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2024GTC大會后，眾多企業(yè)為工業(yè)元宇宙布道。西門子計(jì)劃使用生成式AI將英偉達(dá)設(shè)計(jì)平臺Omniverse支持的沉浸式可視化，引至西門子開放式數(shù)字業(yè)務(wù)平臺Xcelerator。通過這種方式，開發(fā)者可以清晰看見零部件級的內(nèi)部精細(xì)圖像。這是工業(yè)元宇宙在第一階段“以虛構(gòu)實(shí)”所能創(chuàng)造的價(jià)值。

通過在可視化層面一比一高精度還原，原本復(fù)雜的裝備內(nèi)部構(gòu)造便能清晰顯露。圖像式的展示，也更便于使用者直觀地了解設(shè)備的工作原理和各個(gè)部件的位置。在工業(yè)設(shè)計(jì)及原型制作階段，也能直接展示產(chǎn)品外觀，無需每次調(diào)整都創(chuàng)建真實(shí)物理原型，大幅減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)和審核成本。寶馬汽車生產(chǎn)管理委員會成員曾表示，“虛擬化和人工智能正在加速發(fā)展，通過將不同的規(guī)劃系統(tǒng)合并為一個(gè)數(shù)字雙胞胎，規(guī)劃人員可以在世界任何地方進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)作。這意味著可以快速做出有根據(jù)的決策。”正如華體科技開展燈柱協(xié)同設(shè)計(jì)，多位設(shè)計(jì)者和客戶能在同一個(gè)虛擬場景中互動，更貼近客戶需求，也提高工作效率。

工業(yè)元宇宙的可視化呈現(xiàn)不止于工業(yè)產(chǎn)品本身，可以擴(kuò)展至生產(chǎn)線、生產(chǎn)間、甚至整個(gè)工廠或園區(qū)，帶來更大的生產(chǎn)環(huán)境直觀展示。隨著物聯(lián)感知系統(tǒng)介入，生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)動態(tài)數(shù)據(jù)映射至“虛擬世界”中，工業(yè)元宇宙便進(jìn)入第二階段“以虛映實(shí)”。設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)的可視化，有效幫助使用者通過數(shù)據(jù)展示終端實(shí)時(shí)監(jiān)管生產(chǎn)線情況，無需親臨現(xiàn)場便可看見機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)狀態(tài)等詳細(xì)信息。

在國內(nèi)的很多工廠中，展示終端已經(jīng)能做到支持異常告警并及時(shí)推送告警信息，幫助使用者迅速應(yīng)對保障生產(chǎn)。自研云邊端一體化虛擬現(xiàn)實(shí)協(xié)同平臺的東方電氣對此的探索走在前列，在多個(gè)場合應(yīng)用了自主研發(fā)的5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)字孿生模型開發(fā)，實(shí)時(shí)運(yùn)行模型并實(shí)時(shí)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。以其管理可視化系統(tǒng)為例，可將火電機(jī)組的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)與VR、AI等技術(shù)相結(jié)合，呈現(xiàn)機(jī)組的電場、鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并疊加在相應(yīng)設(shè)備的模型上，讓信息更加直觀可視化，提高獲取數(shù)據(jù)的效率。

在通向工業(yè)元宇宙的道路上，人們期待能夠像在現(xiàn)實(shí)世界中一樣體驗(yàn)產(chǎn)品。作為工業(yè)明珠，工業(yè)仿真技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一愿望的有力途徑。與文旅元宇宙追求炫酷、突出特色風(fēng)格不同，工業(yè)元宇宙要做的“以虛仿實(shí)”，既不是將模型簡化，也并非獨(dú)立建立部分系統(tǒng)，而是高精度、全系統(tǒng)地呈現(xiàn)。

超現(xiàn)實(shí)的環(huán)境與多實(shí)體模擬相結(jié)合，使得工業(yè)元宇宙具有更廣泛的測試和驗(yàn)證場景。譬如，整車下線做碰撞測試時(shí)，能在元宇宙中完成多次多場景測試驗(yàn)證，大大降低生產(chǎn)成本。這樣的仿真場景，也能在不中斷生產(chǎn)線的前提下，檢測和糾正研發(fā)過程中的早期錯誤，減少實(shí)體資源的消耗。目前西門子能源公司已使用元宇宙等相關(guān)技術(shù)對發(fā)電廠進(jìn)行建模、預(yù)測維護(hù)需求，并通過最大限度地減少停機(jī)時(shí)間，每年為運(yùn)營商節(jié)省17億美元。西門子成都工廠也部署了相關(guān)管理系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)，并引入基于AI的自動化技術(shù)來識別和處理多達(dá)16種生產(chǎn)廢棄物，使單位產(chǎn)品能耗降低24%，生產(chǎn)廢物減少48%。

高精度還原的虛擬場景，映射著現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中的問題。當(dāng)在元宇宙中尋找到合適的解決方案后，還需把最優(yōu)解部署回現(xiàn)實(shí)世界。第四階段“以虛控實(shí)”的核心理念正是工業(yè)元宇宙只有返回到現(xiàn)實(shí)世界才有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。在這一前沿領(lǐng)域，許多探索正開花育果。譬如成都恒創(chuàng)新星科技有限公司自研的“基于XR的遙操作機(jī)械臂系統(tǒng)”，搭載混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂精細(xì)沉浸式遠(yuǎn)程操作。這意味著，戴上XR終端設(shè)備在虛擬世界中操作，能將同樣的動作參數(shù)可控地復(fù)制在現(xiàn)實(shí)的工業(yè)機(jī)械臂上，真正打破物理空間限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程虛實(shí)協(xié)同交互。

不止于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的升級，工業(yè)元宇宙通過對現(xiàn)實(shí)世界中的社會屬性和自然屬性進(jìn)行重構(gòu)和再創(chuàng)造，將帶來商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，為經(jīng)濟(jì)增長帶來新動力，也為不同實(shí)體企業(yè)發(fā)展敞開機(jī)會窗口。根據(jù)集邦咨詢公司(TrendForce)預(yù)測，工業(yè)元宇宙將推動全球智能制造市場規(guī)模于2025年達(dá)5400億美元，2021至2025年復(fù)合成長率達(dá)15.35%。全球咨詢公司Gartner也表示，到2027年47%的企業(yè)將主動進(jìn)入工業(yè)元宇宙的行列。面對如此高漲的市場關(guān)注度，工業(yè)元宇宙在工廠數(shù)字孿生、沉浸式產(chǎn)品體驗(yàn)和AR/VR培訓(xùn)應(yīng)用已表現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)潛力，但受技術(shù)與生態(tài)的制約，其距離更深度的應(yīng)用和實(shí)施尚有差距。

工業(yè)元宇宙是多種前沿技術(shù)的融合應(yīng)用，涵蓋5G、云計(jì)算、邊緣計(jì)算在內(nèi)的核心底層技術(shù)，芯片、顯示屏幕、電池等硬件技術(shù)。虛擬世界中各類素材數(shù)據(jù)的收集、生成、交互、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，依賴人工智能的驅(qū)動與強(qiáng)大算力的支撐。這些技術(shù)都需要進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，但更關(guān)鍵的是在仿真領(lǐng)域中各類工業(yè)機(jī)理模型技術(shù)能否取得進(jìn)步。在元宇宙中，使用者計(jì)劃開展的系列測試或驗(yàn)證，仰賴于有效的數(shù)據(jù)互動。譬如，做風(fēng)洞試驗(yàn)測試不同空氣流速下的產(chǎn)品狀態(tài)，空氣流速的數(shù)值設(shè)置發(fā)生變化時(shí)，需要元宇宙反應(yīng)出產(chǎn)品不同部位不同材質(zhì)所發(fā)生的相應(yīng)參數(shù)變化。這種數(shù)據(jù)變化只有基于工業(yè)機(jī)理模型構(gòu)建，才具有現(xiàn)實(shí)意義。

因此，在工業(yè)元宇宙中開展工業(yè)研發(fā)測試等場景，對各類工業(yè)先進(jìn)算法及模型有著極高的需求。聚焦建模工具和仿真工具，加快發(fā)展機(jī)理建模與數(shù)據(jù)建模的融合計(jì)算，使機(jī)理建模負(fù)責(zé)工業(yè)過程中的確定性因素，數(shù)據(jù)建模負(fù)責(zé)工業(yè)過程中的不確定性因素，提高各類機(jī)理模型、數(shù)據(jù)模型及混合模型的計(jì)算效率，將有助于提升元宇宙中開展工業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)與測試效率。

降低使用門檻不僅是理念轉(zhuǎn)變、技術(shù)改善，還對工業(yè)元宇宙標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提出新要求。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該鼓勵互操作性，確保不同平臺和系統(tǒng)之間的兼容性，也應(yīng)具備可擴(kuò)展性，以適應(yīng)未來的變化和創(chuàng)新。隨著我國籌建工業(yè)和信息化部元宇宙標(biāo)準(zhǔn)化工作組，元宇宙標(biāo)準(zhǔn)化工作逐漸步入正軌。按照“優(yōu)先開展‘元宇宙+工業(yè)制造’等行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的研制”的相關(guān)要求，元宇宙技術(shù)將首先在工業(yè)制造領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣，為工業(yè)制造領(lǐng)域提供元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與具體應(yīng)用方案，推動工業(yè)制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。

當(dāng)前，工業(yè)元宇宙正逐步延伸到更廣闊的領(lǐng)域及更復(fù)雜的綜合應(yīng)用場景。打造一個(gè)能夠跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨企業(yè)、跨部門兼容適用的工業(yè)元宇宙系統(tǒng)，有助于減少產(chǎn)業(yè)鏈某一環(huán)節(jié)或某一場景下不兼容、不適用的問題出現(xiàn)。依托成都、綿陽等地，四川省正聯(lián)合重慶打造世界級電子信息產(chǎn)業(yè)集群。其中成都聚焦集成電路、新型顯示、高端軟件等優(yōu)勢領(lǐng)域，綿陽聚焦芯屏端軟智網(wǎng)領(lǐng)域，在工業(yè)元宇宙感知交互、網(wǎng)絡(luò)通信、存儲計(jì)算等領(lǐng)域提供了良好產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐，有望推動形成“工業(yè)龍頭企業(yè)+生態(tài)類企業(yè)+各種配套元宇宙公司+科技標(biāo)準(zhǔn)+各地創(chuàng)投”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，共同推動工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。