“元宇宙”賦能工業(yè)創(chuàng)新架構(gòu)發(fā)展

張楠

自2010年以來，人類進(jìn)入技術(shù)革命蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，在5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、VR/AR等技術(shù)深度融合發(fā)展的今天，我們看到元宇宙已進(jìn)入快速發(fā)展的前沿發(fā)展賽道。那么在工業(yè)領(lǐng)域，元宇宙又將對我國的智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)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(guān)村管委會(huì)科普專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持的科學(xué)家創(chuàng)新沙龍活動(dòng)現(xiàn)場，對話中國機(jī)電一體化協(xié)會(huì)會(huì)長李亞平、中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)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(yōu)锘科技有限公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顧問紀(jì)德勇等專家，解讀工業(yè)元宇宙是如何賦能工業(yè)創(chuàng)新架構(gòu)發(fā)展，又是怎樣助力我國智能制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

隨著數(shù)字孿生（DT）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、人工智能（AI）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等元宇宙底層技術(shù)不斷進(jìn)步融合，元宇宙的應(yīng)用范圍正在不斷拓展，每個(gè)行業(yè)都從自身角度，為元宇宙賦予了不同的定義。未來，工業(yè)領(lǐng)域?qū)?huì)實(shí)現(xiàn)與“元宇宙”的深度融合，集聚行業(yè)上下游資源，為制造業(yè)強(qiáng)勁發(fā)展注入新動(dòng)能，推進(jìn)智能制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

中國機(jī)電一體化協(xié)會(huì)會(huì)長、中國機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司原副院長李亞平介紹了智能制造的基本相關(guān)概念、產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況與趨勢、“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃;元宇宙的基本概念;各地產(chǎn)業(yè)政策、區(qū)域發(fā)展等內(nèi)容。

首先，李亞平對智能制造主流概念和發(fā)展趨勢展開系統(tǒng)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(qiáng)國戰(zhàn)略的主攻方向。2016年5月，工信部發(fā)布《智能制造工程實(shí)施指南（2016-2020）》規(guī)劃指出，以構(gòu)建新型制造體系為目標(biāo)，重點(diǎn)聚焦‘五三五十’重點(diǎn)任務(wù)，即攻克五類關(guān)鍵技術(shù)裝備、夯實(shí)三大智能制造基礎(chǔ)、培育推廣五種智能制造新模式、推進(jìn)十大重點(diǎn)領(lǐng)域成套裝備集成應(yīng)用。”

“從智能制造產(chǎn)業(yè)化區(qū)域分布看，我國正在形成珠三角、長三角、環(huán)渤海和中西部四大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。”李亞平為大家描繪一幅我國智能制造產(chǎn)業(yè)大發(fā)展、大繁榮的宏偉藍(lán)圖：“中西部地區(qū)形成以四川、河南、安徽為核心打造先進(jìn)激光、3D打印產(chǎn)業(yè);珠三角地區(qū)以廣東為核心正逐步成為中國智能制造主陣地，廣州以機(jī)器人及智能裝備為核心建設(shè)產(chǎn)業(yè)集群、深圳重點(diǎn)打造機(jī)器人和可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè);環(huán)渤海地區(qū)以北京、山東為核心發(fā)揮科研能力突出、高校院所集中等優(yōu)勢集聚人才、科技、資金等生產(chǎn)要素;長三角地區(qū)以上海、江蘇、浙江為核心，上海在關(guān)鍵零部件、機(jī)器人和航空航天裝備方面領(lǐng)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(chǎn)業(yè)集群。”

隨著傳統(tǒng)制造向智能制造不斷轉(zhuǎn)型升級，傳統(tǒng)制造將更好地結(jié)合“工業(yè)元宇宙”轉(zhuǎn)型智能制造，為提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的智能制造高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)科技力量。“要在元宇宙的背景下認(rèn)識(shí)智能制造的發(fā)展思路和方向。”李亞平建議：“通過工業(yè)元宇宙體系構(gòu)建，立足制造本質(zhì)，緊扣智能特征;以工藝、裝備為核心;以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ);依托制造單元、車間、工廠、供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)集群等載體;構(gòu)建虛實(shí)融合、知識(shí)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、安全高效的智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)元宇宙和智能制造深度融合發(fā)展。”

中國機(jī)電一體化協(xié)會(huì)會(huì)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(yè)元宇宙概論，包括工業(yè)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(yè)元宇宙”的基本概念：“工業(yè)元宇宙是目前三維設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能、數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展優(yōu)化升級的有機(jī)大集成。作為基礎(chǔ)設(shè)施將大幅度提升算力、展示力、交互水平和通訊流量、速率、數(shù)據(jù)儲(chǔ)量，在改變?nèi)藗兯季S模式，促進(jìn)創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的同時(shí)促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的豐富性、高質(zhì)量、精細(xì)化、藝術(shù)性，更具競爭力，進(jìn)而創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。”

談到工業(yè)元宇宙對工業(yè)創(chuàng)新架構(gòu)發(fā)展的賦能。李正海表示：“工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，因此結(jié)合國家政策，將兩化融合、智能制造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型與元宇宙結(jié)合，提高其技術(shù)水平、能力，將對工業(yè)產(chǎn)生巨大影響，從而促進(jìn)工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中和工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上升到卓越水平。”

面對工業(yè)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(jìn)。”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(gè)開發(fā)油泵油嘴的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)體系的事例來說明工業(yè)元宇宙在操作層面的可行性。“這樣一套體系由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入、繪圖數(shù)據(jù)處理和自動(dòng)生成圖形組成，把原先需要工程師工作一個(gè)月的模式轉(zhuǎn)變?yōu)閮商炀涂梢酝瓿傻墓ぷ髂Ｊ健！崩钫１硎荆ㄟ^這樣一個(gè)人機(jī)合成的系統(tǒng)模式，效率明顯提升，為工業(yè)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入了新的動(dòng)能。

“在很多情況下，許多企業(yè)采用先進(jìn)技術(shù)往往是被逼的。”李正海形象的解讀工業(yè)元宇宙的應(yīng)用迫切性：“作為一個(gè)企業(yè)，不是孤立的，需要與其他企業(yè)保持一致，而為了更好地提升企業(yè)的核心競爭力，甚至很多時(shí)候都要領(lǐng)先一步，這樣才能贏得市場。而工業(yè)元宇宙的發(fā)展，恰恰為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、搶占先機(jī)提供了更多的空間和機(jī)會(huì)。”

李正海表示：“元宇宙作為一種新興的理念、技術(shù)、生態(tài)，結(jié)合企業(yè)的具體業(yè)務(wù)進(jìn)行探討分析其應(yīng)用，將可以更好地理解具體執(zhí)行的模式、應(yīng)用的方法，帶來業(yè)務(wù)變化，分析投入產(chǎn)出，創(chuàng)造更大價(jià)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(rèn)為，安全管理是工業(yè)元宇宙落地的重要應(yīng)用之一。“在準(zhǔn)備階段，通過工業(yè)元宇宙建立一套智能系統(tǒng)，安全人員輸入當(dāng)日任務(wù)信息后，系統(tǒng)展示出相關(guān)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(tǒng)可以進(jìn)行智能性的探索性應(yīng)答。采用虛擬化模式，人機(jī)交互的形式進(jìn)行預(yù)演及檢查確認(rèn)，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(huì)大大提高預(yù)期工作成效。在工作進(jìn)行和管理階段，安全人員可攜帶一些具備邊緣計(jì)算、傳輸能力、信息采集、遠(yuǎn)程遙控等功能的元宇宙設(shè)備，如果出現(xiàn)疑難問題，就可以在第一時(shí)間向后臺(tái)服務(wù)器、云計(jì)算中心提交請求。使得安全人員可以更好地掌控態(tài)勢、順利解決。尤其對于一些風(fēng)險(xiǎn)較高的工作例如核設(shè)備的檢測，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控、指導(dǎo)，有效避免了安全隱患的發(fā)生。”

工業(yè)元宇宙的應(yīng)用，不僅提高了工作效率、降低了生產(chǎn)成本、提高了產(chǎn)品品質(zhì)，還在以人為本的前提下加強(qiáng)了安全管理、避免了安全隱患。由此可見，工業(yè)元宇宙技術(shù)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(dòng)智能化改造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大勢所趨下，迫切需要用新的理念、新的技術(shù)武裝自己，工業(yè)元宇宙的真正意義不是高屋建瓴，而是在于把理念落到實(shí)處，實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用、深化應(yīng)用和高水平應(yīng)用。

在北京優(yōu)锘科技有限公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顧問紀(jì)德勇的眼中，隨著數(shù)字孿生技術(shù)在不同應(yīng)用場景的不斷成熟，工業(yè)元宇宙插上了數(shù)字孿生可視化技術(shù)的翅膀，將更好地與現(xiàn)實(shí)連接，攜手同促進(jìn)、一起向未來。

紀(jì)德勇介紹了工業(yè)元宇宙的數(shù)字孿生核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)集成、真實(shí)再現(xiàn)、快速交付;構(gòu)建了一站式數(shù)字孿生平臺(tái)，包括工具平臺(tái)，資源商店、生態(tài)空間;并展示了報(bào)警器生產(chǎn)線、風(fēng)電廠運(yùn)營管理等一些實(shí)際的應(yīng)用場景案例，從技術(shù)到落地、從成果到轉(zhuǎn)化，“一條龍”式的解讀生動(dòng)詳實(shí)。

北京優(yōu)锘科技有限公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)顧問紀(jì)德勇

在紀(jì)德勇看來，工業(yè)元宇宙的數(shù)字孿生是具有內(nèi)涵的，它對現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化建模用可視化技術(shù)展現(xiàn)，通過數(shù)字孿生世界更便捷的認(rèn)知和管理現(xiàn)實(shí)世界;是具有前瞻性的，它以多維空間大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，打通邏輯世界和物理世界，貫穿數(shù)字空間和現(xiàn)實(shí)世界，實(shí)現(xiàn)全域感知與運(yùn)行監(jiān)測的智能分析;是廣泛應(yīng)用的，它覆蓋IT及IOT全領(lǐng)域，可以為各行業(yè)提供數(shù)字孿生可視化解決方案。

在金融領(lǐng)域，它重點(diǎn)表現(xiàn)在金融業(yè)科技信息報(bào)送系統(tǒng)、金融一體化運(yùn)維和金融安保可視化技術(shù);在能源領(lǐng)域，它重點(diǎn)表現(xiàn)在智慧工廠、智慧礦山、數(shù)字電網(wǎng)、智慧變電站建設(shè);在教育領(lǐng)域，它重點(diǎn)表現(xiàn)在基于多網(wǎng)融合管理平臺(tái)的智慧校園、綠色校園、平安校園建設(shè);在醫(yī)療領(lǐng)域，它重點(diǎn)表現(xiàn)在醫(yī)院智能運(yùn)營和醫(yī)院運(yùn)營集成中心。同時(shí)，工業(yè)元宇宙還在智慧城市、智慧園區(qū)、智慧工廠、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通、智慧港口、智慧機(jī)場、智慧航運(yùn)、消防應(yīng)急等方方面面發(fā)生著潛移默化的改變，將“工業(yè)元宇宙，一起向未來”的理念發(fā)揮到極致。

中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院原副院長劉濤對本次對話進(jìn)行總結(jié)，他認(rèn)為數(shù)字孿生普遍被認(rèn)為是元宇宙的基礎(chǔ)，而數(shù)字孿生未來的深化就是也要對人。目前的VR頭盔、5G網(wǎng)絡(luò)、算力都還有待提高。但是數(shù)字孿生提出已經(jīng)接近10年，而且其標(biāo)準(zhǔn)化程度、技術(shù)成熟度都已經(jīng)到了大規(guī)模的應(yīng)用的階段。未來工業(yè)元宇宙在不同場景的深入應(yīng)用，將更好地推動(dòng)工業(yè)全場景鏈路的效率提升、能耗降低、安全生產(chǎn)、勞動(dòng)力減少與優(yōu)化、敏捷研發(fā)、質(zhì)量改善等方面發(fā)展，將有更多巨大的實(shí)際表現(xiàn)，創(chuàng)造更大的實(shí)際價(jià)值。

通過與會(huì)專家的分享，我們從工業(yè)元宇宙的宏觀環(huán)境、政策，再到概念解讀和發(fā)展愿景，以及成功的實(shí)施案例有了較為深刻的理解認(rèn)識(shí)，內(nèi)容豐富、形式新穎、系統(tǒng)全面、生動(dòng)形象，幫助大家對元宇宙、尤其是工業(yè)元宇宙的認(rèn)識(shí)逐步加深。

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