《2024 年全国科技经费投入统计公报》显示，中国高技术制造业正持续加大创新投入，研发强度显著提升。这一逆势增长的背后，是企业正在应对的巨大挑战：在开发新产品、系统或服务时，企业很难在复杂性、成本和速度之间找到平衡。市场对可定制化、智能化和高灵活性的产品、软件及其他服务的需求不断增长，直接推高了开发的复杂程度。此外，企业还在面对客户带来的成本压力：在削减开发预算的同时压缩项目周期。在中国制造业中，这种压力尤为突出。

应对复杂性攀升、预算紧缩和创新提速的三重挑战，企业应将构建全面数字孪生体系作为核心数字化转型战略。据有关机构发布的《2025 年中国制造业数字化转型行业发展研究报告》显示，有 86.7% 的中国企业认为转型是十分必要的。而对数字孪生及数字化的投入，意味着通过建立坚实的数字化基础，让组织能够在持续变化与突发挑战中灵活适应、稳步成长并蓬勃发展。

通过数字化的设计与工程流程，企业能更快地完成产品或生产方案的定义与开发；而构建相关系统的数字孪生，更是打破专业壁垒的关键，促进跨部门协作，保障数据连贯，还能推动重复性繁琐任务的自动化，最终显著提升效率。

数字孪生贯穿产品与生产全周期，连接现实与虚拟世界（图片来源：西门子）

数字化成熟度的分级界定

行业中的数字化成熟度呈现连续分布的特征，从尚未启动数字化转型的企业，到已着手构建全面数字孪生体系的企业，均处于这一发展谱系之中。衡量一家企业是否为数字化领军者，核心取决于两个指标：一是其数字化程度最高的标杆领域或流程的成熟度，二是组织内所有领域和流程的平均数字化成熟度水平。

数字化领军企业通常已在内部至少一个领域（如工程或制造部门）实现了高度数字化与系统集成。这些高度集成的领域堪称数字化实践的“行业标杆”，其特点在于运用数字主线整合该领域的数据与模型，构建出稳健的数字孪生体系。这些领域往往会在具体应用中部署 AI 技术（例如设计助手），同时已着手采用可依托数字主线、实现跨应用协调作业的智能体技术，为最终实现跨领域协同奠定基础。

以某领军制造企业为例，其部署的集成化生产数字主线已实现 CNC 机床全面互联。这些互联设备在切削作业过程中，能自动向操作人员推送传感器异常读数警报。操作人员可借助数字孪生，在虚拟环境中回溯切削过程，精准定位异常发生节点并诊断警报根源。这一流程有助于尽早发现问题，开展更及时的维护，必要时还能快速优化或更新工艺流程。

智能互联的工业设备能优化生产运营与维护管理，并在必要时助力推动流程革新（图片来源：Gorodenkoff - stock.adobe.com）

不过，当前大多数企业仍停留在数字化起步阶段，市场整体的数字化成熟度尚处于萌芽阶段，这也为企业开启或深化数字化转型，提升长期竞争力和经营成效提供了巨大机遇。

工业元宇宙引领数字化迈向新阶段

数字化的最终方向是推动企业迈向数字化技术、AI 与全面数字孪生深度融合后的下一阶段：工业元宇宙。它将构建一个以坚实、精准的实时数据为核心的工程与商业决策环境，用户能在其中与全面数字孪生进行直观、沉浸式的交互与感知。工业元宇宙已被多个地方政府纳入未来产业规划。例如上海、深圳均已发布工业元宇宙行动计划，并推动在汽车、电子信息制造等行业试点。

在全球工业转型的浪潮中，企业应对各类挑战都离不开工业元宇宙的支持，无论是解决具体问题，或是优化企业整体运营。顺应这一趋势，西门子正通过内部研发+客户合作双轮驱动，持续落地实际应用场景，并夯实包括全面数字孪生和 AI 在内的核心技术基础，为工业元宇宙的落地保驾护航。

相关开发工作包括构建用于数据连接与协同的指导框架，以整合企业内部各创作系统产生的数据，准确把控数据的时间维度和有效性，再通过统一的用户体验将这些数据清晰呈现出来。

工业元宇宙汇聚并协调来自各创作系统的数据，通过融合数字孪生、AI 与软件定义自动化技术，提供整体性沉浸式体验

（图片来源：Oinegue/Getty Images）

此外，开发工作还聚焦于 AI 的落地应用，并与超大型云服务商（hyperscaler）展开合作，旨在为工业元宇宙未来的规模化推广打下基础。这些合作已催生出全新功能，能够将三维可视化、仿真技术与工厂实时数据融合到统一的沉浸式环境中。借助这些技术，工程师可加速规划、工程和运营的全流程，实现大规模仿真与 AI 驱动的工作流，还能在设计与运营的各个阶段做出可靠的数据驱动型决策。

这些核心能力将催生出一系列强大功能，例如把建筑基础设施与生产线整合到同一个工程环境中。在该环境中，借助 AI 可对数百种潜在的工厂布局进行快速仿真，并从中筛选出最高效的设计方案。借助仿真与 AI 驱动的自动化技术，操作人员能在数月而非数年内完成设施的优化与扩产，从而显著提升运营绩效、提高能源利用效率，并实现更具前瞻性的产能规划。

培育数字化思维

投资数字化战略是企业应对当前挑战的关键路径，不仅能助力创新，还能提升敏捷性、增强抗风险能力。更重要的是，数字化的价值会随着时间不断累积。未来的项目不仅能直接受益于早期数字化实践所积累的敏捷性与抗风险能力，还能与这些成果深度融合。同时，随着实践者对数字化系统的操作越来越熟练，宝贵的流程经验将持续沉淀下来，让后续项目能更快兑现价值。

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