工业元宇宙：智能制造的未来形态

前沿 | 工业元宇宙：智能制造的未来形态

近年来，随着AI、VR、大数据计算等前沿技术的发展与突破，“元宇宙”逐渐从概念走向产业化探索，并带来“由实向虚”与“由虚向实”两方面的场景应用：“由实向虚”是指构建具备真实体验的数字化世界；“由虚向实”是使虚拟世界能够与真实世界的人物互动。

而据专业机构介绍，在向虚实结合形态发展之际，元宇宙将逐步形成“双中心生态体系”，包括以推进物质世界生产效率为核心的产业元宇宙，以及以丰富个人精神世界为核心的消费元宇宙。其中， 工业元宇宙作为产业元宇宙的重要组成部分，在工业数字化转型需求之下正成为探索与实践的热点。

何为工业元宇宙？工业元宇宙如何赋能制造业高质量发展？以下，enjoy：

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什么是工业元宇宙？

工业元宇宙是将XR、AI、IoT、云计算、数字孪生等元宇宙相关技术与实体工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态。通过联动虚拟空间与现实世界，工业元宇宙能够构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，以降低成本、提高生产效率，实现工业高质量发展。

那么，同样是赋能工业数字化转型，工业元宇宙与工业互联网、数字孪生等概念有何区别呢？

相较工业互联网而言，工业元宇宙可以理解为是其进阶版和升级版。从应用层面来看，工业互联网更强调工业系统与其他物理硬件的联网，包括一台机床与自身的刀具单元、装夹单元等形成的小网络，多台机床乃至整个生产线形成的大网络，甚至整个车间、产业链上下游的全面连接。工业元宇宙则是在此基础上，进一步强化物理世界与虚拟世界的联动，最终形成全沉浸式、全要素、全体验的新形态互联网。

而相较数字孪生而言，工业元宇宙的概念范畴更大，两者间为从属关系。具体而言，即数字孪生是工业元宇宙中最为广泛的应用技术，也是其发展的必经阶段之一。数字孪生综合运用感知、计算、建模等信息技术，将现实世界向虚拟世界1:1映射，并通过在虚拟世界模拟生产的过程中来实现对现实世界的描述、诊断、预测及决策。因此，数字孪生是工业元宇宙“由实向虚”的基础。未来，随着数字孪生技术的进步，工业元宇宙有望建立虚拟和现实的双向连接，真正实现虚实结合。

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工业元宇宙如何落地应用？

作为智能制造的未来形态，工业元宇宙将通过在虚拟与现实空间的联动协作，来赋能工业各个环节与场景，主要包括管理决策端、研发生产端和消费端。

管理决策端

工业元宇宙能够整合历史数据、模拟数据、消费者数据等多种信息，从而提供更全面、丰富的产业图景，助力企业领导层管理与决策。

一方面，通过数字孪生、3D建模等技术，工业元宇宙可以从历史业务数据中挖掘有价值的信息；也可以模拟真实生产过程和供应链组织流程，寻找最优生产路径。

另一方面，通过数字孪生、IoT等技术，消费者购买的产品使用信息及消费者意见将会实时反馈给品牌商、研发机构、生产制造商等，以帮助策划更合适的产品。

研发及生产端

在研发环节，工业元宇宙可以通过模型来对产品的功能、各零部件作用方式、消费者体验等进行反复测试，解决当下工业产品试制周期长、环境复杂多变、制造工艺不稳定、研发与市场脱轨等现实问题。

在生产检测环节，管理人员可利用工业元宇宙平台，对产能配置、生产流程、设备结构、人员动线等进行合理地前期策划；而在实际生产中，操作人员只需要戴上VR/AR设备，就能沉浸式、全实时体验虚拟智能工厂的建设和运营过程，并以虚拟化身与虚拟智能工厂中的设备、产线实时交互、输入指令，以便能够及时优化生产流程，提升现场人员的操作效率和管理效率。此外，也能通过虚拟遥控的方式避免危险场景作业，保证人员安全。

消费端

在销售环节，借助工业元宇宙相关技术，销售方可以开设虚拟商店展示产品，节省线下推广的成本；消费者在购买商品前可以通过高沉浸感的虚拟世界直观了解产品功能、体验操作方式及性能。

在售后环节，服务人员与消费者可通过虚拟世界沟通问题、质保产品等，在提供高效服务的同时节约时间、人力成本。

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技术创新赋能产业实践

而在市场发展方面，工业元宇宙亦是极具增长潜力的赛道。据高科技产业市场研究机构TrendForce集邦咨询数据显示，工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模于2025年达5400亿美元，2021至2025年复合成长率达15.35%。

趋势之下，已经有企业积极参与到工业元宇宙的基础实践之中，助力智能制造。

比如联想集团在AR/VR领域的布局。早在2015年，联想集团上海研究院就开始了AR智能眼镜设备的研发，并在2017年正式推出晨星AR，持续以AR/VR技术赋能航空领域、工业培训、医疗、教育等多个领域。

例如在商用大飞机的制造与装备领域，操作工人只需在办公室佩戴AR眼镜，就可通过联想晨星机器人身上的双目立体摄像头看到车间现场的实时立体画面，并用手部动作来远程控制机械臂来实现操作。此举可以让操作工人远离飞机喷漆间的有毒气体和粉尘，保证了工作的安全性与高效性。

在电力巡检领域，联想集团联想研究院上海分院推出了联想晨星智慧狗来助力电力企业实现“人机协作”。通过搭载多种传感器、加持人工智能算法、融合数字孪生和计算机视觉技术，联想晨星智慧狗能够提供任意巡视目标点位直观、沉浸、全面的元宇宙巡视体验，实现设备自主巡检、巡检信息总览、巡检点位信息配置、巡检线路及任务规划管理、巡检信息实时监控、巡检报告生成等功能，可以更大程度代替人工巡检作业，在提高工人工作安全性的同时实现电力企业的降本增效。

在政策支持力度加大、市场竞争激烈、工业转型升级背景下，工业元宇宙的发展方兴未艾。随着未来算力、5G等新型基础设施建设不断完善，云计算、大数据、人工智能等底层技术持续创新，以及VR/AR等相关硬件设备研发与应用产业链加速升级，工业元宇宙将真正普及应用于工业生产之中，并为我国工业数字化转型贡献更大价值。