工业元宇宙：展现智能制造的未来形态

工业元宇宙：展现智能制造的未来形态 字体： 小 中 大 分享到： 工业元宇宙：展现智能制造的未来形态 2022-03-31 08:04:11 来源：中国电子报

2022年2月4日，全面布局“元宇宙”的Meta公司股价在披露财报信息当天暴跌26%，创下美股历史最大市值跌幅，市值下跌超2370亿美元；2月16日，“超宇宙第一股”Roblox发布财报。第二天收盘后，其股价下跌15%，市值缩水约500亿美元。在过去的一年里，资本市场对元宇宙概念的热情已经转淡，投资者已经意识到元宇宙概念与现实之间存在很大差距。迪咨询智能制造研究中心认为，元宇宙从概念到应用的转变，仍然需要企业和科研机构不断尝试，推动基础技术和关键设备的不断迭代和更新，探索更多的应用场景。尤其是元宇宙相关技术在工业领域的应用，将赋能工业产品生命周期的各个场景，有效推动工业领域的智能化升级，其应用价值将远大于消费领域。

虚实协同，展现智能制造未来形态

如何理解工业元宇宙？工业元宇宙是元宇宙相关技术在工业领域的应用。真实工业环境中的R&D、制造、营销、售后服务等环节和场景，在虚拟空房间中全面展开。通过打通虚拟空房间和真实空房间，实现产业的提升和优化，形成全新的制造和服务体系，从而降低成本，降低成本。

工业元宇宙“由虚转实”，实现“虚实协同”。工业元宇宙类似于“数字孪生”的概念。两者的区别在于，数字孪生是从现实世界到虚拟世界的1: 1映射，通过控制虚拟世界中的生产流程和生产设备来模拟现实世界的工业生产。工业元宇宙比数字孪生宇宙更富有想象力。工业元宇宙所反映的虚拟世界，既有对现实世界的映射，又有在现实世界中未曾实现甚至无法实现的体验和互动。此外，产业元宇宙更注重虚空与实空的协同，从而实现虚运营指导实产业。

工业元宇宙助力智能制造全面升级。智能制造是基于新一代信息技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节。是致力于推动制造业数字化、网络化、智能化转型升级的新型生产模式。工业元宇宙更像是智能制造的未来形态，主要手段是促进虚拟空和真实空之间的联动，更强调在虚拟空中映射和拓宽真实行业可以实现的操作，通过虚拟空之间的协同工作和模拟操作来指导真实行业的高效运转。

展望未来，应用场景将覆盖产品的全生命周期。

目前工业元宇宙的大部分案例更接近于“数字孪生”技术的应用。展望未来，工业元宇宙的应用场景将覆盖从R&D到售后服务的整个产品生命周期，引导和推动工业流程优化和效率提升从“虚拟”走向“真实”。从R&D设计、生产优化、设备运维、产品测试、技能培训等方面，展望了工业元宇宙可能的应用场景。

R&D设计。与现阶段使用工业软件进行产品设计相比，工业元宇宙相关技术应用下的R&D设计将更大程度地提高产品开发效率，降低产品开发成本。在产品设计方面，工业元宇宙平台可以控制产品应用中的环境因素，基于工业元宇宙平台中设计的产品模型，对产品各部分的作用方式进行直观、准确的模拟，可以有效验证产品性能。在协同设计方面，工业元宇宙可以打破地域限制，支持多方协同设计。用户还可以在工业元宇宙平台上参与产品设计，体验自己设计的产品。在用户体验方面，工业元宇宙平台上的产品开发更贴近用户需求，能够通过用户的深度参与更大程度地提升用户体验。

生产优化。通过工业元宇宙平台，我们可以身临其境地体验虚拟智能工厂的建设和运营过程，并与虚拟智能工厂中的设备和生产线进行实时交互，可以更加直观、便捷地优化生产流程，进行智能生产调度。在智能工厂建设前期，可以利用工业元宇宙平台搭建与真实智能工厂的建筑结构、生产线布局、生产流程、设备结构一致的虚拟智能工厂，提前验证产能配置、设备结构、人员移动路线的合理性。智能工厂生产过程中的任何变化都可以在虚拟智能工厂中模拟，生产状态可以预测，生产过程可以优化。比如宝马和英伟达在合作虚拟工厂。宝马引入了英伟达Metauniverse平台(Omniverse Platform)来协调31家工厂的生产，有望将宝马的生产计划效率提高30%。

设备操作和维护。与目前使用大数据分析的预测性维护相比，基于工业元宇宙的设备运维可以打破空的限制，有效提高设备运维的响应效率和服务质量。在工业元宇宙平台建立的虚拟空室中，运维人员将不受地域限制，当生产设备出现问题时，可以远程实时确认设备情况，及时修复问题。对于疑难复杂的设备问题，可以通过工业元宇宙平台聚集世界各地的专家，共同探讨解决方案，从而提高生产效率。

产品测试。对于应用标准高、测试要求复杂的产品，工业元宇宙可以提供实验验证和产品性能测试的虚拟环境。通过虚实结合，实现实物空与虚拟空的同步测试，更直观地感受产品的内外变化，提高检测认证的效率和准确性。例如，与消费级芯片产品相比，车规AI芯片由于工作环境多变、安全要求高等因素，功能设计复杂。他们的R&D、测试和认证流程非常严格，需要符合多项国际和国内行业标准。工业超宇宙可以为车规AI芯片提供虚拟测试室空。工程师可以以更低的成本测试车规AI芯片，也可以模拟和体验搭载AI芯片的自动驾驶汽车，提高车规AI芯片的测试和认证效率。

技能培训。工业元宇宙(Industrial Metauniverse)可以有效提高教学和培训效率，为高校、企业和其他组织提供虚拟设备，培训学生和员工的专业技能，让学生更直观地操作生产设备。同时，针对地震、火灾等极端特殊情况，可通过工业元宇宙平台设置虚拟空房间，供相关人员演练逃生路线、查看事故处理方法。

筑牢基础，迎接“工业元宇宙”时代的到来

工业元宇宙使现实世界和虚拟世界相互发展，呈现出虚实融合、相互影响的形态。它需要强大的计算能力、网络等基础技术作为基础，也需要强大的芯片、传感器、光学镜头、VR/AR等硬件设备来支撑工业元宇宙的想象和发展。为了推动工业元宇宙从概念到应用的实现，需要进一步开展多方面的研究和建设。对于产业元宇宙，我们建议政府和企业可以对产业元宇宙的相关技术进行布局和开发，不要过度吹捧概念，避免因为基础薄弱而产生过多的“泡沫”。

一方面，要加快数字化、计算力等新型基础设施建设，加强云计算、大数据、人工智能等基础技术研究。一是继续推进数字化基础设施建设，推进“双千兆”网络部署和应用，支持工业企业运用网络新技术和先进适用技术改造建设企业网络，为工业宇宙提供高带宽、低时延、高可靠的网络接入能力。二是加快数据中心建设，开展计算能力提升行动，推动全国枢纽节点间网络传输通道进一步打通，加快实施“东算西算”工程，提高跨区域计算能力调度水平。第三，鼓励高校、科研院所、企业等组织推进云计算、大数据等技术研究，加快产业元宇宙转化进程。

另一方面，应加强VR/AR等相关硬件设备的R&D和应用，推进光学镜头、显示面板、主控芯片、传感器、存储器等关键设备的技术升级。一是推进关键核心技术“揭榜领跑”，针对芯片、传感器、存储器等核心技术和工具设备的研发设立专项研究课题，面向高校、科研院所、企业等组织开展“揭榜领跑”，号召有能力的组织围绕薄弱环节开展自主研发或联合研究。二是加快发展建模与仿真工业软件，支持基础企业不断开发和完善R&D和设计工业软件，鼓励社会资本和产业基金支持中国R&D和设计工业软件的发展，缩小中国目前R&D和设计工业软件与国外的差距，加快补齐短板，为元宇宙使能产业奠定基础。

(赛迪顾问智能制造产业研究中心许迎雪张凌燕)

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