工業(yè)元宇宙技術(shù)架構(gòu)圖及產(chǎn)業(yè)分析

近日，由Unity中國聯(lián)合騰訊云與沙利文咨詢共同呈現(xiàn)的《2022年元宇宙系列白皮書》之《中國工業(yè)元宇宙發(fā)展洞見》（后稱“白皮書”）正式刊發(fā)。

工業(yè)元宇宙使整個工業(yè)體系能夠在虛擬化的背景下重構(gòu)，突破傳統(tǒng)邊界與束縛，促使產(chǎn)業(yè)融合，實現(xiàn)可持續(xù)性的降本增效。

工業(yè)元宇宙最重要的價值在于，對現(xiàn)代工業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)，做徹底的，全方位的、系統(tǒng)的數(shù)字孿生，使整個工業(yè)處于完全的數(shù)字化、智能化和信息化的直觀狀態(tài)，并且使整個工業(yè)體系能夠在虛擬化的背景下重構(gòu)，這種重構(gòu)打破了傳統(tǒng)工業(yè)、行業(yè)和企業(yè)的邊界與束縛，真正實現(xiàn)在技術(shù)支撐下的產(chǎn)業(yè)融合，最大化地提高生產(chǎn)效率。

通過設(shè)備數(shù)字孿生及流程全面數(shù)字化，提供生產(chǎn)系統(tǒng)的全數(shù)字孿生鏡像，工業(yè)元宇宙能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)托管，對物流、物資配送等，提供供應(yīng)鏈的全鏈條管理；對能源、電力等，提供鏡像分析與模擬試錯場景；解決迭代試錯成本高昂、升級困難的問題，實現(xiàn)可持續(xù)性的降本增效。

工業(yè)元宇宙涉及多類技術(shù)群的融合和創(chuàng)新，其中數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)構(gòu)成了工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)體系。

工業(yè)元宇宙豐富的特征和廣泛的應(yīng)用決定它的實現(xiàn)具有高復(fù)雜度，涉及多類技術(shù)群的融合和創(chuàng)新。工業(yè)元宇宙技術(shù)體系包括數(shù)字孿生技術(shù)群、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)群、泛AI技術(shù)群、新信息通信技術(shù)群以及工業(yè)制造相關(guān)技術(shù)群。

其中，智能網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)是工業(yè)元宇宙的技術(shù)底座；感知互聯(lián)、實體映射、多維建模、時空計算、仿真推演、可視化、虛實交互七個數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)構(gòu)成了工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)體系。

當(dāng)前工業(yè)元宇宙整體仍處于發(fā)展初期，行業(yè)應(yīng)用場景逐步落地，在制造、城市管理、交通、汽車、建筑、能源等行業(yè)已有不同程度的應(yīng)用。

在制造業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙聚焦于產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計、工藝流程管控和重大設(shè)備管理等場景；在城市管理領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙賦能城市規(guī)劃、建設(shè)、治理、優(yōu)化等全生命周期環(huán)節(jié)；在交通與汽車領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙應(yīng)用于交通工具的功能設(shè)計與研發(fā)、仿真測試、自動駕駛、故障診斷與設(shè)備維護等細(xì)分場景；在建筑領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙賦能建筑規(guī)劃設(shè)計、實施、運營維護等環(huán)節(jié)；在能源領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙的應(yīng)用覆蓋能源生產(chǎn)、儲運、管理和消費等場景。

工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)分析

工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈可分為基礎(chǔ)設(shè)施層、核心層和應(yīng)用層，中國企業(yè)在基礎(chǔ)設(shè)施層的布局相對領(lǐng)先，基本可實現(xiàn)自主可控；核心層的關(guān)鍵技術(shù)、軟硬件等主要依賴進口；應(yīng)用層多為本土企業(yè)與外企協(xié)同合作。

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工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈可分為基礎(chǔ)設(shè)施層、核心層和應(yīng)用層。

基礎(chǔ)設(shè)施層：包括通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、算力基礎(chǔ)設(shè)施和新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實時傳輸與分發(fā)、存儲計算與處理、數(shù)據(jù)挖掘與分析決策，保障工業(yè)元宇宙的正常運轉(zhuǎn)。目前中國企業(yè)在基礎(chǔ)設(shè)施層的布局處于較為領(lǐng)先的位置，基本上可實現(xiàn)完全的自主可控。

核心層：由交互體驗、產(chǎn)業(yè)平臺、建模仿真和數(shù)字孿生組成，其中數(shù)字孿生是工業(yè)元宇宙最為核心的組成部分。數(shù)字孿生為工業(yè)元宇宙虛實交互、虛實協(xié)同提供技術(shù)支撐，完成從現(xiàn)實工廠的設(shè)備或者裝置到虛擬世界的全真映射。

應(yīng)用層：現(xiàn)階段工業(yè)元宇宙的應(yīng)用場景主要集中在智慧城市、智慧交通、智能制造、智慧建筑、智能汽車、智慧能源等領(lǐng)域，通常由中國企業(yè)協(xié)同海外企業(yè)共同完成。

在中國數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮下，工業(yè)元宇宙以實現(xiàn)物理世界與信息世界交互與共融的需求應(yīng)運而生，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字人才培養(yǎng)、核心技術(shù)、數(shù)據(jù)安全等相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)將迎來黃金發(fā)展機遇。

工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力洞察

技術(shù)架構(gòu)：在政策規(guī)劃支撐下，工業(yè)元宇宙的技術(shù)架構(gòu)鏈條邏輯上分為基礎(chǔ)層、技術(shù)層、能力層、終端層、應(yīng)用層五大板塊。其中核心技術(shù)層涉及多類技術(shù)群的融合和創(chuàng)新并集成于平臺，實現(xiàn)工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域深度賦能。

關(guān)鍵路徑：工業(yè)元宇宙的崛起涉及多類技術(shù)群的融合和創(chuàng)新，實現(xiàn)工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字孿生技術(shù)、虛擬引擎技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、人機交互技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1.?數(shù)字孿生

數(shù)字孿生建模是將物理對象建立對應(yīng)的虛擬數(shù)字模型，該模型可以通過接收來自物理對象的數(shù)據(jù)而實時演化。建模、仿真和基于數(shù)據(jù)融合的數(shù)字線程是數(shù)字孿生體的三項核心技術(shù)。

2.?虛擬引擎

虛擬引擎是一套幫助開發(fā)者實現(xiàn)實時交互的軟件開發(fā)工具，旨在幫助開發(fā)者實現(xiàn)實時3D的高效率開發(fā)。虛擬引擎廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、城市等工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙或?qū)⒊蔀樘摂M引擎未來的藍(lán)海市場。

3.?泛人工智能

AI算法和AI技術(shù)的能力持續(xù)拓寬正加速“AI+工業(yè)元宇宙”的快速部署，AI在工業(yè)元宇宙中的應(yīng)用持續(xù)深化。AI技術(shù)改造工業(yè)的生產(chǎn)方式和決策模式，達(dá)到增效和提質(zhì)的作用，助推工業(yè)AI+快速落地。

4.?物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)元宇宙底層伴生技術(shù)，通過將工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通和系統(tǒng)互操作，為實現(xiàn)工業(yè)元宇宙萬物鏈接和虛實共生打下基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用將由簡單場景應(yīng)用向深層次應(yīng)用演進。

5.?智能交互（XR）

XR（AR、VR、MR）技術(shù)具備的三維可視化效果，能夠加快與工業(yè)場景中幾何設(shè)計、仿真模擬融合。智能交互技術(shù)有望持續(xù)賦能工業(yè)元宇宙的數(shù)字孿生應(yīng)用效果，在各應(yīng)用場景中實現(xiàn)仿真數(shù)字化。

6.?智能交互（數(shù)字全息）

數(shù)字全息技術(shù)可高度還原物體三維特征，利用計算機技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)以及全息化技術(shù)探索行業(yè)天花板，賦能工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)。數(shù)字全息技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域必不可少，深度應(yīng)用于生產(chǎn)制造中測量系統(tǒng)。

7.?智能網(wǎng)絡(luò)

智能網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)元宇宙最底層的基礎(chǔ)設(shè)施，基于云計算、邊緣計算、5G/6G網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)提供強大的算力和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為工業(yè)元宇宙用戶提供實時、流暢的沉浸式體驗。

8.?區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)枪I(yè)元宇宙數(shù)字經(jīng)濟生態(tài)圈去中心化和工業(yè)價值實現(xiàn)的核心底層技術(shù)，分布式賬本、共識機制、智能合約等區(qū)塊鏈核心技術(shù)可保障工業(yè)元宇宙經(jīng)濟系統(tǒng)公平、公開、透明。

工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)應(yīng)用實踐

業(yè)務(wù)場景：基于數(shù)字孿生的不斷發(fā)展，工業(yè)元宇宙所能覆蓋的虛擬場景廣度、產(chǎn)品生命周期長度、精細(xì)化及仿真程度亦隨著上升，可覆蓋產(chǎn)品從研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運維管理、到銷售服務(wù)階段全生命周期的業(yè)務(wù)場景。

功能應(yīng)用：工業(yè)元宇宙的功能應(yīng)用是在基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下實現(xiàn)，包括數(shù)字孿生、云渲染、虛實交互、大數(shù)據(jù)可視化、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)、工具與平臺?；谶@些技術(shù)、工具與平臺，物理世界中產(chǎn)品、服務(wù)或生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)可同步至虛擬空間中，虛擬世界中的模型和數(shù)據(jù)能夠與對應(yīng)的真實物理對象進行交互，這一系列過程的實現(xiàn)包括三維建模、遠(yuǎn)程虛擬控制、工業(yè)模擬仿真、實時監(jiān)控與運維、數(shù)字工廠展示等功能的輸出。

行業(yè)應(yīng)用：中國工業(yè)元宇宙整體處于發(fā)展初期階段，正在多個行業(yè)的應(yīng)用場景持續(xù)滲透，進行智能賦能，目前在城市管理、交通、汽車、建筑、制造、能源等行業(yè)已有不同程度的應(yīng)用。

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編輯：黃飛

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