中國工業元宇宙發展洞見（2022）

近日，由Unity中國聯合騰訊雲與沙利文咨詢共同呈現的《2022年元宇宙系列白皮書》之《中國工業元宇宙發展洞見》（後稱“白皮書”）正式刊發。 工業元宇宙使整個工業體系能夠在虛拟化的背景下重構，突破傳統邊界與束縛，促使産業融合，實作可持續性的降本增效。 工業元宇宙最重要的價值在于，對現代工業的複雜系統，做徹底的，全方位的、系統的數字孿生，使整個工業處于完全的數字化、智能化和資訊化的直覺狀态，并且使整個工業體系能夠在虛拟化的背景下重構，這種重構打破了傳統工業、行業和企業的邊界與束縛，真正實作在技術支撐下的産業融合，最大化地提高生産效率。 通過裝置數字孿生及流程全面數字化，提供生産系統的全數字孿生鏡像，工業元宇宙能夠實作生産托管，對物流、物資配送等，提供供應鍊的全鍊條管理；對能源、電力等，提供鏡像分析與模拟試錯場景；解決疊代試錯成本高昂、更新困難的問題，實作可持續性的降本增效。 工業元宇宙涉及多類技術群的融合和創新，其中數字孿生相關技術構成了工業元宇宙的關鍵技術體系。 工業元宇宙豐富的特征和廣泛的應用決定它的實作具有高複雜度，涉及多類技術群的融合和創新。工業元宇宙技術體系包括數字孿生技術群、智能網絡技術群、泛AI技術群、新資訊通信技術群以及工業制造相關技術群。 其中，智能網絡、大資料、人工智能、雲計算、區塊鍊等相關基礎技術是工業元宇宙的技術底座；感覺互聯、實體映射、多元模組化、時空計算、仿真推演、可視化、虛實互動七個數字孿生相關技術構成了工業元宇宙的關鍵技術體系。 目前工業元宇宙整體仍處于發展初期，行業應用場景逐漸落地，在制造、城市管理、交通、汽車、建築、能源等行業已有不同程度的應用。 在制造業領域，工業元宇宙聚焦于産品數字化設計、工藝流程管控和重大裝置管理等場景；在城市管理領域，工業元宇宙賦能城市規劃、建設、治理、優化等全生命周期環節；在交通與汽車領域，工業元宇宙應用于交通工具的功能設計與研發、仿真測試、自動駕駛、故障診斷與裝置維護等細分場景；在建築領域，工業元宇宙賦能建築規劃設計、實施、營運維護等環節；在能源領域，工業元宇宙的應用覆寫能源生産、儲運、管理和消費等場景。1工業元宇宙産業分析 工業元宇宙産業鍊可分為基礎設施層、核心層和應用層，中國企業在基礎設施層的布局相對領先，基本可實作自主可控；核心層的關鍵技術、軟硬體等主要依賴進口；應用層多為本土企業與外企協同合作。工業元宇宙産業鍊可分為基礎設施層、核心層和應用層。 基礎設施層：包括通信網絡基礎設施、算力基礎設施和新技術基礎設施，主要負責資料的實時傳輸與分發、存儲計算與處理、資料挖掘與分析決策，保障工業元宇宙的正常運轉。目前中國企業在基礎設施層的布局處于較為領先的位置，基本上可實作完全的自主可控。 核心層：由互動體驗、産業平台、模組化仿真和數字孿生組成，其中數字孿生是工業元宇宙最為核心的組成部分。數字孿生為工業元宇宙虛實互動、虛實協同提供技術支撐，完成從現實工廠的裝置或者裝置到虛拟世界的全真映射。 應用層：現階段工業元宇宙的應用場景主要集中在智慧城市、智慧交通、智能制造、智慧建築、智能汽車、智慧能源等領域，通常由中國企業協同海外企業共同完成。 在中國數字化轉型浪潮下，工業元宇宙以實作實體世界與資訊世界互動與共融的需求應運而生，資料标準化、數字人才培養、核心技術、資料安全等相關領域的企業将迎來黃金發展機遇。2工業元宇宙産業發展能力洞察 技術架構：在政策規劃支撐下，工業元宇宙的技術架構鍊條邏輯上分為基礎層、技術層、能力層、終端層、應用層五大闆塊。其中核心技術層涉及多類技術群的融合和創新并內建于平台，實作工業相關領域深度賦能。關鍵路徑：工業元宇宙的崛起涉及多類技術群的融合和創新，實作工業元宇宙的關鍵技術包括數字孿生技術、虛拟引擎技術、人工智能技術、物聯網技術、區塊鍊技術、人機互動技術、智能網絡技術。1. 數字孿生 數字孿生模組化是将實體對象建立對應的虛拟數字模型，該模型可以通過接收來自實體對象的資料而實時演化。模組化、仿真和基于資料融合的數字線程是數字孿生體的三項核心技術。 2. 虛拟引擎 虛拟引擎是一套幫助開發者實作實時互動的軟體開發工具，旨在幫助開發者實作實時3D的高效率開發。虛拟引擎廣泛應用于汽車、建築、城市等工業領域，工業元宇宙或将成為虛拟引擎未來的藍海市場。 3. 泛人工智能 AI算法和AI技術的能力持續拓寬正加速“AI+工業元宇宙”的快速部署，AI在工業元宇宙中的應用持續深化。AI技術改造工業的生産方式和決策模式，達到增效和提質的作用，助推工業AI+快速落地。 4. 物聯網 物聯網是工業元宇宙底層伴生技術，通過将工業資源的網絡互聯、資料互通和系統互操作，為實作工業元宇宙萬物連結和虛實共生打下基礎。物聯網在工業領域應用将由簡單場景應用向深層次應用演進。 5. 智能互動（XR） XR（AR、VR、MR）技術具備的三維可視化效果，能夠加快與工業場景中幾何設計、仿真模拟融合。智能互動技術有望持續賦能工業元宇宙的數字孿生應用效果，在各應用場景中實作仿真數字化。 6. 智能互動（數字全息） 數字全息技術可高度還原物體三維特征，利用計算機技術、光學成像技術以及全息化技術探索行業天花闆，賦能工業元宇宙産業。數字全息技術在工業制造領域必不可少，深度應用于生産制造中測量系統。 7. 智能網絡 智能網絡是工業元宇宙最底層的基礎設施，基于雲計算、邊緣計算、5G/6G網絡和大資料等技術提供強大的算力和網絡基礎設施為工業元宇宙使用者提供實時、流暢的沉浸式體驗。 8. 區塊鍊 區塊鍊是工業元宇宙數字經濟生态圈去中心化和工業價值實作的核心底層技術，分布式賬本、共識機制、智能合約等區塊鍊核心技術可保障工業元宇宙經濟系統公平、公開、透明。3工業元宇宙産業應用實踐 業務場景：基于數字孿生的不斷發展，工業元宇宙所能覆寫的虛拟場景廣度、産品生命周期長度、精細化及仿真程度亦随着上升，可覆寫産品從研發設計、生産制造、運維管理、到銷售服務階段全生命周期的業務場景。 功能應用：工業元宇宙的功能應用是在基礎設施的支撐下實作，包括數字孿生、雲渲染、虛實互動、大資料可視化、工業網際網路等相關技術、工具與平台。基于這些技術、工具與平台，實體世界中産品、服務或生産流程資料可同步至虛拟空間中，虛拟世界中的模型和資料能夠與對應的真實實體對象進行互動，這一系列過程的實作包括三維模組化、遠端虛拟控制、工業模拟仿真、實時監控與運維、數字工廠展示等功能的輸出。 行業應用：中國工業元宇宙整體處于發展初期階段，正在多個行業的應用場景持續滲透，進行智能賦能，目前在城市管理、交通、汽車、建築、制造、能源等行業已有不同程度的應用。