从工业互联网到工业元宇宙，如何解读《工业元宇宙创新...

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　　近日，工业元宇宙协同发展组织、工信部工业文化发展中心联合发布《工业元宇宙创新发展行动计划（2022-2025）》（以下简称《行动计划》）。该计划提出力争通过3年努力，以工业元宇宙的技术储备、标准研制、应用培育和生态构建为目标，通过创新能力提升等四项行动，实现3个100：形成100个可复制的典型案例，为应用推广提供标准模板；打造100个工业元宇宙标杆应用，提供元宇宙在工业领域的高水准落地示范；建设100个赋能创新中心，并推动建设一批“工业元宇宙+垂直行业”的工业元宇宙开放平台。

　　本文是《前沿洞察》第六期，我们重点从工业互联网到工业元宇宙的关系视角来理解《行动计划》的发布初衷和核心要义。

　　作者 / 杨燕  商汤智能产业研究院战略生态研究主任

　　工业元宇宙可基本理解成元宇宙相关技术在工业领域的应用，也就是《行动计划》里提到的在工业的研发、生产、管理、销售、实训等环节的应用场景，通过在虚拟世界中实现对现实工业环境各环节场景的全面模拟，实现工业系统的改进、优化和创新，形成全新的工业制造和服务体系。这也正迎合了我国政府提出的发展元宇宙产业赋能实体经济、“以虚强实”的思想要求。

　　那么工业元宇宙与前几年提出的工业互联网之间是什么关系？是承接工业互联网“衣钵”的战略升级，还是一次工业发展的思路转变？我们认为在读懂该份《行动计划》之前，我们需要先界定清楚两者之间的关系和边界。

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　　从技术范畴上看

　　工业元宇宙的技术集合更加广泛

　　工业互联网的技术核心在于通过发挥互联网、大数据、物联网、区块链等技术特征实现工业全流程中人、机、物、系统等的全面连接，促进数据要素的充分流动和共享，再结合自动化、智能化相关技术，实现对数据要素的分析利用来创新工业级应用，从而赋能工业全流程的提质增效。

　　而工业元宇宙的技术集合不仅包含工业互联网的技术特征，它还涉及多类技术群的融合和创新。根据《行动计划》描述，工业元宇宙技术体系包括由时空引擎+实时渲染+大规模建模技术、自然交互技术、区块链技术、网络通讯与算力技术、人工智能技术、物联网/传感技术，以及数字孪生技术等构成。

　　与工业互联网不同，工业元宇宙的技术核心是在数据要素充分连接和共享的基础上，通过对工业复杂系统的数字孪生，实现工业领域中“人、虚拟空间与现实空间”虚实映射，使得整个工业系统处于完全的虚拟化、可视化的直观状态，并结合智能化在虚拟世界的背景下进行系统重构，低成本、高效率的解决工业发展的痛点问题，实现对工业的优化、改进和创新。

　　因此，从技术角度来看，工业元宇宙应是工业互联网的升级版，或者说工业互联网是工业元宇宙发展的基础。

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　　从内涵和特征上看，

　　工业元宇宙更强调

　　虚实交互、数据融合和内容资产

　　虚实交互，也就是虚拟世界与现实世界的互动方式和互动体验上的变革，是工业元宇宙区别于工业互联网的最显著的特征。不同于2D交互，工业元宇宙借助载有智能传感的可穿戴设备（例如AR、VR），可以获得更具沉浸感、实时互动性更强的交互体验，有助于人们进入虚拟工业场景后的人机交互、人与人之间的交互协同。

　　例如宝马汽车利用英伟达Omniverse工业元宇宙平台模拟完整的工厂环境，可以让全球的工程师、设计师、专家等汇聚在一个虚拟场景中进行产品规划、设计、模拟等交互协作，减少远程沟通成本，加速产品规划到上市的流程周期。

　　图：宝马数字孪生的汽车组装工厂

　　数据融合主要是指工业中多源异构数据的融合，我们认为当元宇宙脱虚向实，面向产业赋能时，异构数据的融合能力将变得越来越重要。可以说，数据融合是实现工业元宇宙不可或缺的能力之一。

　　这里的数据即包括静态数据，例如GIS、BIM，以及工业不同细分行业的专题数据（型号、规格等），也包括动态数据，也就是工业实时环境下的物联感知数据、业务流程数据、市场变化和用户信息等，将这些多源异构数据进行统一标准格式的融合，再映射到虚拟工业系统中，从而实现对现实世界在时空上的动态连续映射，使得数字孪生的三维模型所关联的信息更全面、更综合，从而促进数据要素的有效分析，为工业系统的重构和业务决策提供支撑，从而实现工业元宇宙的价值落地。

　　例如，Unity作为一款游戏引擎，当进军工业、建筑领域时，通过收购PiXYZ（一家法国的3D数据处理软件公司），以及与Autodesk等专业软件公司合作来解决不同异构数据之间的融合问题；而英伟达Omniverse平台，为了进入工业领域，与更多的软件做连接，所以它一开始就是基于统一开放标准（PIXAR的USD）来做的，可以解决不同软件数据的融合问题。

　　图：Omniverse通过USD格式打通与其他各类工业软件的数据连接

　　内容资产简单来讲就是关联深度信息的三维模型，我们认为它是在数据要素之上构成工业元宇宙的砖石，也是工业元宇宙价值实现的核心生产要素。通过内容资产的确权、交易和使用，工业元宇宙可以与现实世界的价值链打通，实现虚拟世界到现实世界的价值闭环。

　　例如，在进行厂区或园区设计时，可以直接与供应商服务平台打通。阿里的设计家平台，就是将家具模型库里的三维素材与淘宝卖家直接打通，实现设计到采购的直接转化。

　　然而内容资产的生产瓶颈将会制约工业元宇宙发展，因此，为工业领域中不同行业打造低门槛、高效的工业元宇宙内容资产基础设施就变得非常必要。我们认为，人工智能和CG相关的建模、渲染技术在其中就扮演者重要角色。

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　　工业元宇宙

　　可能为我国破解工业“卡脖子”问题

　　带来新的解题思路

　　工业互联网在中国的发展要追溯回五年前，也就是2017年底，国务院首次提出工业互联网的发展目标，即到2025年，形成3-5个达到国际水准的工业互联网平台，培育百万量级的工业APP，实现百万家企业上云。继而，工业互联网走入了公众视野，各地政策频出，互联网巨头和制造业龙头纷纷推出自己的工业互联网平台。在各地政府和企业的推动下，截至2021年底，全国工业互联网项目超过1800个，应用案例数以万计。

　　然而，数量虽然增长显著，但实际效果却参差不齐。根据信通院数据统计，在1000多个工业互联网应用案例中，工业互联网技术更多地被应用于生产过程管控、运维服务等切入门槛低、优化价值大的环节，而在产品工艺研发、供应链协同优化等环节，应用占比不到10%。

　　归根结底，在于我国IT（信息技术）和CT（通信技术）虽然表现亮眼，但在工业核心的OT（运营与自动化技术）应用上还存在致命短板——90%以上的高端工业软件市场，以及95%以上的高端PLC和工业网络协议市场都被国外巨头垄断，换句话说，我国工业互联网的进一步发展被基础软件、核心工业硬件所掣肘。

　　我们认为，工业元宇宙提供了一个数字孪生的平行世界，可以结合在虚拟世界里实现对工业全流程和场景的全面仿真，低成本的进行试错，模拟生产最优解部署回现实世界中。这有利于我们在基础软件研发和工业硬件技术难关上的破局。

　　正如英伟达CEO黄仁勋曾表示，“在未来，数字世界或虚拟世界将比物理世界大数千倍，可能会有一个新的上海、新的纽约，工厂和建筑都将有一个数字孪生模拟和跟踪它的实体版本。工程师和软件程序员可以模拟出新的软件，然后逐步应用到实际中。在现实世界中运行的软件都会先在数字孪生中模拟，然后再下载到实体版本中。”

　　《元宇宙通证》中，专家们对这段话做了更直白的注解——传统的CAD、CAM、CAE、EDA等工业软件巨头们市场地位稳固，元宇宙化的变革动力不足。而在元宇宙中，综合集成、AI、沉浸感、虚实共生、经济体系、开放性等方面差距较大，这也给了国产研发设计软件企业一个弯道超车的大机遇，要把握住研发设计软件元宇宙化的历史性机遇。

　　因此，在我们了解工业互联网和工业元宇宙的关系以及工业元宇宙的核心特点和价值基础，我们就能够更进一步去理解《行动计划》宗旨要义。

　　《行动计划》主要是针对如何推动工业元宇宙发展提出了主要目标和具体的行动路径。

　　主要目标即是实现“3个100”：分别对应的是100个赋能创新中心，100个工业元宇宙的标杆应用（产品），以及100个可复制的典型案例（场景）。

　　创新中心本质上就是创新活动的载体，通过创新中心的建立，联合产学研政等多方力量来共同开展工业元宇宙共性技术的研发和供给，加快工业元宇宙技术体系的孵化，并通过建设一批工业元宇宙开放平台，降低技术应用和转化的门槛，加速技术向实际工业场景的商业应用，推动工业元宇宙产业生态的形成。

　　基于工业元宇宙开放平台之上，通过打造标杆应用，培育一批应用解决方案供应商，作为示范引导，面向工业制造、数字文旅、教育、医疗、能源、建筑、媒体、农林、交通运输、城市管理、公共服务、商务办公、安全生产、仓储配送、数字艺术消费等重点行业，推动工业元宇宙技术和产品的集成创新，再结合场景创新形成可复制的典型案例进行行业内的全面推广。

　　为实现“3个100”目标，《行动计划》又同步提出“四大行动”以支持目标达成：分别是创新能力提升行动、支撑体系健全行动和融合赋能深化行动、产业生态健壮行动。

　　创新能力提升行动主要针对工业元宇宙核心技术、工具的重点攻关，以及技术转化和应用上的全面推动，同时也指出发挥工业产业链上的龙头（链主）企业的带动作用，通过生态协同，激发创新活力，培育出一批专精特新“小巨人”企业，发挥市场在技术创新和应用转化上的主导作用。

　　支撑体系健全行动则是从顶层设计、中长期规划，以及标准、知识产权等体系建设上引导工业元宇宙有序、健康的发展。

　　融合赋能深化行动则是通过公共服务的提供，包括通过工业元宇宙开放平台降低中小企业元宇宙技术使用门槛，开展线上线下培训和对接活动，提升中小企业技术应用的积极性动等，精准赋能企业进行应用场景的拓展，以及应用解决方案的集成创新。

　　产业生态健壮行动主要通过构筑完善的安全保障机制、开放开源的合作平台和创新载体来进一步促进生态中各主体间的交流协作，推动技术创新到市场应用的闭环形成。

　　工业元宇宙正在全球范围内掀起浪潮。据TrendForce集邦咨询数据显示，工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模于2025年达5400亿美元，2021至2025年复合成长率达15.35%。微软、英伟达等科技巨头也正在工业元宇宙方向上积极投入布局。

　　作为中国科技公司的代表，商汤科技正在打造智能工业引擎，基于“一个装置，两个平台”，融合人工智能、数字孪生、MR等元宇宙核心技术能力向工业领域进行赋能，打通行业的数字链接，面向制造业、基建行业、综合能源等高度定制化的工业场景，提供一整套的方案和工具，帮助解决实际工业应用难题，实现对企业实体资产的全面数字化管理，降低人员操作门槛、提高生产效率。