新型工業(yè)化-數(shù)字工業(yè)世界白皮書 2024 -深圳國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心

2··················06共同打造數(shù)字工業(yè)世界······07數(shù)字工業(yè)世界評(píng)估體系3確定性、復(fù)雜性與模糊性相互交織，全球工業(yè)格局正經(jīng)歷一場(chǎng)前所未有的深刻變革。在這紛繁復(fù)雜的不確定性之中，有若干宏觀趨勢(shì)是清晰而確定的，它們正以強(qiáng)大而廣泛的影響力，全球人口將持續(xù)增長。非洲的人口將在2000年至2050年間幾乎翻一番。盡管一些地人口的比例將幾乎增長兩倍。面對(duì)這一雙重挑戰(zhàn)，經(jīng)濟(jì)增長模式將越來越依賴于通過數(shù)字化等先進(jìn)技術(shù)推動(dòng)生產(chǎn)效率提升，而非單純依賴于人口數(shù)量的增加。在新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用中，勞動(dòng)年齡人口承擔(dān)的工作，極大提升現(xiàn)有生產(chǎn)% %億億年齡特大城市的崛起是城市化的顯著標(biāo)志。目前，全球有33座人口超過1000萬的城口更是超過了2000萬。預(yù)測(cè)顯示，到2030年，特大城市總數(shù)將達(dá)到43座，且大多數(shù)的是對(duì)能源、清潔水源及其它自然資源激增發(fā)達(dá)地區(qū)欠發(fā)達(dá)地區(qū)2000201020302050年全球化進(jìn)程的促進(jìn)了供應(yīng)鏈的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，也使其變得愈發(fā)冗長與復(fù)雜。供應(yīng)鏈高度依賴國際合作的同時(shí)，也暴露了全球化供應(yīng)鏈面對(duì)突發(fā)事件時(shí)的脆弱性。地緣政治沖突、自然災(zāi)害、疫情等外部因素均可能成為供應(yīng)鏈中斷的導(dǎo)火索，對(duì)全球生產(chǎn)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。加之貿(mào)易保護(hù)主義的抬頭、貿(mào)易爭(zhēng)端的頻發(fā)及各國對(duì)關(guān)鍵技術(shù)與資源控制力度的增強(qiáng)，供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性正面臨前所未有的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，地方化需求又要求供應(yīng)鏈更加靈活，以快速響應(yīng)本地市場(chǎng)變化。融合的多樣需求使得供應(yīng)鏈更加超級(jí)全球化超級(jí)全球化環(huán)境惡化與資源枯竭是全球面臨的共同挑戰(zhàn)。目前每年約有900億至1000億噸原始礦物被開采，這一數(shù)字在2060年將翻一番達(dá)到1900億噸。海洋生態(tài)系統(tǒng)中的塑料垃圾也將在2030年增加65%。全球城市地區(qū)的水資源短缺情況正在加劇。全球氣候變暖也是顯著的挑戰(zhàn)，盡管在解決人為全球變暖的許多方面已經(jīng)取得了進(jìn)展，但還不足以將全球變暖限制在+1.5°C以內(nèi)。工全球年均溫度變化(°C）④0.50.0），6權(quán)威機(jī)構(gòu)國際數(shù)據(jù)公司（IDC）的預(yù)測(cè)，至2025年，全球數(shù)據(jù)量將震撼性地達(dá)到175澤字節(jié)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)100太字節(jié)（Terabytes7數(shù)字化用更少的物理資源創(chuàng)造更多價(jià)8數(shù)字化需要從原子到比特，將物理世界映射至計(jì)算機(jī)等數(shù)字設(shè)施中的過程。要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，我們首先要做的是將物理世界的數(shù)據(jù)可以被分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化兩大類。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以明之間的關(guān)系一目了然。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則缺乏固定的格式和結(jié)譜可以整合不同渠道的多樣化結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)檢索、扮演著至關(guān)重要的角色。奈奎斯特（Nyquist）在1928年的論文一個(gè)信號(hào)（例如時(shí)間或空間上連續(xù)的函數(shù)）轉(zhuǎn)換為數(shù)字序列（時(shí)間或空間上離散的函數(shù)）的過程。具體的采樣定理是由香農(nóng)在數(shù)據(jù)可以被分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化兩大類。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以明之間的關(guān)系一目了然。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則缺乏固定的格式和結(jié)譜可以整合不同渠道的多樣化結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)檢索、物理世界的數(shù)字化過程具有豐富性。除了對(duì)信息的采樣之外地捕捉物理世界中的溫度、壓力、速度、流量等細(xì)微變化。這些原本連續(xù)不斷的模擬信號(hào)，在經(jīng)過精細(xì)的測(cè)量、采樣、量化和編開展數(shù)字化就是需要利用計(jì)算機(jī)的算力對(duì)數(shù)字化后的信息進(jìn)行加工、處理和重構(gòu)，替代或部分替代原本是物理世界的過程，9演繹植根于物理世界的第一性原理，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬫湕l，將已知的物理世界的規(guī)律應(yīng)用于不同情了某一類別全部對(duì)象后得出的結(jié)論，也可以是基于部分觀察的不完全歸納，其結(jié)論雖然帶有一定的或然為數(shù)字世界中的權(quán)威信息來源。利用物理規(guī)夠精確演繹出實(shí)體在不同條件下的行為軌它運(yùn)用先進(jìn)算法從大量復(fù)雜數(shù)據(jù)集中歸納出可能對(duì)人類來說并不明顯的趨勢(shì)、相關(guān)性、異常與深e規(guī)律。這一路徑雖依賴于樣本的斷為數(shù)據(jù)技術(shù)提供豐富的數(shù)據(jù)資源與支持。通過控制是將決策轉(zhuǎn)換為具體的行動(dòng)指令，直接驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)｜結(jié)果反饋010100011010000101010100011010000101000101趨勢(shì)預(yù)測(cè)｜決策控制數(shù)字工業(yè)世界是工業(yè)全面數(shù)字化的高級(jí)形態(tài)，而其構(gòu)建歷程也正是工業(yè)領(lǐng)域全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程。在數(shù)字工業(yè)世界中，各類產(chǎn)品、資產(chǎn)和業(yè)務(wù)活動(dòng)等信息均被系統(tǒng)地編碼成數(shù)據(jù)，構(gòu)成了一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)資源庫。依托數(shù)字化技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，這些數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)化為富含價(jià)值的洞察，直接驅(qū)動(dòng)價(jià)值鏈隨著數(shù)字工業(yè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展與廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)資源的格局正經(jīng)歷著深刻變耗巨大。但是現(xiàn)在，得益于數(shù)字孿生技術(shù)的革新，工程師們能夠環(huán)境中，構(gòu)建起與實(shí)物幾無二致的汽車數(shù)字原型。通過高精度的仿真通過從物理世界向數(shù)字世界的轉(zhuǎn)變，數(shù)字資源展現(xiàn)出兩大核心優(yōu)勢(shì)：首先是高度的靈活性，例如設(shè)計(jì)階段的任何外觀調(diào)整，僅需簡(jiǎn)單修改數(shù)字模型參數(shù)即可完字領(lǐng)域內(nèi)，汽車碰撞測(cè)試等復(fù)雜場(chǎng)景可以無數(shù)次重復(fù)模擬，既確保了產(chǎn)品的安全總而言之，數(shù)字資源憑借其靈活性、可復(fù)用性等在數(shù)字工業(yè)世界中，算法與算力已悄然成為引領(lǐng)變革的全新生產(chǎn)工具。它們以數(shù)字資源為基石，通過精細(xì)的加工與創(chuàng)造，不斷識(shí)別出深藏于數(shù)據(jù)相較于物理世界中的傳統(tǒng)生產(chǎn)工具，數(shù)字工業(yè)世界的算力展現(xiàn)出了前所未有的拓展硬件能力的快速迭代為算力的強(qiáng)大奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而算法效率的不斷提升更進(jìn)一步提升了硬件的使用效率。例如，代理模型的引入加速了計(jì)算流體力學(xué)架構(gòu)在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行計(jì)算后，更是使得計(jì)算效率呈現(xiàn)出幾何倍數(shù)的增長。算法與算力相輔相成，形成了一種相互促進(jìn)、無限拓展的良性循環(huán)。高效算法在強(qiáng)大算力的支撐下充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)大算力為復(fù)雜算法的時(shí)間維度上，仿真算法和強(qiáng)大算力讓我們能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)未來趨勢(shì)，為生產(chǎn)規(guī)劃提供智慧指引。同時(shí)，數(shù)字技術(shù)能詳盡重現(xiàn)歷史生產(chǎn)流空間維度上，地理界限已逐漸消失，全球各地的專家、技術(shù)人員與決策者能輕松跨時(shí)空合作，共享知識(shí)，無界創(chuàng)新。這種協(xié)作不再局限于人與人之間，更延伸至人與智能體，乃至不同智能體之間的深度交融與協(xié)同作業(yè)。人工智能在虛擬空間中，不斷學(xué)習(xí)領(lǐng)悟各領(lǐng)域知識(shí)，算法持續(xù)優(yōu)化升級(jí)，與現(xiàn)實(shí)世界各智能體實(shí)現(xiàn)無縫在數(shù)字世界里，借助尖端的仿真技術(shù)與算力支持，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師在概念設(shè)計(jì)階段可以直觀獲悉不同設(shè)計(jì)方案對(duì)產(chǎn)品最終性能的影響，工藝工程師也能在工藝編數(shù)字世界可以逼真重現(xiàn)設(shè)備故障的瞬間，讓全球的工程師能夠迅速接入，觀察特定情境下的誤判？通過對(duì)歷史場(chǎng)景的深度復(fù)盤，設(shè)備設(shè)計(jì)與控制算法得以不斷優(yōu)在工業(yè)領(lǐng)域，越來越多的物理世界信息被精準(zhǔn)且高效地映射至數(shù)字世界中。從單一設(shè)備到整條產(chǎn)線，從獨(dú)立企業(yè)的運(yùn)營到整個(gè)產(chǎn)業(yè)集群的協(xié)同，方方面面，都能在數(shù)字世界中找到其對(duì)應(yīng)的代理。這些代理不僅實(shí)時(shí)反映物理世界的索、改進(jìn)、優(yōu)化與升級(jí)。數(shù)字世界可以不知疲倦的挖掘新的可能性，探索如何為物理世界創(chuàng)造更多的價(jià)值，并將這些成果實(shí)實(shí)在在地反饋給物理世界。這種數(shù)字世界與物理世界之間雙向互動(dòng)與協(xié)同演進(jìn)，正推動(dòng)著工業(yè)領(lǐng)域向更加智能化、高效化、可持續(xù)未來，數(shù)字工業(yè)世界不僅是對(duì)物理世界的簡(jiǎn)單鏡像復(fù)刻，更是對(duì)內(nèi)在邏輯與規(guī)律的深度挖掘與拓革新工業(yè)設(shè)計(jì)體驗(yàn)，將游戲級(jí)別的沉浸式體驗(yàn)融入工業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審、虛擬調(diào)試及流程確認(rèn)等環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)師在數(shù)字工業(yè)世界的無限畫布上，依托特制的Sony手柄進(jìn)行精確操控與編輯，實(shí)現(xiàn)與3D模型的全息互動(dòng)，讓數(shù)字與現(xiàn)實(shí)世界的界限模糊難辨。它打破地域限制，讓全球團(tuán)隊(duì)能即時(shí)連線，共數(shù)字工業(yè)世界徹底掙脫了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)集群地理空間的桎梏，構(gòu)建起一個(gè)虛實(shí)交融、開放透明、全價(jià)在數(shù)字工業(yè)世界中，生產(chǎn)資源變成某種程度的公共資源。企業(yè)依據(jù)廣泛的市場(chǎng)大數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)定制產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)，并靈活發(fā)包給全球范圍內(nèi)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。研發(fā)完成后，企業(yè)憑借先進(jìn)的預(yù)測(cè)訂單技術(shù)和對(duì)生產(chǎn)資源的精準(zhǔn)配置能力，直接向合適的制造團(tuán)隊(duì)下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)。產(chǎn)品下線即進(jìn)入智能物流系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動(dòng)匹配合適的運(yùn)輸方案，確保產(chǎn)品快速、低成本的送達(dá)客戶手中。從需求到交付的全過程，各成員間實(shí)現(xiàn)信息共享、資源整合以及協(xié)同規(guī)劃。這種緊密的協(xié)作不僅提高了資源利用效率，大幅減少了冗余和浪費(fèi)，還賦予了供應(yīng)鏈在面對(duì)外部風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的強(qiáng)大應(yīng)變能力。即使面對(duì)市場(chǎng)波動(dòng)或突發(fā)事在這樣的數(shù)字工業(yè)世界里，距離不再是障礙，合作與創(chuàng)新的邊界被無限拓寬，逐漸形成一副無邊界、高協(xié)同的新型產(chǎn)業(yè)集群圖景。供應(yīng)鏈不再是線性的鏈條，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、相互連接的協(xié)同化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。企業(yè)、供應(yīng)商、分銷商和消費(fèi)者都在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中相互作用，共同推動(dòng)著整個(gè)價(jià)值鏈向更⑥在歐洲，Catena-X汽車網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟正在構(gòu)建一個(gè)開放的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，目的是為整個(gè)汽車價(jià)值鏈端到端數(shù)據(jù)鏈的創(chuàng)建、運(yùn)營和協(xié)作使用提供一個(gè)共享開放、健康的環(huán)境，使得所有參與者能安全地進(jìn)行跨公司的數(shù)據(jù)交換，以達(dá)到加強(qiáng)韌性、提高可持續(xù)性、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制并提高汽車供應(yīng)鏈的效率的目標(biāo)。這個(gè)平臺(tái)鏈接了用戶和供應(yīng)商，囊括行業(yè)內(nèi)的中小企業(yè)和集團(tuán)大公司，資源供應(yīng)商和回收商。生態(tài)成員利用行業(yè)數(shù)據(jù)創(chuàng)造新的價(jià)值。該項(xiàng)目旨在整合并擴(kuò)展現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，形成一個(gè)全面、開放的數(shù)字平臺(tái)，為工廠裝備商和運(yùn)營商提供一站式的數(shù)字化解決方案，實(shí)現(xiàn)工程、設(shè)備信息及狀態(tài)監(jiān)測(cè)的上下游產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)一致性，推數(shù)字工業(yè)世界中，大量的信息和數(shù)據(jù)、算法算力等成為新的勞動(dòng)對(duì)象，通過對(duì)信息的深度挖掘和高效利用逐步改善傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下對(duì)物理資源的過數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)品相關(guān)的80%環(huán)境影響都集中在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)階段⑦,數(shù)字工業(yè)世界將低碳設(shè)計(jì)理念融入產(chǎn)品的核心設(shè)計(jì)考量之中。設(shè)計(jì)師能夠在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段，對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估，確保每在生產(chǎn)試制階段，企業(yè)依靠高度仿真的虛擬環(huán)境和智能算法來不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝。這種方法極大地減少了實(shí)物試驗(yàn)和材料消耗，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化調(diào)度。通過智能化的生產(chǎn)規(guī)劃，企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整生產(chǎn)到了運(yùn)營運(yùn)維階段，數(shù)字化的手段同樣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過實(shí)施預(yù)測(cè)性維護(hù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，企業(yè)能夠有效減少非計(jì)劃停機(jī)事件，避免由此帶來的資源浪費(fèi)。智能化的運(yùn)維系統(tǒng)可以提前識(shí)別潛在的故障點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行干預(yù)，確保生產(chǎn)線的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。這樣的運(yùn)維模式不僅提高了生產(chǎn)效率，也進(jìn)一步和績(jī)效，使其成為西門子在德國之外最大的CNC控制器、驅(qū)動(dòng)器以及電機(jī)的研發(fā)和制造和績(jī)效，使其成為西門子在德國之外最大的CNC控制器、驅(qū)動(dòng)器以及電機(jī)的研發(fā)和制造節(jié)水6300立方米，減排降碳3300噸，每年節(jié)Y專注于充分利用海洋資源并打造出一個(gè)適宜各類植物生了該項(xiàng)技術(shù)的可行性，并且還發(fā)現(xiàn)在海底溫室中生長的植物比傳統(tǒng)種植的營養(yǎng)價(jià)值更高。然而在加速將試驗(yàn)原型推廣成一個(gè)全球可部署的解決方案時(shí)，受限于海底環(huán)境和政策、生物生長周期的影響，團(tuán)隊(duì)需要漫長的物理測(cè)試和長周期的溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)，這嚴(yán)重制約了團(tuán)隊(duì)產(chǎn)品成功為尼莫的花園構(gòu)建了一個(gè)全面生物圈數(shù)字孿生體，不僅能夠模擬生物圈內(nèi)的生長條件、設(shè)備對(duì)水體的影響，還幫助團(tuán)隊(duì)了解到太陽輻射、溫度和所有物理因素是如何影響植物的生長，極大加速了團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新周期，在虛擬而又高度逼真的數(shù)字工業(yè)世界中，企業(yè)可以構(gòu)建出與真實(shí)世界幾乎無異的研發(fā)環(huán)境，讓在數(shù)字工業(yè)世界里，產(chǎn)品創(chuàng)新得到了前所未有的加速，創(chuàng)新的概念能夠迅速轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品。借助先進(jìn)的數(shù)字工具，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在虛擬空間中快速迭代設(shè)計(jì)方案，利用快速仿真技術(shù)實(shí)通過自動(dòng)化和自主化工作流程，企業(yè)將大大減少冗余步驟，實(shí)現(xiàn)企業(yè)流程的創(chuàng)新。這種創(chuàng)新縮短了工作流，使得原有串行的信息傳遞可以變?yōu)椴⑿袌?zhí)行，決策過程從而更加高效。從研發(fā)到生商業(yè)模式的創(chuàng)新也在數(shù)字工業(yè)世界中得到了體現(xiàn)。未來，企業(yè)將不僅僅以單一產(chǎn)品的形式存理實(shí)體，而是擴(kuò)展到提供持續(xù)的服務(wù)和解決方案。企業(yè)借此開辟新收入來源，提升客戶忠誠度。客戶則能減少前期投資，專注核心業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)雙贏發(fā)展。從產(chǎn)品到服務(wù)的轉(zhuǎn)變，不僅為企業(yè)帶來了新總而言之，數(shù)字工業(yè)世界的影響正深度滲透并顯著提升企業(yè)價(jià)值鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)，通過應(yīng)用數(shù)字技術(shù)來充分結(jié)合人的領(lǐng)導(dǎo)力和創(chuàng)造力，優(yōu)化企業(yè)的業(yè)務(wù)流程、組織結(jié)構(gòu)、管理策略及服務(wù)體系。這些影響和提升將會(huì)覆蓋所有的個(gè)體和集體，實(shí)現(xiàn)更敏捷易得的創(chuàng)新平臺(tái)、更高效節(jié)能的工廠、更具韌性的供應(yīng)鏈。通過融合現(xiàn)實(shí)與數(shù)字世界，數(shù)字工業(yè)世界將會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)變革，幫助“數(shù)字工業(yè)世界是現(xiàn)有技術(shù)體系持續(xù)進(jìn)化與深度融合的必然產(chǎn)物。我們認(rèn)為，數(shù)字工業(yè)世界是現(xiàn)有技術(shù)體系持續(xù)進(jìn)化與深度融合的必然產(chǎn)物。我們認(rèn)為，數(shù)字孿生是數(shù)字工業(yè)世界的基礎(chǔ)組件。它精準(zhǔn)地構(gòu)筑了物理世界在數(shù)字維度中的鏡像，承載著和物理實(shí)工業(yè)人工智能是數(shù)字工業(yè)世界的強(qiáng)大引擎。AI憑借超乎尋常的數(shù)據(jù)處理能力，在數(shù)字領(lǐng)域內(nèi)不斷拓軟件定義自動(dòng)化無縫銜接數(shù)字工業(yè)世界與物理世界。它賦予了數(shù)字世界對(duì)物理世界進(jìn)行精準(zhǔn)控制與優(yōu)化的能力，使得數(shù)字世界的決策能夠直接作用于物理實(shí)體，數(shù)字孿生，作為物理實(shí)體在數(shù)字世界中的鏡像，匯聚了貫穿價(jià)值鏈全生命周期的豐富信息，既包括通過工業(yè)軟件構(gòu)建的設(shè)計(jì)模型與仿真模型，數(shù)據(jù)庫和電子表單中記錄的信息，還能實(shí)時(shí)接收傳感器、工控設(shè)備采集到的現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)數(shù)據(jù)，確保數(shù)字世界與物理世界的同步更新。將一個(gè)物理實(shí)體相關(guān)的所有信息關(guān)聯(lián)起來，就成為了該物理實(shí)體的全面數(shù)字孿生體。孿生體不僅再現(xiàn)了物理實(shí)體的當(dāng)前狀態(tài)與信息，更能夠全面反映對(duì)應(yīng)的在數(shù)字工業(yè)世界中，信息的準(zhǔn)確性和一致性是確保價(jià)值鏈各系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)高效協(xié)同運(yùn)作的前提。特別是在復(fù)雜多變的工業(yè)場(chǎng)景下，面對(duì)跨部門、跨企業(yè)間普遍存在的信息不對(duì)稱與理解鴻溝，這些問數(shù)字孿生為企業(yè)各部門提供了一個(gè)共同的事實(shí)基礎(chǔ)，即一個(gè)基于真實(shí)物理世界的、高度一致且可量化的數(shù)字模型，使得各部門能夠基于同一套數(shù)據(jù)進(jìn)行決策、分析和協(xié)作。此外，數(shù)字孿生作為權(quán)威信息來源，不僅在于其包含的數(shù)據(jù)，更在于其內(nèi)置了第一性原理，即最基礎(chǔ)、不可動(dòng)搖的物理世界規(guī)以產(chǎn)品的數(shù)字孿生為例，它全面集成了產(chǎn)品全生命周期相關(guān)的各類關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如設(shè)計(jì)模型、多物理仿真模型、規(guī)格說明、材料清單、生產(chǎn)流程等。借助產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)(PLM)的集中管理和協(xié)調(diào)，企業(yè)能夠輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理與共享。團(tuán)隊(duì)成員無需受限于地理位置或時(shí)間差異，均可通過數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)了在數(shù)字世界對(duì)物理世界開展從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)線布局、供應(yīng)鏈調(diào)度、設(shè)備和設(shè)計(jì)階段，工程師可以通過多物理仿真全面驗(yàn)證產(chǎn)品性能。比如，鋰離子動(dòng)力電池包的設(shè)計(jì)是否安在生產(chǎn)過程中，通過整合MES數(shù)據(jù)與傳感器實(shí)時(shí)信息，數(shù)字孿生可以動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)生產(chǎn)過程和物料流寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司集團(tuán)通過西門子軟件PlantSimulation在不干擾實(shí)際工廠運(yùn)營盈利性分析。這一做法不僅保證了工廠生產(chǎn)的靈活性，優(yōu)化了產(chǎn)線吞吐量、緩解生產(chǎn)瓶頸、減少成功實(shí)現(xiàn)每年節(jié)省300萬千瓦時(shí)的電力，每年減在物理資源的節(jié)約與綠色生產(chǎn)方面展現(xiàn)出了巨大《人工智能標(biāo)準(zhǔn)化白皮書（2018年）》將人工智能定義為“的機(jī)器模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能，感知環(huán)境、獲取知識(shí)并使用知識(shí)獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技問題解決和決策制定提供了有力支持，使人得以擺脫繁瑣且耗時(shí)的任務(wù)，并從數(shù)據(jù)中挖掘出寶貴價(jià)馬里蘭大學(xué)教授李杰表示：馬里蘭大學(xué)教授李杰表示：“針對(duì)關(guān)鍵工業(yè)設(shè)備和流程的預(yù)測(cè)性與主動(dòng)性維護(hù)，人工智能技術(shù)能夠顯著減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，并提升流程的穩(wěn)定性。在關(guān)鍵設(shè)備故障發(fā)生前，過程變量往往會(huì)出現(xiàn)異常，但這些異常的評(píng)估通常需要領(lǐng)域?qū)＜业纳疃葏⑴c。而通過先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，我們可以基于多個(gè)過程變量之間的關(guān)聯(lián)性，歸納出設(shè)備故障前的數(shù)據(jù)特征模式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在在工廠環(huán)境中，深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)為機(jī)器人賦予了認(rèn)知的能力，使它們能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜且不確定的倉庫和生產(chǎn)環(huán)境。操作人員無需編程，機(jī)器人即可自行執(zhí)行高級(jí)命令，如識(shí)別和揀選未經(jīng)分類的零部件，或?qū)⒅睆絻H有幾十分之一毫米的導(dǎo)線精確插入印刷電路板的小孔中。這不僅極大地提高了生產(chǎn)機(jī)器視覺在產(chǎn)品的質(zhì)量控制方面發(fā)揮著重要作用。通過圖像識(shí)別技術(shù)，機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)人工智能具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)其普及和應(yīng)用也極大程度上依賴于數(shù)據(jù)。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是決定人工智能模型訓(xùn)練和優(yōu)化結(jié)果優(yōu)劣的關(guān)鍵要素。然而，在當(dāng)前工業(yè)場(chǎng)景中，數(shù)據(jù)的采集仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)往往分散在各個(gè)環(huán)節(jié)和流程中，涉及多個(gè)部門和系統(tǒng)，且可能因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題而難以整合。此外，即使數(shù)據(jù)能夠被收集，其質(zhì)量和完整性也經(jīng)常的數(shù)據(jù)可能很容易收集到，但設(shè)備故障的數(shù)據(jù)卻相對(duì)較少。這種缺少樣本數(shù)據(jù)或者樣本分布不平衡問題會(huì)嚴(yán)重影響模型的訓(xùn)練效果和泛化能力。特別是對(duì)于一些專業(yè)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)，如設(shè)備故障數(shù)據(jù)、產(chǎn)品為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，技術(shù)上我們可以通過算法生成高質(zhì)量的合成數(shù)據(jù)，來提高模型的訓(xùn)練效果和泛化能力。合成數(shù)據(jù)的應(yīng)用能夠?qū)F(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)需求降低高達(dá)90%。每個(gè)企業(yè)也需要制定全面的數(shù)生成數(shù)千張隨機(jī)標(biāo)注的合成圖像，而無需通常所需的專業(yè)知識(shí)。此外，它還提供了近年來，生成式人工智能取得了令人矚目的突破。2023年更是被稱為該領(lǐng)域的突破之年。作為代碼等多種形式。盡管生成式人工智能在工業(yè)中的應(yīng)用仍處于起步階段，但它作為一種極具潛的主要原因在于，盡管生成式AI的大模型情況在高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的工業(yè)領(lǐng)域是不允許的，因?yàn)槿魏挝⑿〉恼`““在消費(fèi)軟件互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，我們可以訓(xùn)練少量的機(jī)器學(xué)習(xí)模型來服務(wù)十億用戶。而在制造業(yè)中，防止“幻覺”產(chǎn)生的同時(shí)，也加強(qiáng)了模型的可解釋性，以便工業(yè)從業(yè)者能夠理解和信賴模型的輸出結(jié)在2024年工博會(huì)上，在2024年工博會(huì)上，西門子展示了首款面向工程領(lǐng)域的生成式人工智能產(chǎn)品—西門子Industrial的交互仿佛與一位精通技術(shù)的同事面對(duì)面交流一般自然流暢，這無疑將為數(shù)字工業(yè)世界自動(dòng)化技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，也是推動(dòng)工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)的前提。為提升生產(chǎn)力和效率，眾多生產(chǎn)過程已廣泛采用可編程邏輯控制器（PLC）,數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）等自動(dòng)化系統(tǒng)替代人工操用自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)，例如，上海的特斯拉超級(jí)工廠僅需不到45秒即可下線一輛新車，充分展示了自動(dòng)然而，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的傳統(tǒng)模式已難以完全適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)在西門子數(shù)控（南京）有限公司，工程師利用工易魔方將已經(jīng)具有標(biāo)準(zhǔn)化模塊化的工站進(jìn)行解耦，打通了工作站和IT系統(tǒng)的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了上下游數(shù)據(jù)的無縫傳輸，將整個(gè)產(chǎn)線各個(gè)工站都變成了傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，為了確保穩(wěn)定可靠，通常采用深度綁定的專用硬件和軟的廣泛應(yīng)用已經(jīng)為軟硬件的有效解耦提供了范例，使得如今，軟件定義自動(dòng)化的趨勢(shì)正逐漸將虛擬化技術(shù)引入到了自動(dòng)化領(lǐng)域。例如將PLC虛擬化然而，這并不意味著PLC會(huì)立即退出歷史舞臺(tái)。在實(shí)時(shí)性和安全性要求極為擬控制器目前尚無法完全替代實(shí)體PLC。但在PLC的編程方式上，我們已看到了顯著的變革趨勢(shì)。軟件傳統(tǒng)的PLC編程通常是在孤立的環(huán)境中開發(fā)的。工程師們通常會(huì)在計(jì)算機(jī)上使用PLC供應(yīng)商提供的需要頻繁重新編程，來適應(yīng)生產(chǎn)需求的變更。傳統(tǒng)的PLC工程流程有很大的改進(jìn)空間。而現(xiàn)在工程師可@時(shí)獨(dú)立于其硬件。這款虛擬PLC可以作為能夠根據(jù)實(shí)際需求更加的靈活選擇控制調(diào)整底層OT設(shè)備的配置和參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)軟件定義自動(dòng)化搭建數(shù)字世界與物理世界之信息技術(shù)（IT）與運(yùn)營技術(shù)（OT）的深度融合，是數(shù)字工業(yè)世界重塑物理世界的關(guān)鍵，也是工業(yè)界間找到平衡。工業(yè)邊緣智能為傳統(tǒng)的解決方案提供了一個(gè)新的選擇。它能輕松融入現(xiàn)有工廠體系，通過將應(yīng)用程序部署在獨(dú)立的工業(yè)邊緣設(shè)備小延遲。這些邊緣設(shè)備不僅能直接協(xié)調(diào)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如PLC和執(zhí)行器，還能將篩選和處理后的步分析。而應(yīng)用程序的升級(jí)可以直接通過over-隨著軟件定義自動(dòng)化的普及，傳統(tǒng)的制造自動(dòng)化金字塔分層結(jié)構(gòu)正逐步向更加扁平、靈活的方向發(fā)展。線。物理世界的變化被精確捕捉，并即時(shí)反饋至數(shù)字世界，從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)數(shù)字工業(yè)世界與物創(chuàng)新往往蘊(yùn)藏于對(duì)現(xiàn)有概念的創(chuàng)造性融合之中，而非單一技術(shù)的孤立突破。重組創(chuàng)新將不同領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。再到后來，計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化的深度融合，孕育了機(jī)器人和數(shù)字比如，在工藝方面，復(fù)雜生產(chǎn)工藝優(yōu)化長期以來被視為一項(xiàng)艱巨挑戰(zhàn)，而多項(xiàng)技術(shù)的融合應(yīng)生產(chǎn)過程。針對(duì)復(fù)雜機(jī)理導(dǎo)致的仿真耗時(shí)過信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PINN）技術(shù)，該網(wǎng)絡(luò)通過如果遇到工藝機(jī)理不完全清晰或者數(shù)據(jù)封裝為可執(zhí)行數(shù)字孿生小程序，依托軟件定義自動(dòng)化技術(shù)部署于邊緣控制器，實(shí)時(shí)數(shù)的實(shí)時(shí)采集與云端數(shù)字孿生的同步更新，通過持續(xù)優(yōu)化與校準(zhǔn)確保模型與生產(chǎn)實(shí)際的高度中的關(guān)鍵參數(shù)和變量，疊加在實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備他們能夠迅速掌握難以直接觀測(cè)的信息，提升作為重組創(chuàng)新的杰作之一，具身智能將機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人學(xué)、計(jì)算機(jī)視人機(jī)交互及傳感器技術(shù)等多學(xué)科的前沿技術(shù)整合。它們不僅僅是物5G與軟件定義自動(dòng)化等技術(shù)的結(jié)合將驅(qū)動(dòng)一個(gè)面向行業(yè)的局域生態(tài)系統(tǒng)，以滿足企業(yè)和工廠的網(wǎng)工業(yè)邊緣云計(jì)算系統(tǒng)依托相應(yīng)的平臺(tái)，借助平臺(tái)可以對(duì)其能力方向可以借助5G技術(shù)來做好內(nèi)置云化驅(qū)動(dòng)工作，將其和工業(yè)設(shè)備有效連接在一起，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信應(yīng)用賦能操作，如節(jié)拍分析、云邊協(xié)同、OEE分析、異常檢測(cè)、數(shù)據(jù)透明運(yùn)維、節(jié)能分析以及預(yù)測(cè)性維技術(shù)革新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)重塑，不是單一力量所能完成的壯舉，而是需要一個(gè)多元化、開放在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，每個(gè)企業(yè)都扮演著不可或缺的角色，既是技術(shù)的受益者，也是技術(shù)的貢獻(xiàn)者。盡管各企業(yè)的發(fā)展軌跡千差萬別，但正是這些多元化的努力和貢獻(xiàn)，匯聚成了打造數(shù)字工業(yè)世界的強(qiáng)大合力。因此，積極投身于這一生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，不僅是企業(yè)自身成長的內(nèi)在需求，更是攜手共創(chuàng)未來數(shù)字工業(yè)世界數(shù)字工業(yè)世界協(xié)同合作的愿景離不開標(biāo)準(zhǔn)化的先行支撐。標(biāo)準(zhǔn)化確保了不同系統(tǒng)、平臺(tái)間遵循統(tǒng)一繞數(shù)字工業(yè)世界的強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，促進(jìn)服務(wù)開發(fā)者相關(guān)者之間的協(xié)作。而這種協(xié)作不僅提升了產(chǎn)業(yè)鏈為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字工業(yè)世界的重組創(chuàng)新，需要生態(tài)系統(tǒng)的參與者共同打造開放協(xié)同的技術(shù)組件。在數(shù)字工業(yè)世界中，技術(shù)組件以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。技術(shù)組件的高度靈活性和獨(dú)立性，使得它們能夠像積木般根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行自由組合。這種模塊化設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，還降低了開發(fā)成本和時(shí)間。同時(shí)，組件秉承開放的API設(shè)計(jì)原則，確保了跨平臺(tái)集成的便捷性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了無縫的互操作性。而較好的互操作性使得參與構(gòu)建數(shù)字工業(yè)世界的企業(yè)得到一個(gè)無這些組件如同數(shù)字工業(yè)世界的橋梁，促進(jìn)了企業(yè)之間技術(shù)資源工業(yè)元