工業元宇宙：展望智能制造的未來形態

導讀

圖1  展望工業元宇宙賦能的工業場景

資料來源：賽迪顧問，2022,03

（一）研發設計

　　相比現階段利用工業軟件進行產品設計，工業元宇宙相關技術應用下的研發設計將在更大程度上提高產品開發效率、降低產品開發成本。在產品設計方面，通過工業元宇宙平臺可控制產品應用時的環境因素，并基于在工業元宇宙平臺中設計的產品模型對產品各零部件的作用方式做出直觀、精準的模擬，能夠有效驗證產品性能。在協同設計方面，工業元宇宙能夠打破地域限制，支持多方協同設計，用戶也可以在工業元宇宙平臺上參與產品設計并體驗其設計的產品。在用戶體驗方面，工業元宇宙平臺上的產品研發經過用戶的深層參與，更加貼近用戶需求，并能在更大程度上增強用戶體驗。

（二）生產優化

　　通過工業元宇宙平臺，能夠沉浸式體驗虛擬智能工廠的建設和運營過程，與虛擬智能工廠中的設備、產線進行實時交互，可以更加直觀、便捷地優化生產流程、開展智能排產。在智能工廠建設前期，可利用工業元宇宙平臺建設與現實智能工廠的建筑結構、產線布置、生產流程、設備結構一致的虛擬智能工廠，從而能夠實現對產能配置、設備結構、人員動線等方面合理性的提前驗證。對于智能工廠生產過程中的任何變動，都可以在虛擬智能工廠中進行模擬，預測生產狀態，實現生產流程優化。例如，寶馬與英偉達正開展虛擬工廠相關合作，寶馬引入英偉達元宇宙平臺（Omniverse平臺）協調31座工廠生產，有望將寶馬的生產規劃效率提高30%。

（三）設備運維

　　相對于現階段利用大數據分析的預測性維護，基于工業元宇宙的設備運維能夠打破空間限制，有效提高設備運維響應效率和服務質量。在工業元宇宙平臺建立的虛擬空間中，運維人員將不受地域限制，在生產設備出現問題時，能夠實現遠程實時確認設備情況，及時修復問題。對于難度大、復雜程度高的設備問題，可以通過工業元宇宙平臺匯聚全球各地的專家，共同商討解決方案，從而提高生產效率。

（四）產品測試

　　對于應用標準高、測試要求復雜的產品，工業元宇宙能夠提供虛擬環境以開展試驗驗證和產品性能測試。通過虛實結合實現物理空間和虛擬空間的同步測試，更加直觀地感受產品的內外部變化，提高測試認證效率和準確性。例如，相對于民用消費級芯片產品，車規級AI芯片由于工作環境多變、安全性要求高等因素，功能設計復雜，其研發、測試、認證流程十分嚴苛，需滿足多項國際國內行業標準。工業元宇宙可為車規級AI芯片提供虛擬測試空間，工程師可以用較低的成本對車規級AI芯片進行測試，也可以模擬和體驗搭載AI芯片的自動駕駛汽車，提高車規級AI芯片的測試、認證效率。

（五）技能培訓

　　工業元宇宙能夠有效提高教學培訓效率，為高等院校、企業等組織提供培訓學生、員工專業技能的虛擬設備，讓學員更加直觀地操作生產設備。同時，對于地震、失火等極端特殊情況，可以通過工業元宇宙平臺搭建虛擬空間，供相關人員演習逃生路線和檢驗事故處理辦法。

三、筑牢基礎，迎接“工業元宇宙”時代的到來

　　工業元宇宙打造現實世界與虛擬世界互通發展，呈現虛實融合互相影響的形態，需要強大的算力、網絡等基礎技術作為底座，也需要強大的芯片、傳感器、光學鏡頭、VR/AR設備等硬件設備支撐工業元宇宙的想象和發展。為促進工業元宇宙從概念落實到應用，需要進一步開展多方面研究和建設。對于工業元宇宙，我們倡議政府和企業可以布局和發展工業元宇宙相關技術，不要過度吹捧概念，避免基礎不牢導致“泡沫”過多。

　　一方面，要加速數字化、算力等新型基礎設施建設，加強云計算、大數據、人工智能等基礎技術研究。一是持續推進數字化基礎設施建設，推進“雙千兆”網絡部署與應用，支持工業企業運用新型網絡技術和先進適用技術改造建設企業網絡，為工業元宇宙提供高帶寬、低延時、高可靠的網絡接入能力。二是加速建設數據中心，開展算力提升行動，推進國家樞紐節點之間進一步打通網絡傳輸通道，加快實施“東數西算”工程，提升跨區域算力調度水平。三是鼓勵高校、科研院所、企業等組織推進云計算、大數據等技術研究，加速工業元宇宙轉化進程。

　　另一方面，應加強VR/AR等相關硬件設備研發與應用，推進光學鏡頭、顯示面板、主控芯片、傳感器、存儲器等關鍵設備技術升級。一是推進關鍵核心技術“揭榜掛帥”行動，針對芯片、傳感器、存儲器等核心技術和工具設備研發設立專項研究課題，面向高等院校、科研院所、企業等組織“揭榜掛帥”，呼吁有能力的組織圍繞薄弱環節開展自主研發或聯合研究。二是加速推進建模、仿真類工業軟件開發，支持有基礎的企業持續開發和完善研發設計類工業軟件，鼓勵社會資本、產業基金支持我國研發設計類工業軟件發展，拉近當前我國研發設計類工業軟件與國外的差距，加速補齊短板，為元宇宙賦能工業奠定基礎。