“元宇宙”賦能工業創新架構發展

張楠

自2010年以來，人類進入技術革命蓬勃發展的新時期，在5G、云計算、大數據、人工智能、區塊鏈、VR/AR等技術深度融合發展的今天，我們看到元宇宙已進入快速發展的前沿發展賽道。那么在工業領域，元宇宙又將對我國的智能制造產業發生什么樣的變化呢？

帶著疑問，我們走訪了由北京市科委、中關村管委會科普專項經費支持的科學家創新沙龍活動現場，對話中國機電一體化協會會長李亞平、中國移動通信集團設計院原副院長劉濤、北京金山頂尖科技股份有限公司元宇宙研究院院長、北京優锘科技有限公司行業標準顧問紀德勇等專家，解讀工業元宇宙是如何賦能工業創新架構發展，又是怎樣助力我國智能制造產業高質量發展。

隨著數字孿生（DT）、增強現實（AR）、人工智能（AI）、虛擬現實（VR）等元宇宙底層技術不斷進步融合，元宇宙的應用范圍正在不斷拓展，每個行業都從自身角度，為元宇宙賦予了不同的定義。未來，工業領域將會實現與“元宇宙”的深度融合，集聚行業上下游資源，為制造業強勁發展注入新動能，推進智能制造產業轉型升級。

中國機電一體化協會會長、中國機械科學研究總院集團有限公司原副院長李亞平介紹了智能制造的基本相關概念、產業發展概況與趨勢、“十四五”智能制造發展規劃;元宇宙的基本概念;各地產業政策、區域發展等內容。

首先，李亞平對智能制造主流概念和發展趨勢展開系統全面的解讀：“智能制造工程是《中國制造2025》提出的五大工程之一，是制造強國戰略的主攻方向。2016年5月，工信部發布《智能制造工程實施指南（2016-2020）》規劃指出，以構建新型制造體系為目標，重點聚焦‘五三五十’重點任務，即攻克五類關鍵技術裝備、夯實三大智能制造基礎、培育推廣五種智能制造新模式、推進十大重點領域成套裝備集成應用。”

“從智能制造產業化區域分布看，我國正在形成珠三角、長三角、環渤海和中西部四大產業集聚區。”李亞平為大家描繪一幅我國智能制造產業大發展、大繁榮的宏偉藍圖：“中西部地區形成以四川、河南、安徽為核心打造先進激光、3D打印產業;珠三角地區以廣東為核心正逐步成為中國智能制造主陣地，廣州以機器人及智能裝備為核心建設產業集群、深圳重點打造機器人和可穿戴設備產業;環渤海地區以北京、山東為核心發揮科研能力突出、高校院所集中等優勢集聚人才、科技、資金等生產要素;長三角地區以上海、江蘇、浙江為核心，上海在關鍵零部件、機器人和航空航天裝備方面領先，南京形成軌道交通、汽車零部件和新型電力裝備為特色的產業集群。”

隨著傳統制造向智能制造不斷轉型升級，傳統制造將更好地結合“工業元宇宙”轉型智能制造，為提高生產效率、降低生產成本的智能制造高質量發展貢獻科技力量。“要在元宇宙的背景下認識智能制造的發展思路和方向。”李亞平建議：“通過工業元宇宙體系構建，立足制造本質，緊扣智能特征;以工藝、裝備為核心;以數據為基礎;依托制造單元、車間、工廠、供應鏈和產業集群等載體;構建虛實融合、知識驅動、動態優化、安全高效的智能制造系統，實現工業元宇宙和智能制造深度融合發展。”

中國機電一體化協會會長李亞平

北京金山頂尖科技股份有限公司元宇宙研究院李正海院長分享了工業元宇宙概論，包括工業元宇宙的定義、迫切性與落地方法。

李正海首先為大家描述了“工業元宇宙”的基本概念：“工業元宇宙是目前三維設計、虛擬現實、增強現實、人工智能、數字孿生、物聯網、5G網絡、大數據、云計算等新興技術的發展優化升級的有機大集成。作為基礎設施將大幅度提升算力、展示力、交互水平和通訊流量、速率、數據儲量，在改變人們思維模式，促進創意、創新、創業的同時促進工業產品的豐富性、高質量、精細化、藝術性，更具競爭力，進而創造巨大的經濟價值和社會價值。”

談到工業元宇宙對工業創新架構發展的賦能。李正海表示：“工業在國民經濟中占有重要地位，因此結合國家政策，將兩化融合、智能制造、數字化轉型與元宇宙結合，提高其技術水平、能力，將對工業產生巨大影響，從而促進工業企業產品、工業企業生產過程中和工業產品質量上升到卓越水平。”

面對工業元宇宙的探索方向，李正海給出十六字方針：“既不癡迷、也不觀望、適度投入、試探推進。”隨后，李正海從可行性、必要性和迫切性展開分析。

李正海形象地舉了一個開發油泵油嘴的計算機輔助設計體系的事例來說明工業元宇宙在操作層面的可行性。“這樣一套體系由基礎數據輸入、繪圖數據處理和自動生成圖形組成，把原先需要工程師工作一個月的模式轉變為兩天就可以完成的工作模式。”李正海表示，通過這樣一個人機合成的系統模式，效率明顯提升，為工業企業高質量發展注入了新的動能。

“在很多情況下，許多企業采用先進技術往往是被逼的。”李正海形象的解讀工業元宇宙的應用迫切性：“作為一個企業，不是孤立的，需要與其他企業保持一致，而為了更好地提升企業的核心競爭力，甚至很多時候都要領先一步，這樣才能贏得市場。而工業元宇宙的發展，恰恰為企業創新發展、搶占先機提供了更多的空間和機會。”

李正海表示：“元宇宙作為一種新興的理念、技術、生態，結合企業的具體業務進行探討分析其應用，將可以更好地理解具體執行的模式、應用的方法，帶來業務變化，分析投入產出，創造更大價值。”

北京金山頂尖科技股份有限公司元宇宙研究院院長李正海

其中，李正海認為，安全管理是工業元宇宙落地的重要應用之一。“在準備階段，通過工業元宇宙建立一套智能系統，安全人員輸入當日任務信息后，系統展示出相關材料，這樣具備針對性，就可以大幅度提高效率。一些不確定的問題，系統可以進行智能性的探索性應答。采用虛擬化模式，人機交互的形式進行預演及檢查確認，然后上崗。安全工作涉及的材料很多、范圍很廣，采用這種有針對性的人工智能模式會大大提高預期工作成效。在工作進行和管理階段，安全人員可攜帶一些具備邊緣計算、傳輸能力、信息采集、遠程遙控等功能的元宇宙設備，如果出現疑難問題，就可以在第一時間向后臺服務器、云計算中心提交請求。使得安全人員可以更好地掌控態勢、順利解決。尤其對于一些風險較高的工作例如核設備的檢測，可以實現遠程的監控、指導，有效避免了安全隱患的發生。”

工業元宇宙的應用，不僅提高了工作效率、降低了生產成本、提高了產品品質，還在以人為本的前提下加強了安全管理、避免了安全隱患。由此可見，工業元宇宙技術的真正落地、有序推廣是行之有效的。在李正海看來，目前國家和各省市大力推動智能化改造和數字化轉型的大勢所趨下，迫切需要用新的理念、新的技術武裝自己，工業元宇宙的真正意義不是高屋建瓴，而是在于把理念落到實處，實現普及應用、深化應用和高水平應用。

在北京優锘科技有限公司行業標準顧問紀德勇的眼中，隨著數字孿生技術在不同應用場景的不斷成熟，工業元宇宙插上了數字孿生可視化技術的翅膀，將更好地與現實連接，攜手同促進、一起向未來。

紀德勇介紹了工業元宇宙的數字孿生核心技術，實現了異構集成、真實再現、快速交付;構建了一站式數字孿生平臺，包括工具平臺，資源商店、生態空間;并展示了報警器生產線、風電廠運營管理等一些實際的應用場景案例，從技術到落地、從成果到轉化，“一條龍”式的解讀生動詳實。

北京優锘科技有限公司行業標準顧問紀德勇

在紀德勇看來，工業元宇宙的數字孿生是具有內涵的，它對現實世界的數字化建模用可視化技術展現，通過數字孿生世界更便捷的認知和管理現實世界;是具有前瞻性的，它以多維空間大數據為基礎，打通邏輯世界和物理世界，貫穿數字空間和現實世界，實現全域感知與運行監測的智能分析;是廣泛應用的，它覆蓋IT及IOT全領域，可以為各行業提供數字孿生可視化解決方案。

在金融領域，它重點表現在金融業科技信息報送系統、金融一體化運維和金融安保可視化技術;在能源領域，它重點表現在智慧工廠、智慧礦山、數字電網、智慧變電站建設;在教育領域，它重點表現在基于多網融合管理平臺的智慧校園、綠色校園、平安校園建設;在醫療領域，它重點表現在醫院智能運營和醫院運營集成中心。同時，工業元宇宙還在智慧城市、智慧園區、智慧工廠、智慧農業、智慧交通、智慧港口、智慧機場、智慧航運、消防應急等方方面面發生著潛移默化的改變，將“工業元宇宙，一起向未來”的理念發揮到極致。

中國移動通信集團設計院原副院長劉濤對本次對話進行總結，他認為數字孿生普遍被認為是元宇宙的基礎，而數字孿生未來的深化就是也要對人。目前的VR頭盔、5G網絡、算力都還有待提高。但是數字孿生提出已經接近10年，而且其標準化程度、技術成熟度都已經到了大規模的應用的階段。未來工業元宇宙在不同場景的深入應用，將更好地推動工業全場景鏈路的效率提升、能耗降低、安全生產、勞動力減少與優化、敏捷研發、質量改善等方面發展，將有更多巨大的實際表現，創造更大的實際價值。

通過與會專家的分享，我們從工業元宇宙的宏觀環境、政策，再到概念解讀和發展愿景，以及成功的實施案例有了較為深刻的理解認識，內容豐富、形式新穎、系統全面、生動形象，幫助大家對元宇宙、尤其是工業元宇宙的認識逐步加深。

讓我們攜起手來，一起共赴工業元宇宙的智慧之旅，一起共享工業元宇宙帶給我們的便捷與福祉！