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核心提示：何為工業元宇宙？工業元宇宙如何賦能制造業高質量發展？
前沿 | 工業元宇宙：智能制造的未來形態
近年來，隨著AI、VR、大數據計算等前沿技術的發展與突破，“元宇宙”逐漸從概念走向產業化探索，并帶來“由實向虛”與“由虛向實”兩方面的場景應用：“由實向虛”是指構建具備真實體驗的數字化世界；“由虛向實”是使虛擬世界能夠與真實世界的人物互動。
而據專業機構介紹，在向虛實結合形態發展之際，元宇宙將逐步形成“雙中心生態體系”，包括以推進物質世界生產效率為核心的產業元宇宙，以及以豐富個人精神世界為核心的消費元宇宙。其中，工業元宇宙作為產業元宇宙的重要組成部分，在工業數字化轉型需求之下正成為探索與實踐的熱點。
何為工業元宇宙？工業元宇宙如何賦能制造業高質量發展？以下，enjoy：
01
什么是工業元宇宙？
工業元宇宙是將XR、AI、IoT、云計算、數字孿生等元宇宙相關技術與實體工業經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和工業生態。通過聯動虛擬空間與現實世界，工業元宇宙能夠構建起覆蓋全產業鏈、全價值鏈的全新制造和服務體系，以降低成本、提高生產效率，實現工業高質量發展。
那么，同樣是賦能工業數字化轉型，工業元宇宙與工業互聯網、數字孿生等概念有何區別呢？
相較工業互聯網而言，工業元宇宙可以理解為是其進階版和升級版。從應用層面來看，工業互聯網更強調工業系統與其他物理硬件的聯網，包括一臺機床與自身的刀具單元、裝夾單元等形成的小網絡，多臺機床乃至整個生產線形成的大網絡，甚至整個車間、產業鏈上下游的全面連接。工業元宇宙則是在此基礎上，進一步強化物理世界與虛擬世界的聯動，最終形成全沉浸式、全要素、全體驗的新形態互聯網。
而相較數字孿生而言，工業元宇宙的概念范疇更大，兩者間為從屬關系。具體而言，即數字孿生是工業元宇宙中最為廣泛的應用技術，也是其發展的必經階段之一。數字孿生綜合運用感知、計算、建模等信息技術，將現實世界向虛擬世界1:1映射，并通過在虛擬世界模擬生產的過程中來實現對現實世界的描述、診斷、預測及決策。因此，數字孿生是工業元宇宙“由實向虛”的基礎。未來，隨著數字孿生技術的進步，工業元宇宙有望建立虛擬和現實的雙向連接，真正實現虛實結合。
02
工業元宇宙如何落地應用？
作為智能制造的未來形態，工業元宇宙將通過在虛擬與現實空間的聯動協作，來賦能工業各個環節與場景，主要包括管理決策端、研發生產端和消費端。
管理決策端
工業元宇宙能夠整合歷史數據、模擬數據、消費者數據等多種信息，從而提供更全面、豐富的產業圖景，助力企業領導層管理與決策。
一方面，通過數字孿生、3D建模等技術，工業元宇宙可以從歷史業務數據中挖掘有價值的信息；也可以模擬真實生產過程和供應鏈組織流程，尋找最優生產路徑。
另一方面，通過數字孿生、IoT等技術，消費者購買的產品使用信息及消費者意見將會實時反饋給品牌商、研發機構、生產制造商等，以幫助策劃更合適的產品。
研發及生產端
在研發環節，工業元宇宙可以通過模型來對產品的功能、各零部件作用方式、消費者體驗等進行反復測試，解決當下工業產品試制周期長、環境復雜多變、制造工藝不穩定、研發與市場脫軌等現實問題。
在生產檢測環節，管理人員可利用工業元宇宙平臺，對產能配置、生產流程、設備結構、人員動線等進行合理地前期策劃；而在實際生產中，操作人員只需要戴上VR/AR設備，就能沉浸式、全實時體驗虛擬智能工廠的建設和運營過程，并以虛擬化身與虛擬智能工廠中的設備、產線實時交互、輸入指令，以便能夠及時優化生產流程，提升現場人員的操作效率和管理效率。此外，也能通過虛擬遙控的方式避免危險場景作業，保證人員安全。
消費端
在銷售環節，借助工業元宇宙相關技術，銷售方可以開設虛擬商店展示產品，節省線下推廣的成本；消費者在購買商品前可以通過高沉浸感的虛擬世界直觀了解產品功能、體驗操作方式及性能。
在售后環節，服務人員與消費者可通過虛擬世界溝通問題、質保產品等，在提供高效服務的同時節約時間、人力成本。
03
技術創新賦能產業實踐
而在市場發展方面，工業元宇宙亦是極具增長潛力的賽道。據高科技產業市場研究機構TrendForce集邦咨詢數據顯示，工業元宇宙將催動全球智能制造市場規模于2025年達5400億美元，2021至2025年復合成長率達15.35%。
趨勢之下，已經有企業積極參與到工業元宇宙的基礎實踐之中，助力智能制造。
比如聯想集團在AR/VR領域的布局。早在2015年，聯想集團上海研究院就開始了AR智能眼鏡設備的研發，并在2017年正式推出晨星AR，持續以AR/VR技術賦能航空領域、工業培訓、醫療、教育等多個領域。
例如在商用大飛機的制造與裝備領域，操作工人只需在辦公室佩戴AR眼鏡，就可通過聯想晨星機器人身上的雙目立體攝像頭看到車間現場的實時立體畫面，并用手部動作來遠程控制機械臂來實現操作。此舉可以讓操作工人遠離飛機噴漆間的有毒氣體和粉塵，保證了工作的安全性與高效性。
在電力巡檢領域，聯想集團聯想研究院上海分院推出了聯想晨星智慧狗來助力電力企業實現“人機協作”。通過搭載多種傳感器、加持人工智能算法、融合數字孿生和計算機視覺技術，聯想晨星智慧狗能夠提供任意巡視目標點位直觀、沉浸、全面的元宇宙巡視體驗，實現設備自主巡檢、巡檢信息總覽、巡檢點位信息配置、巡檢線路及任務規劃管理、巡檢信息實時監控、巡檢報告生成等功能，可以更大程度代替人工巡檢作業，在提高工人工作安全性的同時實現電力企業的降本增效。
在政策支持力度加大、市場競爭激烈、工業轉型升級背景下，工業元宇宙的發展方興未艾。隨著未來算力、5G等新型基礎設施建設不斷完善，云計算、大數據、人工智能等底層技術持續創新，以及VR/AR等相關硬件設備研發與應用產業鏈加速升級，工業元宇宙將真正普及應用于工業生產之中，并為我國工業數字化轉型貢獻更大價值。
近年來，隨著AI、VR、大數據計算等前沿技術的發展與突破，“元宇宙”逐漸從概念走向產業化探索，并帶來“由實向虛”與“由虛向實”兩方面的場景應用：“由實向虛”是指構建具備真實體驗的數字化世界；“由虛向實”是使虛擬世界能夠與真實世界的人物互動。
而據專業機構介紹，在向虛實結合形態發展之際，元宇宙將逐步形成“雙中心生態體系”，包括以推進物質世界生產效率為核心的產業元宇宙，以及以豐富個人精神世界為核心的消費元宇宙。其中，工業元宇宙作為產業元宇宙的重要組成部分，在工業數字化轉型需求之下正成為探索與實踐的熱點。
何為工業元宇宙？工業元宇宙如何賦能制造業高質量發展？以下，enjoy：
01
什么是工業元宇宙？
工業元宇宙是將XR、AI、IoT、云計算、數字孿生等元宇宙相關技術與實體工業經濟深度融合的新型基礎設施、應用模式和工業生態。通過聯動虛擬空間與現實世界，工業元宇宙能夠構建起覆蓋全產業鏈、全價值鏈的全新制造和服務體系，以降低成本、提高生產效率，實現工業高質量發展。
那么，同樣是賦能工業數字化轉型，工業元宇宙與工業互聯網、數字孿生等概念有何區別呢？
相較工業互聯網而言，工業元宇宙可以理解為是其進階版和升級版。從應用層面來看，工業互聯網更強調工業系統與其他物理硬件的聯網，包括一臺機床與自身的刀具單元、裝夾單元等形成的小網絡，多臺機床乃至整個生產線形成的大網絡，甚至整個車間、產業鏈上下游的全面連接。工業元宇宙則是在此基礎上，進一步強化物理世界與虛擬世界的聯動，最終形成全沉浸式、全要素、全體驗的新形態互聯網。
而相較數字孿生而言，工業元宇宙的概念范疇更大，兩者間為從屬關系。具體而言，即數字孿生是工業元宇宙中最為廣泛的應用技術，也是其發展的必經階段之一。數字孿生綜合運用感知、計算、建模等信息技術，將現實世界向虛擬世界1:1映射，并通過在虛擬世界模擬生產的過程中來實現對現實世界的描述、診斷、預測及決策。因此，數字孿生是工業元宇宙“由實向虛”的基礎。未來，隨著數字孿生技術的進步，工業元宇宙有望建立虛擬和現實的雙向連接，真正實現虛實結合。
02
工業元宇宙如何落地應用？
作為智能制造的未來形態，工業元宇宙將通過在虛擬與現實空間的聯動協作，來賦能工業各個環節與場景，主要包括管理決策端、研發生產端和消費端。
管理決策端
工業元宇宙能夠整合歷史數據、模擬數據、消費者數據等多種信息，從而提供更全面、豐富的產業圖景，助力企業領導層管理與決策。
一方面，通過數字孿生、3D建模等技術，工業元宇宙可以從歷史業務數據中挖掘有價值的信息；也可以模擬真實生產過程和供應鏈組織流程，尋找最優生產路徑。
另一方面，通過數字孿生、IoT等技術，消費者購買的產品使用信息及消費者意見將會實時反饋給品牌商、研發機構、生產制造商等，以幫助策劃更合適的產品。
研發及生產端
在研發環節，工業元宇宙可以通過模型來對產品的功能、各零部件作用方式、消費者體驗等進行反復測試，解決當下工業產品試制周期長、環境復雜多變、制造工藝不穩定、研發與市場脫軌等現實問題。
在生產檢測環節，管理人員可利用工業元宇宙平臺，對產能配置、生產流程、設備結構、人員動線等進行合理地前期策劃；而在實際生產中，操作人員只需要戴上VR/AR設備，就能沉浸式、全實時體驗虛擬智能工廠的建設和運營過程，并以虛擬化身與虛擬智能工廠中的設備、產線實時交互、輸入指令，以便能夠及時優化生產流程，提升現場人員的操作效率和管理效率。此外，也能通過虛擬遙控的方式避免危險場景作業，保證人員安全。
消費端
在銷售環節，借助工業元宇宙相關技術，銷售方可以開設虛擬商店展示產品，節省線下推廣的成本；消費者在購買商品前可以通過高沉浸感的虛擬世界直觀了解產品功能、體驗操作方式及性能。
在售后環節，服務人員與消費者可通過虛擬世界溝通問題、質保產品等，在提供高效服務的同時節約時間、人力成本。
03
技術創新賦能產業實踐
而在市場發展方面，工業元宇宙亦是極具增長潛力的賽道。據高科技產業市場研究機構TrendForce集邦咨詢數據顯示，工業元宇宙將催動全球智能制造市場規模于2025年達5400億美元，2021至2025年復合成長率達15.35%。
趨勢之下，已經有企業積極參與到工業元宇宙的基礎實踐之中，助力智能制造。
比如聯想集團在AR/VR領域的布局。早在2015年，聯想集團上海研究院就開始了AR智能眼鏡設備的研發，并在2017年正式推出晨星AR，持續以AR/VR技術賦能航空領域、工業培訓、醫療、教育等多個領域。
例如在商用大飛機的制造與裝備領域，操作工人只需在辦公室佩戴AR眼鏡，就可通過聯想晨星機器人身上的雙目立體攝像頭看到車間現場的實時立體畫面，并用手部動作來遠程控制機械臂來實現操作。此舉可以讓操作工人遠離飛機噴漆間的有毒氣體和粉塵，保證了工作的安全性與高效性。
在電力巡檢領域，聯想集團聯想研究院上海分院推出了聯想晨星智慧狗來助力電力企業實現“人機協作”。通過搭載多種傳感器、加持人工智能算法、融合數字孿生和計算機視覺技術，聯想晨星智慧狗能夠提供任意巡視目標點位直觀、沉浸、全面的元宇宙巡視體驗，實現設備自主巡檢、巡檢信息總覽、巡檢點位信息配置、巡檢線路及任務規劃管理、巡檢信息實時監控、巡檢報告生成等功能，可以更大程度代替人工巡檢作業，在提高工人工作安全性的同時實現電力企業的降本增效。
在政策支持力度加大、市場競爭激烈、工業轉型升級背景下，工業元宇宙的發展方興未艾。隨著未來算力、5G等新型基礎設施建設不斷完善，云計算、大數據、人工智能等底層技術持續創新，以及VR/AR等相關硬件設備研發與應用產業鏈加速升級，工業元宇宙將真正普及應用于工業生產之中，并為我國工業數字化轉型貢獻更大價值。
