今天的機(jī)械制造企業(yè)面臨著不確定的市場(chǎng)環(huán)境，除了對(duì)高質(zhì)量、高性能以及低成本的迫切要求，降低能源使用，減少碳排放，減少?gòu)U料產(chǎn)生也對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提出挑戰(zhàn)。

從全球趨勢(shì)來(lái)看，一些成熟的制造領(lǐng)域正在轉(zhuǎn)移到鄰近領(lǐng)域或者新市場(chǎng)。例如，造紙機(jī)制造商向電池機(jī)制造領(lǐng)域擴(kuò)張，以滿足電動(dòng)汽車需求的急劇增長(zhǎng)。然而，無(wú)論是機(jī)器制造商還是整個(gè)制造業(yè)，勞動(dòng)力的短缺都迫使自動(dòng)化的需求向上增長(zhǎng)。未來(lái)工廠正圍繞可持續(xù)性、靈活性和未來(lái)勞動(dòng)力的范式發(fā)展。

技術(shù)的進(jìn)步為制造企業(yè)提供了蓬勃發(fā)展的機(jī)會(huì)，數(shù)字化集成了數(shù)字工具、系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，將以前孤立的設(shè)計(jì)、工程、生產(chǎn)和服務(wù)信息連接起來(lái)，所產(chǎn)生的豐富數(shù)據(jù)使這些新功能成為可能。隨著數(shù)字化的深入，制造企業(yè)可以超越自動(dòng)化，進(jìn)入更具預(yù)測(cè)性和適應(yīng)性的生產(chǎn)環(huán)境。自適應(yīng)制造提供了靈活性，可以隨著市場(chǎng)和客戶需求的變化輕松切換生產(chǎn)。此外，它還能簡(jiǎn)化工作流程系統(tǒng)，制造企業(yè)可以依靠相同數(shù)量的勞動(dòng)力來(lái)做更多的事情。

數(shù)字孿生：數(shù)字化的核心

制造業(yè)的復(fù)興需要對(duì)包括生產(chǎn)機(jī)械在內(nèi)的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)字化，而一切的起始點(diǎn)就在于設(shè)計(jì)，即創(chuàng)建智能機(jī)器的數(shù)字孿生。在設(shè)計(jì)過程中，機(jī)器的數(shù)字孿生是基于多學(xué)科工程開發(fā)的，包括機(jī)器的機(jī)械、軟件、電氣和自動(dòng)化系統(tǒng)等等。這種數(shù)字孿生最初用于虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)探索和評(píng)估。一旦機(jī)器準(zhǔn)備好部署，機(jī)器的數(shù)字孿生就可以在機(jī)器物理安裝之前進(jìn)行虛擬調(diào)試，從而大大降低部署所需的風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間。

在工廠部署完畢后，機(jī)器的數(shù)字孿生將在機(jī)器的使用壽命內(nèi)不斷豐富實(shí)際操作的數(shù)據(jù)。這樣做的好處在于可以在真實(shí)表示和數(shù)字表示之間形成一個(gè)閉環(huán)。隨著精確度的提高，數(shù)字孿生可以為業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)提供寶貴的性能見解，使制造團(tuán)隊(duì)能夠持續(xù)監(jiān)控和提高制造效率和質(zhì)量。數(shù)字孿生提高了操作的可靠性，其能夠提供數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)機(jī)器何時(shí)需要維護(hù)，并提供見解來(lái)管理機(jī)器的服務(wù)生命周期管理，消除計(jì)劃外停機(jī)或機(jī)器損壞的可能。數(shù)字孿生還有助于加快新產(chǎn)品的推出，在車間進(jìn)行物理改變之前，制造團(tuán)隊(duì)可以測(cè)試潛在流程。

數(shù)字主線改變機(jī)械制造業(yè)

在數(shù)字化開始實(shí)施后，它將為制造業(yè)帶來(lái)全新前景。離散型機(jī)械的數(shù)字孿生可以集成到一個(gè)數(shù)字主線中，該主線從單個(gè)機(jī)器擴(kuò)展到工廠布局和設(shè)計(jì)，然后擴(kuò)展到制造操作。工廠級(jí)仿真使我們能夠跨機(jī)器、自動(dòng)化流程和生產(chǎn)線，不斷優(yōu)化速度和質(zhì)量。制造商可以優(yōu)化工廠的整體性能，從規(guī)劃開始，貫穿正在進(jìn)行的運(yùn)營(yíng)。如此一來(lái)，在智能工廠的整個(gè)運(yùn)營(yíng)過程中可以無(wú)縫訪問和共享數(shù)據(jù)。

這樣的作法能夠有效推動(dòng)在可持續(xù)性和生產(chǎn)靈活性，并緩解勞動(dòng)力短缺問題：

·能源管理的可持續(xù)性——制造商可以在工廠內(nèi)部甚至全球運(yùn)營(yíng)中進(jìn)行完整的工廠能源評(píng)估、優(yōu)化、二氧化碳減排和報(bào)告。

·生產(chǎn)靈活性——實(shí)現(xiàn)真正的IT/OT融合，可以連接和分析整個(gè)供應(yīng)鏈、工廠運(yùn)營(yíng)和業(yè)務(wù)流程的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)近乎實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策。

·部署與人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析的人機(jī)協(xié)作——包括來(lái)自工業(yè)邊緣能力的數(shù)據(jù)。制造企業(yè)可以獲得更好的洞察力，對(duì)意外事件做出快速反應(yīng)。此外，利用創(chuàng)成式AI（Generative AI）進(jìn)行操作分析（如西門子的Industrial Copilot），允許用戶快速生成、優(yōu)化和調(diào)試復(fù)雜的自動(dòng)化代碼，并縮短仿真時(shí)間。

數(shù)字主線的出現(xiàn)大大降低了轉(zhuǎn)換或修改線路以適應(yīng)波動(dòng)的市場(chǎng)條件時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。隨著我們繼續(xù)連接物理世界與數(shù)字世界，網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)和威脅的復(fù)雜性也在繼續(xù)增加，并隨著更大的數(shù)據(jù)和更廣闊的地理空間逐漸延申，網(wǎng)絡(luò)安全成為了優(yōu)先事項(xiàng)，并融入數(shù)字化的每一步。

從小規(guī)模智能起步

那么應(yīng)該怎樣邁出第一步？我們建議，可以從小規(guī)模開始，先確定可以推動(dòng)流程轉(zhuǎn)型所需要的工具，那么對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化或重新定義就必不可少。利用這些工具的優(yōu)勢(shì)，教育員工應(yīng)該如何有效利用新工具和新流程，并在其不斷提高熟練程度的同時(shí)為其提供持續(xù)支持。然后，通過重復(fù)這一流程，將數(shù)字化擴(kuò)展到整個(gè)公司，以這種方式實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，將讓企業(yè)變得更有彈性、適應(yīng)性更強(qiáng)。例如，可以考慮專為機(jī)械制造企業(yè)構(gòu)建的工業(yè)云解決方案，其無(wú)論從成本考慮還是靈活度考慮，都十分適合數(shù)字化的逐步推進(jìn)。

在西門子，我們對(duì)數(shù)字化的成熟度規(guī)劃有五個(gè)階段，我們首先會(huì)對(duì)客戶的數(shù)字化成熟度進(jìn)行評(píng)估，確定其在這個(gè)數(shù)字化進(jìn)程中的具體位置；然后，我們會(huì)看同行業(yè)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)成功部署了哪些工具；接著為客戶制定路線圖，助其開啟數(shù)字化之路。

如今，大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)已經(jīng)接受了這一過程的前兩個(gè)階段：從基于文檔的數(shù)據(jù)框架轉(zhuǎn)移到基于模型的數(shù)據(jù)框架，以及跨領(lǐng)域地共享數(shù)據(jù)。這兩個(gè)階段可顯著提高整個(gè)組織中數(shù)據(jù)的可追溯性和可訪問性，有助于提高流程效率以及工程靈活性。

例如我們的客戶之一，為全球客戶提供靈活創(chuàng)新的包裝機(jī)的挪威公司Tronrud Engineering，就在其數(shù)字化的進(jìn)程中使用西門子的工業(yè)軟件解決方案，并實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程減少約10%，調(diào)試階過程減少了20%至25%的喜人成果。

有了數(shù)字化，機(jī)械制造企業(yè)就可以更加自信地?fù)肀?chuàng)新的未來(lái)，其可以從自動(dòng)化轉(zhuǎn)向適應(yīng)性制造，并在整個(gè)運(yùn)營(yíng)中建立數(shù)字主線，這一轉(zhuǎn)變將幫助他們?cè)谧兓沫h(huán)境中蓬勃發(fā)展，以適應(yīng)未來(lái)可能發(fā)生的種種挑戰(zhàn)。