2022年元宇宙系列白皮书∶中国工业元宇宙发展洞见.docx

2022年元宇宙系列白皮书：中国工业元宇宙发展洞见国务院印发的“十四五”数字经济发展规划提出， 到2025年，数字经济迈向全面扩展期，数字经济核心产 业增加值占GDP达到10%。纵深推进工业数字化转型，加 快推动研发设计、生产制造、经营管理、市场服务等全生 命周期数字化转型。推动数字城乡融合发展，因地制宜构 建数字挛生城市。作为数字经济的集成，随着数字经济产 业值及技术的持续提升，工业元宇宙将进入快速发展阶段。从国家到地方层面，以数字挛生、工业互联网、元宇 宙为代表的数字产业成为中国“十四五”期间经济发展的 重点，政策在驱动关键技术发展的同时，加速元宇宙在工 业制造、文旅、汽车等行业的融合落地。从技术端来看，数字化智能改造和产业融合是“十四 五”规划的重点推进工作，以人工智能、VR/AR、数字享 生为代表的数字技术将迎来快速发展；从需求端来看，政 策驱动企业数字化转型，深化研发设计、生产制造等环节 的数字化应用，鼓励数字化平台与工具的发展与普及。从 发展方向看，全面推行数字化转型和升级是中国当前发展 的战略重点，工业元宇宙则是数字化发展的必然趋势。01 域的开拓者，拥有丰富的大数据可视化行业经验。而Unity 在3D内容创作和运营领域有深厚积累，腾讯云与Unity 具备充足的合作空间，双方于2022年9月30日签署战略 合作协议，携手打造行业最佳实践。Unity与腾讯云RayData就产品与技术、平台与生态 等维度进行深入合作产品与解决方案：发挥双方各自的优势，融入GIS、 BI等行业模块，联合打造行业级客户端和SaaS级产品， 打造面向工业元宇宙时代的标准化产品解决方案。平台：双方结合RayData积累的数字化生产资料和 Un i ty广阔的产品平台，以及更多数字化企业和团队，打 造全行业资产中台，持续提供内容和功能迭代服务与技术 支持，实现全行业覆盖，满足行业对于敏捷化生产的需求。行业标准：双方通过统一产品出口来推动数字季生标 准工作流程的建设。技术：腾讯云RayData强大的数据可视化技术和 Unity的3D引擎技术融合，赋能产业开发者释放数字化 生产力。此外，双方致力于通过确立技术路线，让项目成 果可高效复用，从而提高项目品控，降低人效成本。生态：通过产品与解决方案的打造，平台的开发以及 技术的融合能够将双方的生态圈融合并进一步扩大，覆盖 更多用户、企业和开发者等，构建更全面更多元的生态。工业元宇宙的价值与定义工业元宇宙即将元宇宙相关技术，包括物联网技术、 AI技术、交互技术、智能网络技术、超级算力技术、区 块链技术、数字挛生技术和虚拟引擎技术等，应用在工业 领域，在虚拟世界中实现对现实工业环境中的研发设计、 生产制造、运维管理、销售服务等环节和场景的全面模拟， 覆盖工业生产全链条环节，通过融合虚拟世界和现实世界, 实现工业的改进和优化，形成全新的制造和服务体系。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、系统的数字事生，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。其次，工业元宇宙实现可持续性的降本增效。通过设 备数字挛生及流程全面数字化，提供生产系统的全数字挛 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。02工业元宇宙产业链图谱工业元宇宙产业链可分为基础设施层、核心层和应用 层，中国企业在基础设施层的布局相对领先，基本可实现 自主可控；核心层的关键技术、软硬件等主要依赖进口； 应用层多为本土企业与外企协同合作。当前中国企业在数字挛生引擎（如虚拟引擎，可视化 工具集）领域主要依赖海外引进，而Unity引擎为其中的 主流代表。Unity在引擎技术方面处于绝对的行业领先地 位,尤其在游戏开发领域。2021年，全球排名前1000的 移动游戏中，用Unity引擎开发的数量高达71%,同时, Unity引擎也在建筑、汽车、制造等泛工业领域被广泛地 应用。现阶段工业元宇宙的应用场景主要集中在智慧城市、 智慧交通、智能制造、智慧建筑、智能汽车、智慧能源等 领域，通常由中国企业协同海外企业共同完成。03工业元宇宙产业发展机遇在“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。中国数字经济规模于2021年达到45. 5亿元，占GDP 比重为39.8%,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。04工业元宇宙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，能力 层是工业数字挛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事生技术群、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。 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挛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AK 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。05工业元宇宙技术实现路径工业元宇宙是数字挛生与元宇宙对偶，是元宇宙在工 业相关领域的映射。实时IOT数据在数字挛生模型中的应 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 李生在实时性、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、AK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。从工业元宇宙的实现路径来看，关键的技术路径是数 字事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，数字挛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。06工业元宇宙功能应用三维建模是构建元宇宙的基石。在元宇宙的空间中， 物理对象数字化的过程即是其在虚拟空间中三维重建的 过程，结合数字挛生，可对真实世界的物理对象在虚拟空 间中完成映射，实现1 ：1的三维仿真模型。在三维建模的基础上，融合工业互联网平台、人工智 能、云计算等技术，可实现对整个工厂的运作流程的模拟 仿真；以真实的生产线为基础，通过对真实生产线上的每 一台设备进行实景三维建模与仿真，并将搭建好的三维仿 真模型置入虚拟空间内，以此搭建出一整套虚拟的生产线, 并进行数据同步，完成真实生产线和虚拟生产线的实时联 动，并可通过智能终端操控虚拟对象，以虚实设备联动的 方式完成对物理设备的远程指令下达。同时，实时联动的物理对象及其数字挛生体，能够高 效地帮助管理者进行产线、设备的实时监测与运维管理。借助虚拟交互技术与VR/AR等终端设备，用户可进入到搭 建好的虚拟场景中，参观数字工厂，与虚拟世界形成交互。07工业元宇宙应用场景中国工业元宇宙持续渗透多个行业的应用场景，目前 在智慧城市、交通、汽车、建筑、制造、能源等行业已有 不同程度的应用：(1)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，赋能生产制 造全流程数字化、智能化、可视化与自动化；(2)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，实现城市全要素数 字化、全状态可视化、管理决策智能化等；(3)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，助力城市交通智慧水平显著提高， 大幅提升市民出行体验；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,实现高效、协作、低碳、的 建筑产业现代化.储运、(5)在能源领域，工业元宇宙的应用覆盖管理和消费等场景，赋能源生产、实时化、智能化和可视化。能能源系统全要素数字化、08工业元宇宙应用实践之Unity与腾讯云RayData、当前，中国进入数字中国建设的提速阶段。三维图形 生成、动态环境建模、快速渲染处理等技术的创新，让线 上线下、虚拟现实之间不再有明确的边界，催生出大量数 字享生应用场景。产力的产品工具,，腾讯云RayData携手Unity, 、高效规范的工作流程和极具生正与百万开发者一起,国建设，释放更多的数字生产力。共同加速数字中腾讯云具备在数字挛生、3D引擎、实时渲染、边缘 计算等全真互联技术体系推进数实融合的作用，以及安全 可靠的云服务。腾讯云旗下的RayData是大数据可视化领