元宇宙在工业的应用，市场规模达5000千亿美元

“中国制造业正在面临制造业外流、地缘经济分裂、劳动力成本上升等‘灰犀牛风险’，元宇宙元年之后，褪去科幻外衣的元宇宙将成为未来10-20年的最强科技风口。”亿欧智库《2022中国工业元宇宙产业研究报告》如是写道。

实际上，在很多人眼里，工业元宇宙是“一次留给中国制造业弯道超车的历史性机遇”，也是全球智能制造的“未来形态”。而上一个获得“弯道超车机遇”的主体——工业互联网，在中国的发展尚不足十年。

任何一个新物种的诞生都需要完整走完“概念层、产品端、产业化”三个阶段才算是彻底成熟，工业元宇宙也是如此。

随着工业元宇宙相关技术的逐步成熟，对于连接进入系统的主体、内容将会越来越多。相关机构表示，2020年，我国工业互联网核心产业经济增加值总体规模达到6520亿元，2025年预计将达到16224亿元。

工业元宇宙作为工业互联网更高级的形态，可以在工业互联网市场持续发力和渗透。

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%。

工业元宇宙的未来固然是明亮的，但很多人依然想知道：工业元宇宙究竟给中国制造业带来什么改变？排除掉元宇宙概念带来的虚火，工业元宇宙是否真能扛起制造业弯道超车的大旗？从工业互联网到工业元宇宙，是“扯虎皮拉大旗”，还是“顺利交棒”？

工业元宇宙带来了什么？

工业元宇宙的范畴远比工业互联网宽泛，两者之间有很大区别。

工业互联网是工业元宇宙的一部分，更多扮演基础设施的角色，强调物理硬件和系统的联动，主要负责物理现实世界的打通。而工业元宇宙，还要进一步结合5G、AR、VR、AI计算机视觉、区块链等技术，按照元宇宙的规则重新整合。

比如在二维互联网世界中，工厂操作人员只能通过二维的数字大屏来观测虚拟的工厂，需要鼠标点击设备、工位等才能查看实时状态。

而在工业元宇宙中，理想情况下，操作人员只需要带上VR/AR设备，便能进入到虚拟世界的工厂中，不仅体验更逼真，而且信息传输也更及时，直接输入指令，就可以知道目标信息。

宝马汽车曾用英伟达Omniverse平台来模拟完整的工厂环境，在虚拟工厂里，生产线、原材料、产品一一对应，甚至连物理规则都有严格设定。每辆车大小10GB左右，一个系统可同时模拟300辆车的生产过程。数字工厂让全球工程师、设计师、专家等融合到一个场景中协作，共同从事产品规划、设计、模拟等工作。

无独有偶，意识到工业元宇宙价值的企业不止一个。此前，微软宣布，川崎重工已成为其工业元宇宙业务的新客户。川崎重工计划让车间工人佩戴微软HoloLens头戴设备来辅助生产、维修和供应链管理。据悉，目前微软的工业元宇宙已有亨氏和波音两家重要客户。

更加值得注意的是，工业元宇宙更大的意义还在于为工业互联网中被“卡脖子”的基础软件、工业设备提供更高效率、低成本的解法。

以芯片为例，一位从事建模的业内人员曾表示：“古时候开个铁匠铺，哪里放锅炉，哪里放铁砧，影响不大，因为改错的成本很低。现在做一个芯片生产车间，随便一个小改动，现实环境里就是几亿元的投入。”

但若能在虚拟世界中模拟产品设计、规划、生产、优化的全生命周期活动，就能避免在现实世界中实打实地投入这些成本。且等到在虚拟世界中将其余问题解决后，现实世界工厂能够只负责生产，这一过程大大加快了产品设计迭代的速度。

基于此，2022年6月，西门子表示继续与英伟达合作，将旗下Siemens Xcelerator平台与NVIDIA Omniverse平台结合，创建一个工业元宇宙，降低工厂、建筑物的运营成本，并加快新产品设计的速度。

而虚拟数字化工厂的搭建都离不开工业元宇宙底层技术支撑。

工业元宇宙底层技术

亿欧参与撰写的《元宇宙与碳中和》将元宇宙技术支撑分为六大底层技术：物联网技术、区块链技术、交互技术、电子游戏技术、人工智能技术、网络及运算技术。这些技术融合到极致，将会打造出一个三维的、完全平行于现实社会的虚拟世界，将现实搬上虚拟世界将只是元宇宙的第一步。

根据《2022中国工业元宇宙产业研究报告》，工业元宇宙底层技术将分批次爆发，2030年以后工业元宇宙有望进入雏形阶段：底层技术突破（2022-2027）；产业跃升变革（2027-2032）；工业元宇宙雏形（2032-2042）。具体为：

MR技术群：VR/AR/MR和全息投影技术在工业场景实现规模化落地，20%的生产一线员工可以熟练掌握如何借助新型头盔提高工作效率。

算力技术群：性能计算机、智能超算中心、边缘计算中心等实现低成本扩张，运算量约为2022年的500-800倍，且能保证高并发实时运算需求。

数字孪生技术群：跨企业、跨行业的数字孪生术语、架构和模型等相关标准成熟且落地，从产品到设备、产线、工厂实现全要素数字孪生，且与物联网实时数据联动。

AIoT技术群：在边缘智能计算优化的基础上，标准化、低成本的工业大数据解决方案实现推广复制。

区块链：一方面，区块链性能不足核心技术瓶颈得以突破，另一方面，区块链技术不断适配工业分布式协作场景，工业元宇宙经济体系初步建立。

计算机图形学：计算机图形学技术与行业Know-how相结合实现深度融合，物联网感知层数据借助3D建模软件等转化为海量实时的3D可视化内容。

工业元宇宙场景中，虚拟信息和现实信息难以完全分离，呈现“实中有虚、虚中带实”的特点。据此，亿欧智库认为，考虑到场景需求相关性和设备替换成本，3至5年内，MR设备是最适合工业元宇宙的交互终端，当然不排除部分场景中VR、AR设备渗透率更高。

目前，MR硬件和软件都已有相对成熟的产品和落地案例，未来要在工业元宇宙中实现更大规模应用，技术改进方向主要包括视场角、光学显示、人机交互，以及提高设备稳定性、安全性、降低硬件成本以适应工业场景特点等。

（图源：亿欧智库）

此外，算力是工业元宇宙运行的基础，支撑着数字资产运维、虚拟内容创作、用户体验等一切行为，算力技术成熟阶段能满足工业元宇宙设备无限量接入、时延趋近于零的要求。

中国工程院院士刘韵洁在2022年全球6G技术大会上表示，元宇宙相关技术的实现需要依靠超强算力，AR/VR、区块链、Al分别需达到3900EFLPOS、5500EFLPOS，以及6000EFLPOS级别算力，以提供连续长周期、突发短周期智能服务。

（图源：亿欧智库）

亿欧智库估算，全球算力规模已基本满足元宇宙0.9的运行需求，从中国各行业算力应用分布来看，制造业算力占比仅4%，主要因为中国制造业整体数字化转型成熟度较低，企业缺乏动力自建算力，因此，短期内发展工业元宇宙还需要普惠型公共算力基础设施的支持。

尾声

实际上，元宇宙在很长一段时间内都是处于概念阶段。业界普遍预计，相关技术至少还需要10到20年的积累才能逐渐实现元宇宙产业雏形。中信证券都无奈表示，“当前时间点很难给出元宇宙的短期受益投资标的”。

这也让很多人对工业元宇宙也持有保留意见，但在众人观望的同时，并不妨碍头部企业“以身试险”。

2020年以来，多家公司涉足并持续深入布局工业元宇宙，当前国内不少企业正在向智能制造靠拢，高度依靠全自动化生产线生产的手机行业是其中的典型之一。比如小米智能工厂一期已经下线生产，二期工厂也将预计2023年底开始投入生产。此外，国内汽车厂商吉利汽车从新车设计、工艺开发、试产验证等都已大量使用赛博物理系统，大大缩减了新车研制的周期。

亿欧智库表示，未来1-3年，工厂三维可视化场景和跨空间多人协作类场景需要重点把握，场景痛点将驱动技术持续突破。

其中，三维可视化可以实现信息的高效精准传递，使更多生产一线员工接触到工业数据，并且更加直观地了解隐性数据，快速分辨出“有用的”和“没用的”数据，促进数据有效利用。

此外，疫情因素催化下，大批工业企业被迫停工，远程协作逐渐成为刚需，员工借助XR眼镜解放双手，在虚拟场景中进行沉浸式协助有望成为效率最高、效果最好的工作方式之一。