孫柏林

(中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)專家咨詢委員會(huì)，北京 100000)

1 前言

自2021年“元宇宙”橫空出世以來，搶注元宇宙商標(biāo)、布局元宇宙業(yè)務(wù)的企業(yè)不計(jì)其數(shù)。2022年兩會(huì)上，元宇宙也再度成為熱詞。針對“元宇宙”這一新興事物，人大代表和政協(xié)委員們在2022年全國兩會(huì)上建言獻(xiàn)策，認(rèn)為要理性看待，堅(jiān)持創(chuàng)新與監(jiān)管并重，搶抓元宇宙的發(fā)展機(jī)遇。

工業(yè)元宇宙作為基礎(chǔ)設(shè)施將促進(jìn)工業(yè)企業(yè)、行業(yè)生態(tài)發(fā)生革命性改變，同時(shí)，改變?nèi)说乃季S模式，促進(jìn)創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)，促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的高質(zhì)量、精細(xì)化、豐富性、藝術(shù)性，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。

元宇宙與工業(yè)場景的結(jié)合，無論是為企業(yè)構(gòu)建洞察、提升工業(yè)效率還是在技術(shù)延展等方面，都舉足輕重。未來，工業(yè)元宇宙的價(jià)值空間不可想象。

當(dāng)前，在各行各業(yè)中，不斷出現(xiàn)“××元宇宙”的詞匯，諸如：金融元宇宙、城市元宇宙、教育元宇宙、戰(zhàn)場元宇宙、工業(yè)元宇宙、商貿(mào)元宇宙、大健康元宇宙……等等，真的是繁花似錦，百花爭艷。

對于作者而言，主要是對于工業(yè)元宇宙情有獨(dú)鐘！本文就工業(yè)元宇宙談?wù)勔恍┛捶ā?/p>

2 初識(shí)元宇宙輪廓

關(guān)于“元宇宙”最有代表性的定義是：“元宇宙”是一個(gè)平行于現(xiàn)實(shí)世界，又獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)世界的虛擬空間，是映射現(xiàn)實(shí)世界的在線虛擬世界，是越來越真實(shí)的數(shù)字虛擬世界。

其實(shí)，“元宇宙”早已有之。1992年，尼爾·斯蒂芬森(Neal Stephenson)的科幻小說《雪崩》(《Snow Crash》)出版，好評如潮?！堆┍馈访枋龅氖敲撎ビ诂F(xiàn)實(shí)世界的一代互聯(lián)網(wǎng)人對兩個(gè)平行世界的感知和認(rèn)識(shí)。但是，不論是作者，還是書評者，都沒有預(yù)見到在三十年之后，此書提出的“元宇宙”(metaverse)概念形成了一場對于世界的強(qiáng)烈沖擊波。

關(guān)于“元宇宙”到底是什么，其實(shí)至今并沒有一個(gè)統(tǒng)一的概念，互聯(lián)網(wǎng)巨頭的理解也是各不相同?？傊?，“元宇宙”可能就是現(xiàn)實(shí)世界在虛擬世界的數(shù)字翻版。

清華大學(xué)新聞與傳播學(xué)院新媒體研究中心出版了一份《2020年-2021年元宇宙發(fā)展研究報(bào)告》，給“元宇宙”下了一個(gè)較為規(guī)整的定義：“元宇宙”是整合多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實(shí)相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會(huì)形態(tài)，它基于擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供沉浸式體驗(yàn)，基于數(shù)字孿生技術(shù)生成現(xiàn)實(shí)世界的鏡像，基于區(qū)塊鏈技術(shù)搭建經(jīng)濟(jì)體系，將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社交系統(tǒng)、身份系統(tǒng)上密切融合，并且允許每個(gè)用戶進(jìn)行內(nèi)容生產(chǎn)和編輯。

概括地講，“元宇宙”將以虛擬的方式，深刻改變現(xiàn)有社會(huì)的組織與運(yùn)作，形成虛、實(shí)兩極的新型生活方式，催生線上、線下一體的新型社會(huì)關(guān)系，并從虛擬維度賦予實(shí)體經(jīng)濟(jì)新的活力。元宇宙將創(chuàng)意變成虛擬，再由虛擬變成現(xiàn)實(shí)提供了便利性、可行性，降低了研發(fā)成本，提高了工作效率與設(shè)備效率、資源利用率。

首先，“元宇宙”是一種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會(huì)形態(tài)，它通過多種新技術(shù)整合來實(shí)現(xiàn)，比如在本文開頭提到的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、5G、VR、AR、MR、ER、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等。

其次，“元宇宙”能實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的高度融合，所以，我們現(xiàn)在玩的VR、AR游戲并非完全的“元宇宙”，單純的虛擬世界也非完全的“元宇宙”。

第三，用戶可以產(chǎn)生或編輯內(nèi)容，也就是說，人的化身本身就是這個(gè)虛擬世界的組成部分，這些化身可以在“元宇宙”中的規(guī)則下干自己想干的一切事情，可以建房子、開公司、賺錢養(yǎng)家，當(dāng)然也可能為了利益發(fā)生化身與化身之間的沖突甚至群體與群體之間的沖突，所有的這些都是“元宇宙”中的內(nèi)容。

清華大學(xué)新媒體研究中心執(zhí)行主任沈陽還介紹，“元宇宙”主要有以下幾項(xiàng)核心技術(shù)：

一是擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，包括VR和AR。擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提供沉浸式的體驗(yàn)，可以解決手機(jī)解決不了的問題。

二是數(shù)字孿生，能夠把現(xiàn)實(shí)世界鏡像到虛擬世界里面去。這也意味著在“元宇宙”里面，我們可以看到很多自己的虛擬分身。

三是用區(qū)塊鏈來搭建經(jīng)濟(jì)體系。隨著“元宇宙”進(jìn)一步發(fā)展，對整個(gè)現(xiàn)實(shí)社會(huì)的模擬程度加強(qiáng)，我們在“元宇宙”當(dāng)中可能不僅僅是在花錢，而且有可能賺錢，這樣在虛擬世界里同樣形成了一套經(jīng)濟(jì)體系。

如今，“虛擬世界聯(lián)結(jié)而成的元宇宙”，已經(jīng)被投資界認(rèn)為是宏大而前景廣闊的投資主題，成為了數(shù)字經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈的新疆域。不僅如此，“元宇宙”為人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)最終數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了新的路徑，并與“后人類社會(huì)”發(fā)生全方位的交集，展現(xiàn)了一個(gè)具有可以與大航海時(shí)代、工業(yè)革命時(shí)代、宇航時(shí)代同樣歷史意義的新時(shí)代。

元宇宙時(shí)代，“萬物互聯(lián)”逐步走向“萬物互信”，再到“萬物交易”和“萬物協(xié)作”。

3 再識(shí)工業(yè)元宇宙

工業(yè)元宇宙不僅是元宇宙概念加上工業(yè)上的應(yīng)用，它是一個(gè)極為復(fù)雜的技術(shù)體系，具有龐大工程科學(xué)需求的技術(shù)(XR、AI、LOT、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生)載體，能夠?qū)崿F(xiàn)人、機(jī)、物、環(huán)境、系統(tǒng)等無縫連接。

元宇宙不是一種技術(shù)，而是一組技術(shù)概念的集合，它基于互聯(lián)網(wǎng)而生，是數(shù)字信息高度發(fā)展的產(chǎn)物。元宇宙是在兩個(gè)背景下出現(xiàn)的，一個(gè)是線下場景的數(shù)字化，主要體現(xiàn)在消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的社交和娛樂上，另一個(gè)是產(chǎn)業(yè)和工業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求，也就是工業(yè)元宇宙。

業(yè)界提得比較多的一種定義是：工業(yè)元宇宙(Industrial metaverse)是以XR、數(shù)字孿生為代表的新型信息通信技術(shù)與實(shí)體工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的工業(yè)生態(tài)，它通過XRAIIoT云計(jì)算區(qū)塊鏈數(shù)字孿生等技術(shù)打通人、機(jī)、物、系統(tǒng)等的無縫連接，將數(shù)字技術(shù)與現(xiàn)實(shí)工業(yè)結(jié)合，促進(jìn)實(shí)體工業(yè)高效發(fā)展，構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全新制造和服務(wù)體系，是工業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展的全新階段。

在工業(yè)領(lǐng)域，元宇宙更是搖身一變，以工業(yè)元宇宙的概念成為繼工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之后，影響企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新動(dòng)能，甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的終局就是工業(yè)元宇宙。工業(yè)元宇宙覆蓋工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用、服務(wù)全過程，將促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也是未來的方向。虛實(shí)協(xié)同，展現(xiàn)智能制造的未來形態(tài)

專家們認(rèn)為：“工業(yè)元宇宙是目前三維設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能、數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展優(yōu)化升級的有機(jī)大集成。作為基礎(chǔ)設(shè)施將大幅度提升算力、展示力、交互水平和通訊流量、速率、數(shù)據(jù)儲(chǔ)量，在改變?nèi)藗兯季S模式，促進(jìn)創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的同時(shí)促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的豐富性、高質(zhì)量、精細(xì)化、藝術(shù)性，更具競爭力，進(jìn)而創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值?！?/p>

工業(yè)元宇宙“由虛向?qū)崱睂?shí)現(xiàn)“虛實(shí)協(xié)同”。工業(yè)元宇宙，與“數(shù)字孿生”概念類似，兩者區(qū)別在于，數(shù)字孿生是現(xiàn)實(shí)世界向虛擬世界的1︰1映射，通過在虛擬世界對生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè)備的控制來模擬現(xiàn)實(shí)世界的工業(yè)生產(chǎn)；工業(yè)元宇宙則比數(shù)字孿生更具廣闊的想象力，工業(yè)元宇宙所反映的虛擬世界不止有現(xiàn)實(shí)世界的映射，還具有現(xiàn)實(shí)世界中尚未實(shí)現(xiàn)甚至無法實(shí)現(xiàn)的體驗(yàn)與交互。另外，工業(yè)元宇宙更加重視虛擬空間和現(xiàn)實(shí)空間的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)虛擬操作指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)工業(yè)。

元宇宙時(shí)代，工業(yè)產(chǎn)品也將發(fā)生相應(yīng)的改變，主要是：

1)在消費(fèi)領(lǐng)域，工業(yè)產(chǎn)品虛擬化達(dá)到可制造的水平，元宇宙強(qiáng)調(diào)沉浸感、真實(shí)感；而在工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)產(chǎn)品的虛擬化將達(dá)到可以實(shí)際生產(chǎn)的水平。

2)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式往往相對復(fù)雜，涉及多個(gè)領(lǐng)域，因此產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，稱得上是一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。典型的就是個(gè)性化產(chǎn)品、客戶定制產(chǎn)品，并不是所有零部件都需要定制，客戶不可以隨心所欲，而是要符合外在多樣性、內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)化的過程，綜合考慮產(chǎn)品交期、質(zhì)量、成本與服務(wù)便利性。

在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，尤其要強(qiáng)調(diào)多工況的考慮。我國的工業(yè)產(chǎn)品逐漸走向全球，應(yīng)用場景日益復(fù)雜，工業(yè)產(chǎn)品往往有較長的應(yīng)用周期，隨著時(shí)間的變化，需要相應(yīng)的維護(hù)保養(yǎng)，直至最終報(bào)廢。因此在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，不僅要考慮正常使用情況，還要考慮一些極限情況，如出現(xiàn)安全問題的緊急處置，未雨綢繆地設(shè)計(jì)預(yù)先防范機(jī)制尤為重要。另外，要面向全球范圍思考應(yīng)用場景以及競爭產(chǎn)品、替代產(chǎn)品、客戶產(chǎn)品，這將促使產(chǎn)品設(shè)計(jì)達(dá)到世界級水平，乃至世界領(lǐng)先水平。

3)傳統(tǒng)的工業(yè)品給人冷冰冰的感覺，而進(jìn)入元宇宙時(shí)代，不論是面向消費(fèi)者的手機(jī)、冰箱、彩電、汽車等，還是面向?qū)I(yè)應(yīng)用的機(jī)床設(shè)備、工程機(jī)械等，都將會(huì)更加注重人的感覺和體驗(yàn)，在產(chǎn)品的應(yīng)用方面，也將結(jié)合人的能力、行為和心理，使產(chǎn)品更符合人的需求。將有更加美化、人性化的工業(yè)產(chǎn)品。

4)虛實(shí)結(jié)合的工業(yè)產(chǎn)品不僅僅是一臺(tái)單純的設(shè)備，還包括備品備件、安裝調(diào)試、維修服務(wù)等內(nèi)容。在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，工業(yè)元宇宙將使工業(yè)產(chǎn)品更加智能化、智慧化。

隨著元宇宙時(shí)代的到來，工業(yè)產(chǎn)品的能力將大幅提升，如工業(yè)機(jī)床設(shè)備、機(jī)械臂、機(jī)器人等。機(jī)床設(shè)備可引入視覺識(shí)別技術(shù)，應(yīng)用人工智能，快速實(shí)現(xiàn)零件裝夾；水稻插秧機(jī)器人經(jīng)過設(shè)置后，可以自動(dòng)規(guī)劃路線、自動(dòng)提升插秧臺(tái)，在遇到樹、電線桿等障礙物時(shí)會(huì)自動(dòng)繞行；一架植保無人機(jī)噴灑農(nóng)藥，每小時(shí)作業(yè)量可達(dá)50～80畝，效率是人工的40～60倍，同時(shí)可以節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量及90%的用水量。元宇宙時(shí)代的工業(yè)產(chǎn)品，不僅可以前端作業(yè)，而且可以有近端的大數(shù)據(jù)、人工智能、算力支持，遠(yuǎn)程的人員支持、控制、操作與管理，乃至基于整體互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的數(shù)據(jù)、知識(shí)、智能迭代升級。

5)進(jìn)入元宇宙時(shí)代，工業(yè)產(chǎn)品的信息將發(fā)生巨大變化，從信息化到數(shù)字化，意味著信息更加精確，從定性到定量。信息的完整性、時(shí)效性、實(shí)時(shí)性也都將大幅提升，由于網(wǎng)絡(luò)能力的提升，可以讓生產(chǎn)者與客戶、消費(fèi)者建立起更強(qiáng)大的溝通場景，更好的溝通模式，從而取得更佳的溝通效果。

例如，以往傳遞的是二維圖，今后傳遞的可能是三維模型；可以傳遞產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)模型表達(dá)產(chǎn)品功能；可以傳遞仿真模型表達(dá)產(chǎn)品的剛度、強(qiáng)度。在制造過程中，客戶、消費(fèi)者可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)的進(jìn)度；生產(chǎn)者遇到問題時(shí)可以及時(shí)處理，從而避免更大規(guī)模的損失；如有新的創(chuàng)意，可以及時(shí)落實(shí)。在產(chǎn)品的應(yīng)用階段，可以利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)孿生到信息物理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)時(shí)性地遠(yuǎn)程仿真、操控、維護(hù)。

6)從智能制造到智慧制造通常意義上的制造過程是物質(zhì)的變化過程，有切削、擠壓等物理變化，有合成藥品等化學(xué)變化，也有地理位置改變的運(yùn)輸變化；進(jìn)入信息時(shí)代，這些變化過程中也都將包含信息的變化。同時(shí)，制造過程也是人的作業(yè)過程。雖然目前一些工作已經(jīng)沒有了人的參與，如全自動(dòng)化工廠、黑燈工廠。但是人們認(rèn)為，這種模式適用于工業(yè)產(chǎn)品的內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)化部分，而不適用于完整的產(chǎn)品。作為整體的工業(yè)產(chǎn)品，需要人機(jī)結(jié)合。在硬件設(shè)備層面，由數(shù)字加工中心、自動(dòng)化裝夾、智能刀具系統(tǒng)、機(jī)器人、自動(dòng)運(yùn)輸小車、流水線等組成；在生產(chǎn)控制方面，需要檢測技術(shù)、控制技術(shù)、自動(dòng)化計(jì)劃等；在生產(chǎn)指揮方面，需要計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)。工業(yè)產(chǎn)品的制造過程是效率、成本、質(zhì)量、客戶滿意度的平衡與優(yōu)化，很多工作還是需要人來完成，如生產(chǎn)調(diào)度、異常情況的解決、生產(chǎn)過程的改進(jìn)、產(chǎn)品的優(yōu)化等。

展望未來，工業(yè)元宇宙支持實(shí)施預(yù)測工業(yè)系統(tǒng)的新時(shí)代。例如：英偉達(dá)和寶馬汽車構(gòu)建智能汽車工廠的數(shù)字孿生，將寶馬汽車的生產(chǎn)過程全部數(shù)字化，共同展示了一個(gè)逼真的實(shí)時(shí)數(shù)字模型(一座寶馬高度自動(dòng)化工廠的數(shù)字孿生)如何加快現(xiàn)代化制造的速度。寶馬汽車高管 Nedeljkovi 表示道：“這些創(chuàng)新將幫助我們縮短規(guī)劃時(shí)間、提高靈活性和精度，最終使規(guī)劃效率提高30%”。

7)工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用也是不斷改進(jìn)升級的，美國提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就強(qiáng)調(diào)工業(yè)產(chǎn)品的智能化，如從航空發(fā)動(dòng)機(jī)到芯片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電信運(yùn)營商、數(shù)據(jù)分析及展示的綜合集成。進(jìn)入元宇宙時(shí)代，我們需要綜合考慮如何使工業(yè)產(chǎn)品保持正常的工作狀態(tài)和工作能力。

進(jìn)入元宇宙時(shí)代，工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用需要達(dá)到一個(gè)更高的水平。例如，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)展示的內(nèi)容不僅僅是簡單的復(fù)刻、映射，更要強(qiáng)調(diào)利用AR等技術(shù)，讓人更好地覺察系統(tǒng)的異常。這里沉浸感只是其中一個(gè)要素，要考慮人的響應(yīng)時(shí)間、操作速度等內(nèi)容，從而使監(jiān)控水平提高到一個(gè)顯著改進(jìn)的層級。再如問題的處理，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，往往已經(jīng)進(jìn)行了大量的預(yù)測，但是難免還會(huì)有小概率事件發(fā)生，那么如何應(yīng)急響應(yīng)，如何快速處理？就需要當(dāng)前場景信息的完整、精細(xì)、正確、實(shí)時(shí)地傳遞。隨著工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用的智能化，工業(yè)產(chǎn)品的營銷模式也改變了，如一臺(tái)工程機(jī)械可以采取融資租賃的形式，使用人員可以用較小的成本使用工程機(jī)械，假如使用人員不按時(shí)繳納費(fèi)用，企業(yè)可以遠(yuǎn)程停止工程機(jī)械，或者查詢工程機(jī)械位置后將其運(yùn)回。在宏觀層面，制造企業(yè)可以根據(jù)工程機(jī)械的開工情況，預(yù)測經(jīng)濟(jì)形勢，以制訂更合適的經(jīng)營決策。

工業(yè)產(chǎn)品的典型制造過程，實(shí)際上制造過程可以更為細(xì)化，而且可能往復(fù)迭代。在元宇宙時(shí)代，更要強(qiáng)調(diào)集成，元宇宙涉及的各種技術(shù)、場景、應(yīng)用更為繁雜，對要素之間的數(shù)據(jù)架構(gòu)、模型、接口等內(nèi)容要求更高，強(qiáng)調(diào)大集成能力，這種單元提升與大集成所帶來的將是工業(yè)的顯著性改進(jìn)。

元宇宙時(shí)代，人不僅是消費(fèi)者，也是生產(chǎn)者，更是創(chuàng)造者。個(gè)人要有元宇宙的思維模式，要敢于想象，制訂一個(gè)以往不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，并針對這個(gè)目標(biāo)進(jìn)行深度思考，也許就可以發(fā)現(xiàn)一些未曾想到的資源、創(chuàng)意，也就是靈感。將這種靈感表達(dá)出來，并利用接力式創(chuàng)新予以轉(zhuǎn)化，促進(jìn)個(gè)人、產(chǎn)品、企業(yè)跨越式發(fā)展。

8)從基層創(chuàng)新到戰(zhàn)略創(chuàng)新企業(yè)的構(gòu)成包括人、財(cái)、物，而人顯然是其中最具活力的部分，是具備靈性的，因此構(gòu)建創(chuàng)新文化，發(fā)揮人的積極性至關(guān)重要。在元宇宙時(shí)代，個(gè)人可以利用更好的創(chuàng)新工具，如借助三維設(shè)計(jì)軟件、仿真軟件，基于計(jì)算機(jī)構(gòu)建虛擬樣機(jī)，模擬多種場景(工況)下的狀態(tài)，工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新成本可以大幅度下降。而通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以連接企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)供應(yīng)鏈，乃至全世界的相關(guān)人員，并且可以利用VR/AR/XR等技術(shù)實(shí)現(xiàn)展現(xiàn)、交互、交流，從而更好地認(rèn)識(shí)、評價(jià)、改進(jìn)、創(chuàng)新工業(yè)產(chǎn)品，或者說對產(chǎn)品進(jìn)行不斷改進(jìn)。在企業(yè)層面，則從全企業(yè)的維度思考新產(chǎn)品和產(chǎn)品改進(jìn)，促進(jìn)基層創(chuàng)新上升到戰(zhàn)略創(chuàng)新。當(dāng)然企業(yè)在元宇宙時(shí)代也需要積極推進(jìn)創(chuàng)新文化，改進(jìn)管理思路，從管理員工變成賦能員工，從而讓企業(yè)更具活力。

9)虛擬人與虛擬身份在工業(yè)企業(yè)中，早已應(yīng)用了實(shí)物的虛擬人，如汽車碰撞試驗(yàn)中使用假人。也有虛擬的假人，如在設(shè)計(jì)車間生產(chǎn)線時(shí)，考慮人機(jī)工程，也就是讓機(jī)器、裝置更適合人的生理機(jī)能與心理特征，使人在工作時(shí)更省力，感覺舒服，讓人體的骨架結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)，肌肉組織能夠操縱，精神系統(tǒng)能夠控制，同時(shí)要保障人體的安全。進(jìn)入元宇宙時(shí)代，這種虛擬人將會(huì)有更為廣泛的應(yīng)用。

另外在工業(yè)企業(yè)中，更要強(qiáng)調(diào)虛擬身份。例如，因?yàn)閭€(gè)人的身份原因，往往會(huì)人微言輕，那么建立匿名的合理化建議系統(tǒng)，就可以大幅度減少這樣的問題。再如，構(gòu)建虛擬組織，可以引入外部資源，像星期天工程師、外部專家?guī)欤安磺笪矣?，但求我用”，可以大幅度提升企業(yè)的能力。同時(shí)隨著互聯(lián)網(wǎng)、通信能力的提升，外部人員、專家不必親臨現(xiàn)場，可以做到遠(yuǎn)程指導(dǎo)、遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程交流、遠(yuǎn)程解決問題、遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新。

10)人機(jī)結(jié)合的表現(xiàn)進(jìn)入元宇宙時(shí)代，不能把人與機(jī)器簡單地分離，而是要集成性地看待，工業(yè)的制造過程不僅是物的變化過程，也是信息的變化過程，更是人的作業(yè)過程，人與機(jī)器結(jié)合，人與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能相結(jié)合，才是正確的方式，或者說是趨勢。

元宇宙來臨，個(gè)人是重要的主體，只有讓個(gè)人的價(jià)值發(fā)揮出來，讓創(chuàng)意變成產(chǎn)品，讓產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)，才能真正創(chuàng)造出巨大價(jià)值，因此元宇宙賦能工業(yè)企業(yè)意義重大。元宇宙代表多種新興技術(shù)與理念，在企業(yè)中應(yīng)用，可以采用總體規(guī)劃、分步實(shí)施、重點(diǎn)突破、效益驅(qū)動(dòng)的模式，根據(jù)自身的具體情況，從單元技術(shù)到內(nèi)部平臺(tái)，再到外部平臺(tái)，乃至工業(yè)元宇宙平臺(tái)推進(jìn)發(fā)展。

4 工業(yè)元宇宙推動(dòng)智能制造

自2010年以來，人類進(jìn)入技術(shù)革命蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，在5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、VR/AR等技術(shù)深度融合發(fā)展的今天，我們看到元宇宙已進(jìn)入快速發(fā)展的前沿發(fā)展賽道。那么在工業(yè)領(lǐng)域，元宇宙又將對我國的智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)生什么樣的變化呢？

工業(yè)元宇宙助力智能制造全面升級。智能制造基于新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，是致力于推動(dòng)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級的新型生產(chǎn)方式。工業(yè)元宇宙則更像是智能制造的未來形態(tài)，以推動(dòng)虛擬空間和現(xiàn)實(shí)空間聯(lián)動(dòng)為主要手段，更強(qiáng)調(diào)在虛擬空間中映射、拓寬實(shí)體工業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)的操作，通過在虛擬空間的協(xié)同工作、模擬運(yùn)行指導(dǎo)實(shí)體工業(yè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，賦能工業(yè)各環(huán)節(jié)、場景，使工業(yè)企業(yè)達(dá)到降低成本、提高生產(chǎn)效率的目的，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間高效協(xié)同，助力工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能制造的進(jìn)一步升級。展望一下，工業(yè)元宇宙賦能的工業(yè)場景(見圖1)

圖1 展望工業(yè)元宇宙賦能的工業(yè)場景

工業(yè)元宇宙的應(yīng)用迫切性：“作為一個(gè)企業(yè)，不是孤立的，需要與其它企業(yè)保持一致，而為了更好地提升企業(yè)的核心競爭力，甚至很多時(shí)候都要領(lǐng)先一步，這樣才能贏得市場。而工業(yè)元宇宙的發(fā)展，恰恰為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、搶占先機(jī)提供了更多的空間和機(jī)會(huì)?！?/p>

元宇宙作為一種新興的理念、技術(shù)、生態(tài)，結(jié)合企業(yè)的具體業(yè)務(wù)進(jìn)行探討分析其應(yīng)用，將可以更好地理解具體執(zhí)行的模式、應(yīng)用的方法，帶來業(yè)務(wù)變化，分析投入產(chǎn)出，創(chuàng)造更大價(jià)值。

安全管理是工業(yè)元宇宙落地的重要應(yīng)用之一?！霸跍?zhǔn)備階段，通過工業(yè)元宇宙建立一套智能系統(tǒng)，安全人員輸入當(dāng)日任務(wù)信息后，系統(tǒng)展示出相關(guān)材料，這樣具備針對性，就可以大幅度提高效率。一些不確定的問題，系統(tǒng)可以進(jìn)行智能性的探索性應(yīng)答。采用虛擬化模式，人機(jī)交互的形式進(jìn)行預(yù)演及檢查確認(rèn)，然后上崗。安全工作涉及的材料很多、范圍很廣，采用這種有針對性的人工智能模式會(huì)大大提高預(yù)期工作成效。在工作進(jìn)行和管理階段，安全人員可攜帶一些具備邊緣計(jì)算、傳輸能力、信息采集、遠(yuǎn)程遙控等功能的元宇宙設(shè)備，如果出現(xiàn)疑難問題，就可以在第一時(shí)間向后臺(tái)服務(wù)器、云計(jì)算中心提交請求。使得安全人員可以更好地掌控態(tài)勢、順利解決。尤其對于一些風(fēng)險(xiǎn)較高的工作例如核設(shè)備的檢測，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控、指導(dǎo)，有效避免了安全隱患的發(fā)生。”

工業(yè)元宇宙的應(yīng)用，不僅提高了工作效率、降低了生產(chǎn)成本、提高了產(chǎn)品品質(zhì)，還在以人為本的前提下加強(qiáng)了安全管理、避免了安全隱患。由此可見，工業(yè)元宇宙技術(shù)的真正落地、有序推廣是行之有效的。

工業(yè)元宇宙蓄勢待發(fā)，未來制造業(yè)如何發(fā)展？未來，工業(yè)領(lǐng)域?qū)?huì)實(shí)現(xiàn)與“元宇宙”的深度融合，集聚行業(yè)上下游資源，為制造業(yè)強(qiáng)勁發(fā)展注入新動(dòng)能，推進(jìn)智能制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

隨著傳統(tǒng)制造向智能制造不斷轉(zhuǎn)型升級，傳統(tǒng)制造將更好地結(jié)合“工業(yè)元宇宙”轉(zhuǎn)型智能制造，為提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的智能制造高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)科技力量。

將兩化融合、智能制造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型與元宇宙結(jié)合，提高其技術(shù)水平、能力，將對工業(yè)產(chǎn)生巨大影響，從而促進(jìn)工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中和工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上升到卓越水平。

專家建議：“通過工業(yè)元宇宙體系構(gòu)建，立足制造本質(zhì)，緊扣智能特征；以工藝、裝備為核心；以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)；依托制造單元、車間、工廠、供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)集群等載體；構(gòu)建虛實(shí)融合、知識(shí)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、安全高效的智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)元宇宙和智能制造深度融合發(fā)展。”“工業(yè)元宇宙的亮點(diǎn)在于通過虛擬世界帶動(dòng)實(shí)際生產(chǎn)制造的效率提升以及模式創(chuàng)新，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已有較為豐富的積累，也提高了工業(yè)企業(yè)對新興技術(shù)的認(rèn)可度，脫虛向?qū)嵉碾r形已基本形成?！薄?/p>

展望未來，應(yīng)用場景將覆蓋產(chǎn)品全生命周期?，F(xiàn)階段工業(yè)元宇宙的大部分案例更趨近于“數(shù)字孿生”技術(shù)的應(yīng)用。展望未來，工業(yè)元宇宙的應(yīng)用場景將覆蓋從研發(fā)到售后服務(wù)的產(chǎn)品全生命周期，由“虛”向“實(shí)”指導(dǎo)和推進(jìn)工業(yè)流程優(yōu)化和效率提升。以下從研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)優(yōu)化、設(shè)備運(yùn)維、產(chǎn)品測試、技能培訓(xùn)等多個(gè)環(huán)節(jié)切入，展望工業(yè)元宇宙可能的應(yīng)用場景。

虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的技術(shù)，一語道破了元宇宙背后深層的工業(yè)邏輯?！肮I(yè)的發(fā)展就是在虛擬與現(xiàn)實(shí)之間不斷輪轉(zhuǎn)?！币晃恍袠I(yè)分析師將傳統(tǒng)工業(yè)與數(shù)字技術(shù)之間的關(guān)系，比喻成一條螺旋纏繞的DNA鏈，兩者相互促進(jìn)又密不可分?！盎仡櫄v史會(huì)發(fā)現(xiàn)，早期的數(shù)字技術(shù)幫助工業(yè)完成了第一輪變革，并改變其發(fā)展模式，這是一個(gè)由實(shí)向虛的過程?！?/p>

科技迭代進(jìn)化，人們已經(jīng)不滿足于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)層次體系，開始追求更極致的體驗(yàn)。在這樣的時(shí)代背景下，現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界相鏈接，兩個(gè)世界相互映射、交互，催生出新的概念——元宇宙，這給各行業(yè)創(chuàng)造了新的發(fā)展機(jī)會(huì)，也提出了挑戰(zhàn)。

5 元宇宙帶來的變化

元宇宙將帶來哪些產(chǎn)業(yè)變化或社會(huì)新趨勢？

2022年是元宇宙發(fā)展的關(guān)鍵一年，互聯(lián)網(wǎng)迭代升級將全面提速。從產(chǎn)業(yè)、數(shù)權(quán)、組織、身份、文化、金融六大維度看，未來元宇宙將帶來六大趨勢和產(chǎn)業(yè)發(fā)展新變化。

趨勢一：數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。這主要指在元宇宙中產(chǎn)業(yè)全面升級，數(shù)字資產(chǎn)與實(shí)物資產(chǎn)孿生。在元宇宙時(shí)代，“萬物互聯(lián)”將逐步走向“萬物互信”，再到“萬物交易”和“萬物協(xié)作”。在這個(gè)過程中，交易不僅在人與人之間發(fā)生，人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間的交易也會(huì)頻繁發(fā)生，到那時(shí)，產(chǎn)業(yè)必須整體升級，每個(gè)環(huán)節(jié)都必須實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)字化。比如，每個(gè)智能硬件需要有自己的數(shù)字身份，交易機(jī)制必須完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，交易媒介必須可編程，支付方式應(yīng)實(shí)時(shí)清算。數(shù)字化技術(shù)給產(chǎn)業(yè)帶來的變化絕非簡單的技術(shù)升級，而是底層商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)鏈條的革新。元宇宙時(shí)代會(huì)有與現(xiàn)在完全不一樣的產(chǎn)業(yè)圖景和商業(yè)形態(tài)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)將深度融合。

趨勢二：數(shù)據(jù)成為核心資產(chǎn)。在元宇宙中，數(shù)據(jù)就是財(cái)富，數(shù)據(jù)權(quán)利將被充分保護(hù)。未來在元宇宙中，中心化互聯(lián)網(wǎng)機(jī)構(gòu)壟斷數(shù)據(jù)資產(chǎn)、濫用用戶隱私數(shù)據(jù)的模式將會(huì)終結(jié)，取而代之的是一個(gè)充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)權(quán)益保護(hù)、數(shù)據(jù)資產(chǎn)化和要素化的全新經(jīng)濟(jì)體系。區(qū)塊鏈技術(shù)可以作為“確權(quán)的機(jī)器”提供一種極低成本的數(shù)據(jù)確權(quán)服務(wù)，并通過智能合約實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交易和價(jià)值分配，從而讓數(shù)據(jù)成為每個(gè)人真正的資產(chǎn)，讓數(shù)據(jù)價(jià)值最大化。

趨勢三：經(jīng)濟(jì)社群崛起壯大。在元宇宙中，經(jīng)濟(jì)社群將成為主流組織方式，數(shù)字貢獻(xiàn)引發(fā)價(jià)值分配變革。元宇宙時(shí)代，組織形態(tài)的升級是比資產(chǎn)形態(tài)和商業(yè)模式變革更加深層次的變化，“公司組織”將逐步衰落，開放、公平、透明、共生的“經(jīng)濟(jì)社群”有望成為主流的組織形態(tài)，組織目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧缛荷鷳B(tài)價(jià)值最大化”，以組織變革的力量，助力各行業(yè)實(shí)現(xiàn)效率變革，開創(chuàng)更加公平、更加普惠、更加可持續(xù)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)新范式。

趨勢四：重塑自我形象和身份體系。數(shù)字形象比物理世界中的實(shí)際樣貌更能反映一個(gè)人心目中理想的自我形象，是一種深層次的自我認(rèn)知在數(shù)字世界的投射。因此，隨著數(shù)字生活與社會(huì)生活的進(jìn)一步融合，以及我們的日常生活全方位地向元宇宙遷移，數(shù)字形象也將成為我們主要的社交形象。數(shù)字身份則是元宇宙中一切數(shù)字活動(dòng)的基石，每個(gè)人都將擁有一個(gè)具有通用性、獨(dú)立性、隱私性的數(shù)字身份。數(shù)字身份可打通身份、數(shù)據(jù)、信用和資產(chǎn)體系并逐步與現(xiàn)實(shí)身份融合，從而保障我們在元宇宙中的美好生活。

趨勢五：數(shù)字文化大繁榮。在元宇宙時(shí)代，來自物理世界的物質(zhì)性約束越來越少，創(chuàng)意可能會(huì)是唯一稀缺資源。因此，元宇宙時(shí)代也將是數(shù)字文化大發(fā)展、大繁榮、主流化的時(shí)代。IP將成為元宇宙中一切產(chǎn)業(yè)的靈魂。其中，NFT(非同質(zhì)化數(shù)字商品技術(shù))作為數(shù)字文創(chuàng)產(chǎn)品的價(jià)值載體，有望成為元宇宙的核心資產(chǎn)類別。

趨勢六：數(shù)字金融實(shí)現(xiàn)全球普惠。元宇宙中DeFi(DecentralizedFinance分布式金融科技)將加快金融服務(wù)數(shù)字化變革，可編程交易實(shí)現(xiàn)金融智能化。在元宇宙中，數(shù)字與實(shí)體將全面融合，一切經(jīng)濟(jì)活動(dòng)都會(huì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變。這就要求金融服務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并且不僅僅是形式上的數(shù)字化，而是真正的普惠化，讓每個(gè)人都能低成本、高效率地使用數(shù)字金融服務(wù)。

在這六個(gè)大趨勢的變化路途中，各行各業(yè)的應(yīng)用場景都將得到革命性改造。同時(shí)，元宇宙并不僅僅是基于單獨(dú)某一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，而是用應(yīng)用把技術(shù)的“點(diǎn)”連成“線”，不斷融合創(chuàng)造了大量“新物種”，由此也會(huì)誕生工業(yè)元宇宙、商貿(mào)元宇宙、金融元宇宙、教育元宇宙、文化元宇宙、大健康元宇宙等產(chǎn)業(yè)元宇宙的應(yīng)用和相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

6 工業(yè)元宇宙應(yīng)用實(shí)例

案例一，元宇宙在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

元宇宙是整合多種新技術(shù)而產(chǎn)生的新型虛實(shí)相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會(huì)形態(tài)。隨著“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)與新型電力系統(tǒng)的提出，在元宇宙中建設(shè)電力系統(tǒng)是未來發(fā)展的趨勢。

元宇宙自誕生以來就與電力系統(tǒng)領(lǐng)域緊密耦合。現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)正處于轉(zhuǎn)型升級的開始階段，電網(wǎng)運(yùn)行信息、電力企業(yè)運(yùn)營信息都在從實(shí)體到數(shù)字化升級，電力系統(tǒng)的物理載體和運(yùn)營主體都在發(fā)生著數(shù)字化的變革，為融入元宇宙奠定了基礎(chǔ)。開創(chuàng)電力系統(tǒng)與元宇宙相關(guān)新概念、新技術(shù)、新應(yīng)用融合發(fā)展，是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的重要步驟。

元宇宙中的電力系統(tǒng)是建設(shè)數(shù)字化、信息化、智能化新型電力系統(tǒng)的有效驗(yàn)證手段，新型電力系統(tǒng)需要大量的數(shù)字化仿真建模分析，將在元宇宙中呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)設(shè)備與數(shù)字化設(shè)備的高度融合。元宇宙電力系統(tǒng)能夠?yàn)樾滦碗娏ο到y(tǒng)建模、穩(wěn)定分析、運(yùn)行控制提供技術(shù)支撐，因此元宇宙提供了沉浸式仿真的有效工具，對實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)具有重要的意義。

針對元宇宙在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，通過數(shù)字孿生技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2種手段來認(rèn)知元宇宙繼而分析元宇宙中的電力系統(tǒng)。不同于現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)，元宇宙具備虛擬融生、多元化、沉浸感、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和文明四大特點(diǎn)。

實(shí)際運(yùn)用有：元宇宙電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心；元宇宙電力系統(tǒng)實(shí)體反饋；元宇宙電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度；元宇宙電力系統(tǒng)運(yùn)行控制；元宇宙電力系統(tǒng)智能巡檢與故障診斷；電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真；人與元宇宙電力系統(tǒng)交互；以及元宇宙中電力系統(tǒng)的潛在應(yīng)用與前景等等。

案例二，節(jié)能減排綠色電力，可視化打造智慧虛擬電廠

虛擬電廠通過協(xié)調(diào)控制、智能計(jì)量以及信息通信等技術(shù)聚合 DG、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等不同類型的分布式能源，通過更高層的軟件構(gòu)架實(shí)現(xiàn)多個(gè) DER 之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)作，達(dá)到資源的優(yōu)勢配置和使用，并作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。

借助圖撲的 HT for Web 產(chǎn)品，能有效進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，將分散的 DER 聚合到可視化系統(tǒng)中統(tǒng)一進(jìn)行管理，通過 Web 提供豐富的展示形式和效果?！疤摂M電廠”的可視化協(xié)調(diào)控制減小了以往 DER 并網(wǎng)對公網(wǎng)造成的沖擊，降低了 DG 增長帶來的調(diào)度難度，使配電管理趨于合理有序，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

在未來城市能源管理系統(tǒng)中，虛擬電廠控制平臺(tái)將在城市配網(wǎng)中將廣泛應(yīng)用。城市虛擬電廠通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)匯總終端用電設(shè)備的狀態(tài)和需求信息，實(shí)現(xiàn)對分布式發(fā)電機(jī)組、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)施實(shí)時(shí)調(diào)控管理，通過與輸電網(wǎng)的信息實(shí)時(shí)交互實(shí)現(xiàn)電力供需平衡。還可以將相關(guān)信息實(shí)時(shí)傳輸至電碳市場中心和電網(wǎng)調(diào)度控制中心，構(gòu)建分時(shí)、梯度的虛擬電廠群，主動(dòng)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度信號，參與電力市場交易和電網(wǎng)運(yùn)行。

案例三，元宇宙在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

元宇宙可深度賦能工業(yè) 4.0，為汽車制造提供數(shù)字化支撐。汽車生產(chǎn)制造逐步向平臺(tái)化、模塊化和智能化邁進(jìn)。

產(chǎn)品數(shù)字孿生體是其中核心概念。產(chǎn)品數(shù)字孿生體是指產(chǎn)品物 理實(shí)體的工作狀態(tài)和工作進(jìn)展在信息空間的全要素重建及數(shù)字化映射，是一個(gè)集承集成的多物理、多尺度、超寫實(shí)、動(dòng)態(tài)概率仿真模型，可以用來模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測、控制產(chǎn)品物理實(shí)體在 現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的形成過程、狀態(tài)和行為，產(chǎn)品數(shù)字孿生體基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段生成的產(chǎn)品模型，并在 隨后的產(chǎn)品制造和產(chǎn)品服務(wù)階段，通過產(chǎn)品與物理實(shí)體之間的數(shù)據(jù)和信息交互，不斷提高自身的 完整性和精確度，最終完成對產(chǎn)品物理實(shí)體的完全和精確的數(shù)字化描述。產(chǎn)品數(shù)字孿生體的基本 功能是模型映射、監(jiān)控與操縱、診斷、預(yù)測。

設(shè)計(jì)研發(fā)領(lǐng)域：數(shù)字孿生可建立物理對象的虛擬映射，主要表現(xiàn)為建立實(shí)體模型的三維模型,并運(yùn)用裝配、動(dòng)畫等方式模擬零部件的運(yùn)動(dòng)方式。該技術(shù)可于汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域得以應(yīng)用，可通 過建立數(shù)字三維模型，映射汽車在運(yùn)行過程中發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各個(gè)零部件、線路、接頭等方面的數(shù)字 化情況，從而實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品狀態(tài)的判斷。

其他，還可以在模擬測試、工業(yè)生產(chǎn)、新技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

案例四，智慧水務(wù)綠色集約化發(fā)展

Hightopo 應(yīng)用自主研發(fā)的 HT 產(chǎn)品，搭建了以廈門區(qū)域?yàn)檩d體的 2D 智慧水務(wù)可視化解決方案。界面摒棄了以往傳統(tǒng)的地圖模式，采用更加簡潔的六邊形色塊拼接出湖泊水庫等地形，河流分支則運(yùn)用更加簡化的線條予以展現(xiàn)，再選用不同顏色標(biāo)明泵站、自來水廠、污水處理廠、非飲用水、飲用水水源及水源保護(hù)區(qū)域位置。如此設(shè)計(jì)更容易突出業(yè)務(wù)內(nèi)容，讓管理達(dá)到事半功倍的效果。

兩側(cè)面板用于展示采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以供水調(diào)度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等眾多子系統(tǒng)提供運(yùn)營數(shù)據(jù)分析、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、水量管理、安全管理等業(yè)務(wù)支撐。形成感知、診斷、調(diào)度、預(yù)警、校正一體化水務(wù)管理體系，為用戶打造規(guī)范化、精細(xì)化、智能化的水務(wù)運(yùn)作流程。

案例五，鋼鐵行業(yè)——寶武鋼鐵打造AR智能運(yùn)維系統(tǒng)，開啟全新設(shè)備運(yùn)維方式

在2020年，AR在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用就可以說是初戰(zhàn)告捷了。疫情期間，華菱湘鋼的工程師通過亮風(fēng)臺(tái)提供的AR眼鏡以及AR遠(yuǎn)程通訊與協(xié)作平臺(tái)HiLeia的凍屏、實(shí)時(shí)標(biāo)注等功能克服了疫情影響，與中德奧三地專家進(jìn)行遠(yuǎn)程無障礙溝通協(xié)作，順利實(shí)現(xiàn)跨國遠(yuǎn)程裝配。這是我國鋼鐵業(yè)首次通過5G+AR進(jìn)行跨國遠(yuǎn)程裝配。在此后一年，華為即聯(lián)合三大運(yùn)營商、亮風(fēng)臺(tái)、寶武、華菱湘鋼、河鋼、柳鋼、首鋼等撰寫發(fā)布了《5G智慧鋼鐵白皮書》，明確“5G AR遠(yuǎn)程裝配”為5G智慧鋼鐵十大應(yīng)用場景之一。

到2021年，寶武鋼鐵引入亮風(fēng)臺(tái)AR技術(shù)與應(yīng)用，打造了”AR智能運(yùn)維系統(tǒng)”，為冶金企業(yè)帶來了全新的設(shè)備運(yùn)維工作方式。

以往，在需要原廠專家遠(yuǎn)程協(xié)助、后端專業(yè)技術(shù)人員與現(xiàn)場點(diǎn)檢人員信息交流、檢修作業(yè)的多崗協(xié)同場景下，往往只能采用郵件、電話、微信等方式進(jìn)行信息交換和溝通協(xié)作?；诋?dāng)下信息化、智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，以電子郵件、電話等方式傳遞信息、數(shù)據(jù)的效率已經(jīng)不能滿足高效、智能的工作需求，而使用微信等互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)通訊工具雖然一定程度解決信息傳遞效率的困擾，但同時(shí)又衍生了企業(yè)數(shù)據(jù)安全、信息碎片化等一系列問題。

案例六，綠色數(shù)治開采工藝：3D 可視化智慧礦山

采用 Hightopo 自主創(chuàng)新的 HT 產(chǎn)品搭建 3D 輕量化大型智慧礦山解決方案，根據(jù)礦山現(xiàn)場的 CAD 圖、鳥瞰圖、設(shè)備三視圖等資料還原外觀建模，圍繞以數(shù)字化開采、高速掘進(jìn)、智能通風(fēng)排水供配電、篩煤工藝等內(nèi)容為主體的三維立體可視化管理系統(tǒng)。

等等。

同時(shí)，工業(yè)元宇宙還在智慧城市、智慧園區(qū)、智慧工廠、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通、智慧港口、智慧機(jī)場、智慧航運(yùn)、消防應(yīng)急等方方面面發(fā)生著潛移默化的改變，將“工業(yè)元宇宙，一起向未來”的理念發(fā)揮到極致。

7 小結(jié)

工業(yè)元宇宙令現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界互通發(fā)展，呈現(xiàn)虛實(shí)融合互相影響的形態(tài)，需要強(qiáng)大的算力、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)技術(shù)作為底座，也需要強(qiáng)大的芯片、傳感器、光學(xué)鏡頭、VR/AR等硬件設(shè)備支撐工業(yè)元宇宙的想象和發(fā)展。為促進(jìn)工業(yè)元宇宙從概念落實(shí)到應(yīng)用，需要進(jìn)一步開展多方面研究和建設(shè)。對于工業(yè)元宇宙，我們倡議政府和企業(yè)可以布局和發(fā)展工業(yè)元宇宙相關(guān)技術(shù)，不要過度吹捧概念，避免基礎(chǔ)不牢導(dǎo)致“泡沫”過多。

一方面，要加速數(shù)字化、算力等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等基礎(chǔ)技術(shù)研究。一是持續(xù)推進(jìn)數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)部署與應(yīng)用，支持工業(yè)企業(yè)運(yùn)用新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)改造建設(shè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，為工業(yè)元宇宙提供高帶寬、低延時(shí)、高可靠的網(wǎng)絡(luò)接入能力。二是加速建設(shè)數(shù)據(jù)中心，開展算力提升行動(dòng)，推進(jìn)國家樞紐節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)一步打通網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，加快實(shí)施“東數(shù)西算”工程，提升跨區(qū)域算力調(diào)度水平。三是鼓勵(lì)高校、科研院所、企業(yè)等組織推進(jìn)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)研究，加速工業(yè)元宇宙轉(zhuǎn)化進(jìn)程。

另一方面，應(yīng)加強(qiáng)VR/AR等相關(guān)硬件設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用，推進(jìn)光學(xué)鏡頭、顯示面板、主控芯片、傳感器、存儲(chǔ)器等關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)升級。一是推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)“揭榜掛帥”行動(dòng)，針對芯片、傳感器、存儲(chǔ)器等核心技術(shù)和工具設(shè)備研發(fā)設(shè)立專項(xiàng)研究課題，面向高等院校、科研院所、企業(yè)等組織“揭榜掛帥”，呼吁有能力的組織圍繞薄弱環(huán)節(jié)開展自主研發(fā)或聯(lián)合研究。二是加速推進(jìn)建模、仿真類工業(yè)軟件開發(fā)，支持有基礎(chǔ)的企業(yè)持續(xù)開發(fā)和完善研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件，鼓勵(lì)社會(huì)資本、產(chǎn)業(yè)基金支持我國研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件發(fā)展，拉近當(dāng)前我國研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件與國外的差距，加速補(bǔ)齊短板，為元宇宙賦能工業(yè)奠定基礎(chǔ)。

展望未來，工業(yè)元宇宙的應(yīng)用場景將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期覆蓋。要筑牢基礎(chǔ)，迎接“工業(yè)元宇宙”時(shí)代的到來。讓我們共同攜起手來，一起共赴工業(yè)元宇宙的智慧之旅，共享工業(yè)元宇宙帶給我們的便捷與福祉！