西门子与NVIDIA在2026年CES展会上正式宣布扩大合作，共同打造工业AI操作系统，这一战略合作标志着全球工业软件与AI基础设施领域的重要转折点。双方将通过整合NVIDIA的AI平台路线图、AI基础设施专业知识和Omniverse仿真库，与西门子在电力基础设施、电气化、电网集成、自动化及数字孪生领域的核心优势，共同重塑工业软件与硬件的融合边界。这一合作不仅将加速工业元宇宙的实现，还将通过生成式仿真、AI原生EDA等技术突破，推动工业数字孪生从被动仿真向主动智能的质变。
一、西门子与NVIDIA合作的战略意义与技术架构
1. 合作背景与战略定位
西门子与NVIDIA的合作始于2022年，当时双方宣布将通过Siemens Xcelerator与NVIDIA Omniverse的融合，打造工业元宇宙。经过四年的深化发展，2026年CES展会上，双方进一步宣布扩大合作范围，共同打造工业AI操作系统。西门子CEO博乐仁(Roland Busch)表示："我们正在共同打造工业AI操作系统——重新定义物理世界的设计、建造与运行方式，以推动AI规模化应用并在现实世界产生影响。"
NVIDIA创始人兼CEO黄仁勋(Jensen Huang)则强调："生成式AI与加速计算正引发一场新的工业革命，使数字孪生从被动仿真跃迁为物理世界的主动智能。我们与西门子的合作将全球领先的工业软件与NVIDIA的全栈AI平台融合，弥合从想法到现实的鸿沟。"
这一合作的战略意义在于，双方将共同构建一个连接数字世界与物理世界的"工业神经中枢"，通过AI技术赋能从产品设计到工厂运营的全生命周期流程，实现"设计即验证、验证即制造"的闭环，让AI能力贯穿从概念草图到工厂落地的每一环节。
2. 技术架构与融合路径
西门子与NVIDIA合作打造的工业AI操作系统采用"三层架构"设计：
底层：由NVIDIA GPU提供强大算力支撑，包括Vera Rubin架构的Blackwell和Rubin Ultra系列GPU，这些GPU采用台积电4nm制程，支持HBM4内存，单卡FP8算力可达20 PFLOPS，FP4算力达50 PFLOPS
中层：集成西门子NX、Teamcenter等先进设计与多物理场仿真软件，通过OpenUSD标准实现3D数据互通，西门子Digital Twin Composer工具将物理世界与数字孪生连接
上层：打通制造执行系统(MES)与运营管理平台，形成"虚拟试错-优化迭代-实体落地"的闭环，解决传统工业"经验驱动"的局限
西门子Xcelerator平台与NVIDIA Omniverse的融合路径主要体现在三个方面：
首先，在仿真工具链方面，西门子将完成其仿真产品组合的全面GPU加速，并扩展对NVIDIA CUDA-X™库与AI物理模型的支持，使客户能够更快运行规模更大、更精确的仿真。西门子EDA CEO Mike Ellow表示："通过采用NVIDIA CUDA-X和Grace Blackwell，我们的Calibre平台可更快、更高效地进行光学邻近效应校正，而不会牺牲高级半导体节点的精度。随着芯片的复杂性持续增加，这一点尤为重要。"
其次，在数字孪生领域，双方将进一步推进生成式仿真，利用NVIDIA PhysicsNeMo™与开放模型，构建具备自主能力的数字孪生，实现实时工程设计与自主优化。NVIDIA PhysicsNeMo是基于PyTorch构建的开源AI框架，专为工程模拟和生命科学等领域的物理系统设计，提供从提取几何图形到添加偏微分方程的端到端流程。黄仁勋强调："西门子正为其客户引入NVIDIA平台，为行业领导者提供新机会，全方位构建下一代基于AI技术的数字孪生。"
第三，在工业AI基础设施层面，双方计划联合打造可复用的新一代AI工厂蓝图，加速工业AI变革，并为双方的AI加速工业产品组合提供高性能基础。这一蓝图将平衡新一代高密度计算在供电、散热与自动化的需求，同时确保技术在速度与效率上的优异表现。
二、工业AI操作系统的核心技术创新
1. 生成式仿真与AI驱动的数字孪生
西门子与NVIDIA合作的工业AI操作系统在生成式仿真技术上实现了重大突破。这一技术将传统依赖人工设计的仿真流程转变为AI自主优化的过程，通过PhysicsNeMo框架训练的物理AI模型，能够自动探索最优设计参数，大幅缩短仿真周期。
以富士康为例，其利用NVIDIA Omniverse构建的热流模拟器能够在短短一分钟内评估近100种针对新产品线的厂房布局方案，将传统需要数天的物理仿真提速万倍。这种生成式仿真能力使富士康能够快速迭代和改进制造工作流，从而提高生产质量，并缩短上市时间。
在西门子内部，其电子工厂GWE已使用OpenUSD支持的Omniverse Replicator建立自定义合成数据生成管线，通过改变颜色、纹理、背景、照明等参数，生成大量不同的训练数据集，用于AI计算机视觉模型的训练。这种能力使西门子能够在实际生产开始前优化工厂流程的各个方面，从而减少停机时间并提高效率。
2. AI原生EDA与半导体设计革新
在电子设计自动化(EDA)领域，西门子与NVIDIA的合作带来了革命性变化。西门子将NVIDIA的CUDA-X库、PhysicsNeMo和开源模型集成到其EDA全系列产品组合中，聚焦验证、布局与工艺优化三大核心环节，目标实现2-10倍的效率提升。
具体而言，西门子Calibre平台通过NVIDIA Blackwell架构的突破性性能，在纳米级光学邻近效应校正、物理验证等关键步骤实现了速度与精度的双重突破。西门子EDA CEO Mike Ellow表示："这种技术整合可在半导体关键制造步骤中实现前所未有的速度和精度，包括纳米级精度的光学邻近效应校正、全流程的物理验证、鲁棒型可制造性分析设计、严密的可靠性验证，以及从设计到制造流程的无缝集成与自动化。"
此外，西门子还宣布将把NVIDIA NIM和NVIDIA Nemotron开源AI模型集成至其EDA软件产品组合中，推动半导体和印制电路板(PCB)设计领域的生成式与智能体工作流。这些开源模型的集成将显著提升设计精度，同时通过为不同需求匹配合适的模型，大幅降低运营成本。
在实际应用中，EDA工具与NVIDIA GPU的结合已显示出巨大潜力。以Cadence为例，其借助NVIDIA Blackwell平台的Millennium M2000超级计算机，将半导体设计流程中的计算流体动力学仿真速度提升达20倍。这表明AI原生EDA技术将成为未来半导体产业的核心竞争力，推动芯片设计从"人主导"向"AI辅助+人决策"的范式转变。
3. 工业元宇宙与数字孪生的实时交互
工业AI操作系统最显著的创新在于通过Omniverse Cloud API与西门子Xcelerator平台的协同，实现了工业元宇宙与物理世界的实时交互。2024年3月，西门子宣布已将NVIDIA Omniverse Cloud API集成到其Xcelerator平台应用中，特别是Teamcenter X软件，使客户能够将其数字孪生中的3D数据和服务与基于物理学的渲染相统一。
2025年9月，NVIDIA发布了五款全新Omniverse Cloud API，包括：
USD Render：生成OpenUSD数据的全光线追踪RTX渲染 USD Write：让用户能够修改OpenUSD数据并与之交互 USD Query：支持场景查询和交互式场景 USD Notify：追踪USD变化并提供更新信息 Omniverse Channel：连接用户、工具和世界，实现跨场景协作
这些API使西门子Xcelerator平台能够与Omniverse无缝对接，实现工业元宇宙的实时交互。西门子总裁兼CEO Roland Busch表示："通过NVIDIA Omniverse API，西门子能够利用生成式AI赋能客户，使其符合物理学的数字孪生变得更具沉浸感。这将帮助所有人在实际建造前，对下一代产品、制造流程和工厂进行虚拟设计、建造和测试。"
工业元宇宙的实现依赖于三大关键技术突破：
物理精确的数字孪生：通过OpenUSD实现工业场景的统一描述和实时渲染 生成式AI辅助设计：利用PhysicsNeMo和NVIDIA AI模型实现自动优化 虚实交互闭环：将虚拟仿真结果实时反馈到物理世界，形成持续优化循环
三、西门子与NVIDIA合作的商业价值与市场影响
1. 行业应用案例与成效分析
西门子与NVIDIA合作的工业AI操作系统已在多个行业落地，展现出显著的商业价值：
百事公司案例：百事使用西门子Digital Twin Composer对其美国工厂升级进行仿真，并计划在全球范围内推广。该系统通过实时优化物流路径与库存调度，使百事工厂的运营效率提升了20%。博乐仁强调："工业AI操作系统不是简单地将AI添加到现有生产线的方法，而是基于'重塑而非修补'的原则构建，创建了一个覆盖整个工业生命周期的三层技术堆栈。"
Foxconn案例：富士康利用工业AI操作系统构建工厂的数字孪生，优化楼面规划和摄像头的策略性布局。富士康开发的基于物理信息驱动AI的热流模拟器能够在短短一分钟内评估近100种针对新产品线的厂房布局方案，大幅压缩了端到端工作流，使富士康能够更快地响应AI服务器产品的快速迭代，确保新产品能够根据市场需求从开发阶段过渡到批量生产阶段。
HD现代案例：作为可持续船舶制造市场的领导者，HD现代采用西门子与NVIDIA合作打造的解决方案创建船舶数字孪生的可视化。HD现代的船舶研发过程极其复杂，可能包含超过700万个离散零部件。通过集成可视化技术，HD现代能够采用交互方式，实现海量工程数据集的统一和可视化管理，极大提升了设计效率和决策质量。
劳斯莱斯案例：劳斯莱斯借助工业AI操作系统高保真的仿真与生成式设计能力，大幅加速航空发动机的迭代周期，在保证性能的同时减轻部件重量，显著降低了制造成本和能耗。
这些案例表明，工业AI操作系统能够为客户提供从设计优化到生产效率提升的全方位价值，特别是在复杂产品开发和大规模生产场景中，AI技术的引入使企业能够突破传统工程方法的限制，实现更高效、更精准的产品开发和生产流程。
2. 市场格局重构与产业影响
西门子与NVIDIA的合作正在重塑全球工业软件与AI基础设施市场格局：
首先，这一合作打破了传统工业软件与AI基础设施之间的壁垒，形成了软硬一体的工业AI操作系统。根据IoT Analytics发布的《2025-2030年工业人工智能市场报告》数据，2024年全球工业AI市场规模达436亿美元，预计2030年将跃升至1540亿美元，年复合增长率23%。西门子与NVIDIA的合作有望在这个快速增长的市场中占据领先地位。
其次，工业AI操作系统推动了工业软件生态的多元化。通过开放Omniverse Cloud API和支持OpenUSD标准，西门子与NVIDIA正在构建一个更加开放的工业软件生态，吸引了包括Ansys、Cadence、达索系统、Hexagon、微软、罗克韦尔自动化等400多家全球领先企业加入。这种生态多元化为工业客户提供了更多选择，同时也促进了技术创新和行业标准的形成。
第三，工业AI操作系统加速了全球工业数字化转型。通过将AI技术前置到产品设计源头，工业AI操作系统使AI能力贯穿从概念草图到工厂落地的每一环节，推动了工业数字化转型从"修补"向"重构"的转变。黄仁勋强调："未来的工厂，首先诞生于数字孪生之中。"
最后，这一合作为工业界带来了新的商业模式。传统上，工业软件和硬件是分开销售的，客户需要自行整合。而西门子与NVIDIA合作的工业AI操作系统则采用"整体解决方案"模式，从芯片到软件、从设计到生产提供一站式服务，降低了客户的整合成本和风险。
3. 未来演进方向与挑战
西门子与NVIDIA合作的工业AI操作系统未来将沿着以下方向演进：
首先，从单一工厂向整个产业链扩展。目前的合作主要集中在单个工厂的数字孪生和优化，未来将扩展到供应链协同、跨工厂协作等领域，形成覆盖整个产业生态的AI操作系统。
其次，从设计优化向全生命周期管理延伸。当前的合作主要集中在设计和仿真阶段，未来将扩展到生产、维护、升级等全生命周期环节，实现从产品诞生到报废的全过程智能化管理。
第三，从单点应用向系统级智能跃升。目前的应用多为特定环节的AI优化，未来将向系统级智能演进，通过AI模型的自主学习和优化，实现整个工业系统的自适应和自组织。
然而，这一合作也面临诸多挑战：
数据安全与隐私保护：工业元宇宙需要大量实时数据，如何确保数据安全和隐私成为关键问题
标准化与互操作性：尽管OpenUSD是一个重要的进展，但工业领域的数据格式和接口标准仍然多样，如何实现不同系统间的无缝协作仍需解决
人才与技能缺口：工业AI操作系统需要跨学科人才，既懂工业设计又懂AI技术的复合型人才仍然稀缺
成本与投资回报：构建完整的工业AI操作系统需要巨大投入，如何证明其投资回报率将是客户采用的关键考量
四、结论与展望
西门子与NVIDIA扩大合作、共同打造工业AI操作系统，是AI技术从消费领域向工业领域深度渗透的重要标志。这一合作不仅将加速工业元宇宙的实现，还将通过生成式仿真、AI原生EDA等技术突破，推动工业数字孪生从被动仿真向主动智能的质变。
从技术架构看，工业AI操作系统构建了"算力底座-智能中枢-场景应用"的三层架构，通过Omniverse Cloud API与西门子Xcelerator平台的协同，实现了工业元宇宙与物理世界的实时交互。从应用效果看，该系统已在百事、Foxconn、HD现代等企业的工厂仿真、物流优化和复杂产品设计中展现出显著价值。
与华为昇腾950超节点相比，西门子NVIDIA工业AI操作系统代表了不同的技术路线：前者通过系统级创新弥补单点性能差距，后者则通过单点极致与生态绑定维持技术优势。这两种技术路线的共存与发展，反映了全球AI基础设施市场从"一家独大"向"多元并存"转变的趋势。
从更广义的系统论角度看，西门子与NVIDIA的合作体现了"中行独复"的技术路线，即在成功路径上通过正反馈效应不断自我强化；而华为昇腾950超节点则体现了"反者道之动"的适应性变革模式，即在外部约束下通过系统结构创新实现整体性能提升。这种差异化竞争正在推动全球AI基础设施市场走向更加多元、更具韧性的新格局。
未来，随着摩尔定律逼近物理极限，单纯依靠制程工艺提升芯片性能的模式已难以持续，通过架构创新和系统优化实现算力提升的中国方案，为全球AI发展提供了新的思路。西门子与NVIDIA的合作与华为昇腾950超节点的推出，共同构成了全球AI基础设施市场多元发展的基础，为工业AI的未来发展开辟了更广阔的空间。
在这一背景下，中国AI产业既需要坚持自主创新，也需要积极参与全球技术合作，通过"双循环"发展策略，在确保供应链安全的同时，吸收全球先进技术经验，推动中国AI基础设施迈向更高水平。西门子与NVIDIA的合作为中国AI产业提供了宝贵参考，启示我们：AI基础设施的未来在于开放与融合，而非封闭与对立。
总之，西门子与NVIDIA工业AI操作系统的合作，不仅代表了两家科技巨头的战略选择，更反映了全球AI基础设施市场从技术竞争走向生态融合的演进趋势。对于中国AI产业而言，这一合作既是挑战也是机遇，需要我们以更加开放的心态和更加创新的思维，参与全球AI基础设施的构建与竞争，共同推动工业AI的未来发展。
