)融合到統(tǒng)一的沉浸式環(huán)境中。借助這些技術，工程師可加速規(guī)劃、工程和運營的全流程，實現(xiàn)大規(guī)模仿真與 AI 驅動的工作流，還能在設計與運營的各個階段做出可靠的數(shù)據(jù)驅動型決策。

這些核心能力將催生出一系列強大功能，例如把建筑基礎設施與生產線整合到同一個工程環(huán)境中。在該環(huán)境中，借助 AI 可對數(shù)百種潛在的工廠布局進行快速仿真，并從中篩選出最高效的設計方案。借助仿真與 AI 驅動的自動化技術，操作人員能在數(shù)月而非數(shù)年內完成設施的優(yōu)化與擴產，從而顯著提升運營績效、提高能源利用效率，并實現(xiàn)更具前瞻性的產能規(guī)劃。

培育數(shù)字化思維

投資數(shù)字化戰(zhàn)略是企業(yè)應對當前挑戰(zhàn)的關鍵路徑，不僅能助力創(chuàng)新，還能提升敏捷性、增強抗風險能力。更重要的是，數(shù)字化的價值會隨著時間不斷累積。未來的項目不僅能直接受益于早期數(shù)字化實踐所積累的敏捷性與抗風險能力，還能與這些成果深度融合。同時，隨著實踐者對數(shù)字化系統(tǒng)的操作越來越熟練，寶貴的流程經驗將持續(xù)沉淀下來，讓后續(xù)項目能更快兌現(xiàn)價值。