今天的機械制造企業(yè)面臨著不確定的市場環(huán)境，除了對高質(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，減少廢料產(chǎn)生也對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提出挑戰(zhàn)。

從全球趨勢來看，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。例如，造紙機制造商向電池機制造領(lǐng)域擴張，以滿足電動汽車需求的急劇增長。然而，無論是機器制造商還是整個制造業(yè)，勞動力的短缺都迫使自動化的需求向上增長。未來工廠正圍繞可持續(xù)性、靈活性和未來勞動力的范式發(fā)展。

技術(shù)的進步為制造企業(yè)提供了蓬勃發(fā)展的機會，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、工程、生產(chǎn)和服務(wù)信息連接起來，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)可以超越自動化，進入更具預(yù)測性和適應(yīng)性的生產(chǎn)環(huán)境。自適應(yīng)制造提供了靈活性，可以隨著市場和客戶需求的變化輕松切換生產(chǎn)。此外，它還能簡化工作流程系統(tǒng)，制造企業(yè)可以依靠相同數(shù)量的勞動力來做更多的事情。

數(shù)字孿生：數(shù)字化的核心

制造業(yè)的復(fù)興需要對包括生產(chǎn)機械在內(nèi)的整個生產(chǎn)過程進行數(shù)字化，而一切的起始點就在于設(shè)計，即創(chuàng)建智能機器的數(shù)字孿生。在設(shè)計過程中，機器的數(shù)字孿生是基于多學科工程開發(fā)的，包括機器的機械、軟件、電氣和自動化系統(tǒng)等等。這種數(shù)字孿生最初用于虛擬樣機的設(shè)計探索和評估。一旦機器準備好部署，機器的數(shù)字孿生就可以在機器物理安裝之前進行虛擬調(diào)試，從而大大降低部署所需的風險和時間。

在工廠部署完畢后，機器的數(shù)字孿生將在機器的使用壽命內(nèi)不斷豐富實際操作的數(shù)據(jù)。這樣做的好處在于可以在真實表示和數(shù)字表示之間形成一個閉環(huán)。隨著精確度的提高，數(shù)字孿生可以為業(yè)務(wù)運營提供寶貴的性能見解，使制造團隊能夠持續(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)來預(yù)測機器何時需要維護，并提供見解來管理機器的服務(wù)生命周期管理，消除計劃外停機或機器損壞的可能。數(shù)字孿生還有助于加快新產(chǎn)品的推出，在車間進行物理改變之前，制造團隊可以測試潛在流程。

數(shù)字主線改變機械制造業(yè)

在數(shù)字化開始實施后，它將為制造業(yè)帶來全新前景。離散型機械的數(shù)字孿生可以集成到一個數(shù)字主線中，該主線從單個機器擴展到工廠布局和設(shè)計，然后擴展到制造操作。工廠級仿真使我們能夠跨機器、自動化流程和生產(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，貫穿正在進行的運營。如此一來，在智能工廠的整個運營過程中可以無縫訪問和共享數(shù)據(jù)。

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

·能源管理的可持續(xù)性——制造商可以在工廠內(nèi)部甚至全球運營中進行完整的工廠能源評估、優(yōu)化、二氧化碳減排和報告。

·生產(chǎn)靈活性——實現(xiàn)真正的IT/OT融合，可以連接和分析整個供應(yīng)鏈、工廠運營和業(yè)務(wù)流程的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)近乎實時的數(shù)據(jù)驅(qū)動決策。

·部署與人工智能/機器學習和數(shù)據(jù)分析的人機協(xié)作——包括來自工業(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，對意外事件做出快速反應(yīng)。此外，利用創(chuàng)成式AI（Generative AI）進行操作分析（如西門子的Industrial Copilot），允許用戶快速生成、優(yōu)化和調(diào)試復(fù)雜的自動化代碼，并縮短仿真時間。

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)波動的市場條件時的風險。隨著我們繼續(xù)連接物理世界與數(shù)字世界，網(wǎng)絡(luò)安全風險和威脅的復(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，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，先確定可以推動流程轉(zhuǎn)型所需要的工具，那么對流程進行優(yōu)化或重新定義就必不可少。利用這些工具的優(yōu)勢，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)字化擴展到整個公司，以這種方式實施數(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。例如，可以考慮專為機械制造企業(yè)構(gòu)建的工業(yè)云解決方案，其無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。

在西門子，我們對數(shù)字化的成熟度規(guī)劃有五個階段，我們首先會對客戶的數(shù)字化成熟度進行評估，確定其在這個數(shù)字化進程中的具體位置；然后，我們會看同行業(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)機械制造企業(yè)已經(jīng)接受了這一過程的前兩個階段：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)。這兩個階段可顯著提高整個組織中數(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)新的包裝機的挪威公司Tronrud Engineering，就在其數(shù)字化的進程中使用西門子的工業(yè)軟件解決方案，并實現(xiàn)了設(shè)計過程減少約10%，調(diào)試階過程減少了20%至25%的喜人成果。

有了數(shù)字化，機械制造企業(yè)就可以更加自信地擁抱創(chuàng)新的未來，其可以從自動化轉(zhuǎn)向適應(yīng)性制造，并在整個運營中建立數(shù)字主線，這一轉(zhuǎn)變將幫助他們在變化的環(huán)境中蓬勃發(fā)展，以適應(yīng)未來可能發(fā)生的種種挑戰(zhàn)。