中国工业元宇宙发展洞见白皮书.docx

2022QGN.JB& :中国工业元宇宙发展洞见据不完全统计，截至2022年9月底，中国国家及地方政府层面发布的政策、年 度工作报告中，与元宇宙相关的有32项，其中，元宇宙专项政策有15项，占比 近一半。在17项规划了元宇宙具体应用场景的政策中，工业在其中7项中出现， 仅次于文旅的9项。中国各级、多地政府已经意识到元宇宙在新的技术革新和 产业变革中的重要作用，积极出台鼓励、引导类政策，打造元宇宙应用示范区， 促进元宇宙产业集群化发展中央及地方政府自上而下引导元宇宙生态体系建设，主要涉及核心技术研发、 数字人才培养、产业融合应用等多个方面在核心技术研发方面，总体而言，中央及地方政府着力攻关突破的核心技术侧 重点主要聚焦于数字挛生、虚拟现实、增强现实、3D建模与渲染、图形引擎、 物联网、人工智能、人机交互、区块链等相关技术。为加速相关技术成果落地, 国家与地级政府积极制定产业行动计划，加大元宇宙底层技术研发的支持力度, 鼓励龙头企业牵头产学研用，支持元宇宙相关重大基础性、平型科技项目落地 实施，发挥各类专项资金作用，加大对元宇宙关键技术、重点工程和产业发展 的保障力度在数字人才培养方面，各地政府将积极落地关于元宇宙领域人才的引进、培养、 扶持等行动方案，加快元宇宙产业人才育引，构建多层级人才梯队，形成元宇 宙人才雁阵格局。相关行动措施包括（1 ）着力引进国际与国内顶尖数字挛生、 人机交互、虚拟现实、增强现实等元宇宙高精尖人才和技能型人才，支持元宇 宙领域高层次人才创新创业；（2 ）鼓励各大高校优化元宇宙相关专业的招生 计划和培养方案，开设元宇宙相关课程或专业，加强元宇宙教学体系建设和师 资队伍培养，培养一批优秀创新人才；（3 ）对于拥有国际领先的核心技术或 自主知识产权的元宇宙人才团队，对其成果转化项目择优给予扶持；（4 ）在 人才引进、人才落户、阶段性住房、医疗等公共服务方面给与支持在产业融合应用方面，中央及地方政府积极贯彻落实“十四五”数字经济发 展规划，大力推动元宇宙与行业领域融合，重点瞄准电子信息、工业、制造 业、交通等附加值较高，并在复杂流程控制、精细化、安全作业等方面要求较 高的领域，率先突破以数字挛生为代表的元宇宙相关技术的应用突破，加快工 业仿真、工业互联网应用升级，建设一批全球灯塔工厂、示范智能工厂，打造 工业元宇宙试点项目，形成示范效应华东地区发布的元宇宙相关政策占比最高，达到53乐 主要聚焦于文旅、工 业、商业等行业的应用场景以及数字挛生、人机交互、虚拟现实等核心技术在地域分布方面，以上海、山东、安徽为代表的华东地区发布的元宇宙相关政 策占比最大，在发布的32项元宇宙相关的政策中占比53% ,主要聚焦于文旅、 工业、商业、教育等行业以及人机交互、虚拟现实、增强现实、脑机接口等核 心技术。以广东广州、深圳为代表的华南地区政策占比为16% ,主要聚焦于文 旅、工业等行业以及数字李生、人机交互、虚拟现实、增强现实等核心技术。以北京为代表的华北地区政策占比为13% ,主要聚焦于文旅行业以及数字学生、 图形引擎、仿真模型、人机交互、新型显示等核心技术。东北、西南和华中地 区分别占比6% ,主要聚焦于工业、城市管理、文旅、医疗等行业以及数字挛生、 先进计算、人机交互等核心技术中国工业元宇宙产业分析问题与挑战中国工业元宇宙尚处于发展初期阶段，在数据、人才、技术及安全方 面均面临多方面的问题与挑战，由此制约着工业元宇宙的发展；如何 解决与应对此类问题与挑战，是工业元宇宙今后发展的关键中国工业元宇宙发展面临的问题与挑战问题与挑战土人才安全方面的问题 数据方面的挑战 数据采集的计量单位、参数及格 式、周期等难以达成一致性海量数据的存储及处理能力不足 通讯接口协议及数据标准不统一技术方面的挑战 基础设施面临更高的持久运行、无延迟、无障碍交互等要求 人工智能、数字学生、物联网等 多种类技术融合仍待突破适用于多行业、多功能、跨区域 的应用场景e人才方面的挑战7数字化人才存在较大的供给缺口人才培养周期长，成本高，缺乏掌握核心软件技术的本无论是云端、生产终端和服 务器等数据存储方法，都存 在数据泄密风险数据传输过程中存在数据丢 失和网络攻击的问题中国工业元宇宙在数据、人才、技术及安全方面均面临多方面的问题与挑战数据采集的一致性、数据存储与处理能力，以及数据标准的统一性是工业元宇宙 在数据方面面临的三大挑战多维度、多尺度的数据采集的一致性难以实现。（工）在数据采集的计量单位方面的 一致性，例如构建实物的三维模型的坐标与计量单位不一致，会导致不同模型之间 无法融合；在工厂的生产计划数据采集过程中，不同时间单位的生产计划数据会导 致数据学生模型出现数据读取错误。（2）数据采集参数及格式的一致性。针对同一 对象，若多维虚拟模型采集的数据格式不一致、参数类型和数量不对等时，同样会 出现不同模型在数据融合时出现问题，不能进行交互。（3）数据采集周期的尺度问 题，如生产设备的数据产生一般以毫秒记，用采集的数据来驱动数字学生模型时， 通常需要放大时间尺度，否则模型的仿真运行压力过大会导致崩溃海量数据的存储与处理能力欠缺。数据是工业元宇宙的全部生产要素，整个工业元 宇宙系统运转时需要对海量的数据进行存储与加工，这对工业元宇宙系统的数据存 储能力和计算能力方面提出较大的挑战在数据标准方面，在构建数字学生模型的过程中，需要在不同系统和设备之间进行 不同类型数据传输和交互，因此要建立通讯接口协议，并形成数据标准，统一数据 语义及代码。现有不同系统和设备的通讯接口协议和数据标准不统一，对于构建数 字学生提出较大的挑战（接上页问题与挑战）数字化人才供给不足，培养周期长、成本高等问题制约中国数字经济发展L1OO万数字人才缺口数字化人才存在较大的供给缺口。据中国通信院的数据显示，2020年中国数字化 人才缺口接近1,100万，且伴随着全行业的数字化推进，人才缺口依然在持续放 大。然而数字人才的培养并不是一个短期工程。数字人才的培养周期通常长达3- 10年，加上不同企业的职位需求和未来发展规划各不相同，无论是招聘还是培养 对于企业而言都是高昂的成本310年数字人才培养周期核心数字化软硬件系统由海外人才主导，如CAD、数字引擎等，导致中国企业在 使用这类软硬件系统时存在通信协议及标准不统一、不开放、数据采集难、系统 集成差等诸多问题，为数字化技术的应用与推广造成较大难题工业元宇宙对于基础设施层与技术层的算力、持久力、实时性、多技术融合 性和场景适用性方面均提出更高的要求工业元宇宙是在虚拟世界中打造全新的工业社会系统，因此对基础设施与技术方 面提出更高的要求，主要包括三方面的内容：（1）基础设施的持久运行，包括 网络和算力等功能的持续运转，以保证工业元宇宙系统的连续运作；（2 ）保证 工业生产的正常运行，现实世界与虚拟世界要实现实时、高速互联，保证“无延 迟”的虚拟工厂的互操作，这对于网络层的实时性提出了更高的要求；（3 ）保 证工业元宇宙的随时、随地、无障碍的接入能力，这对于当前的交互技术与设备 均提出更大的挑战在多技术融合与场景适用性方面，工业元宇宙是多种类技术的集合，如人工智能、 数字季生、物联网等技术的融合，当前多技术融合与应用能力仍待突破；工业元 宇宙的应用领域包括制造、城市建设管理、能源、交通、汽车制造等行业，未来 将逐步延伸到更广阔的领域及更复杂的综合应用场景，在打通行业上下游，形成 工业元宇宙产业链时，存在工业元宇宙系统在产业链某一环节或某一场景下不兼 容、不适用的系列问题，因此打造一个能够跨区域、跨行业、跨企业、跨部门兼 容适用的工业元宇宙系统是未来发展所面临的重大挑战安全方面的挑战主要为数据传输与存储安全，数据传输过程中面临数据丢失和网 络攻击的问题，数据存储环节则易引发数据泄密风险工业元宇宙实现了虚拟空间与物理空间的深度交互与融合，其连接关系是建立在 网络数据传输的基础之上，而在数据传输过程中，存在数据丢失和网络攻击等问 题，具体体现在：1 ）各原料供应商与制造商之间的模型交付过程；2 ）制造商与 用户之间的模型交付过程；3 ）工业元宇宙系统本身虚实交互过程在数据存储中，由于工业元宇宙系统在应用过程中会产生、收集和存储海量的生 产数据、环境数据、用户数据等，其中包括隐私数据和敏感数据，这些数据将由 云端、生产终端和服务器等方式进行存储，任何一个存储形式的安全问题都可能 引发数据泄密风险中国工业元宇宙产业分析发展机遇在中国数字化转型浪潮下，工业元宇宙以实现物理世界与信息世界交 互与共融的需求应运而生，数据标准化、数字人才培养、核心技术、 数据安全等相关领域的企业将迎来黄金发展机遇当前中国各行业数字化渗透率情况以及未来发展机遇29.0«数字化转型升级空间广阔交通汽车制造业发展机遇能数字化转型浪潮下， 各行业数字化水平将 持续上升，以实现物工业的数据、人才、技术、安全等需求高速增长数据标准与存储、处理能力数据格式及标准趋向规范化、统一化， 云技术的进步显著提升数据存储与处理 能力 元宇宙底层技术数字李生、虚拟现实、增强现实、3D建模 与渲染、图形引擎、人工智能等元宇宙底 层技术及多技术融合能力将得到重点发展数字人才培养数字人才缺口持续扩大，数字人才培 训市场景气度持续上升；数字工具、 软件等相关市场需求急剧增加一 数据安全加密传输、访问控制、数据脱敏等安 全技术,及防篡改、防窃取、防泄露 能力是数据安全的主要发展方向在“十四五"规划和2035年远景目标纲要、“十四五"数字经济发展规划 等政策引导的数字化转型浪潮下，针对促进元宇宙相关技术与各行业的深度融合， 工业元宇宙以实现物理世界与信息世界交互与共融的需求应运而生，以实现制造业、 工业等行业全要素、全产业链、全价值链的互联互通，从而不断催生新业态、新模 式和新产业，相关企业将在这次数字化浪潮中尽享时代发展红利当前中国各行业整体数字化水平不高，数字化转型升级空间广阔中国数字经济规模于2021年达到45.5亿元，占GDP比重为39.8岐，成为中国经济增长 的主要引擎。尽管中国数字经济规模稳居世界第二，但制造业、工业等领域的数字 化水平仍然不高，例如2020年中国数字工业经济渗透率仅为21% ,仍有广阔的增长空 间。当前中国处于迈向高质量发展的转变阶段，产业数字化转型升级是其中的重要 抓手，在此背景下，中国将加速推动数字化技术与实体经济的深度融合，为数据标 准与安全、数字人才培育、新一代信息技术发展等领域带来新的发展机遇数据格式及标准趋向统一，数据存储与处理能力显著提升随着元宇宙底层技术的日益成熟，在各行业的渗透率持续提升，国家、行业、企业（接上页发展机遇）等不同等级的工业大数据平台逐步搭建，行业上下游企业将加强数据合作，打通产 业链数据，推动数据格式及标准趋向规范化、统一化，云技术的进步显著提升数据 存储与处理能力，相关的大数据、云计算、标准制定等领域的企业将迎来快速发展 数字教育市场需求快速释放，拉动数字工具软件需求增加人才方面，2020年中国数字化人才缺口达到1,100万，且供给缺口仍在不断扩大，因 此数字人才培育成为国家当前的重点任务。在此背景下，数字人才培训、数字化工 具、软件等领域的市场需求快速释放，通用性强、兼容性高、操作易上手，且涵盖 教学培训功能的数字工具软件的市场需求急剧增加，业内企业或最先受益 率先实现核心底层技术的融合落地的企业将占据先发优势技术方面，数字挛生、虚拟现实、增强现实、3D建模与渲染、图形引擎、物联网、 人工智能等元宇宙底层技术将是本次中国数字化转型升级的重点，率先实现元宇宙 多技术融合，跨行业融合的企业将获得资本关注与资源倾斜的先发优势保障数据传输及存储安全是未来数据安全的主要发展方向数据安全方面，开展加密传输，访问控制，数据脱敏等安全技术攻关，提升防篡改、 防窃取、防泄露能力是未来数据安全方面的主要发展方向，以保障数据传输及存储 安全Chapter 2工业元宇宙产业 发展能力洞察技术架构：在政策规划支撑下，工业元宇宙的技术架构链条 逻辑上分为基础层、技术层、能力层、终端层、应用层五大 板块。其中核心技术层涉及多类技术群的融合和创新并集成 于平台，实现工业相关领域深度赋能关键路径：工业元宇宙的崛起涉及多类技术群的融合和创新, 实现工业元宇宙的关键技术包括数字李生技术、虚拟引擎技 术、人工智能技术、物联网技术、区块链技术、人机交互技 术、智能网络技术工业元宇宙行业发展能力洞察技术架构在政策规划支撑下，工业元宇宙的技术架构链条逻辑上分为基础层、 技术层、能力层、终端层、应用层五大板块。其中核心技术层涉及多 类技术群的融合和创新并集成于平台，实现工业相关领域深度赋能工业元宇宙技术架构图企业级用户企业级用户政府机构用户大众消费者用户城市管理建筑工程工业制造交通能源技术层基础层政策能力层模拟仿真仿真推演虚实交互大数据可视化数字挛生实时渲染多维建模三维可视化虚拟引擎人工智能物联网智能交互区块链3D建模机器学习网络通信VR/AR/MR共识机制智能芯片与传感器数据资源硬件设施数据整合算力资源动画视频图形渲染图形交互计算机视觉分布式账本操作系统数字全息开源模型及算法第三方合规数据储存资源工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）智能语音智能合约外部合规数据网络资源自然语言理解传感器传感技术哈希算法智能网络与云服务数据标注结构化r-J-女王资源“十四五”数字经济发展规划终端层、应用层五大板块。其中核心技术层涉及多类技术群的融合和创新，能力层是 工业数字学生核心技术能力构成。完整的“工业元宇宙平台”将赋能工业制造、城市 规划与管理、建筑工程与施工、交通、能源等行业领域工业元宇宙涉及多类技术群的融合和创新，其中数字挛生和虚拟引擎是核心技术工业元宇宙丰富的特征和广泛的应用决定它的实现具有高复杂度，涉及多类技术群的 融合和创新。工业元宇宙技术体系包括数字学生技术群、智能网络技术群、泛AI技术 群、新信息通信技术群以及工业制造相关技术群。其中，智能网络、大数据、人工智 能、云计算、区块链等相关基础技术是工业元宇宙的技术底座；感知互联、实体映射、 多维建模、时空计算、仿真推演、可视化、虚实交互七个数字挛生核心能力构成了工 业元宇宙的关键能力架构体系多类新型技术的融合创新为工业元宇宙深入建设、迭代升级提供支撑能力。工业元宇 宙通过应用数字学生技术实现城市物理空间、社会空间以及数字空间在时间维度和空 间维度更加精准的映射、更加紧密的连接和更加多维的联动，通过AI、物联网、云计 算、区块链等新一代信息技术实现三元空间的协同演进和共生共智来源：中国信标委，沙利文，头豹研究院工业元宇宙行业发展能力洞察实现路径工业元宇宙的崛起涉及多类技术群的融合和创新，实现工业元宇宙的 关键技术包括数字率生技术、虚拟引擎技术、人工智能技术、物联网 技术、区块链技术、人机交互技术、智能网络技术复杂机理 工程机理 实时状态 外观形状 对象属性基于信息模型标准化对象属性正/逆向设计构建数字化形状已知知物理对象数字化解构利用仿真验证工程机理 借助IOT获取对象实时数据利用AI绕过复杂机理行业应用智慧 城市智慧 建筑智慧 制造智彗 能源技术底座人工智能VR/AR/MRloT云计算大数据区块链数字挛生与元宇宙对偶，是元宇宙在工业领域的映射，也是工业元宇宙实现的关键 步骤，可帮助企业实现高水平的智能化转型工业元宇宙是数字李生与元宇宙对偶，是元宇宙在工业相关领域的映射。实时IOT数据 在数字学生模型中的应用推动工业全业务流程闭环优化，并持续通过数据修正和完善 物理模型。技术层面，在工业自动化的基础上，数字挛生在实时性、参与度和闭环性 等方面提出了更高的要求，因此将会由许多独立工具、平台、基础设施、协议等来支 持其运行。数字挛生的本质是设备可识别标识、工程人员知识经验及管理层关键决策 在系统流程中的闭环传递，最终助力企业实现高水平的数字化、智能化转型。随着工 业互联网、5G、AL云计算等技术成熟度提升，数字挛生的应用逐步拓宽和深化工业元宇宙技术路径涉及多类技术群的融合和创新，其中数字挛生是顶层技术工业元宇宙是多类数字化技术的集成融合和创新应用，具有跨技术领域、跨系统集成、 跨行业融合的特点。数字学生模拟仿真技术是工业元宇宙技术路径的顶层框架技术； 物联网是底层伴生技术，而云计算、机器学习、大数据、区块链则是工业元宇宙的外 围使能技术从工业元宇宙的实现路径来看，关键的技术路径是数字李生对物理对象向更精准数字 化映射。实现物理对象的结构包含对象名称、外观形状、实时工况、工程机理、复杂 机理等不同组成部分，而每一部分均可通过数字化工具在虚拟空间进行重构；如对象 名称可以通过信息模型表述，外观形状可以通过CAD建模表述，实时工况可以由IOT数 据采集进行表述，工程机理可以通过仿真建模进行模拟，以及复杂机理可通过AI解构。 传统数字化应用更多是在描述物理对象某个剖面特点，数字李生是基于多类数据与模 型的集成融合实现对物理对象更精准、更全面的刻画工业元宇宙行业发展能力洞察数字挛生数字享生建模是将物理对象建立对应的虚拟数字模型，该模型可以通 过接收来自物理对象的数据而实时演化。建模、仿真和基于数据融合 的数字线程是数字率生体的三项核心技术工业元宇宙数字挛生应用架构决策决策描述诊断业务应用决策数据互联信息互通模型互操作数据管理工业通讯米集感知交互信息管理运官备至盂八斡曩蕾述几僵型模型管理模型业塞型信息模型构建多模态融合连接反馈控制工业数字挛生是一系列数字成融合和创新应用,基于建模工具在数模型构建几何模型构建仿真模型构建数据模型构建业务模型构建模型修正数据模型修正有限元模型修正构建起精准物埋对象模型，冉利用实时IOT数据驱动模型运转,进而通过数据与模型集 成融合构建起综合决策能力，推动工业全业务流程闭环优化全生命周期实时映射、综合决策、闭环优化是数字享生发展三大典型特征（1）全生命周期实时映射指李生对象与物理对象能够在全生命周期实时映射，并持续 通过实时数据修正完善学生模型；（2）综合决策指通过数据、信息、模型的综合集成, 构建起智能分析的决策能力；（3）闭环优化指数字挛生能够实现对物理对象从采集感 知、决策分析到反馈控制的全流程闭环应用。本质是设备可识别指令、工程师知识经 验与管理者决策信息在操作流程中的闭环传递，最终实现智慧的累加和传承工业元宇宙数字挛生核心技术模型融合 多学科联合仿真降价模型 “机-电-软” 融合正向数字线程技术（MBD、MBSE、MBE）:统一异构模型语法语义，与平台采集的IOT数据相结合 逆向数字线程技术（管理壳）：对数据或模型进行数据和信息交互，促进多源异构模型之间的互操作（接上页数字挛生）从整个技术体系而言，模型构建、融合仿真和基于数据融合的数字线程是数字挛 生体的顶层框架技术。其中，从技术角度来看，建模和仿真是一对伴生体；建模 是模型化物理世界和问题的理解，而仿真则是验证这种理解的正确性和有效性。 数字线程技术是支撑全类数据和模型快速流转和无缝集成建立物理实体的数字化模型或信息建模技术是创建数字挛生体、实现工业元宇 宙的源头和核心技术物理对象建模是创建数字享生体、实现工业元宇宙的源头和核心技术，也是“数 智化”阶段的核心。数字李生的建模的本质是将物理世界的对象数字化和模型化 的过程。通过数字化和模型化，将物理对象表达为计算机和网络所能识别的数字 模型，实现物理对象各领域特征的全面刻画；建模后的虚拟对象会表征实体对象 的状态、模拟实体对象在现实环境中的行为、分析物理对象的未来演变趋势。工 业应用中机器人和自动化设备、PLC、变频器、电机等单元都可以为数字学生提供 有效的实时数据，用于在虚拟环境中进行测试和验证 建模相关技术方法和工具呈多元化发展趋势，一些模型采用通用建模工具如CAD 等开发，更多模型的开发是基于专用建模工具如FlexSim和Qfsm等。市场上也有很 多厂商布局物联网设备建模和数字享生城市等场景建模；如Unity基于数字学生的 解决方案从最早的需求提出和结构设计阶段，提供“PiXYZ和Unity Reflect”两个 产品，可以在CAD或者结构设计之初对3A模型进行虚拟化的体验。在模型算法设 计包括数字挛生原型设计阶段，提供了PiXYZ , ADAS , HMI等Unity的测试环境， 能够快速地把原型包括算法模型在虚拟环境中进行大量测试，可以在投产或较前 期阶段对的结构、算法或原型做测试验证，大幅提高迭代效率仿真技术是创建和运行数字享生体、保证数字享生体与对应物理对象实现有效 闭环的核心技术在线数字仿真技术包含了确定性规律和完整机理的模型转化成软件的方式来模拟 物理世界。仿真技术是保证数字挛生体与对应物理对象实现有效闭环的核心技术仿真技术兴起于工业领域在工业4.0、智能制造等新一轮工业革命的兴起。新技术 与传统制造的结合催生大量新型应用，工程仿真软件与数字挛生技术融合，仿真 技术的应用边界将不断拓展至研发设计、生产制造、试验运维等环节。基于数字 李生可对物理对象通过模型进行分析、预测、诊断、训练等虚拟仿真，并将仿真 结果反馈给物理对象，从而帮助对物理对象进行优化和决策。在工业制造、城市、 建筑等工业元宇宙场景中，仿真技术应用覆盖产品试验仿真、生产制造仿真、虚 拟工厂、城市交通仿真、物流仓储仿真、组织业务流程仿真等产品形状、产品性能设计 J检验生产 规划生产工程试验制品、产品批量测试/生产广品运维产品报废事件仿真CAD设计人机工程分析并行工程应用 MOM、WMSAPM、MRO物理对象全生命周期数字挛生通过数字化工具进行表述和分析研究报告| 2022/10.研究目的与摘要2021年被称为 “元宇宙元年”,元宇宙概念迅速点燃市场。本篇报告聚焦于元宇宙相关技术在泛工业领 域的应用研究，从结合行业政策、机遇与挑战、技术架构、应用场景及落地案例、国内外代表性企业等分析维 度，给出对工业元宇宙的理解与解读此研究将会回答的关键问题：研究区域范围:中国 工业元宇宙的定义、价值、发展机遇与挑战 工业元宇宙涉及的技术群及其关键技术 工业元宇宙在各行业的场景落地情况研究周期：2022年研究对象：中国工业元宇宙产业工业元宇/与束缚，促使产业融合，实现可持续性的降本增效工业元宇宙最重要的价值在于，对现代工业的复杂系统，做彻底的，全方位的、系统的数字学生，使整 个工业处于完全的数字化、智能化和信息化的直观状态，并且使整个工业体系能够在虚拟化的背景下重 构，这种重构打破了传统工业、行业和企业的边界与束缚，真正实现在技术支撑下的产业融合，最大化 地提高生产效率。通过设备数字学生及流程全面数字化，提供生产系统的全数字学生镜像，工业元宇宙 能够实现生产托管，对物流、物资配送等，提供供应链的全链条管理；对能源、电力等，提供镜像分析 与模拟试错场景；解决迭代试错成本高昂、升级困难的问题，实现可持续性的降本增效CO工业元宇宙涉及多类技术群的融合和创新，其中数字挛生相关技术构成 u乙了工业元宇宙的关键技术体系工业元宇宙丰富的特征和广泛的应用决定它的实现具有高复杂度，涉及多类技术群的融合和创新。工业 元宇宙技术体系包括数字李生技术群、智能网络技术群、泛AI技术群、新信息通信技术群以及工业制造 相关技术群。其中，智能网络、大数据、人工智能、云计算、区块链等相关基础技术是工业元宇宙的技 术底座；感知互联、实体映射、多维建模、时空计算、仿真推演、可视化、虚实交互七个数字学生相关 技术构成了工业元宇宙的关键技术体系CO当前工业元宇宙整体仍处于发展初期，行业应用场景逐步落地，在制造、 Uo 城市管理、交通、汽车、建筑、能源等行业已有不同程度的应用头期目 公U 匕 400-072-5588在制造业领域，工业元宇宙聚焦于产品数字化设计、工艺流程管控和重大设备管理等场景；在城市管理 领域，工业元宇宙赋能城市规划、建设、治理、优化等全生命周期环节；在交通与汽车领域，工业元宇 宙应用于交通工具的功能设计与研发、仿真测试、自动驾驶、故障诊断与设备维护等细分场景；在建筑 领域，工业元宇宙赋能建筑规划设计、实施、运营维护等环节；在能源领域，工业元宇宙的应用覆盖能 源生产、储运、管理和消费等场景2©2022 LeadLeo工业元宇宙行业发展能力洞察虚拟引擎虚拟引擎是一套帮助开发者实现实时交互的软件开发工具，旨在帮助 开发者实现实时3D的高效率开发。虚拟引擎广泛应用于汽车、建筑、 城市等工业领域，工业元宇宙或将成为虚拟引擎未来的蓝海市场虚拟引擎的背景与分类数字资产数字资产框架A虚拟引擎产品交互场景工业元宇宙开发的基本要素原型设计和调试技术人员培训安全培训沉浸式设计评审 远程维护基于AR的指导虚拟引擎是元宇宙平台的核心搭建工具。凭借灵活性、成本效益和协作能力，虚拟 引擎发展趋向通用化3D开发平台，从游戏领域拓展向更多工业级应用领域 虚拟引擎是实现工业元宇宙的关键技术，将极大程度的提高虚拟空间的生产效率虚拟引擎不仅应用于游戏和影视制作，现也参与到工业、城市、建筑、教育、商业 等领域。虚拟引擎通过赋能工业元宇宙的虚拟形象和虚拟场景的搭建，极大程度的 提高虚拟空间的生产效率，进而实现工业元宇宙的交互功能。值得注意的是，工业 元宇宙对虚拟引擎行业应用提出了更高的要求。首先，工业元宇宙讲究高质量视觉 效果，其中3D实时交互场景对视觉质量要求将大幅提升，因而对虚拟引擎的精细化 程度提出了更高的需求；同时高密度的交互场景也需要虚拟引擎拥有强大的处理能 力，实现高效快速地制作大量工业领域的交互场景虚拟引擎在工业元宇宙的应用智慧建筑帮助建设工程行业的业主、设计、工程、施 工等多方在虚拟环境中与逼真三维模型体验 和互动，实现数字化施工指导和人员培训等智能汽车,深度赋能包括导航、ADAS、可交互3D体验、埼导 车载游戏、AR/VR内容创作与手机车控在内的各类创新应用；广泛应用在设计与工程验 证，内外饰效果与HMI数字工厂结合数字学生技术，获取精细化信息数据， Etid通过虚拟引擎可实现数字工厂的实时可视化, 帮助数字工厂高效实现产线升级或工程改造（接上页虚拟引擎）虚拟引擎是一套帮助开发者实现实时交互的软件开发工具，旨在帮助开发者实现实 时3D的高效率开发虚拟引擎的目的主要包括两大方面：（1）让静态的、二维的、非交互性质的数字资产 在虚拟引擎的驱动下，通过合理化的处理，整体符合真实世界的情况，包括物理、光 线等；（2 ）实现交互场景的跨平台上线，引擎本身是一个整合型以及输出的工具，一 次制作可以实现多平台的输出，格式包括PC端、移动端、PlayStation等，极大地简化 了交互场景的开发效率。虚拟引擎集合前期素材工具和第三方模块，未来综合性虚拟 引擎将整合类似模块更方便用户使用n互联网企业展开工业元宇宙相关布局，其中虚拟引擎厂商也纷纷入局工业领域虚拟引擎广泛应用于汽车、建筑、城市等工业领域，工业元宇宙或将成为虚拟引擎未 来的蓝海市场。IT互联网企业展开工业元宇宙相关布局，其中虚拟引擎厂商也纷纷入局 工业领域，以Unity为例，Unity成立独立的“工业事业部”，针对汽车、建筑、城市等 工业领域的各种需求，投入了4.5亿美元的研发成本 汽车制造业是除游戏和影视外，虚拟引擎应用最多的领域虚拟引擎主要应用于汽车行业的设计与工程验证，内外饰效果与HMI（人机交互），市场 推广与终端销售，模拟培训与自动驾驶等领域，是现在除游戏及影视外应用最为广泛 的领域，增长速度较快。虚拟引擎的应用不仅为汽车制造产业带来真正意义上的迭代, 也标志着车企的研发焦点正式从扁平的驾驶体验转向多元的出行体验。例如，Unity为 汽车行业提供全生命周期的渲染引擎服务，已打造新一代智能汽车的嵌入式HMI开发工 具，深度赋能包括导航、ADAS、可交互3D体验、车载游戏、AR/VR内容创作与手机车 控在内的各类创新应用 虚拟引擎赋能建筑师在虚拟环境中与逼真三维模型体验和互动虚拟引擎在建筑设计上的应用优势显著，在CAD、BIM等软件基础上，优化建筑模型的 可视化和展示效果。虚拟引擎为建筑师提供便捷的原型化方式，利用虚拟引擎设计建 筑，助力建筑师打造更为可视化的建筑方案大型虚拟引擎厂商均提出了建筑相关解决方案，如Unity Reflect用于构建数字挛生应用， 帮助工程建设行业的业主、设计、工程、施工等多方在虚拟环境中与逼真三维模型体 验和互动，加速设计迭代，实现数字化施工指导和人员培训等；另外，可在Unity编辑 器中构建VR体验，用于对建筑进行设计、工程或施工模拟，让客户能感受逼真的环境工业元宇宙行业发展能力洞察泛人工智能 AI算法和AI技术的能力持续拓宽正加速“AI +工业元宇宙”的快速部署，AI在工业元宇宙中的应用持续深化。AI技术改造工业的生产方 式和决策模式，达到增效和提质的作用，助推工业AI+快速落地工业元宇宙之泛人工智能平台架构应用层应用层智能搜索软件智能助手软件翻译软件 图像处理软件其他智能软件人工智能平台技术层深度学习框架智能语音计算机视觉自然语言处理语音识别语音合成语音扩展图 像 识 别模式识别图像处理文字识别语词知扁识分图析谱预测分析异常检测特征分析决策优化机器学习光学传感器声学传感器其他传感器GPUFPGAASIC数据源、软件框架、算力等基础设施正在不断拓展人工智能算法的开发场景，AI算法 和AI技术的能力边界也不断的拓宽和深化。AI技术的迭代加速行业产品的升级和解决 方案落地，进而实现“AI+工业元宇宙”的快速部署人工智能产业可分为基础层、技术层和应用层，目前中国已形成完整的AI产业链(1)基础层作为AI发展的数据与算力支撑，主要包括智能芯片、传感器、大数据、 云计算等。其中传感器与大数据主要负责数据的收集，智能芯片是AI的算力基础，协 同云计算提供运算的能力。随着智能芯片与智能传感器的发展，端侧设备的计算资源 容量大幅提高。云计算能力将下沉到边缘侧、设备侧，驱动AI应用发展趋向“云-边- 端”一体化协同 技术层作为AI产业化发展的核心，主要包括智能语音、计算机视觉、机器学习、 NLP等；其中机器学习为元宇宙提供底层框架的算法支撑，同时也是实现图像流畅、 音频流畅、渲染效果等元素具备不可或缺的一部分。机器学习与深度学习满足元宇宙 中对系统稳定、多变的底层技术需求，且是提高元宇宙运行效率、智慧化的基础；另 外,随着AI的智能化程度提升，语音、图像、视频等模态将趋于融合，多模态融合赋 予人工智能在工业元宇宙中的应用实现更高的智能化水平（接上页泛人工智能）应用层则是建立在基础层与技术层的基础上，实现AI技术在工业元宇宙的商业 化落地应用。应用层主要包括行业解决方案和软硬件产品，实现技术与应用的融合发 展。AI+工业元宇宙应用场景越发多元，元宇宙产业的智能化转型将大规模提高用户 基数，为AI发展提供巨大的空间，并辐射相关产业。工业制造、城市建筑、能源电力 等应用领域的AI商业化应用加速落地工业元宇宙之泛人工智能的应用边缘t边缘t物联网声音采集 超声波探测AI云计算视觉AI触觉工业互联网视频监控 遥感探测HM） 射电望远镜气敏传感器-1力敏传感器劭） 热敏传感器I办公设备交通设备-胃能机器人-®生产设备一 7 工业设备AIAIAIAIAI听觉群体智能、系统I巨型神经类神经元网络人工智能智能制造体系包含数据技术、分析技术、平台技 术与运筹技术，让物理设备具有计 算、通信、精确控制、远程协调和 自治等五大功能传感与检测包含视觉和多元化硬件加速等技术, 在人脸图像、复杂结构件等对象检 测中大幅提高检测速度与精度设备维护预测对设备状态和运行过程进行持续监 控，分析历史数据、完整性因素、 统计推断方法和工程方法的推理智能机器人具有结构灵活性、安全性、感知能 力、人机协作、编程方便等特点， 充分发挥人类智能及机器人效率智能化生产从智能设计、智能产品、智能装备、 智能生产和个性化定制、智能管理、 智能服务等方面推动企业转型升级AI将在工业元宇宙中发挥重要作用，实现生产和社会活动的各个环节的互联互通随着互联网、物联网、云计算、边缘计算、人工智能、大数据、数字季生、数据中心、 区块链等相关技术的广泛应用与深度连接，在工业元宇宙中，人类、机器人、智能设 备、传感器紧密联系，逐渐形成一个打通异构数据和异构服务的混合智能互联网大脑, 最终实现生产和社会活动的各环节的互联互通及全面自动化 AI在工业相关领域的应用持续深化，助推工业互联网平台、工业AI+等快速落地人工智能在工业相关领域的应用持续深化，工业人工智能是指利用AI技术改造工业的 生产方式和决策模式，达到系统性的降本、增效、提质、安全的作用。工业场景的生 产过程中主要有几个关键环节，包括各种相关工艺、精细化的生产管理、工业互联网、 物流计划调度、能效和环保的要求等；在生产过程中提取的工业大数据，再应用智能 技术对生产过程进行有效控制，使工业系统具备自感知、自学习、自执行、自决策、 自适应的能力，最终提高生产效率和产品质量，以产生良好的经济效益和社会效益。 目前。工业AI已在部分领域实现深度的应用，包括智能制造体系、传感与检测、设备 维护预测，协作机器人、智能化生产等工业元宇宙行业发展能力洞察物联网物联网是工业元宇宙底层伴生技术，通过将工业资源的网络互联、数 据互通和系统互操作，为实现工业元宇宙万物链接和虚实共生打下基 础。物联网在工业领域应用将由简单场景应用向深层次应用演进物联网平台在工业领域应用架构与应用价值传感器网络系统传感器网络系统资源交换域在制品RAW1工业目标对象域原料，赢盘、机器设备仓储物流感知控制域物 联 仪器仪表时关 位置信息系统 国音频信息系统智能化设备 接口系统t数据交易第七方嗫付年方薪流媒体、社交、咨询第三方征信系统服务提供域资产优化与 配置平台I通用使 能平台运维管控域工业安全监、& 运行维护管 用工管管理平台火理平台留产品供应商产品制造商*O£ 客户 蠢 政府解决方案 提供商进行大数据采集和 分