能源與公用事業行業正面臨增產減排與微薄利潤的雙重擠壓，而設備與系統開發仍嚴重依賴物理原型——先制造、再驗證、后迭代的傳統流程，早已無法適應市場變化。針對這一困境，西門子日前發布《改進開發流程》解決方案簡報，提出借助多物理場仿真技術實現從“物理試錯”到“虛擬驗證”的根本性轉變。

1. 告別物理原型依賴，縮短開發周期

傳統開發中，物理原型在測試和迭代之前就已創建，導致成本攀升、部署延遲。多物理場仿真的介入打破了這一僵局——工程師可在虛擬環境中測試設計在結構、熱力學、流體、電磁等多物理場耦合條件下的真實表現。

西門子指出，經此驗證的新設計成功率遠高于物理測試預期，通過減少昂貴的迭代，最終產品設計更快完成，成本大幅降低。以可再生能源為例，全球領先制造商正借助西門子方案將光伏組件、風機結構、熱管理系統及電池儲能系統等開發流程全面數字化，運用虛擬原型和設計優化技術，在設計階段早期預測性能，將物理測試周期縮短數倍。

2.消除學科孤島，賦能協同設計

開發效率的另一大障礙是多學科間協作不暢。能源企業長期依賴多種互不兼容的學科專用軟件，最高價值的知識工作者在執行核心任務時無法有效協同，創新被扼殺。此外，傳統設計中數據管理分散、版本混亂時有發生，不僅降低了效率，也使寶貴的數據資源無法轉化為企業知識資產。

西門子倡導建立統一的數字化骨干平臺，在通用數據源的基礎上將機械、電氣和電子設計從概念到驗證全過程整合，實現跨學科同步，避免因信息缺失導致的返工。通過自動評估數千種配置，CAE分析時間可減少80%，開發時間縮短一半。

3.設計與仿真深度融合，驅動可持續創新

仿真不應止步于驗證，更應融入設計全流程。西門子將高級工程仿真與集成式設計和數據分析結合，形成可執行數字孿生，幫助團隊預測和優化系統行為。

在儲能領域，西門子1D-3D多學科集成工作流顯著提升研發效率，而AI賦能的可執行數字孿生更支持全生命周期內的實時決策與創新應用。在西門子數控（南京）原生數字化工廠，這種集成能力已取得可量化成果——通過Smart ECX平臺實現綠電100%消納，年減少碳排放3300噸。

4.持續迭代：從單一產品到全供應鏈優化

高級工程仿真的價值不止于單一設備優化。無論是重新設計供應鏈還是依靠可再生能源脫碳，企業都需要改進作業能力、糾正性能缺陷。通過將高級工程仿真與高性能計算結合，并實現數字孿生與物理資產的連通，團隊可更深入理解復雜物理現象，持續優化整個供應鏈。

面向光伏、儲能、氫能加速融合，電、熱、冷、蒸汽多能流交織成網的現實，多物理場仿真和可執行數字孿生技術的融合，正在為能源行業開辟一條從虛擬設計直達卓越運營的數字化新通路。市場數據同樣印證了這一前景——全球核電數字孿生領域市場規模預計將從2025年的9.29億美元增長至2032年的22.8億美元，年復合增長率達13.57%。

當開發流程從“先制造后驗證”轉向“先仿真后生產”，每一次迭代都在虛擬世界中完成，成本與時間的桎梏便被徹底打破。對于每一位能源行業的研發管理者而言，此刻正是重構開發邏輯、邁向數字化創新的最佳時機。