2023年9月，工業(yè)和信息化部等五部門印發(fā)了《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計(jì)劃（2023－2025年）》明確提出以構(gòu)建工業(yè)元宇宙、賦能制造業(yè)為主要目標(biāo)，大力探索虛實(shí)互促的制造業(yè)創(chuàng)新變革，在工業(yè)關(guān)鍵流程的元宇宙化改造、重點(diǎn)行業(yè)工業(yè)元宇宙布局、探索工業(yè)元宇宙創(chuàng)新應(yīng)用模式三個方向發(fā)力。

　　相較于前幾年大眾對工業(yè)元宇宙比較模糊的概念，當(dāng)前，以西門子、Aveva和Bentley Systems等公司為代表的企業(yè)已經(jīng)紛紛在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域邁出了探索的腳步，逐漸開始厘清工業(yè)元宇宙的構(gòu)建體系。

　　構(gòu)建工業(yè)元宇宙的模塊

　　數(shù)字孿生整合了一個物理物體全生命周期的所有數(shù)據(jù)。實(shí)際上，數(shù)字孿生可以精確地模擬物體的各個方面，模擬之準(zhǔn)確和細(xì)致達(dá)到了無異于真實(shí)物體的程度。因此，行業(yè)普遍認(rèn)為，數(shù)字孿生是構(gòu)建工業(yè)元宇宙的核心。

　　盡管工業(yè)元宇宙的基礎(chǔ)仍在建立過程中，但數(shù)字孿生已經(jīng)在改變我們的工作方式。例如，西門子利用數(shù)字孿生技術(shù)在中國南京規(guī)劃和模擬了一座7.3萬平方米工廠的建設(shè)過程。通過整合工廠、生產(chǎn)線和性能數(shù)據(jù)以及建筑信息，西門子能在實(shí)際投建前測試和驗(yàn)證工廠的性能和效率。數(shù)字孿生還被用于優(yōu)化工廠生產(chǎn)效率：新工廠的生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)工廠高出20%，生產(chǎn)靈活性高出30%，空間利用效率高出40%。

　　作為元宇宙毋庸置疑的構(gòu)建模塊，數(shù)字孿生的價(jià)值當(dāng)前已經(jīng)得到了證明，但讓工業(yè)元宇宙變得真正的沉浸、持久且能夠提供實(shí)時反饋所需的關(guān)鍵能力仍在不斷涌現(xiàn)。

　　1）連通性

　　西門子技術(shù)與創(chuàng)新管理主管Annika Hauptvogel表示，要想成為一個將物聯(lián)網(wǎng)的互動和協(xié)作提升到新水平的連貫實(shí)體，工業(yè)元宇宙不僅需要合適的硬件和軟件，還需要合適的結(jié)締組織。

　　Hauptvogel指出，元宇宙的關(guān)鍵組件包括“數(shù)字孿生、人工智能以及傳輸至虛擬應(yīng)用程序中的真實(shí)數(shù)據(jù)”，她補(bǔ)充道，“我們還需要連接解決方案，如5G或6G。邊緣計(jì)算和區(qū)塊鏈也是必要的，以確保環(huán)境的安全性。所有這些技術(shù)都已經(jīng)存在了，但棘手的部分是將它們結(jié)合在一起并連接起來。”

　　2）計(jì)算能力

　　另一個挑戰(zhàn)是獲得實(shí)時、沉浸式體驗(yàn)所需的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。“你需要極其強(qiáng)大的計(jì)算能力”來支持工業(yè)元宇宙，數(shù)字孿生研究院執(zhí)行董事兼首席科學(xué)家Michael Grieves表示。幸運(yùn)的是，他指出，“計(jì)算能力正在快速增長。當(dāng)初我工作使用的第一臺超級計(jì)算機(jī)，其計(jì)算能力為2500萬次。橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室最近安裝的超級計(jì)算機(jī)，其處理能力是它的400億倍。世界正在發(fā)生巨大變化。”

　　3）數(shù)字孿生保真度

　　各行業(yè)還必須找到創(chuàng)建和驗(yàn)證具有超高保真度模型的方法。為了擁有可靠的預(yù)測能力，數(shù)字孿生必須表現(xiàn)得與其在現(xiàn)實(shí)世界中的對應(yīng)物一模一樣。

　　4）互操作性

　　構(gòu)建和培育工業(yè)元宇宙的公司需要具備開放性和互操作性的解決方案，以實(shí)現(xiàn)無縫、實(shí)時和同步協(xié)作。為此，他們需要建立開放的API、兼容的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議，正如今天的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議套件一樣。這么做的目標(biāo)在于使用通用的語言集成工業(yè)元宇宙。這樣，用戶僅需通過拖放操作即可將他們的數(shù)字孿生與數(shù)十個甚至數(shù)百個其他的數(shù)字孿生相連。

　　目前，大多數(shù)數(shù)字孿生都是通過漫長而復(fù)雜的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程定制而成。這意味著實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并不容易。然而，在可互操作的開放系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化平臺支持下，各行業(yè)將能夠?qū)⑵鋽?shù)字孿生與合作伙伴和供應(yīng)商的數(shù)字孿生連接在一起，從而創(chuàng)建更大的生態(tài)系統(tǒng)，形成更深入的洞察。中小型企業(yè)也將受益于互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)檫@將有助于開發(fā)成本較低的即插即用解決方案，從而加速其參與元宇宙。

　　5）下一個經(jīng)濟(jì)時代

　　工業(yè)元宇宙也將需要并創(chuàng)造新的商業(yè)模式。“構(gòu)成工業(yè)元宇宙最重要的其中一部分是，它受到參與元宇宙的個人和企業(yè)的信任”，Hauptvogel表示。適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管不僅是為了確保并鼓勵協(xié)作和互操作，同時也有助于解決隱私和安全問題，并保護(hù)數(shù)字資產(chǎn)的知識產(chǎn)權(quán)。

　　因此，雷鳥全球管理學(xué)院執(zhí)行董事兼教授Landry Signe警告稱，“政策制定者和商業(yè)領(lǐng)袖應(yīng)該以目的為導(dǎo)向打造一個基于元宇宙的未來。”

　　此外，區(qū)塊鏈可能是提高元宇宙安全性和隱私的關(guān)鍵因素。埃森哲技術(shù)創(chuàng)新執(zhí)行董事Matthias Ziegler表示，區(qū)塊鏈數(shù)字身份技術(shù)可以幫助行業(yè)更好地了解“他們在與誰互動，無論是作為一家想向人類出售服務(wù)和產(chǎn)品的公司，還是在不同機(jī)器和數(shù)字組件之間的互動中。”此外，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的不可替代代幣（NFT）可以用于證明工業(yè)元宇宙中內(nèi)容和資產(chǎn)的存在、真實(shí)性和所有權(quán)。這將實(shí)現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)全生命周期的價(jià)值創(chuàng)造，并催生新的商業(yè)模式，如數(shù)字孿生交易。

　　數(shù)字平臺和市場也將成為關(guān)鍵的賦能要素，為各種規(guī)模的公司提供全面、開放和靈活的元宇宙解決方案。為數(shù)字世界專門設(shè)計(jì)新的融資工具同樣重要。“很多時候，技術(shù)并不是阻礙企業(yè)快速轉(zhuǎn)型的原因”，西門子金融服務(wù)公司首席執(zhí)行官Veronica Bienert表示，“通常，金融障礙才是嚴(yán)重阻礙進(jìn)步的原因。”大規(guī)模提供必要的融資產(chǎn)品需要金融和技術(shù)知識的結(jié)合，以及金融機(jī)構(gòu)、機(jī)器制造商、終端客戶以及整個生態(tài)系統(tǒng)中技術(shù)和服務(wù)合作伙伴之間的合作。

　　工業(yè)元宇宙落地場景

　　工業(yè)元宇宙將極大地改變當(dāng)今競爭激烈的市場。通過在數(shù)字世界中映射和模擬真實(shí)世界的機(jī)器、工廠、城市和其他復(fù)雜系統(tǒng)，工業(yè)元宇宙將賦能汽車、醫(yī)療等行業(yè)以數(shù)字化方式解決極其復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界問題。

　　在這一數(shù)字化新階段將出現(xiàn)能夠預(yù)測設(shè)備故障的虛擬傳感器、改善物流效率的自動駕駛卡車、提高生產(chǎn)力的協(xié)作機(jī)器人以及精細(xì)的供應(yīng)鏈優(yōu)化升級。其影響力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出產(chǎn)品開發(fā)和機(jī)械維護(hù)，賦能所有利益相關(guān)者超越地理限制開展合作，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造提供新的洞見。“你可以在工業(yè)生命周期的任一環(huán)節(jié)找到應(yīng)用場景，并通過工業(yè)元宇宙對其進(jìn)行優(yōu)化”，西門子數(shù)字化工業(yè)軟件產(chǎn)品管理可視化主管Ian Fisher表示。

　　工業(yè)元宇宙的一系列應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷涌現(xiàn)，令人印象深刻。從制造業(yè)和運(yùn)輸業(yè)，到公用事業(yè)和城市發(fā)展，其帶來的許多新功能將為各行各業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。以下是元宇宙在不同行業(yè)的部分用例：

　　1）優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程建設(shè)

　　來自不同部門、不同地點(diǎn)甚至不同行業(yè)的團(tuán)隊(duì)成員將能夠在協(xié)作環(huán)境中與客戶互動、設(shè)計(jì)新產(chǎn)品并獲得實(shí)時反饋，免去耗時、昂貴和資源密集型旅行的需要，也無需開發(fā)多個物理原型。此外，工業(yè)元宇宙創(chuàng)造了一個公平的工作環(huán)境。這意味著，分布式的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)能夠平等地為項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)，每個人都能成為創(chuàng)新者，無需承擔(dān)現(xiàn)實(shí)世界的風(fēng)險(xiǎn)和成本。

　　2）更廣泛的測試和驗(yàn)證

　　在高保真、多物理模擬環(huán)境中，各行業(yè)可以在測試大量不同場景的同時，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和合成數(shù)據(jù)訓(xùn)練賦能自主系統(tǒng)，從而縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，改善新設(shè)施的設(shè)計(jì)效率，或在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中盡早融入循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。

　　3）虛擬調(diào)試

　　使用制造系統(tǒng)的虛擬模型有助建立韌性，在早期階段即可檢測和糾正設(shè)計(jì)和軟件的錯誤，無需擔(dān)心中斷生產(chǎn)線或浪費(fèi)物理資源。

　　4）強(qiáng)化運(yùn)營能力

　　通過模擬工廠或其他工作場所，團(tuán)隊(duì)成員可以在數(shù)字世界中收集數(shù)據(jù)。這些信息可以用于為各類人工智能用例提供支持，如虛擬工廠規(guī)劃、自主機(jī)器人、預(yù)測性維護(hù)和大數(shù)據(jù)分析。此外，沉浸式實(shí)時模擬將為一線員工提供支持，提高他們在現(xiàn)實(shí)世界中的運(yùn)營效率。

　　5）提供培訓(xùn)機(jī)會，留住人才

　　在當(dāng)今勞動力市場緊張的情況下，組織無法承擔(dān)因無法提供培訓(xùn)和職業(yè)發(fā)展機(jī)會而失去人才的損失。因?yàn)樵钪婵梢猿降乩砦恢玫南拗茷閱T工提供遠(yuǎn)程訪問專家技能和虛擬培訓(xùn)模塊的機(jī)會。未來，這些技術(shù)將可能有助于緩解老齡化社會中勞動力短缺的問題。

　　工業(yè)元宇宙中，從整體制造工廠和交通網(wǎng)絡(luò)，到不斷發(fā)展的城市和高度復(fù)雜的人類系統(tǒng)，下一代數(shù)字孿生技術(shù)將運(yùn)用到萬事萬物中。通過連接物理世界和數(shù)字世界，工業(yè)元宇宙不僅將改變組織的運(yùn)作方式和員工的工作方式，還將通過推動可持續(xù)發(fā)展和改善人類生活，為社會帶來重大利益。

　?。ū疚木C合整理自工信部、西門子官網(wǎng)）

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