工业元宇宙：展现智能制造的未来形态
工业元宇宙使整个工业体系能够在虚拟化的背景下重构，突破传统边界与束缚，促使产业融合，实现可持续性的降本增效。
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。
近日，工信部工业文化发展中心牵头成立了工业元宇宙协同发展组织，并发布了《工业元宇宙创新发展三年行动计划（2022-2025）》。
业内人士表示，随着制造业数字化需求纵深推进，“工业元宇宙”开始成为继工业互联网之后推动制造业转型升级的新引擎。
何为工业元宇宙？
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？
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。
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。
工业元宇宙的行业落地有哪些？
工业元宇宙最重要的价值在于，对现代工业的复杂系统，做彻底的，全方位的、系统的数字孪生，使整个工业处于完全的数字化、智能化和信息化的直观状态，并且使整个工业体系能够在虚拟化的背景下重构。
这种重构打破了传统工业、行业和企业的边界与束缚，真正实现在技术支撑下的产业融合，最大化地提高生产效率。
通过设备数字孪生及流程全面数字化，提供生产系统的全数字孪生镜像，工业元宇宙能够实现生产托管，对物流、物资配送等，提供供应链的全链条管理；对能源、电力等，提供镜像分析与模拟试错场景；解决迭代试错成本高昂、升级困难的问题，实现可持续性的降本增效。
当前工业元宇宙整体仍处于发展初期，行业应用场景逐步落地，在制造、城市管理、交通、汽车、建筑、能源等行业已有不同程度的应用。
在制造业领域，工业元宇宙聚焦于产品数字化设计、工艺流程管控和重大设备管理等场景。
在城市管理领域，工业元宇宙赋能城市规划、建设、治理、优化等全生命周期环节。
在交通与汽车领域，工业元宇宙应用于交通工具的功能设计与研发、仿真测试、自动驾驶、故障诊断与设备维护等细分场景。
在建筑领域，工业元宇宙赋能建筑规划设计、实施、运营维护等环节。
在能源领域，工业元宇宙的应用覆盖能源生产、储运、管理和消费等场景。
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。
结 语
随着工业互联网创新发展工程的深入实施，我国涌现了大量数字化网络化创新应用，工业元宇宙是一个跨越更大范围、更大时间的、包含更多内容的大型平台，是数据资源、设备资源、人力资源的载体，也是企业发展、行业发展、地区发展的着力点。
工业元宇宙的新兴技术也将为我国工业互联网智能化探索提供了基础方法，成为支撑我国制造业高质量发展的关键抓手。
责编：孙浪
监制：李红梅
文章参考：
1.《中国工业元宇宙发展洞见（2022）》工信头条
2.《工信部发布工业元宇宙三年计划，成立工业元宇宙协同发展组织》澎湃新闻
3.《工业元宇宙：智能制造的未来形态》维科网
4.《IDC最新展望：未来5-10年是工业元宇宙高速发展阶段 数字主权将成关键基础设施》科创板日报