“由虚向实” 工业元宇宙正加速落地
我国是全球唯一拥有全部工业门类的国家，丰富的制造业应用场景正等待着元宇宙潮水的润泽。
人类工程技术创新经历了蒸汽时代、电气时代、信息时代和互联网时代，工业元宇宙作为工业互联网更高级的形态，正得到社会各界的广泛关注。
早在2013年，德国提出的工业4.0中，虚实融合仿真技术就被认为是智能制造的核心。有观点认为，通过将信息物理系统、数字孪生与5G引发的AR、VR、AI计算机视觉、低时延远程控制等应用按照“元宇宙”的概念有机整合，便构建起了“工业元宇宙”。
与消费元宇宙相比，工业元宇宙更重视“由虚向实”的过程，关注解决确切场景中的具体问题，将覆盖工业生产全链条环节，元宇宙在工业领域的应用价值或远大于消费领域。
工业元宇宙现阶段的落地情况如何，未来又将走向何方？
元宇宙中的工业产品有哪些？
工业产品从简单到复杂，既有封闭系统，也有开放系统；数量从单个到少量，到数以万计、千万计乃至亿计的大规模；应用场景则千变万化。
因此工业产品的设计过程、工业制造与应用过程实际上是从不确定性向确定性转变的过程。进入元宇宙时代，工业产品也将发生相应的改变。
首先工业产品虚拟化达到可制造的水平。在消费领域，元宇宙强调沉浸感、真实感；而在工业领域，工业产品的虚拟化将达到可以实际生产的水平。
在现实中，企业往往根据职能分成设计师、工艺师、车间工艺师、车间生产工人、班组长、调度员等，在工艺和生产方面，设计师往往考虑得相对较少，这样就导致从设计到生产的过程中容易出现问题。造成这种结果的原因是基础设施能力、信息基础、设计手段和工具不足。
进入元宇宙时代，工业元宇宙将为提升虚拟化水平创造条件，如国产工业软件更具性价比，可以实现从三维设计的普及化，到计算机辅助加工的普及化、计算机辅助工程（仿真分析）的普及化。
其次工业产品将虚实结合。工业产品不仅仅是一台单纯的设备，还包括备品备件、安装调试、维修服务等内容。在物联网、工业互联网、5G移动网络的基础上，工业产品将更加智能化、智慧化。
工业产品的使用说明已从早期的使用书（包括文字与二维示意图），发展到三维的拆卸、安装爆炸图，再到提供二维码、查看拆卸安装的视频，乃至基于VR、AR的应用与维护训练。
随着元宇宙时代的到来，工业产品的能力将大幅提升，如工业机床设备、机械臂、机器人等。
例如：机床设备可引入视觉识别技术，应用人工智能，快速实现零件装夹；水稻插秧机器人经过设置后，可以自动规划路线、自动提升插秧台，在遇到树、电线杆等障碍物时会自动绕行；一架植保无人机喷洒农药，每小时作业量可达50～80亩，效率是人工的40～60倍，同时可以节约50%的农药使用量及90%的用水量。
元宇宙时代的工业产品，不仅可以前端作业，而且可以有近端的大数据、人工智能、算力支持，远程的人员支持、控制、操作与管理，乃至基于整体互联网生态的数据、知识、智能迭代升级。
最后工业产品会更加美化、人性化。传统的工业品给人冷冰冰的感觉，而进入元宇宙时代，不论是面向消费者的手机、冰箱、彩电、汽车等，还是面向专业应用的机床设备、工程机械等，都将会更加注重人的感觉和体验，在产品的应用方面，也将结合人的能力、行为和心理，使产品更符合人的需求。
工业设计以美学为基础，涉及心理学、社会学、人机工程学等，是各种学科、技术和审美观念的交叉产物。在满足工业产品功能要求的基础上，通过合理的材料、构造、加工及装饰等，使产品具有新的视觉品质，符合时代潮流，协调应用场景，使人获得美的享受。
工业距离元宇宙还有多远？
我国是全球唯一拥有全部工业门类的国家，丰富的制造业应用场景正等待着元宇宙潮水的润泽。
工信部发布的《虚拟现实产业发展白皮书5.0》中明确提出“通过财政资金促进虚拟现实技术产业化，支持面向工业、文化、教育等重点行业的虚拟现实技术应用”。
2022年开始，国内多地政府也开始推动元宇宙产业前瞻性布局，并陆续出台相关配套政策、构建产业园区、设立专项基金、引进相关企业与人才，引导元宇宙产业发展。
但对于传统工业而言，不管名词有多么深奥，只有真正能够应用到工厂的技术，才有现实价值和意义。
根据中国信息通信研究院发布的数据，2020 年中国数字经济规模达到 39.2 万亿元人民币，占 GDP 比重达 到 38.6%。传统产业在 GDP 所占比重更大，在数字化转型过程中，传统制造业距离元宇宙究竟还有多远？
当前国内不少企业正在向智能制造靠拢。作为高度依靠全自动化生产线生产的手机行业，就是典型之一。
目前，小米智能工厂一期已经下线生产，二期工厂也将预计于2023年底开始投入生产。小米智能工厂是高度智能化的“黑灯工厂”，内部可以实现全程自动化无人生产，仅进行人工物料补给，真正做到自动化、信息化、智能化，年产量达到百万台级别。
此外，汽车制造也需要高度的全自动化智能生产线。国内汽车厂商吉利汽车从新车设计、工艺开发、试产验证等都已大量使用到赛博物理系统，大大缩减了新车研制的周期。
在国内诸如中国石油、国家电网、宝钢股份、伊利等知名企业已经开始采用AR远程协助解决方案，应用于物流仓储、能源电力、快消制造等应用场景。
而随着元宇宙相关技术的逐步成熟，工业元宇宙的应用场景将覆盖产品从研发设计到销售售后的全生命周期，“虚实协同”指导和推进工业流程优化和效率提升，以实现降本增效、高效协同和节能减排。
筑牢基础 迎接工业元宇宙时代
工业元宇宙打造现实世界与虚拟世界互通发展，呈现虚实融合互相影响的形态，需要强大的算力、网络等基础技术作为底座，也需要强大的芯片、传感器、光学镜头、VR/AR设备等硬件设备支撑工业元宇宙的想象和发展。
为促进工业元宇宙从概念落实到应用，则需要进一步开展多方面研究和建设。对于工业元宇宙，政府和企业可以布局和发展工业元宇宙相关技术，不要过度吹捧概念，避免基础不牢导致“泡沫”过多。
一方面，要加速数字化、算力等新型基础设施建设，加强云计算、大数据、人工智能等基础技术研究。
一是持续推进数字化基础设施建设，推进“双千兆”网络部署与应用，支持工业企业运用新型网络技术和先进适用技术改造建设企业网络，为工业元宇宙提供高带宽、低延时、高可靠的网络接入能力。
二是加速建设数据中心，开展算力提升行动，推进国家枢纽节点之间进一步打通网络传输通道，加快实施“东数西算”工程，提升跨区域算力调度水平。三是鼓励高校、科研院所、企业等组织推进云计算、大数据等技术研究，加速工业元宇宙转化进程。
另一方面，应加强VR/AR等相关硬件设备研发与应用，推进光学镜头、显示面板、主控芯片、传感器、存储器等关键设备技术升级。
一是推进关键核心技术“揭榜挂帅”行动，针对芯片、传感器、存储器等核心技术和工具设备研发设立专项研究课题，面向高等院校、科研院所、企业等组织“揭榜挂帅”，呼吁有能力的组织围绕薄弱环节开展自主研发或联合研究。
二是加速推进建模、仿真类工业软件开发，支持有基础的企业持续开发和完善研发设计类工业软件，鼓励社会资本、产业基金支持我国研发设计类工业软件发展，拉近当前我国研发设计类工业软件与国外的差距，加速补齐短板，为元宇宙赋能工业奠定基础。
责编：孙浪
监制：李红梅
文章参考：
1.《“由虚向实”的工业元宇宙》Meta Post
2.《中国工程院院士李伯虎：工业元宇宙的三重内涵》光明网
3.《工业元宇宙：展望智能制造的未来形态》中国电子报
4.《最接地气的工业元宇宙解读》企业管理杂志
5.《拓展元宇宙更多可能性：AI与元宇宙相融互促》央广网