西门子多物理场仿真 重塑能源行业开发逻辑

能源与公用事业行业正面临增产减排与微薄利润的双重挤压，而设备与系统开发仍严重依赖物理原型——先制造、再验证、后迭代的传统流程，早已无法适应市场变化。针对这一困境，西门子日前发布《改进开发流程》解决方案简报，提出借助多物理场仿真技术实现从“物理试错”到“虚拟验证”的根本性转变。

1. 告别物理原型依赖，缩短开发周期

传统开发中，物理原型在测试和迭代之前就已创建，导致成本攀升、部署延迟。多物理场仿真的介入打破了这一僵局——工程师可在虚拟环境中测试设计在结构、热力学、流体、电磁等多物理场耦合条件下的真实表现。

西门子指出，经此验证的新设计成功率远高于物理测试预期，通过减少昂贵的迭代，最终产品设计更快完成，成本大幅降低。以可再生能源为例，全球领先制造商正借助西门子方案将光伏组件、风机结构、热管理系统及电池储能系统等开发流程全面数字化，运用虚拟原型和设计优化技术，在设计阶段早期预测性能，将物理测试周期缩短数倍。

2.消除学科孤岛，赋能协同设计

开发效率的另一大障碍是多学科间协作不畅。能源企业长期依赖多种互不兼容的学科专用软件，最高价值的知识工作者在执行核心任务时无法有效协同，创新被扼杀。此外，传统设计中数据管理分散、版本混乱时有发生，不仅降低了效率，也使宝贵的数据资源无法转化为企业知识资产。

西门子倡导建立统一的数字化骨干平台，在通用数据源的基础上将机械、电气和电子设计从概念到验证全过程整合，实现跨学科同步，避免因信息缺失导致的返工。通过自动评估数千种配置，CAE分析时间可减少80%，开发时间缩短一半。

3.设计与仿真深度融合，驱动可持续创新

仿真不应止步于验证，更应融入设计全流程。西门子将高级工程仿真与集成式设计和数据分析结合，形成可执行数字孪生，帮助团队预测和优化系统行为。

在储能领域，西门子1D-3D多学科集成工作流显著提升研发效率，而AI赋能的可执行数字孪生更支持全生命周期内的实时决策与创新应用。在西门子数控（南京）原生数字化工厂，这种集成能力已取得可量化成果——通过Smart ECX平台实现绿电100%消纳，年减少碳排放3300吨。

4.持续迭代：从单一产品到全供应链优化

高级工程仿真的价值不止于单一设备优化。无论是重新设计供应链还是依靠可再生能源脱碳，企业都需要改进作业能力、纠正性能缺陷。通过将高级工程仿真与高性能计算结合，并实现数字孪生与物理资产的连通，团队可更深入理解复杂物理现象，持续优化整个供应链。

面向光伏、储能、氢能加速融合，电、热、冷、蒸汽多能流交织成网的现实，多物理场仿真和可执行数字孪生技术的融合，正在为能源行业开辟一条从虚拟设计直达卓越运营的数字化新通路。市场数据同样印证了这一前景——全球核电数字孪生领域市场规模预计将从2025年的9.29亿美元增长至2032年的22.8亿美元，年复合增长率达13.57%。

当开发流程从“先制造后验证”转向“先仿真后生产”，每一次迭代都在虚拟世界中完成，成本与时间的桎梏便被彻底打破。对于每一位能源行业的研发管理者而言，此刻正是重构开发逻辑、迈向数字化创新的最佳时机。