2026 年制造业数字化进程前瞻：以数字孪生驱动转型

html

根据《2024 年全国科技经费投入统计公报》显示，中国高端制造业研发投入持续增加，创新强度明显提升。在整体经济形势复杂多变的背景下，企业面临多重压力，尤其是在新产品、系统与服务开发过程中，如何在复杂性、成本控制与开发速度之间取得平衡，成为行业普遍挑战。

市场对定制化、智能化及高灵活度的产品和服务需求不断上升，使开发难度持续加大。同时，企业还需应对来自客户的成本压缩与项目周期缩短的双重压力，尤其在中国制造领域表现尤为突出。

面对日益复杂的技术环境、资源限制与创新加速，构建完整的数字孪生体系被视为企业数字化转型的核心战略。据《2025 年中国制造业数字化转型行业发展研究报告》指出，86.7% 的中国企业在认知层面已将数字化转型列为必要举措。

加大数字孪生及相关数字化技术的投入，有助于企业构建稳固的数字化基础设施，使其在面对市场波动与突发事件时具备更强的适应能力与增长潜力。通过数字化设计与工程流程，企业能够显著加快产品与生产方案的定义与开发进程。

构建数字孪生模型，不仅打破专业壁垒，还能促进跨部门协作，确保数据一致性，并推动重复性任务的自动化执行，从而全面提升工作效率。

数字孪生贯穿产品与生产全生命周期，实现虚拟与现实的深度连接。（图片来源：西门子）

当前制造业在数字化成熟度方面呈现连续谱系特征，从尚未启动转型的企业，到已建立完整数字孪生体系的领先企业，处于不同发展阶段。判断企业是否属于数字化先锋，主要依据两大标准：一是其在特定领域或流程中达到的最高数字化成熟度，二是组织内所有流程的平均数字化水平。

数字化成熟企业通常已在工程或制造等关键领域实现了高度数字化与系统集成。这类高度整合的流程可视为行业内的数字化典范，其特点是通过数字主线将数据与模型有机融合，构建起稳固的数字孪生体系。此外，这些流程还可能引入 AI 技术，例如设计辅助系统，同时探索基于数字主线的智能体技术，为跨领域协作打下基础。

以某制造龙头为例，其已在生产环节部署集成化数字主线系统，实现 CNC 机床的全面互联。在切削加工过程中，系统可实时检测传感器异常读数，并即时向操作人员推送警报。

操作人员可借助数字孪生技术，在虚拟环境中回放切削过程，准确定位异常节点，分析警报原因。这一机制有助于实现快速响应与维护，在必要情况下还能推动工艺流程的即时优化与更新。

智能互联设备在提升生产运营效率和维护管理水平方面发挥重要作用，并在需要时助力流程升级。（图片来源：Gorodenkoff - stock.adobe.com）

然而，大多数企业仍处于数字化转型的初级阶段，整体成熟度尚处于起步水平。这恰恰为众多企业提供了推进或深化数字化战略、提升长期竞争力与经营表现的巨大机遇。

数字化的发展方向正朝着深度融合数字技术、AI 与全面数字孪生的阶段演进，即工业元宇宙。该概念旨在构建一个以实时精准数据为核心的基础环境，使用户能够与数字孪生进行直观、沉浸式的交互。

目前，工业元宇宙已引起多地政府高度重视。例如上海与深圳已发布相关行动计划，并在汽车制造、电子信息等重点领域开展试点。

在全球工业转型的趋势下，企业要解决实际问题或优化整体运营，都离不开工业元宇宙的支持。西门子正在通过自主研发与客户协作双轨并进，推动应用场景的落地，并夯实数字孪生与 AI 等核心技术。

相关研发工作包括建立数据连接与协同框架，整合企业内部各类设计系统生成的数据，确保其时间戳与有效性，并通过统一的用户界面予以呈现。

工业元宇宙通过融合数字孪生、AI 与软件定义自动化，提供全面沉浸式体验，协调来自多个系统的信息流。（图片来源：Oinegue/Getty Images）

同时，西门子还聚焦 AI 技术的落地，与主要云服务提供商合作，为未来工业元宇宙的规模化应用奠定基础。这些合作成果包括将三维可视化、仿真技术与实时工厂数据整合至统一的沉浸式平台。

借助该平台，工程师可以加速从规划、设计到运营的全流程执行，支持大规模仿真与 AI 驱动的自动化流程，并在各阶段做出数据驱动的可靠决策。

该平台的潜力在于实现跨领域整合，例如将建筑基础设施与生产线统一纳入设计环境。利用 AI 可对数百种工厂布局方案进行快速仿真，从中筛选最优解。

借助仿真和 AI 自动化，操作人员可在数月而非数年内完成设施优化与产能提升，从而显著改善运营绩效、提高能源利用效率，并支持前瞻性产能规划。

构建数字化战略已成为企业应对挑战、推动创新的核心路径，不仅有助于提升运营灵活性与抗风险能力，还能在长期发展中不断积累价值。

随着早期数字化实践带来的敏捷性与抗风险能力逐步增强，未来的项目可直接受益，并与现有成果深度融合。此外，随着员工对数字化工具的熟练掌握，流程经验将不断积累，使得后续项目能够更快实现价值转化。

查看全文

作者最近更新