通过数字化，可以在需要的时候、需要的地方访问关键数据（图片来源：GettyImages/Cravetiger）

此外，更大的全球化趋势正在影响世界各地的制造商，而社会政治变化也导致商业模式的变化——包括回流、服务化和新的市场进入者。他们还看到了新兴领域的机遇，从成熟的领域转向邻近或新的市场。

例如，造纸机械制造商正在扩展到电池机械制造，以满足电动汽车需求的急剧增长，玻璃行业的机械制造商也是如此。然而，机器制造商和制造企业的劳动力短缺正在增加对自动化的需求。未来工厂正在围绕可持续性、灵活性和未来劳动力的范式进行发展。

尽管该行业面临无数挑战，但技术进步为制造商的蓬勃发展提供了机会。这些新功能是通过数字化产生的更强大的智能和丰富的数据实现的，数字化集成了数字工具、系统和物联网数据，将以前孤立的设计、工程、生产和服务信息连接起来。

通过数字化，制造商可以超越自动化，转向更具预测性和适应性的生产环境。自适应制造提供了灵活性，可以根据不断变化的市场和客户需求轻松切换生产。此外，它还简化了工作流程系统，因此制造商可以用相同的劳动力完成更多工作。

数字化通过创建更灵活的流程并访问许多工程和生产学科的关键数据来降低制造风险。编织来自所有这些曾经孤立的学科的数据需要基于对机器设计、仿真、工厂自动化和项目生命周期管理 (PLM) 的深入理解的解决方案。

数字孪生：数字化的核心

制造业的复兴需要对包括生产机械在内的生产过程的整个生命周期进行数字化，而它从设计开始，创建智能机器的数字孪生。在整个设计过程中，机器的数字孪生是基于多学科工程开发的，涵盖机器的机械、软件、电气和自动化系统。

该数字孪生最初用于虚拟原型设计中的设计探索和评估。一旦机器准备好部署，机器的数字孪生就可以在机器实际安装之前进行虚拟调试，从而提高机器熟悉度和操作员培训，从而显著降低部署所需的风险和时间。

在工厂安装后，机器的数字孪生将不断丰富机器整个生命周期内实际操作的数据。这一好处在真实和数字表示之间创建了闭环。随着保真度的提高，这种可操作的数字孪生提供了宝贵的性能见解，使制造团队能够持续监控和提高制造效率和质量。

数字孪生提高了运行可靠性，通过提供有关机器何时需要维护的数据和见解来管理机器的服务生命周期，有助于消除计划外停机或机器损坏。它还可以加速新产品的推出，制造团队在对车间进行物理更改之前测试潜在的流程。

通过数字主线改变制造业

一旦实施数字化，就会为制造业带来全新的视野。离散机械的稳健数字孪生可以集成到从单个机器延伸到工厂布局和设计，然后延伸到制造运营的数字主线中。

工厂级仿真使我们能够跨机器、自动化流程和生产线进行仿真，不断优化速度和质量。制造商可以从规划开始，然后在持续运营中优化工厂的整体绩效。其结果是建立了一个智能工厂，在整个运营过程中无缝访问和共享数据。

可持续发展、生产灵活性和劳动力短缺等领域的推动因素是巨大的：

l 能源管理的可持续性：制造商可以自信地在工厂内甚至全球运营中执行完整的工厂能源评估、优化、二氧化碳减排和报告。

l 生产灵活性：真正的IT/OT融合是可行的，可以连接和分析整个供应链、工厂运营和业务流程中的数据，从而实现近乎实时的数据驱动决策。

l 可以部署具有人工智能/机器学习和数据分析的人机协作——包括来自强大工业边缘功能的数据。获得更好的见解可以快速响应利用意外事件。此外，利用生成式人工智能进行运营分析（例如，Siemens Industrial Copilot）将允许用户快速生成、优化和调试复杂的自动化代码，并显着缩短模拟时间。这将把以前需要几周时间完成的任务减少到几分钟。

此外，数字主线的出现极大地降低了转换或修改生产线以适应波动的市场条件时的风险。随着我们继续将物理世界与数字世界连接起来，网络安全必须优先考虑并融入到数字化的每一步中。

网络安全风险和威胁的复杂性持续增加并蔓延到更大的数字和地理空间。数据和产品网络安全的质量从未如此重要。

从小处着手，明智地扩大规模

尽管数字化有很多好处，但迈出第一步可能会令人生畏。制造商客户那里听到的问题是：“我从哪里开始？” 幸运的是，制造商可以从小规模开始，然后在准备好后进行扩展。最近专门为机器制造商和制造商构建的工业云解决方案的出现使其比以往任何时候都更加方便。这些非常适合新兴市场和地区以及回流。

西门子制定了数字化成熟度的五个阶段（如下），以帮助客户确定从哪里开始。首先，我们进行数字化成熟度评估，以确定特定制造商在这个连续体上的位置。然后，我们看看同行业的行业领先者有哪些成功的部署。下一步是为制造商制定路线图，开启制造业的新时代。

数字化转型之旅包括五个关键的里程碑

如今，大多数机器制造商已经接受了这一成熟过程的前两个阶段。这些阶段是配置，从基于文档的数据框架转变为基于模型的数据框架和连接，鼓励跨孤岛共享数据。

这两个阶段显著提高了整个组织内数据的可追溯性和可访问性，有助于提高流程效率、提高工程灵活性并增强结果，即使在紧迫的项目时间内也是如此。然而，为了充分发挥数字化的优势，机器制造商正在其设计实践中采用自动化，从而实现更高水平的生成设计并最终实现闭环优化。

例如，挪威的Tronrud Engineering为全国和全球客户制造并提供灵活、创新的包装机械。凭借40多年的经验，它已在全球范围内提供二次包装解决方案，并优化了将枕形袋装入盒子的下一代包装机。利用西门子的支持，特别是在构建数字孪生方面，取得了令人印象深刻的成果：“我们将设计阶段缩短了约 10%，将调试阶段缩短了约 20-25%，”Tronrud Engineering PLM 经理 Tor Morten Stadum 表示。

立即开始转型之旅

通过数字化，机器制造商可以自信地拥抱创新的未来。他们可以从自动化转向自适应制造，并在整个运营中建立数字主线。这种转变将帮助制造商在当今的动态环境中蓬勃发展，随着我们进一步迈向令人兴奋的制造业复兴，适应不可预见的转变。