【壓縮機網(wǎng)】2021年是元宇宙元年，2025年依舊是熱度不減，尤其是數(shù)字孿生、VR等技術(shù)在工廠仿真方面的應(yīng)用。元宇宙包括消費元宇宙與產(chǎn)業(yè)元宇宙，而工業(yè)元宇宙則是產(chǎn)業(yè)元宇宙的重要組成部分。工業(yè)元宇宙是對現(xiàn)實工業(yè)世界進(jìn)行虛擬化、數(shù)字化的過程，打造全息的數(shù)字工業(yè)世界，實現(xiàn)工業(yè)物理世界與虛擬世界的虛實融合、虛實疊加與虛實聯(lián)動，做到以虛促實、以虛強實，進(jìn)而提升工業(yè)價值創(chuàng)造能力，重構(gòu)數(shù)字工業(yè)發(fā)展新生態(tài)。工業(yè)元宇宙的應(yīng)用成熟度要優(yōu)于消費元宇宙，在制造業(yè)有很多成功案例。在元宇宙概念被提出與炒作之前，制造業(yè)就已經(jīng)開始應(yīng)用元宇宙平臺、工具、技術(shù)與場景來服務(wù)企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營與管理了。諸如，VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)在沉浸式場景體驗方面的應(yīng)用，AR（增強現(xiàn)實）技術(shù)在遠(yuǎn)程運維服務(wù)方面的實踐，以及數(shù)字孿生（DT）技術(shù)，在工廠規(guī)劃設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、工藝規(guī)劃、銷售管理、客戶服務(wù)、物流運營等領(lǐng)域的模擬與仿真應(yīng)用……
根據(jù)工信部于2022年11月發(fā)布的《工業(yè)元宇宙創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃（2022-2025）》，未來聚焦工業(yè)領(lǐng)域研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)裝配、遠(yuǎn)程協(xié)同、銷售、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，以及工業(yè)文化數(shù)字藏品、數(shù)字人等細(xì)分領(lǐng)域場景，推動工業(yè)元宇宙創(chuàng)新、發(fā)展與應(yīng)用。對于壓縮機、數(shù)控機床等裝備制造企業(yè)來說，工業(yè)元宇宙機會均等，沒有理由錯失機會。
解讀工業(yè)元宇宙本質(zhì)
工業(yè)元宇宙的本質(zhì)是虛擬現(xiàn)實，承載著工業(yè)企業(yè)新一次革命性的生產(chǎn)、經(jīng)營與管理飛躍，通過高度仿真的虛擬世界創(chuàng)造新生態(tài)、新場景、新連接與新體驗，以虛擬世界的高仿真、高精度、全場景、全體驗來改進(jìn)與優(yōu)化物理世界，達(dá)到物理實體最優(yōu)化。當(dāng)然，物理實體可以是企業(yè)、系統(tǒng)、模型或流程。制造企業(yè)通過采用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、3D虛擬引擎等技術(shù)，對制造商的園區(qū)、車間、生產(chǎn)線、設(shè)備、工藝、流程等場景以及研、供、產(chǎn)、銷、服、管等環(huán)節(jié)，進(jìn)行模擬、仿真、驗證與調(diào)優(yōu)，使企業(yè)達(dá)到最佳的運行狀態(tài)。
一、虛實融合。元宇宙的本質(zhì)是虛擬世界和真實世界相融合，并形成一個與現(xiàn)實世界相打通且平行的虛擬空間。諸如，VR面向純粹的虛擬世界，AR以現(xiàn)實世界為主提供增強信息，MR則強調(diào)現(xiàn)實世界與虛擬世界相“混合”并相得益彰，數(shù)字孿生（DT）是虛擬世界對現(xiàn)實世界的完整鏡像，增強版VR以虛擬世界為主，數(shù)字對象作為現(xiàn)實世界的代理并受之驅(qū)動。工業(yè)元宇宙強調(diào)的不是脫實向虛，而是虛實相融、虛實疊加與虛實協(xié)同，形成虛實價值一體化。微軟在與川崎重工的合作中，通過AR創(chuàng)建出一個能復(fù)刻現(xiàn)實世界的數(shù)字化工作空間，從而加快維修和啟動新生產(chǎn)線的進(jìn)程。川崎重工的車間工人可佩戴微軟HoloLens頭顯設(shè)備來輔助生產(chǎn)、維修和供應(yīng)鏈管理，工人可以更快發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線發(fā)生故障的原因。同時，專業(yè)維修人員可不親自到現(xiàn)場，而是通過AR的視覺提示指導(dǎo)現(xiàn)場佩戴頭顯的工人修理損壞部件。
二、工業(yè)生態(tài)。工業(yè)元宇宙是元宇宙在工業(yè)領(lǐng)域的落地與拓展，是新型數(shù)字工業(yè)空間、新型工業(yè)智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可加速形成虛實互動的智能制造新模式，提升工業(yè)價值創(chuàng)造，重構(gòu)數(shù)字工業(yè)發(fā)展新生態(tài)，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向未來高級形態(tài)發(fā)展。工業(yè)元宇宙通過對復(fù)雜工業(yè)場景的全域感知、孿生建模和深度仿真，實現(xiàn)對工業(yè)系統(tǒng)和生產(chǎn)過程對全要素協(xié)同管控和全局優(yōu)化運行，形成人際協(xié)同、虛實互控、數(shù)字融合對新生產(chǎn)模式。工業(yè)元宇宙除了滿足企業(yè)已經(jīng)存在的需求外，還可以帶動新需求，拓寬企業(yè)視野，打破市場邊界，衍生新興產(chǎn)業(yè)。通過數(shù)字技術(shù)與工業(yè)技術(shù)融合，將產(chǎn)生一些新原理、新方法、新工藝、新產(chǎn)品、新裝備，能夠促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，有利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化，創(chuàng)造出制造業(yè)的新業(yè)態(tài)。工業(yè)元宇宙從三個維度顛覆了傳統(tǒng)制造業(yè)：一是創(chuàng)新制造模式，如個性化定制、分布式制造、3D打印增材制造、遠(yuǎn)程制造等；二是創(chuàng)新管理模式，實現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程服務(wù)、遠(yuǎn)程運維等，數(shù)字化管理走向成熟；三是變革生產(chǎn)方式，通過把數(shù)字世界和機器世界融合起來，實現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。
三、場景內(nèi)容。工業(yè)元宇宙的應(yīng)用場景覆蓋全程化，從產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計到售后服務(wù)乃至再制造的產(chǎn)品全生命周期。從工業(yè)系統(tǒng)的層級來看，實現(xiàn)設(shè)備級、產(chǎn)線級、車間級、工廠級乃至產(chǎn)業(yè)鏈級應(yīng)用。工業(yè)元宇宙立足于場景問題優(yōu)化與提升，它是為具體場景而生。中國寶武集團以“數(shù)實融合，產(chǎn)業(yè)元生”為理念，構(gòu)建工業(yè)元宇宙應(yīng)用的十大場景：遠(yuǎn)程設(shè)備操控、協(xié)同研發(fā)設(shè)計、設(shè)備協(xié)同作業(yè)、柔性輔助裝配、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質(zhì)檢、設(shè)備故障診斷、廠區(qū)智能物流、無人智能巡檢、生產(chǎn)現(xiàn)場檢測等，這些場景內(nèi)容的核心是人、機、物、系統(tǒng)、資源與數(shù)據(jù)。再如，海爾卡奧斯COSMOPlat立足數(shù)字孿生技術(shù)，在工廠端，賦能海爾鄭州熱水器燈塔工廠，實現(xiàn)對工業(yè)場景以及產(chǎn)品的模擬、仿真，縮短50%的產(chǎn)品研發(fā)周期。在企業(yè)端，賦能臥龍電機，對設(shè)備、產(chǎn)線進(jìn)行建模，將訂單進(jìn)行最大化的排產(chǎn)，充分利用生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)價值，減少閑置期，創(chuàng)造最大效益。
四、價值協(xié)同。工業(yè)元宇宙通過虛擬空間，可實現(xiàn)對研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、營銷銷售、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)和場景的全面模擬，還可覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈并與產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴進(jìn)行價值互動，這就是價值協(xié)同。工業(yè)元宇宙意義不在于酷炫的技術(shù)，而是可以給制造企業(yè)帶來的實際價值。面對工業(yè)領(lǐng)域“千企千面”“千行千面”的特點，數(shù)字孿生技術(shù)作為通往工業(yè)元宇宙的核心引擎，不僅可創(chuàng)造全景化、沉浸式應(yīng)用體驗，更可幫助企業(yè)實現(xiàn)全鏈路、全流程、全場景的數(shù)字化?？傊?，制造企業(yè)通過工業(yè)元宇宙，可實現(xiàn)線上與線下價值協(xié)同，以及產(chǎn)業(yè)鏈成員之間的價值協(xié)同，以及企業(yè)價值鏈各關(guān)鍵節(jié)點的價值協(xié)同。另外，傳統(tǒng)制造企業(yè)的一大痛點是“信息孤島”，各部門數(shù)據(jù)互不相同，只能進(jìn)行單點優(yōu)化，效率提升非常困難。而工業(yè)元宇宙將打破數(shù)據(jù)孤島，以統(tǒng)一的元宇宙信息模型對全鏈路信息進(jìn)行表達(dá)，將單點優(yōu)化范式轉(zhuǎn)型升級為全鏈路協(xié)同優(yōu)化。
五、決策智能。工業(yè)元宇宙還是數(shù)字化、智能化決策系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)智能實現(xiàn)科學(xué)、自主、自動與智慧決策，取代傳統(tǒng)的經(jīng)驗決策。決策智能覆蓋智能決策全生命周期，從數(shù)據(jù)采集、分析挖掘、實時計算、AI模型、決策判斷到持續(xù)調(diào)優(yōu)。數(shù)字孿生可為實際業(yè)務(wù)決策提供依據(jù)，可視化決策系統(tǒng)實際應(yīng)用價值極大?；诩扔泻Ａ繑?shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)可視化建立一系列業(yè)務(wù)決策模型，實現(xiàn)對當(dāng)前狀態(tài)的評估，對過去發(fā)生問題的診斷，以及對未來趨勢的預(yù)測，為業(yè)務(wù)決策提供全面、精準(zhǔn)的決策依據(jù)?？▕W斯聚數(shù)字孿生解決方案——D3OS，三個D分別代表數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、決策智能，即以數(shù)據(jù)構(gòu)建新的生產(chǎn)要素，以數(shù)字孿生構(gòu)建場景底座，以工業(yè)智能幫助決策最優(yōu)化，助力企業(yè)數(shù)字化建設(shè)。從時間、空間、虛實三個維度來賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打破地域、時間的限制，實現(xiàn)透明可視的虛實協(xié)同及高效資源調(diào)度，達(dá)到生產(chǎn)制造的最優(yōu)解。英偉達(dá)立足3D設(shè)計與協(xié)作平臺Omniverse，打通西門子的開放數(shù)字平臺Xcelerator，借助來自西門子的基于物理世界的數(shù)字模型和來自于英偉達(dá)的實時仿真技術(shù)，共同打造工業(yè)元宇宙，幫助企業(yè)快速且準(zhǔn)確地作出決策。
六、全景體驗。裸商時代，包括制造業(yè)在內(nèi)的實體商業(yè)進(jìn)入透明化、可視化時代。制造企業(yè)若想帶給員工及客戶360度甚至720度全景化、無死角、無盲區(qū)體驗，唯有工業(yè)元宇宙可以解憂！模擬與仿真創(chuàng)造一個虛擬的高仿真世界，并可通過數(shù)據(jù)及視覺、聽覺、觸覺等體驗來感受細(xì)節(jié)的力量。這是一種身臨其境的沉浸式體驗，工業(yè)元宇宙的最大價值是可帶來沉浸感、存在感與獲得感。在工業(yè)場景下，工業(yè)元宇宙體驗可以為制造企業(yè)構(gòu)建更全面的洞察，甚至可逐步實現(xiàn)全感官洞察。在南方電網(wǎng)應(yīng)急管理基地，采取增強現(xiàn)實AR、虛擬現(xiàn)實VR、全息3D、全視角仿真沉浸式CAVE、臺風(fēng)和地震模擬仿真系統(tǒng)、沉浸式環(huán)幕虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)應(yīng)用，將現(xiàn)場高風(fēng)險、高成本的實訓(xùn)科目轉(zhuǎn)化為安全、低成本、可重復(fù)的虛擬仿真訓(xùn)練科目，讓受訓(xùn)者在元宇宙沉浸應(yīng)用場景中完成培訓(xùn)演練課程，有效提升應(yīng)急實訓(xùn)效果。
工業(yè)元宇宙應(yīng)用價值
一切皆可工業(yè)元宇宙！工業(yè)元宇宙不但可以促進(jìn)制造企業(yè)提質(zhì)、降本與增效，還可服務(wù)于產(chǎn)業(yè)鏈治理、供應(yīng)鏈優(yōu)化與價值鏈精益化，實現(xiàn)企業(yè)的全質(zhì)化升級與鏈?zhǔn)綌?shù)字化轉(zhuǎn)型。
一、全面連接并構(gòu)建分布式商業(yè)。制造企業(yè)要廣泛連接合作伙伴，與基于利益相關(guān)者的各種社會與市場力量合作。尤其是分布在各地的供應(yīng)商、市場客戶（經(jīng)銷商、代理商及用戶）與企業(yè)直屬的分支機構(gòu)。如果沒有云計算、邊緣計算、區(qū)塊鏈、XR等技術(shù)支持，根本無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程連接。諸如，基于AR的遠(yuǎn)程協(xié)同與指導(dǎo)應(yīng)用，覆蓋從遠(yuǎn)程設(shè)計評審、遠(yuǎn)程生產(chǎn)運維指導(dǎo)、遠(yuǎn)程項目驗收、遠(yuǎn)程營銷展示到遠(yuǎn)程售后服務(wù)的全生命周期業(yè)務(wù)。AR通過與真實物理設(shè)備一一映射的數(shù)字孿生設(shè)備具象化，實現(xiàn)真實設(shè)備與虛擬設(shè)備融合，讓數(shù)據(jù)價值賦能于人。聯(lián)想ThinkReality VRX解決方案除頭戴顯示器與服務(wù)之外，包含一個云軟件平臺，可以幫助全球客戶全球在任意地點部署和管理企業(yè)應(yīng)用程序與內(nèi)容。比如，聯(lián)想可提供端到端交付服務(wù)，滿足客戶從戰(zhàn)略計劃到應(yīng)用部署的全鏈路需求。
二、打造透明化、可視化工廠。數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的核心要素，是數(shù)字孿生應(yīng)用的“血液”。若沒有多元融合數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生應(yīng)用便失去了“動力源”。數(shù)字孿生可視化是一項聚焦數(shù)字孿生體多源數(shù)據(jù)視覺表現(xiàn)形式的專項技術(shù)，是承擔(dān)數(shù)字孿生體系中人機交互功能的核心技術(shù)。通過借助圖形手段和可視化技術(shù)處理孿生體數(shù)據(jù)信息，結(jié)合三維場景實時渲染和數(shù)據(jù)建模，對多源數(shù)據(jù)加以可視化解釋，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)可視化交互，并提優(yōu)現(xiàn)實應(yīng)用?？▕W斯COSMOPlat平臺的D3OS數(shù)字孿生產(chǎn)品，最快可在十幾分鐘內(nèi)構(gòu)建可視、可管、可預(yù)測的虛擬工廠，以統(tǒng)一的操作和三維可視化界面與真實的工業(yè)環(huán)境建立交互，助力企業(yè)高效、自由搭建工業(yè)元宇宙。
三、通過虛實融合實現(xiàn)場景創(chuàng)新。工業(yè)智能是工業(yè)元宇宙的智能引擎和場景生成器，基于深度學(xué)習(xí)、知識圖譜、邊緣智能和新智能科學(xué)技術(shù)，為工業(yè)元宇宙塑造豐富的虛擬場景，生成隨機內(nèi)容和事件，實現(xiàn)“三鏈”的集成、協(xié)同與拓展。工業(yè)元宇宙不僅可以復(fù)原工業(yè)場景，更可以創(chuàng)新工業(yè)場景。諸如，用戶參與共創(chuàng)，進(jìn)行開放式創(chuàng)新；用戶跨越渠道商，直接面向制造商進(jìn)行產(chǎn)品定制（C2M）。海爾卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建了“大規(guī)模定制示范線”，客戶通過PAD登陸海爾定制平臺，提出定制要求之后，需求信息馬上到達(dá)生產(chǎn)線并進(jìn)行自動排產(chǎn)，僅需幾分鐘即可拿到自己的專屬定制品?？▕W斯以大規(guī)模定制為核心，實現(xiàn)了“三個顛覆”：第一，從大規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模定制，從以企業(yè)為中心到以用戶為中心；第二，倡導(dǎo)“人單合一”，員工價值與用戶價值合一；第三，以用戶為中心，利益相關(guān)方價值分享?？▕W斯構(gòu)建出集平臺生態(tài)、科技生態(tài)與賦能生態(tài)于一體的“三合一”生態(tài)，實現(xiàn)了員工、企業(yè)與用戶各方的價值統(tǒng)一和分享。
四、打造沉浸式體驗促進(jìn)價值感知。價值感知包括作為內(nèi)部客戶的員工的價值感知與外部市場客戶價值感知，價值是建立起客戶信心的源泉。最好的價值感知方式則是沉浸式體驗，如身臨其境般的具有代入感的細(xì)節(jié)化、情景式體驗。起亞汽車制造公司的開發(fā)設(shè)計師一般會從歐洲總部飛到韓國設(shè)計部門參會完成評審，但新冠疫情導(dǎo)致工程師無法到現(xiàn)場參會。對此，芬蘭工業(yè)級VR頭顯制造商Varjo Technologies Oy公司推出VR頭顯設(shè)備和具有虛擬協(xié)作功能的Autodesk VRED平臺，可讓每個人遠(yuǎn)程聚集到一個沉浸式元宇宙空間中。如此，來自德國、韓國的設(shè)計師、工程師以及企業(yè)高管可圍繞在汽車3D模型旁進(jìn)行探討，免去出差就可完成任務(wù)。從前，需要一周才能完成的工作，現(xiàn)在全球團隊可以在VR中一周完成四次。除了會議應(yīng)用，還可讓更多的人參與汽車設(shè)計，VR平臺可同時容納20人沉浸式參與。
五、系統(tǒng)問題點發(fā)掘與改進(jìn)提優(yōu)。工業(yè)元宇宙強調(diào)可視化、準(zhǔn)確性和調(diào)優(yōu)性，更關(guān)注確切場景中的確切問題。因此，在工業(yè)的元宇宙中，客戶更愿意為解決問題所創(chuàng)造的價值付費。工業(yè)元宇宙通過創(chuàng)造一個高精度的數(shù)字孿生場景，把現(xiàn)實世界中的問題映射進(jìn)元宇宙中。在元宇宙中通過仿真與模擬來尋找解決方案，再把最優(yōu)解部署回現(xiàn)實世界。3D技術(shù)引擎服務(wù)商Unity可助力制造企業(yè)，通過數(shù)字孿生把真實世界的物理資產(chǎn)構(gòu)建虛擬“拷貝”，在虛擬世界中完成一些真實世界中不方便、甚至具備破壞性的測試，使用數(shù)字孿生體進(jìn)行驗證，不僅操控簡便，而且可以避免現(xiàn)實中真實產(chǎn)品的損耗和資源浪費。另外，還可立足虛擬實體對行動方案進(jìn)行試錯，避免風(fēng)險出現(xiàn)在實物物理應(yīng)用上。聯(lián)想與青島特鋼共同搭建的圖像識別預(yù)警系統(tǒng)，可準(zhǔn)確進(jìn)行上料臺鋼坯位置檢測、鋼坯編號識別、加熱爐內(nèi)鋼坯位置檢測，有效地解決了傳統(tǒng)巡檢中依靠工人對異常工況進(jìn)行觀察時，漏檢誤檢且處置不及時的問題，使人均效率、協(xié)同效率與機組工作時間均得到有效提升。此外，圖像識別預(yù)警系統(tǒng)還進(jìn)一步降低了人員成本，打造國內(nèi)人力成本最低的特鋼高線生產(chǎn)線。
工業(yè)元宇宙落地場景
工業(yè)元宇宙落地的核心技術(shù)是數(shù)字孿生及XR（擴展現(xiàn)實，XR=VR+AR+MR）應(yīng)用。寶馬公司iFACTORY在落地方面，采取TEMS四步法：T——Training。構(gòu)建數(shù)字孿生的說明指導(dǎo)，提升一線工作者操作設(shè)備、維護(hù)設(shè)備的能力；E——Experience。在數(shù)字孿生體構(gòu)建起來后，讓參觀者、學(xué)習(xí)者快速提升認(rèn)知；M——Monitor and control。通過數(shù)字孿生世界與實時數(shù)據(jù)整合，對正在建造運行的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行監(jiān)理、狀態(tài)維護(hù)和管控；S——Simulation，在數(shù)字孿生完整狀態(tài)下，用仿真技術(shù)模擬物理世界運行。至于具體應(yīng)用場景，制造企業(yè)可參考下述“八大場景”。
一、品牌數(shù)字化傳播。品牌傳播包括廣告?zhèn)鞑?、?nèi)容傳播、活動傳播與體驗傳播，工業(yè)元宇宙是一個交互性更強的品牌數(shù)字化傳播平臺。制造企業(yè)元宇宙品牌傳播有兩個基點：第一，基于公共型元宇宙平臺打造品牌社區(qū)，圍繞元宇宙平臺的資源開展數(shù)智化品牌營銷。如英偉達(dá)（NVIDIA）公司推出的全宇宙Omniverse，針對客戶應(yīng)用市場推動新技術(shù)產(chǎn)品，可在AI、虛擬世界和數(shù)字人三個方向為客戶提供服務(wù)；第二，基于制造企業(yè)私域工業(yè)元宇宙，開展數(shù)智化品牌營銷，如施耐德、ABB、西門子等知名企業(yè)開展元宇宙營銷。
二、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計。工業(yè)元宇宙以產(chǎn)品為核心，通過打造與現(xiàn)實工業(yè)經(jīng)濟映射和交互的虛擬世界，構(gòu)建起基于工業(yè)產(chǎn)品全生命周期的虛實共生。寶馬使用Omniverse來設(shè)計整個工廠的數(shù)字孿生體系，在真實生產(chǎn)新產(chǎn)品前，就完成設(shè)計、模擬、優(yōu)化等一系列復(fù)雜過程。另外，工業(yè)元宇宙還有助新產(chǎn)品在不同環(huán)境中開展測試。波音公司正在研擬在工業(yè)元宇宙中，打造虛擬三維數(shù)字孿生飛機，并開發(fā)一個能夠運行模擬飛行環(huán)境的生產(chǎn)系統(tǒng)。如此，工程師可以在數(shù)字孿生系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)計，還可以進(jìn)行更為復(fù)雜和精細(xì)化的測試。
三、生產(chǎn)系統(tǒng)管理。工業(yè)元宇宙可使工業(yè)生產(chǎn)更協(xié)同、更高效、更安全、更智能、更精準(zhǔn)與更低成本。如在汽車制造業(yè)，工業(yè)元宇宙能夠整合整個汽車工廠業(yè)務(wù)流程、工廠空間、生產(chǎn)過程，把資產(chǎn)、產(chǎn)品、流程、組織和人員等實體，進(jìn)行虛擬化表示。這可為汽車生產(chǎn)制造帶來了新的作業(yè)思路，借助元宇宙平臺搭建一個數(shù)字仿生工廠，深度模擬整個汽車制造過程。寶馬引入英偉達(dá)的工業(yè)元宇宙平臺協(xié)調(diào)生產(chǎn)后，計劃將生產(chǎn)效率提高30%，實現(xiàn)每56秒生產(chǎn)一輛整車。高斯（中國）通過與聯(lián)想攜手，推進(jìn)一站式數(shù)據(jù)采集、傳輸及搭建可視化管控的物聯(lián)網(wǎng)平臺，設(shè)備故障率降低了50%，設(shè)備平均廢張減少80%，售后服務(wù)客戶滿意度提升了80%。
四、工藝仿真設(shè)計。工藝仿真是在虛擬環(huán)境下，真實再現(xiàn)各設(shè)備在工藝過程中的各種動作姿態(tài)、進(jìn)程與細(xì)節(jié)。數(shù)字化工藝仿真是利用產(chǎn)品的三維數(shù)字樣機，對產(chǎn)品的裝配過程統(tǒng)一建模，實現(xiàn)產(chǎn)品從零件、組件裝配成產(chǎn)品的整個過程的模擬和仿真。如此，在建立產(chǎn)品和資源數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，就可在產(chǎn)品的設(shè)計階段模擬出產(chǎn)品的實際生產(chǎn)過程，而無需實物樣機，使合格的設(shè)計模型加速轉(zhuǎn)化為工廠新產(chǎn)品。通過工業(yè)元宇宙平臺，通過沉浸式體驗虛擬智能工廠的建設(shè)和運營過程，與虛擬智能工廠中的設(shè)備、產(chǎn)線進(jìn)行實時交互，可以更加直觀、便捷地優(yōu)化生產(chǎn)流程，開展智能排產(chǎn)。寶馬與英偉達(dá)正開展虛擬工廠相關(guān)合作，寶馬引入英偉達(dá)Omniverse平臺，協(xié)調(diào)31座工廠生產(chǎn)，并開展虛擬工藝仿真，可將寶馬的生產(chǎn)效率提高30%。
五、員工模擬培訓(xùn)。基于數(shù)字孿生、VR、AR等技術(shù)的培訓(xùn)，不但可用于員工培訓(xùn)，還廣泛應(yīng)用于客戶培訓(xùn)，培訓(xùn)效果優(yōu)良。林肯電氣控股公司采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以減少焊接工人培訓(xùn)時間，同時提高熟練程度。那些接受VR培訓(xùn)的焊工總體認(rèn)證水平比傳統(tǒng)培訓(xùn)組高出41.6%，培訓(xùn)時間比傳統(tǒng)培訓(xùn)組節(jié)約23%，人均培訓(xùn)成本降低243美元。工業(yè)元宇宙在汽車和航空業(yè),VR培訓(xùn)正變得更加普遍。大眾汽車公司以全球倡議形式發(fā)起VR計劃，可為奧迪、西亞特、斯柯達(dá)和大眾的10000名員工提供VR培訓(xùn)。英偉達(dá)公司把打造的全宇宙（Omniverse）平臺作為服務(wù)客戶的有效技術(shù)與工具，如客戶培訓(xùn)、客戶服務(wù)等。面向客戶工程師提供培訓(xùn)，幫助他們快速形成各種數(shù)字孿生場景，加上英偉達(dá)提供的AI和底層GPU算力，在客戶工廠里面形成場景化應(yīng)用。
六、制造智能化轉(zhuǎn)型。工業(yè)元宇宙的發(fā)展可以為智能制造帶來巨大的想象空間。據(jù)TrendForce集邦咨詢預(yù)測,到2025年，工業(yè)元宇宙將催動全球智能制造市場規(guī)模突破5400億美元。工業(yè)元宇宙與智能制造融合，就如把企業(yè)打包進(jìn)虛擬世界來建設(shè)一座虛擬工廠，并與現(xiàn)實工廠的數(shù)據(jù)同步，做到各種生產(chǎn)要素可視化、可分析、可驗證、可智能管理，從而減少運營維護(hù)成本，提高生產(chǎn)效率。從2018年起，無錫先導(dǎo)智能裝備公司確立了從設(shè)備制造商向整體解決方案服務(wù)商轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)。不僅可以提供動力電池生產(chǎn)整線所有工序的裝備，并配套自主研發(fā)的MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，可以為動力電池企業(yè)打造數(shù)字化智能工廠。另外，數(shù)字孿生、工藝仿真、AI大數(shù)據(jù)等全新工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實施，還可為客戶實現(xiàn)智能化、數(shù)字化鋰電池生產(chǎn)。
七、工業(yè)設(shè)備運維。數(shù)字孿生技術(shù)就是游戲引擎，元宇宙智能制造中的所有人、設(shè)備、系統(tǒng)、資源、流程、場景都由它賦能，設(shè)備維護(hù)維修人員可輕松通過AR/VR設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)追溯、故障點精確定位、遠(yuǎn)程操控、診斷恢復(fù)等工作。面向未來，工業(yè)元宇宙中，虛實界面入口所需的硬件設(shè)備正在步進(jìn)中，如XR頭顯、機器人、腦機接口等，為制造企業(yè)入局工業(yè)元宇宙創(chuàng)造機會。聯(lián)想集團曾在Tech World上展示過一項技能——修飛機。在舞臺上，有一臺故障的飛機發(fā)動機，研發(fā)人員戴上AR眼鏡，眼前的發(fā)動機就變成了虛擬發(fā)動機。研發(fā)人員輕輕揮手便將虛擬發(fā)動機分解開，繁雜的零件展現(xiàn)在眼前。AR眼鏡與云平臺相連，可以調(diào)取維修數(shù)據(jù)，通過虛實疊加技術(shù)，系統(tǒng)會初步判斷出哪些零件可能存在問題。然后，研發(fā)人員呼叫遠(yuǎn)程專家，專家利用實時影像判斷故障所在，并遠(yuǎn)程指揮研發(fā)人員進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)。
八、客戶體驗管理。制造企業(yè)打造工業(yè)元宇宙，既服務(wù)于本企業(yè)員工，也服務(wù)于下游客戶，甚至“客戶的客戶?！惫I(yè)元宇宙體驗包括研發(fā)設(shè)計體驗、制造體驗、銷售體驗、應(yīng)用體驗、服務(wù)體驗等多體驗面。諸如，在協(xié)同設(shè)計方面，工業(yè)元宇宙能夠打破地域限制，支持多方協(xié)同設(shè)計，用戶也可以在工業(yè)元宇宙平臺上淺度或深度參與產(chǎn)品設(shè)計，并體驗其設(shè)計的產(chǎn)品。在汽車行業(yè)，土耳其梅賽德斯奔馳部署AR系統(tǒng)，用于提升客戶服務(wù)滿意度。2022年，梅賽德斯奔馳位于土耳其的56個服務(wù)中心，開啟了大規(guī)模AR終端的部署計劃，以AR遠(yuǎn)程協(xié)作應(yīng)用為主，及時響應(yīng)和解決客戶問題。在服務(wù)中心現(xiàn)場，頭戴AR智能終端的一線人員可拍攝到現(xiàn)場的第一視角畫面，實時傳輸?shù)胶蠖藢＜业慕K端上，后端支持專家如臨現(xiàn)場，以第一視角的方式觀察現(xiàn)場，為一線作業(yè)人員提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)建議。
【壓縮機網(wǎng)】2021年是元宇宙元年，2025年依舊是熱度不減，尤其是數(shù)字孿生、VR等技術(shù)在工廠仿真方面的應(yīng)用。元宇宙包括消費元宇宙與產(chǎn)業(yè)元宇宙，而工業(yè)元宇宙則是產(chǎn)業(yè)元宇宙的重要組成部分。工業(yè)元宇宙是對現(xiàn)實工業(yè)世界進(jìn)行虛擬化、數(shù)字化的過程，打造全息的數(shù)字工業(yè)世界，實現(xiàn)工業(yè)物理世界與虛擬世界的虛實融合、虛實疊加與虛實聯(lián)動，做到以虛促實、以虛強實，進(jìn)而提升工業(yè)價值創(chuàng)造能力，重構(gòu)數(shù)字工業(yè)發(fā)展新生態(tài)。工業(yè)元宇宙的應(yīng)用成熟度要優(yōu)于消費元宇宙，在制造業(yè)有很多成功案例。在元宇宙概念被提出與炒作之前，制造業(yè)就已經(jīng)開始應(yīng)用元宇宙平臺、工具、技術(shù)與場景來服務(wù)企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營與管理了。諸如，VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)在沉浸式場景體驗方面的應(yīng)用，AR（增強現(xiàn)實）技術(shù)在遠(yuǎn)程運維服務(wù)方面的實踐，以及數(shù)字孿生（DT）技術(shù)，在工廠規(guī)劃設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、工藝規(guī)劃、銷售管理、客戶服務(wù)、物流運營等領(lǐng)域的模擬與仿真應(yīng)用……
根據(jù)工信部于2022年11月發(fā)布的《工業(yè)元宇宙創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃（2022-2025）》，未來聚焦工業(yè)領(lǐng)域研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)裝配、遠(yuǎn)程協(xié)同、銷售、培訓(xùn)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，以及工業(yè)文化數(shù)字藏品、數(shù)字人等細(xì)分領(lǐng)域場景，推動工業(yè)元宇宙創(chuàng)新、發(fā)展與應(yīng)用。對于壓縮機、數(shù)控機床等裝備制造企業(yè)來說，工業(yè)元宇宙機會均等，沒有理由錯失機會。
解讀工業(yè)元宇宙本質(zhì)
工業(yè)元宇宙的本質(zhì)是虛擬現(xiàn)實，承載著工業(yè)企業(yè)新一次革命性的生產(chǎn)、經(jīng)營與管理飛躍，通過高度仿真的虛擬世界創(chuàng)造新生態(tài)、新場景、新連接與新體驗，以虛擬世界的高仿真、高精度、全場景、全體驗來改進(jìn)與優(yōu)化物理世界，達(dá)到物理實體最優(yōu)化。當(dāng)然，物理實體可以是企業(yè)、系統(tǒng)、模型或流程。制造企業(yè)通過采用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、3D虛擬引擎等技術(shù)，對制造商的園區(qū)、車間、生產(chǎn)線、設(shè)備、工藝、流程等場景以及研、供、產(chǎn)、銷、服、管等環(huán)節(jié)，進(jìn)行模擬、仿真、驗證與調(diào)優(yōu)，使企業(yè)達(dá)到最佳的運行狀態(tài)。
一、虛實融合。元宇宙的本質(zhì)是虛擬世界和真實世界相融合，并形成一個與現(xiàn)實世界相打通且平行的虛擬空間。諸如，VR面向純粹的虛擬世界，AR以現(xiàn)實世界為主提供增強信息，MR則強調(diào)現(xiàn)實世界與虛擬世界相“混合”并相得益彰，數(shù)字孿生（DT）是虛擬世界對現(xiàn)實世界的完整鏡像，增強版VR以虛擬世界為主，數(shù)字對象作為現(xiàn)實世界的代理并受之驅(qū)動。工業(yè)元宇宙強調(diào)的不是脫實向虛，而是虛實相融、虛實疊加與虛實協(xié)同，形成虛實價值一體化。微軟在與川崎重工的合作中，通過AR創(chuàng)建出一個能復(fù)刻現(xiàn)實世界的數(shù)字化工作空間，從而加快維修和啟動新生產(chǎn)線的進(jìn)程。川崎重工的車間工人可佩戴微軟HoloLens頭顯設(shè)備來輔助生產(chǎn)、維修和供應(yīng)鏈管理，工人可以更快發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線發(fā)生故障的原因。同時，專業(yè)維修人員可不親自到現(xiàn)場，而是通過AR的視覺提示指導(dǎo)現(xiàn)場佩戴頭顯的工人修理損壞部件。
二、工業(yè)生態(tài)。工業(yè)元宇宙是元宇宙在工業(yè)領(lǐng)域的落地與拓展，是新型數(shù)字工業(yè)空間、新型工業(yè)智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可加速形成虛實互動的智能制造新模式，提升工業(yè)價值創(chuàng)造，重構(gòu)數(shù)字工業(yè)發(fā)展新生態(tài)，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向未來高級形態(tài)發(fā)展。工業(yè)元宇宙通過對復(fù)雜工業(yè)場景的全域感知、孿生建模和深度仿真，實現(xiàn)對工業(yè)系統(tǒng)和生產(chǎn)過程對全要素協(xié)同管控和全局優(yōu)化運行，形成人際協(xié)同、虛實互控、數(shù)字融合對新生產(chǎn)模式。工業(yè)元宇宙除了滿足企業(yè)已經(jīng)存在的需求外，還可以帶動新需求，拓寬企業(yè)視野，打破市場邊界，衍生新興產(chǎn)業(yè)。通過數(shù)字技術(shù)與工業(yè)技術(shù)融合，將產(chǎn)生一些新原理、新方法、新工藝、新產(chǎn)品、新裝備，能夠促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，有利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化，創(chuàng)造出制造業(yè)的新業(yè)態(tài)。工業(yè)元宇宙從三個維度顛覆了傳統(tǒng)制造業(yè)：一是創(chuàng)新制造模式，如個性化定制、分布式制造、3D打印增材制造、遠(yuǎn)程制造等；二是創(chuàng)新管理模式，實現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程服務(wù)、遠(yuǎn)程運維等，數(shù)字化管理走向成熟；三是變革生產(chǎn)方式，通過把數(shù)字世界和機器世界融合起來，實現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。
三、場景內(nèi)容。工業(yè)元宇宙的應(yīng)用場景覆蓋全程化，從產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計到售后服務(wù)乃至再制造的產(chǎn)品全生命周期。從工業(yè)系統(tǒng)的層級來看，實現(xiàn)設(shè)備級、產(chǎn)線級、車間級、工廠級乃至產(chǎn)業(yè)鏈級應(yīng)用。工業(yè)元宇宙立足于場景問題優(yōu)化與提升，它是為具體場景而生。中國寶武集團以“數(shù)實融合，產(chǎn)業(yè)元生”為理念，構(gòu)建工業(yè)元宇宙應(yīng)用的十大場景：遠(yuǎn)程設(shè)備操控、協(xié)同研發(fā)設(shè)計、設(shè)備協(xié)同作業(yè)、柔性輔助裝配、現(xiàn)場輔助裝配、機器視覺質(zhì)檢、設(shè)備故障診斷、廠區(qū)智能物流、無人智能巡檢、生產(chǎn)現(xiàn)場檢測等，這些場景內(nèi)容的核心是人、機、物、系統(tǒng)、資源與數(shù)據(jù)。再如，海爾卡奧斯COSMOPlat立足數(shù)字孿生技術(shù)，在工廠端，賦能海爾鄭州熱水器燈塔工廠，實現(xiàn)對工業(yè)場景以及產(chǎn)品的模擬、仿真，縮短50%的產(chǎn)品研發(fā)周期。在企業(yè)端，賦能臥龍電機，對設(shè)備、產(chǎn)線進(jìn)行建模，將訂單進(jìn)行最大化的排產(chǎn)，充分利用生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)價值，減少閑置期，創(chuàng)造最大效益。
四、價值協(xié)同。工業(yè)元宇宙通過虛擬空間，可實現(xiàn)對研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、營銷銷售、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)和場景的全面模擬，還可覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈并與產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴進(jìn)行價值互動，這就是價值協(xié)同。工業(yè)元宇宙意義不在于酷炫的技術(shù)，而是可以給制造企業(yè)帶來的實際價值。面對工業(yè)領(lǐng)域“千企千面”“千行千面”的特點，數(shù)字孿生技術(shù)作為通往工業(yè)元宇宙的核心引擎，不僅可創(chuàng)造全景化、沉浸式應(yīng)用體驗，更可幫助企業(yè)實現(xiàn)全鏈路、全流程、全場景的數(shù)字化?？傊?，制造企業(yè)通過工業(yè)元宇宙，可實現(xiàn)線上與線下價值協(xié)同，以及產(chǎn)業(yè)鏈成員之間的價值協(xié)同，以及企業(yè)價值鏈各關(guān)鍵節(jié)點的價值協(xié)同。另外，傳統(tǒng)制造企業(yè)的一大痛點是“信息孤島”，各部門數(shù)據(jù)互不相同，只能進(jìn)行單點優(yōu)化，效率提升非常困難。而工業(yè)元宇宙將打破數(shù)據(jù)孤島，以統(tǒng)一的元宇宙信息模型對全鏈路信息進(jìn)行表達(dá)，將單點優(yōu)化范式轉(zhuǎn)型升級為全鏈路協(xié)同優(yōu)化。
五、決策智能。工業(yè)元宇宙還是數(shù)字化、智能化決策系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)智能實現(xiàn)科學(xué)、自主、自動與智慧決策，取代傳統(tǒng)的經(jīng)驗決策。決策智能覆蓋智能決策全生命周期，從數(shù)據(jù)采集、分析挖掘、實時計算、AI模型、決策判斷到持續(xù)調(diào)優(yōu)。數(shù)字孿生可為實際業(yè)務(wù)決策提供依據(jù)，可視化決策系統(tǒng)實際應(yīng)用價值極大?；诩扔泻Ａ繑?shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)可視化建立一系列業(yè)務(wù)決策模型，實現(xiàn)對當(dāng)前狀態(tài)的評估，對過去發(fā)生問題的診斷，以及對未來趨勢的預(yù)測，為業(yè)務(wù)決策提供全面、精準(zhǔn)的決策依據(jù)?？▕W斯聚數(shù)字孿生解決方案——D3OS，三個D分別代表數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、決策智能，即以數(shù)據(jù)構(gòu)建新的生產(chǎn)要素，以數(shù)字孿生構(gòu)建場景底座，以工業(yè)智能幫助決策最優(yōu)化，助力企業(yè)數(shù)字化建設(shè)。從時間、空間、虛實三個維度來賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，打破地域、時間的限制，實現(xiàn)透明可視的虛實協(xié)同及高效資源調(diào)度，達(dá)到生產(chǎn)制造的最優(yōu)解。英偉達(dá)立足3D設(shè)計與協(xié)作平臺Omniverse，打通西門子的開放數(shù)字平臺Xcelerator，借助來自西門子的基于物理世界的數(shù)字模型和來自于英偉達(dá)的實時仿真技術(shù)，共同打造工業(yè)元宇宙，幫助企業(yè)快速且準(zhǔn)確地作出決策。
六、全景體驗。裸商時代，包括制造業(yè)在內(nèi)的實體商業(yè)進(jìn)入透明化、可視化時代。制造企業(yè)若想帶給員工及客戶360度甚至720度全景化、無死角、無盲區(qū)體驗，唯有工業(yè)元宇宙可以解憂！模擬與仿真創(chuàng)造一個虛擬的高仿真世界，并可通過數(shù)據(jù)及視覺、聽覺、觸覺等體驗來感受細(xì)節(jié)的力量。這是一種身臨其境的沉浸式體驗，工業(yè)元宇宙的最大價值是可帶來沉浸感、存在感與獲得感。在工業(yè)場景下，工業(yè)元宇宙體驗可以為制造企業(yè)構(gòu)建更全面的洞察，甚至可逐步實現(xiàn)全感官洞察。在南方電網(wǎng)應(yīng)急管理基地，采取增強現(xiàn)實AR、虛擬現(xiàn)實VR、全息3D、全視角仿真沉浸式CAVE、臺風(fēng)和地震模擬仿真系統(tǒng)、沉浸式環(huán)幕虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)應(yīng)用，將現(xiàn)場高風(fēng)險、高成本的實訓(xùn)科目轉(zhuǎn)化為安全、低成本、可重復(fù)的虛擬仿真訓(xùn)練科目，讓受訓(xùn)者在元宇宙沉浸應(yīng)用場景中完成培訓(xùn)演練課程，有效提升應(yīng)急實訓(xùn)效果。
工業(yè)元宇宙應(yīng)用價值
一切皆可工業(yè)元宇宙！工業(yè)元宇宙不但可以促進(jìn)制造企業(yè)提質(zhì)、降本與增效，還可服務(wù)于產(chǎn)業(yè)鏈治理、供應(yīng)鏈優(yōu)化與價值鏈精益化，實現(xiàn)企業(yè)的全質(zhì)化升級與鏈?zhǔn)綌?shù)字化轉(zhuǎn)型。
一、全面連接并構(gòu)建分布式商業(yè)。制造企業(yè)要廣泛連接合作伙伴，與基于利益相關(guān)者的各種社會與市場力量合作。尤其是分布在各地的供應(yīng)商、市場客戶（經(jīng)銷商、代理商及用戶）與企業(yè)直屬的分支機構(gòu)。如果沒有云計算、邊緣計算、區(qū)塊鏈、XR等技術(shù)支持，根本無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程連接。諸如，基于AR的遠(yuǎn)程協(xié)同與指導(dǎo)應(yīng)用，覆蓋從遠(yuǎn)程設(shè)計評審、遠(yuǎn)程生產(chǎn)運維指導(dǎo)、遠(yuǎn)程項目驗收、遠(yuǎn)程營銷展示到遠(yuǎn)程售后服務(wù)的全生命周期業(yè)務(wù)。AR通過與真實物理設(shè)備一一映射的數(shù)字孿生設(shè)備具象化，實現(xiàn)真實設(shè)備與虛擬設(shè)備融合，讓數(shù)據(jù)價值賦能于人。聯(lián)想ThinkReality VRX解決方案除頭戴顯示器與服務(wù)之外，包含一個云軟件平臺，可以幫助全球客戶全球在任意地點部署和管理企業(yè)應(yīng)用程序與內(nèi)容。比如，聯(lián)想可提供端到端交付服務(wù)，滿足客戶從戰(zhàn)略計劃到應(yīng)用部署的全鏈路需求。
二、打造透明化、可視化工廠。數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的核心要素，是數(shù)字孿生應(yīng)用的“血液”。若沒有多元融合數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生應(yīng)用便失去了“動力源”。數(shù)字孿生可視化是一項聚焦數(shù)字孿生體多源數(shù)據(jù)視覺表現(xiàn)形式的專項技術(shù)，是承擔(dān)數(shù)字孿生體系中人機交互功能的核心技術(shù)。通過借助圖形手段和可視化技術(shù)處理孿生體數(shù)據(jù)信息，結(jié)合三維場景實時渲染和數(shù)據(jù)建模，對多源數(shù)據(jù)加以可視化解釋，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)可視化交互，并提優(yōu)現(xiàn)實應(yīng)用?？▕W斯COSMOPlat平臺的D3OS數(shù)字孿生產(chǎn)品，最快可在十幾分鐘內(nèi)構(gòu)建可視、可管、可預(yù)測的虛擬工廠，以統(tǒng)一的操作和三維可視化界面與真實的工業(yè)環(huán)境建立交互，助力企業(yè)高效、自由搭建工業(yè)元宇宙。
三、通過虛實融合實現(xiàn)場景創(chuàng)新。工業(yè)智能是工業(yè)元宇宙的智能引擎和場景生成器，基于深度學(xué)習(xí)、知識圖譜、邊緣智能和新智能科學(xué)技術(shù)，為工業(yè)元宇宙塑造豐富的虛擬場景，生成隨機內(nèi)容和事件，實現(xiàn)“三鏈”的集成、協(xié)同與拓展。工業(yè)元宇宙不僅可以復(fù)原工業(yè)場景，更可以創(chuàng)新工業(yè)場景。諸如，用戶參與共創(chuàng)，進(jìn)行開放式創(chuàng)新；用戶跨越渠道商，直接面向制造商進(jìn)行產(chǎn)品定制（C2M）。海爾卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建了“大規(guī)模定制示范線”，客戶通過PAD登陸海爾定制平臺，提出定制要求之后，需求信息馬上到達(dá)生產(chǎn)線并進(jìn)行自動排產(chǎn)，僅需幾分鐘即可拿到自己的專屬定制品?？▕W斯以大規(guī)模定制為核心，實現(xiàn)了“三個顛覆”：第一，從大規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模定制，從以企業(yè)為中心到以用戶為中心；第二，倡導(dǎo)“人單合一”，員工價值與用戶價值合一；第三，以用戶為中心，利益相關(guān)方價值分享?？▕W斯構(gòu)建出集平臺生態(tài)、科技生態(tài)與賦能生態(tài)于一體的“三合一”生態(tài)，實現(xiàn)了員工、企業(yè)與用戶各方的價值統(tǒng)一和分享。
四、打造沉浸式體驗促進(jìn)價值感知。價值感知包括作為內(nèi)部客戶的員工的價值感知與外部市場客戶價值感知，價值是建立起客戶信心的源泉。最好的價值感知方式則是沉浸式體驗，如身臨其境般的具有代入感的細(xì)節(jié)化、情景式體驗。起亞汽車制造公司的開發(fā)設(shè)計師一般會從歐洲總部飛到韓國設(shè)計部門參會完成評審，但新冠疫情導(dǎo)致工程師無法到現(xiàn)場參會。對此，芬蘭工業(yè)級VR頭顯制造商Varjo Technologies Oy公司推出VR頭顯設(shè)備和具有虛擬協(xié)作功能的Autodesk VRED平臺，可讓每個人遠(yuǎn)程聚集到一個沉浸式元宇宙空間中。如此，來自德國、韓國的設(shè)計師、工程師以及企業(yè)高管可圍繞在汽車3D模型旁進(jìn)行探討，免去出差就可完成任務(wù)。從前，需要一周才能完成的工作，現(xiàn)在全球團隊可以在VR中一周完成四次。除了會議應(yīng)用，還可讓更多的人參與汽車設(shè)計，VR平臺可同時容納20人沉浸式參與。
五、系統(tǒng)問題點發(fā)掘與改進(jìn)提優(yōu)。工業(yè)元宇宙強調(diào)可視化、準(zhǔn)確性和調(diào)優(yōu)性，更關(guān)注確切場景中的確切問題。因此，在工業(yè)的元宇宙中，客戶更愿意為解決問題所創(chuàng)造的價值付費。工業(yè)元宇宙通過創(chuàng)造一個高精度的數(shù)字孿生場景，把現(xiàn)實世界中的問題映射進(jìn)元宇宙中。在元宇宙中通過仿真與模擬來尋找解決方案，再把最優(yōu)解部署回現(xiàn)實世界。3D技術(shù)引擎服務(wù)商Unity可助力制造企業(yè)，通過數(shù)字孿生把真實世界的物理資產(chǎn)構(gòu)建虛擬“拷貝”，在虛擬世界中完成一些真實世界中不方便、甚至具備破壞性的測試，使用數(shù)字孿生體進(jìn)行驗證，不僅操控簡便，而且可以避免現(xiàn)實中真實產(chǎn)品的損耗和資源浪費。另外，還可立足虛擬實體對行動方案進(jìn)行試錯，避免風(fēng)險出現(xiàn)在實物物理應(yīng)用上。聯(lián)想與青島特鋼共同搭建的圖像識別預(yù)警系統(tǒng)，可準(zhǔn)確進(jìn)行上料臺鋼坯位置檢測、鋼坯編號識別、加熱爐內(nèi)鋼坯位置檢測，有效地解決了傳統(tǒng)巡檢中依靠工人對異常工況進(jìn)行觀察時，漏檢誤檢且處置不及時的問題，使人均效率、協(xié)同效率與機組工作時間均得到有效提升。此外，圖像識別預(yù)警系統(tǒng)還進(jìn)一步降低了人員成本，打造國內(nèi)人力成本最低的特鋼高線生產(chǎn)線。
工業(yè)元宇宙落地場景
工業(yè)元宇宙落地的核心技術(shù)是數(shù)字孿生及XR（擴展現(xiàn)實，XR=VR+AR+MR）應(yīng)用。寶馬公司iFACTORY在落地方面，采取TEMS四步法：T——Training。構(gòu)建數(shù)字孿生的說明指導(dǎo)，提升一線工作者操作設(shè)備、維護(hù)設(shè)備的能力；E——Experience。在數(shù)字孿生體構(gòu)建起來后，讓參觀者、學(xué)習(xí)者快速提升認(rèn)知；M——Monitor and control。通過數(shù)字孿生世界與實時數(shù)據(jù)整合，對正在建造運行的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行監(jiān)理、狀態(tài)維護(hù)和管控；S——Simulation，在數(shù)字孿生完整狀態(tài)下，用仿真技術(shù)模擬物理世界運行。至于具體應(yīng)用場景，制造企業(yè)可參考下述“八大場景”。
一、品牌數(shù)字化傳播。品牌傳播包括廣告?zhèn)鞑?、?nèi)容傳播、活動傳播與體驗傳播，工業(yè)元宇宙是一個交互性更強的品牌數(shù)字化傳播平臺。制造企業(yè)元宇宙品牌傳播有兩個基點：第一，基于公共型元宇宙平臺打造品牌社區(qū)，圍繞元宇宙平臺的資源開展數(shù)智化品牌營銷。如英偉達(dá)（NVIDIA）公司推出的全宇宙Omniverse，針對客戶應(yīng)用市場推動新技術(shù)產(chǎn)品，可在AI、虛擬世界和數(shù)字人三個方向為客戶提供服務(wù)；第二，基于制造企業(yè)私域工業(yè)元宇宙，開展數(shù)智化品牌營銷，如施耐德、ABB、西門子等知名企業(yè)開展元宇宙營銷。
二、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計。工業(yè)元宇宙以產(chǎn)品為核心，通過打造與現(xiàn)實工業(yè)經(jīng)濟映射和交互的虛擬世界，構(gòu)建起基于工業(yè)產(chǎn)品全生命周期的虛實共生。寶馬使用Omniverse來設(shè)計整個工廠的數(shù)字孿生體系，在真實生產(chǎn)新產(chǎn)品前，就完成設(shè)計、模擬、優(yōu)化等一系列復(fù)雜過程。另外，工業(yè)元宇宙還有助新產(chǎn)品在不同環(huán)境中開展測試。波音公司正在研擬在工業(yè)元宇宙中，打造虛擬三維數(shù)字孿生飛機，并開發(fā)一個能夠運行模擬飛行環(huán)境的生產(chǎn)系統(tǒng)。如此，工程師可以在數(shù)字孿生系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)計，還可以進(jìn)行更為復(fù)雜和精細(xì)化的測試。
三、生產(chǎn)系統(tǒng)管理。工業(yè)元宇宙可使工業(yè)生產(chǎn)更協(xié)同、更高效、更安全、更智能、更精準(zhǔn)與更低成本。如在汽車制造業(yè)，工業(yè)元宇宙能夠整合整個汽車工廠業(yè)務(wù)流程、工廠空間、生產(chǎn)過程，把資產(chǎn)、產(chǎn)品、流程、組織和人員等實體，進(jìn)行虛擬化表示。這可為汽車生產(chǎn)制造帶來了新的作業(yè)思路，借助元宇宙平臺搭建一個數(shù)字仿生工廠，深度模擬整個汽車制造過程。寶馬引入英偉達(dá)的工業(yè)元宇宙平臺協(xié)調(diào)生產(chǎn)后，計劃將生產(chǎn)效率提高30%，實現(xiàn)每56秒生產(chǎn)一輛整車。高斯（中國）通過與聯(lián)想攜手，推進(jìn)一站式數(shù)據(jù)采集、傳輸及搭建可視化管控的物聯(lián)網(wǎng)平臺，設(shè)備故障率降低了50%，設(shè)備平均廢張減少80%，售后服務(wù)客戶滿意度提升了80%。
四、工藝仿真設(shè)計。工藝仿真是在虛擬環(huán)境下，真實再現(xiàn)各設(shè)備在工藝過程中的各種動作姿態(tài)、進(jìn)程與細(xì)節(jié)。數(shù)字化工藝仿真是利用產(chǎn)品的三維數(shù)字樣機，對產(chǎn)品的裝配過程統(tǒng)一建模，實現(xiàn)產(chǎn)品從零件、組件裝配成產(chǎn)品的整個過程的模擬和仿真。如此，在建立產(chǎn)品和資源數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，就可在產(chǎn)品的設(shè)計階段模擬出產(chǎn)品的實際生產(chǎn)過程，而無需實物樣機，使合格的設(shè)計模型加速轉(zhuǎn)化為工廠新產(chǎn)品。通過工業(yè)元宇宙平臺，通過沉浸式體驗虛擬智能工廠的建設(shè)和運營過程，與虛擬智能工廠中的設(shè)備、產(chǎn)線進(jìn)行實時交互，可以更加直觀、便捷地優(yōu)化生產(chǎn)流程，開展智能排產(chǎn)。寶馬與英偉達(dá)正開展虛擬工廠相關(guān)合作，寶馬引入英偉達(dá)Omniverse平臺，協(xié)調(diào)31座工廠生產(chǎn)，并開展虛擬工藝仿真，可將寶馬的生產(chǎn)效率提高30%。
五、員工模擬培訓(xùn)。基于數(shù)字孿生、VR、AR等技術(shù)的培訓(xùn)，不但可用于員工培訓(xùn)，還廣泛應(yīng)用于客戶培訓(xùn)，培訓(xùn)效果優(yōu)良。林肯電氣控股公司采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以減少焊接工人培訓(xùn)時間，同時提高熟練程度。那些接受VR培訓(xùn)的焊工總體認(rèn)證水平比傳統(tǒng)培訓(xùn)組高出41.6%，培訓(xùn)時間比傳統(tǒng)培訓(xùn)組節(jié)約23%，人均培訓(xùn)成本降低243美元。工業(yè)元宇宙在汽車和航空業(yè),VR培訓(xùn)正變得更加普遍。大眾汽車公司以全球倡議形式發(fā)起VR計劃，可為奧迪、西亞特、斯柯達(dá)和大眾的10000名員工提供VR培訓(xùn)。英偉達(dá)公司把打造的全宇宙（Omniverse）平臺作為服務(wù)客戶的有效技術(shù)與工具，如客戶培訓(xùn)、客戶服務(wù)等。面向客戶工程師提供培訓(xùn)，幫助他們快速形成各種數(shù)字孿生場景，加上英偉達(dá)提供的AI和底層GPU算力，在客戶工廠里面形成場景化應(yīng)用。
六、制造智能化轉(zhuǎn)型。工業(yè)元宇宙的發(fā)展可以為智能制造帶來巨大的想象空間。據(jù)TrendForce集邦咨詢預(yù)測,到2025年，工業(yè)元宇宙將催動全球智能制造市場規(guī)模突破5400億美元。工業(yè)元宇宙與智能制造融合，就如把企業(yè)打包進(jìn)虛擬世界來建設(shè)一座虛擬工廠，并與現(xiàn)實工廠的數(shù)據(jù)同步，做到各種生產(chǎn)要素可視化、可分析、可驗證、可智能管理，從而減少運營維護(hù)成本，提高生產(chǎn)效率。從2018年起，無錫先導(dǎo)智能裝備公司確立了從設(shè)備制造商向整體解決方案服務(wù)商轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)。不僅可以提供動力電池生產(chǎn)整線所有工序的裝備，并配套自主研發(fā)的MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，可以為動力電池企業(yè)打造數(shù)字化智能工廠。另外，數(shù)字孿生、工藝仿真、AI大數(shù)據(jù)等全新工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實施，還可為客戶實現(xiàn)智能化、數(shù)字化鋰電池生產(chǎn)。
七、工業(yè)設(shè)備運維。數(shù)字孿生技術(shù)就是游戲引擎，元宇宙智能制造中的所有人、設(shè)備、系統(tǒng)、資源、流程、場景都由它賦能，設(shè)備維護(hù)維修人員可輕松通過AR/VR設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)追溯、故障點精確定位、遠(yuǎn)程操控、診斷恢復(fù)等工作。面向未來，工業(yè)元宇宙中，虛實界面入口所需的硬件設(shè)備正在步進(jìn)中，如XR頭顯、機器人、腦機接口等，為制造企業(yè)入局工業(yè)元宇宙創(chuàng)造機會。聯(lián)想集團曾在Tech World上展示過一項技能——修飛機。在舞臺上，有一臺故障的飛機發(fā)動機，研發(fā)人員戴上AR眼鏡，眼前的發(fā)動機就變成了虛擬發(fā)動機。研發(fā)人員輕輕揮手便將虛擬發(fā)動機分解開，繁雜的零件展現(xiàn)在眼前。AR眼鏡與云平臺相連，可以調(diào)取維修數(shù)據(jù)，通過虛實疊加技術(shù)，系統(tǒng)會初步判斷出哪些零件可能存在問題。然后，研發(fā)人員呼叫遠(yuǎn)程專家，專家利用實時影像判斷故障所在，并遠(yuǎn)程指揮研發(fā)人員進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)。
八、客戶體驗管理。制造企業(yè)打造工業(yè)元宇宙，既服務(wù)于本企業(yè)員工，也服務(wù)于下游客戶，甚至“客戶的客戶?！惫I(yè)元宇宙體驗包括研發(fā)設(shè)計體驗、制造體驗、銷售體驗、應(yīng)用體驗、服務(wù)體驗等多體驗面。諸如，在協(xié)同設(shè)計方面，工業(yè)元宇宙能夠打破地域限制，支持多方協(xié)同設(shè)計，用戶也可以在工業(yè)元宇宙平臺上淺度或深度參與產(chǎn)品設(shè)計，并體驗其設(shè)計的產(chǎn)品。在汽車行業(yè)，土耳其梅賽德斯奔馳部署AR系統(tǒng)，用于提升客戶服務(wù)滿意度。2022年，梅賽德斯奔馳位于土耳其的56個服務(wù)中心，開啟了大規(guī)模AR終端的部署計劃，以AR遠(yuǎn)程協(xié)作應(yīng)用為主，及時響應(yīng)和解決客戶問題。在服務(wù)中心現(xiàn)場，頭戴AR智能終端的一線人員可拍攝到現(xiàn)場的第一視角畫面，實時傳輸?shù)胶蠖藢＜业慕K端上，后端支持專家如臨現(xiàn)場，以第一視角的方式觀察現(xiàn)場，為一線作業(yè)人員提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)建議。
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