【压缩机网】2021年是元宇宙元年，2025年依旧是热度不减，尤其是数字孪生、VR等技术在工厂仿真方面的应用。元宇宙包括消费元宇宙与产业元宇宙，而工业元宇宙则是产业元宇宙的重要组成部分。工业元宇宙是对现实工业世界进行虚拟化、数字化的过程，打造全息的数字工业世界，实现工业物理世界与虚拟世界的虚实融合、虚实叠加与虚实联动，做到以虚促实、以虚强实，进而提升工业价值创造能力，重构数字工业发展新生态。工业元宇宙的应用成熟度要优于消费元宇宙，在制造业有很多成功案例。在元宇宙概念被提出与炒作之前，制造业就已经开始应用元宇宙平台、工具、技术与场景来服务企业的生产、经营与管理了。诸如，VR（虚拟现实）技术在沉浸式场景体验方面的应用，AR（增强现实）技术在远程运维服务方面的实践，以及数字孪生（DT）技术，在工厂规划设计、产品研发设计、生产制造、工艺规划、销售管理、客户服务、物流运营等领域的模拟与仿真应用……
根据工信部于2022年11月发布的《工业元宇宙创新发展三年行动计划（2022-2025）》，未来聚焦工业领域研发设计、生产装配、远程协同、销售、培训等业务领域，以及工业文化数字藏品、数字人等细分领域场景，推动工业元宇宙创新、发展与应用。对于压缩机、数控机床等装备制造企业来说，工业元宇宙机会均等，没有理由错失机会。
解读工业元宇宙本质
工业元宇宙的本质是虚拟现实，承载着工业企业新一次革命性的生产、经营与管理飞跃，通过高度仿真的虚拟世界创造新生态、新场景、新连接与新体验，以虚拟世界的高仿真、高精度、全场景、全体验来改进与优化物理世界，达到物理实体最优化。当然，物理实体可以是企业、系统、模型或流程。制造企业通过采用物联网、云计算、边缘计算、人工智能、大数据、区块链、3D虚拟引擎等技术，对制造商的园区、车间、生产线、设备、工艺、流程等场景以及研、供、产、销、服、管等环节，进行模拟、仿真、验证与调优，使企业达到最佳的运行状态。
一、虚实融合。元宇宙的本质是虚拟世界和真实世界相融合，并形成一个与现实世界相打通且平行的虚拟空间。诸如，VR面向纯粹的虚拟世界，AR以现实世界为主提供增强信息，MR则强调现实世界与虚拟世界相“混合”并相得益彰，数字孪生（DT）是虚拟世界对现实世界的完整镜像，增强版VR以虚拟世界为主，数字对象作为现实世界的代理并受之驱动。工业元宇宙强调的不是脱实向虚，而是虚实相融、虚实叠加与虚实协同，形成虚实价值一体化。微软在与川崎重工的合作中，通过AR创建出一个能复刻现实世界的数字化工作空间，从而加快维修和启动新生产线的进程。川崎重工的车间工人可佩戴微软HoloLens头显设备来辅助生产、维修和供应链管理，工人可以更快发现生产线发生故障的原因。同时，专业维修人员可不亲自到现场，而是通过AR的视觉提示指导现场佩戴头显的工人修理损坏部件。
二、工业生态。工业元宇宙是元宇宙在工业领域的落地与拓展，是新型数字工业空间、新型工业智慧物联网系统，可加速形成虚实互动的智能制造新模式，提升工业价值创造，重构数字工业发展新生态，推动工业互联网向未来高级形态发展。工业元宇宙通过对复杂工业场景的全域感知、孪生建模和深度仿真，实现对工业系统和生产过程对全要素协同管控和全局优化运行，形成人际协同、虚实互控、数字融合对新生产模式。工业元宇宙除了满足企业已经存在的需求外，还可以带动新需求，拓宽企业视野，打破市场边界，衍生新兴产业。通过数字技术与工业技术融合，将产生一些新原理、新方法、新工艺、新产品、新装备，能够促进传统制造业的转型升级，有利于产业技术的高级化、产业链现代化，创造出制造业的新业态。工业元宇宙从三个维度颠覆了传统制造业：一是创新制造模式，如个性化定制、分布式制造、3D打印增材制造、远程制造等；二是创新管理模式，实现远程办公、远程服务、远程运维等，数字化管理走向成熟；三是变革生产方式，通过把数字世界和机器世界融合起来，实现了智能化生产。
三、场景内容。工业元宇宙的应用场景覆盖全程化，从产品研发设计到售后服务乃至再制造的产品全生命周期。从工业系统的层级来看，实现设备级、产线级、车间级、工厂级乃至产业链级应用。工业元宇宙立足于场景问题优化与提升，它是为具体场景而生。中国宝武集团以“数实融合，产业元生”为理念，构建工业元宇宙应用的十大场景：远程设备操控、协同研发设计、设备协同作业、柔性辅助装配、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场检测等，这些场景内容的核心是人、机、物、系统、资源与数据。再如，海尔卡奥斯COSMOPlat立足数字孪生技术，在工厂端，赋能海尔郑州热水器灯塔工厂，实现对工业场景以及产品的模拟、仿真，缩短50%的产品研发周期。在企业端，赋能卧龙电机，对设备、产线进行建模，将订单进行最大化的排产，充分利用生产设备的生产价值，减少闲置期，创造最大效益。
四、价值协同。工业元宇宙通过虚拟空间，可实现对研发设计、生产制造、营销销售、售后服务等环节和场景的全面模拟，还可覆盖全产业链并与产业链合作伙伴进行价值互动，这就是价值协同。工业元宇宙意义不在于酷炫的技术，而是可以给制造企业带来的实际价值。面对工业领域“千企千面”“千行千面”的特点，数字孪生技术作为通往工业元宇宙的核心引擎，不仅可创造全景化、沉浸式应用体验，更可帮助企业实现全链路、全流程、全场景的数字化。总之，制造企业通过工业元宇宙，可实现线上与线下价值协同，以及产业链成员之间的价值协同，以及企业价值链各关键节点的价值协同。另外，传统制造企业的一大痛点是“信息孤岛”，各部门数据互不相同，只能进行单点优化，效率提升非常困难。而工业元宇宙将打破数据孤岛，以统一的元宇宙信息模型对全链路信息进行表达，将单点优化范式转型升级为全链路协同优化。
五、决策智能。工业元宇宙还是数字化、智能化决策系统，通过数据智能实现科学、自主、自动与智慧决策，取代传统的经验决策。决策智能覆盖智能决策全生命周期，从数据采集、分析挖掘、实时计算、AI模型、决策判断到持续调优。数字孪生可为实际业务决策提供依据，可视化决策系统实际应用价值极大。基于既有海量数据信息，通过数据可视化建立一系列业务决策模型，实现对当前状态的评估，对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测，为业务决策提供全面、精准的决策依据。卡奥斯聚数字孪生解决方案——D3OS，三个D分别代表数据、数字孪生、决策智能，即以数据构建新的生产要素，以数字孪生构建场景底座，以工业智能帮助决策最优化，助力企业数字化建设。从时间、空间、虚实三个维度来赋能企业数字化转型，打破地域、时间的限制，实现透明可视的虚实协同及高效资源调度，达到生产制造的最优解。英伟达立足3D设计与协作平台Omniverse，打通西门子的开放数字平台Xcelerator，借助来自西门子的基于物理世界的数字模型和来自于英伟达的实时仿真技术，共同打造工业元宇宙，帮助企业快速且准确地作出决策。
六、全景体验。裸商时代，包括制造业在内的实体商业进入透明化、可视化时代。制造企业若想带给员工及客户360度甚至720度全景化、无死角、无盲区体验，唯有工业元宇宙可以解忧！模拟与仿真创造一个虚拟的高仿真世界，并可通过数据及视觉、听觉、触觉等体验来感受细节的力量。这是一种身临其境的沉浸式体验，工业元宇宙的最大价值是可带来沉浸感、存在感与获得感。在工业场景下，工业元宇宙体验可以为制造企业构建更全面的洞察，甚至可逐步实现全感官洞察。在南方电网应急管理基地，采取增强现实AR、虚拟现实VR、全息3D、全视角仿真沉浸式CAVE、台风和地震模拟仿真系统、沉浸式环幕虚拟现实等新技术应用，将现场高风险、高成本的实训科目转化为安全、低成本、可重复的虚拟仿真训练科目，让受训者在元宇宙沉浸应用场景中完成培训演练课程，有效提升应急实训效果。
工业元宇宙应用价值
一切皆可工业元宇宙！工业元宇宙不但可以促进制造企业提质、降本与增效，还可服务于产业链治理、供应链优化与价值链精益化，实现企业的全质化升级与链式数字化转型。
一、全面连接并构建分布式商业。制造企业要广泛连接合作伙伴，与基于利益相关者的各种社会与市场力量合作。尤其是分布在各地的供应商、市场客户（经销商、代理商及用户）与企业直属的分支机构。如果没有云计算、边缘计算、区块链、XR等技术支持，根本无法实现远程连接。诸如，基于AR的远程协同与指导应用，覆盖从远程设计评审、远程生产运维指导、远程项目验收、远程营销展示到远程售后服务的全生命周期业务。AR通过与真实物理设备一一映射的数字孪生设备具象化，实现真实设备与虚拟设备融合，让数据价值赋能于人。联想ThinkReality VRX解决方案除头戴显示器与服务之外，包含一个云软件平台，可以帮助全球客户全球在任意地点部署和管理企业应用程序与内容。比如，联想可提供端到端交付服务，满足客户从战略计划到应用部署的全链路需求。
二、打造透明化、可视化工厂。数据是数字孪生的核心要素，是数字孪生应用的“血液”。若没有多元融合数据，数字孪生应用便失去了“动力源”。数字孪生可视化是一项聚焦数字孪生体多源数据视觉表现形式的专项技术，是承担数字孪生体系中人机交互功能的核心技术。通过借助图形手段和可视化技术处理孪生体数据信息，结合三维场景实时渲染和数据建模，对多源数据加以可视化解释，实现实时数据可视化交互，并提优现实应用。卡奥斯COSMOPlat平台的D3OS数字孪生产品，最快可在十几分钟内构建可视、可管、可预测的虚拟工厂，以统一的操作和三维可视化界面与真实的工业环境建立交互，助力企业高效、自由搭建工业元宇宙。
三、通过虚实融合实现场景创新。工业智能是工业元宇宙的智能引擎和场景生成器，基于深度学习、知识图谱、边缘智能和新智能科学技术，为工业元宇宙塑造丰富的虚拟场景，生成随机内容和事件，实现“三链”的集成、协同与拓展。工业元宇宙不仅可以复原工业场景，更可以创新工业场景。诸如，用户参与共创，进行开放式创新；用户跨越渠道商，直接面向制造商进行产品定制（C2M）。海尔卡奥斯工业互联网平台构建了“大规模定制示范线”，客户通过PAD登陆海尔定制平台，提出定制要求之后，需求信息马上到达生产线并进行自动排产，仅需几分钟即可拿到自己的专属定制品。卡奥斯以大规模定制为核心，实现了“三个颠覆”：第一，从大规模生产到大规模定制，从以企业为中心到以用户为中心；第二，倡导“人单合一”，员工价值与用户价值合一；第三，以用户为中心，利益相关方价值分享。卡奥斯构建出集平台生态、科技生态与赋能生态于一体的“三合一”生态，实现了员工、企业与用户各方的价值统一和分享。
四、打造沉浸式体验促进价值感知。价值感知包括作为内部客户的员工的价值感知与外部市场客户价值感知，价值是建立起客户信心的源泉。最好的价值感知方式则是沉浸式体验，如身临其境般的具有代入感的细节化、情景式体验。起亚汽车制造公司的开发设计师一般会从欧洲总部飞到韩国设计部门参会完成评审，但新冠疫情导致工程师无法到现场参会。对此，芬兰工业级VR头显制造商Varjo Technologies Oy公司推出VR头显设备和具有虚拟协作功能的Autodesk VRED平台，可让每个人远程聚集到一个沉浸式元宇宙空间中。如此，来自德国、韩国的设计师、工程师以及企业高管可围绕在汽车3D模型旁进行探讨，免去出差就可完成任务。从前，需要一周才能完成的工作，现在全球团队可以在VR中一周完成四次。除了会议应用，还可让更多的人参与汽车设计，VR平台可同时容纳20人沉浸式参与。
五、系统问题点发掘与改进提优。工业元宇宙强调可视化、准确性和调优性，更关注确切场景中的确切问题。因此，在工业的元宇宙中，客户更愿意为解决问题所创造的价值付费。工业元宇宙通过创造一个高精度的数字孪生场景，把现实世界中的问题映射进元宇宙中。在元宇宙中通过仿真与模拟来寻找解决方案，再把最优解部署回现实世界。3D技术引擎服务商Unity可助力制造企业，通过数字孪生把真实世界的物理资产构建虚拟“拷贝”，在虚拟世界中完成一些真实世界中不方便、甚至具备破坏性的测试，使用数字孪生体进行验证，不仅操控简便，而且可以避免现实中真实产品的损耗和资源浪费。另外，还可立足虚拟实体对行动方案进行试错，避免风险出现在实物物理应用上。联想与青岛特钢共同搭建的图像识别预警系统，可准确进行上料台钢坯位置检测、钢坯编号识别、加热炉内钢坯位置检测，有效地解决了传统巡检中依靠工人对异常工况进行观察时，漏检误检且处置不及时的问题，使人均效率、协同效率与机组工作时间均得到有效提升。此外，图像识别预警系统还进一步降低了人员成本，打造国内人力成本最低的特钢高线生产线。
工业元宇宙落地场景
工业元宇宙落地的核心技术是数字孪生及XR（扩展现实，XR=VR+AR+MR）应用。宝马公司iFACTORY在落地方面，采取TEMS四步法：T——Training。构建数字孪生的说明指导，提升一线工作者操作设备、维护设备的能力；E——Experience。在数字孪生体构建起来后，让参观者、学习者快速提升认知；M——Monitor and control。通过数字孪生世界与实时数据整合，对正在建造运行的设施设备进行监理、状态维护和管控；S——Simulation，在数字孪生完整状态下，用仿真技术模拟物理世界运行。至于具体应用场景，制造企业可参考下述“八大场景”。
一、品牌数字化传播。品牌传播包括广告传播、内容传播、活动传播与体验传播，工业元宇宙是一个交互性更强的品牌数字化传播平台。制造企业元宇宙品牌传播有两个基点：第一，基于公共型元宇宙平台打造品牌社区，围绕元宇宙平台的资源开展数智化品牌营销。如英伟达（NVIDIA）公司推出的全宇宙Omniverse，针对客户应用市场推动新技术产品，可在AI、虚拟世界和数字人三个方向为客户提供服务；第二，基于制造企业私域工业元宇宙，开展数智化品牌营销，如施耐德、ABB、西门子等知名企业开展元宇宙营销。
二、产品研发设计。工业元宇宙以产品为核心，通过打造与现实工业经济映射和交互的虚拟世界，构建起基于工业产品全生命周期的虚实共生。宝马使用Omniverse来设计整个工厂的数字孪生体系，在真实生产新产品前，就完成设计、模拟、优化等一系列复杂过程。另外，工业元宇宙还有助新产品在不同环境中开展测试。波音公司正在研拟在工业元宇宙中，打造虚拟三维数字孪生飞机，并开发一个能够运行模拟飞行环境的生产系统。如此，工程师可以在数字孪生系统中进行设计，还可以进行更为复杂和精细化的测试。
三、生产系统管理。工业元宇宙可使工业生产更协同、更高效、更安全、更智能、更精准与更低成本。如在汽车制造业，工业元宇宙能够整合整个汽车工厂业务流程、工厂空间、生产过程，把资产、产品、流程、组织和人员等实体，进行虚拟化表示。这可为汽车生产制造带来了新的作业思路，借助元宇宙平台搭建一个数字仿生工厂，深度模拟整个汽车制造过程。宝马引入英伟达的工业元宇宙平台协调生产后，计划将生产效率提高30%，实现每56秒生产一辆整车。高斯（中国）通过与联想携手，推进一站式数据采集、传输及搭建可视化管控的物联网平台，设备故障率降低了50%，设备平均废张减少80%，售后服务客户满意度提升了80%。
四、工艺仿真设计。工艺仿真是在虚拟环境下，真实再现各设备在工艺过程中的各种动作姿态、进程与细节。数字化工艺仿真是利用产品的三维数字样机，对产品的装配过程统一建模，实现产品从零件、组件装配成产品的整个过程的模拟和仿真。如此，在建立产品和资源数字模型的基础上，就可在产品的设计阶段模拟出产品的实际生产过程，而无需实物样机，使合格的设计模型加速转化为工厂新产品。通过工业元宇宙平台，通过沉浸式体验虚拟智能工厂的建设和运营过程，与虚拟智能工厂中的设备、产线进行实时交互，可以更加直观、便捷地优化生产流程，开展智能排产。宝马与英伟达正开展虚拟工厂相关合作，宝马引入英伟达Omniverse平台，协调31座工厂生产，并开展虚拟工艺仿真，可将宝马的生产效率提高30%。
五、员工模拟培训。基于数字孪生、VR、AR等技术的培训，不但可用于员工培训，还广泛应用于客户培训，培训效果优良。林肯电气控股公司采用虚拟现实技术，可以减少焊接工人培训时间，同时提高熟练程度。那些接受VR培训的焊工总体认证水平比传统培训组高出41.6%，培训时间比传统培训组节约23%，人均培训成本降低243美元。工业元宇宙在汽车和航空业,VR培训正变得更加普遍。大众汽车公司以全球倡议形式发起VR计划，可为奥迪、西亚特、斯柯达和大众的10000名员工提供VR培训。英伟达公司把打造的全宇宙（Omniverse）平台作为服务客户的有效技术与工具，如客户培训、客户服务等。面向客户工程师提供培训，帮助他们快速形成各种数字孪生场景，加上英伟达提供的AI和底层GPU算力，在客户工厂里面形成场景化应用。
六、制造智能化转型。工业元宇宙的发展可以为智能制造带来巨大的想象空间。据TrendForce集邦咨询预测,到2025年，工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模突破5400亿美元。工业元宇宙与智能制造融合，就如把企业打包进虚拟世界来建设一座虚拟工厂，并与现实工厂的数据同步，做到各种生产要素可视化、可分析、可验证、可智能管理，从而减少运营维护成本，提高生产效率。从2018年起，无锡先导智能装备公司确立了从设备制造商向整体解决方案服务商转型的战略目标。不仅可以提供动力电池生产整线所有工序的装备，并配套自主研发的MES生产执行系统，可以为动力电池企业打造数字化智能工厂。另外，数字孪生、工艺仿真、AI大数据等全新工业互联网技术的实施，还可为客户实现智能化、数字化锂电池生产。
七、工业设备运维。数字孪生技术就是游戏引擎，元宇宙智能制造中的所有人、设备、系统、资源、流程、场景都由它赋能，设备维护维修人员可轻松通过AR/VR设备进行数据追溯、故障点精确定位、远程操控、诊断恢复等工作。面向未来，工业元宇宙中，虚实界面入口所需的硬件设备正在步进中，如XR头显、机器人、脑机接口等，为制造企业入局工业元宇宙创造机会。联想集团曾在Tech World上展示过一项技能——修飞机。在舞台上，有一台故障的飞机发动机，研发人员戴上AR眼镜，眼前的发动机就变成了虚拟发动机。研发人员轻轻挥手便将虚拟发动机分解开，繁杂的零件展现在眼前。AR眼镜与云平台相连，可以调取维修数据，通过虚实叠加技术，系统会初步判断出哪些零件可能存在问题。然后，研发人员呼叫远程专家，专家利用实时影像判断故障所在，并远程指挥研发人员进行现场修复。
八、客户体验管理。制造企业打造工业元宇宙，既服务于本企业员工，也服务于下游客户，甚至“客户的客户。”工业元宇宙体验包括研发设计体验、制造体验、销售体验、应用体验、服务体验等多体验面。诸如，在协同设计方面，工业元宇宙能够打破地域限制，支持多方协同设计，用户也可以在工业元宇宙平台上浅度或深度参与产品设计，并体验其设计的产品。在汽车行业，土耳其梅赛德斯奔驰部署AR系统，用于提升客户服务满意度。2022年，梅赛德斯奔驰位于土耳其的56个服务中心，开启了大规模AR终端的部署计划，以AR远程协作应用为主，及时响应和解决客户问题。在服务中心现场，头戴AR智能终端的一线人员可拍摄到现场的第一视角画面，实时传输到后端专家的终端上，后端支持专家如临现场，以第一视角的方式观察现场，为一线作业人员提供准确的指导建议。
来源：本站原创
【压缩机网】2021年是元宇宙元年，2025年依旧是热度不减，尤其是数字孪生、VR等技术在工厂仿真方面的应用。元宇宙包括消费元宇宙与产业元宇宙，而工业元宇宙则是产业元宇宙的重要组成部分。工业元宇宙是对现实工业世界进行虚拟化、数字化的过程，打造全息的数字工业世界，实现工业物理世界与虚拟世界的虚实融合、虚实叠加与虚实联动，做到以虚促实、以虚强实，进而提升工业价值创造能力，重构数字工业发展新生态。工业元宇宙的应用成熟度要优于消费元宇宙，在制造业有很多成功案例。在元宇宙概念被提出与炒作之前，制造业就已经开始应用元宇宙平台、工具、技术与场景来服务企业的生产、经营与管理了。诸如，VR（虚拟现实）技术在沉浸式场景体验方面的应用，AR（增强现实）技术在远程运维服务方面的实践，以及数字孪生（DT）技术，在工厂规划设计、产品研发设计、生产制造、工艺规划、销售管理、客户服务、物流运营等领域的模拟与仿真应用……
根据工信部于2022年11月发布的《工业元宇宙创新发展三年行动计划（2022-2025）》，未来聚焦工业领域研发设计、生产装配、远程协同、销售、培训等业务领域，以及工业文化数字藏品、数字人等细分领域场景，推动工业元宇宙创新、发展与应用。对于压缩机、数控机床等装备制造企业来说，工业元宇宙机会均等，没有理由错失机会。
解读工业元宇宙本质
工业元宇宙的本质是虚拟现实，承载着工业企业新一次革命性的生产、经营与管理飞跃，通过高度仿真的虚拟世界创造新生态、新场景、新连接与新体验，以虚拟世界的高仿真、高精度、全场景、全体验来改进与优化物理世界，达到物理实体最优化。当然，物理实体可以是企业、系统、模型或流程。制造企业通过采用物联网、云计算、边缘计算、人工智能、大数据、区块链、3D虚拟引擎等技术，对制造商的园区、车间、生产线、设备、工艺、流程等场景以及研、供、产、销、服、管等环节，进行模拟、仿真、验证与调优，使企业达到最佳的运行状态。
一、虚实融合。元宇宙的本质是虚拟世界和真实世界相融合，并形成一个与现实世界相打通且平行的虚拟空间。诸如，VR面向纯粹的虚拟世界，AR以现实世界为主提供增强信息，MR则强调现实世界与虚拟世界相“混合”并相得益彰，数字孪生（DT）是虚拟世界对现实世界的完整镜像，增强版VR以虚拟世界为主，数字对象作为现实世界的代理并受之驱动。工业元宇宙强调的不是脱实向虚，而是虚实相融、虚实叠加与虚实协同，形成虚实价值一体化。微软在与川崎重工的合作中，通过AR创建出一个能复刻现实世界的数字化工作空间，从而加快维修和启动新生产线的进程。川崎重工的车间工人可佩戴微软HoloLens头显设备来辅助生产、维修和供应链管理，工人可以更快发现生产线发生故障的原因。同时，专业维修人员可不亲自到现场，而是通过AR的视觉提示指导现场佩戴头显的工人修理损坏部件。
二、工业生态。工业元宇宙是元宇宙在工业领域的落地与拓展，是新型数字工业空间、新型工业智慧物联网系统，可加速形成虚实互动的智能制造新模式，提升工业价值创造，重构数字工业发展新生态，推动工业互联网向未来高级形态发展。工业元宇宙通过对复杂工业场景的全域感知、孪生建模和深度仿真，实现对工业系统和生产过程对全要素协同管控和全局优化运行，形成人际协同、虚实互控、数字融合对新生产模式。工业元宇宙除了满足企业已经存在的需求外，还可以带动新需求，拓宽企业视野，打破市场边界，衍生新兴产业。通过数字技术与工业技术融合，将产生一些新原理、新方法、新工艺、新产品、新装备，能够促进传统制造业的转型升级，有利于产业技术的高级化、产业链现代化，创造出制造业的新业态。工业元宇宙从三个维度颠覆了传统制造业：一是创新制造模式，如个性化定制、分布式制造、3D打印增材制造、远程制造等；二是创新管理模式，实现远程办公、远程服务、远程运维等，数字化管理走向成熟；三是变革生产方式，通过把数字世界和机器世界融合起来，实现了智能化生产。
三、场景内容。工业元宇宙的应用场景覆盖全程化，从产品研发设计到售后服务乃至再制造的产品全生命周期。从工业系统的层级来看，实现设备级、产线级、车间级、工厂级乃至产业链级应用。工业元宇宙立足于场景问题优化与提升，它是为具体场景而生。中国宝武集团以“数实融合，产业元生”为理念，构建工业元宇宙应用的十大场景：远程设备操控、协同研发设计、设备协同作业、柔性辅助装配、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场检测等，这些场景内容的核心是人、机、物、系统、资源与数据。再如，海尔卡奥斯COSMOPlat立足数字孪生技术，在工厂端，赋能海尔郑州热水器灯塔工厂，实现对工业场景以及产品的模拟、仿真，缩短50%的产品研发周期。在企业端，赋能卧龙电机，对设备、产线进行建模，将订单进行最大化的排产，充分利用生产设备的生产价值，减少闲置期，创造最大效益。
四、价值协同。工业元宇宙通过虚拟空间，可实现对研发设计、生产制造、营销销售、售后服务等环节和场景的全面模拟，还可覆盖全产业链并与产业链合作伙伴进行价值互动，这就是价值协同。工业元宇宙意义不在于酷炫的技术，而是可以给制造企业带来的实际价值。面对工业领域“千企千面”“千行千面”的特点，数字孪生技术作为通往工业元宇宙的核心引擎，不仅可创造全景化、沉浸式应用体验，更可帮助企业实现全链路、全流程、全场景的数字化。总之，制造企业通过工业元宇宙，可实现线上与线下价值协同，以及产业链成员之间的价值协同，以及企业价值链各关键节点的价值协同。另外，传统制造企业的一大痛点是“信息孤岛”，各部门数据互不相同，只能进行单点优化，效率提升非常困难。而工业元宇宙将打破数据孤岛，以统一的元宇宙信息模型对全链路信息进行表达，将单点优化范式转型升级为全链路协同优化。
五、决策智能。工业元宇宙还是数字化、智能化决策系统，通过数据智能实现科学、自主、自动与智慧决策，取代传统的经验决策。决策智能覆盖智能决策全生命周期，从数据采集、分析挖掘、实时计算、AI模型、决策判断到持续调优。数字孪生可为实际业务决策提供依据，可视化决策系统实际应用价值极大。基于既有海量数据信息，通过数据可视化建立一系列业务决策模型，实现对当前状态的评估，对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测，为业务决策提供全面、精准的决策依据。卡奥斯聚数字孪生解决方案——D3OS，三个D分别代表数据、数字孪生、决策智能，即以数据构建新的生产要素，以数字孪生构建场景底座，以工业智能帮助决策最优化，助力企业数字化建设。从时间、空间、虚实三个维度来赋能企业数字化转型，打破地域、时间的限制，实现透明可视的虚实协同及高效资源调度，达到生产制造的最优解。英伟达立足3D设计与协作平台Omniverse，打通西门子的开放数字平台Xcelerator，借助来自西门子的基于物理世界的数字模型和来自于英伟达的实时仿真技术，共同打造工业元宇宙，帮助企业快速且准确地作出决策。
六、全景体验。裸商时代，包括制造业在内的实体商业进入透明化、可视化时代。制造企业若想带给员工及客户360度甚至720度全景化、无死角、无盲区体验，唯有工业元宇宙可以解忧！模拟与仿真创造一个虚拟的高仿真世界，并可通过数据及视觉、听觉、触觉等体验来感受细节的力量。这是一种身临其境的沉浸式体验，工业元宇宙的最大价值是可带来沉浸感、存在感与获得感。在工业场景下，工业元宇宙体验可以为制造企业构建更全面的洞察，甚至可逐步实现全感官洞察。在南方电网应急管理基地，采取增强现实AR、虚拟现实VR、全息3D、全视角仿真沉浸式CAVE、台风和地震模拟仿真系统、沉浸式环幕虚拟现实等新技术应用，将现场高风险、高成本的实训科目转化为安全、低成本、可重复的虚拟仿真训练科目，让受训者在元宇宙沉浸应用场景中完成培训演练课程，有效提升应急实训效果。
工业元宇宙应用价值
一切皆可工业元宇宙！工业元宇宙不但可以促进制造企业提质、降本与增效，还可服务于产业链治理、供应链优化与价值链精益化，实现企业的全质化升级与链式数字化转型。
一、全面连接并构建分布式商业。制造企业要广泛连接合作伙伴，与基于利益相关者的各种社会与市场力量合作。尤其是分布在各地的供应商、市场客户（经销商、代理商及用户）与企业直属的分支机构。如果没有云计算、边缘计算、区块链、XR等技术支持，根本无法实现远程连接。诸如，基于AR的远程协同与指导应用，覆盖从远程设计评审、远程生产运维指导、远程项目验收、远程营销展示到远程售后服务的全生命周期业务。AR通过与真实物理设备一一映射的数字孪生设备具象化，实现真实设备与虚拟设备融合，让数据价值赋能于人。联想ThinkReality VRX解决方案除头戴显示器与服务之外，包含一个云软件平台，可以帮助全球客户全球在任意地点部署和管理企业应用程序与内容。比如，联想可提供端到端交付服务，满足客户从战略计划到应用部署的全链路需求。
二、打造透明化、可视化工厂。数据是数字孪生的核心要素，是数字孪生应用的“血液”。若没有多元融合数据，数字孪生应用便失去了“动力源”。数字孪生可视化是一项聚焦数字孪生体多源数据视觉表现形式的专项技术，是承担数字孪生体系中人机交互功能的核心技术。通过借助图形手段和可视化技术处理孪生体数据信息，结合三维场景实时渲染和数据建模，对多源数据加以可视化解释，实现实时数据可视化交互，并提优现实应用。卡奥斯COSMOPlat平台的D3OS数字孪生产品，最快可在十几分钟内构建可视、可管、可预测的虚拟工厂，以统一的操作和三维可视化界面与真实的工业环境建立交互，助力企业高效、自由搭建工业元宇宙。
三、通过虚实融合实现场景创新。工业智能是工业元宇宙的智能引擎和场景生成器，基于深度学习、知识图谱、边缘智能和新智能科学技术，为工业元宇宙塑造丰富的虚拟场景，生成随机内容和事件，实现“三链”的集成、协同与拓展。工业元宇宙不仅可以复原工业场景，更可以创新工业场景。诸如，用户参与共创，进行开放式创新；用户跨越渠道商，直接面向制造商进行产品定制（C2M）。海尔卡奥斯工业互联网平台构建了“大规模定制示范线”，客户通过PAD登陆海尔定制平台，提出定制要求之后，需求信息马上到达生产线并进行自动排产，仅需几分钟即可拿到自己的专属定制品。卡奥斯以大规模定制为核心，实现了“三个颠覆”：第一，从大规模生产到大规模定制，从以企业为中心到以用户为中心；第二，倡导“人单合一”，员工价值与用户价值合一；第三，以用户为中心，利益相关方价值分享。卡奥斯构建出集平台生态、科技生态与赋能生态于一体的“三合一”生态，实现了员工、企业与用户各方的价值统一和分享。
四、打造沉浸式体验促进价值感知。价值感知包括作为内部客户的员工的价值感知与外部市场客户价值感知，价值是建立起客户信心的源泉。最好的价值感知方式则是沉浸式体验，如身临其境般的具有代入感的细节化、情景式体验。起亚汽车制造公司的开发设计师一般会从欧洲总部飞到韩国设计部门参会完成评审，但新冠疫情导致工程师无法到现场参会。对此，芬兰工业级VR头显制造商Varjo Technologies Oy公司推出VR头显设备和具有虚拟协作功能的Autodesk VRED平台，可让每个人远程聚集到一个沉浸式元宇宙空间中。如此，来自德国、韩国的设计师、工程师以及企业高管可围绕在汽车3D模型旁进行探讨，免去出差就可完成任务。从前，需要一周才能完成的工作，现在全球团队可以在VR中一周完成四次。除了会议应用，还可让更多的人参与汽车设计，VR平台可同时容纳20人沉浸式参与。
五、系统问题点发掘与改进提优。工业元宇宙强调可视化、准确性和调优性，更关注确切场景中的确切问题。因此，在工业的元宇宙中，客户更愿意为解决问题所创造的价值付费。工业元宇宙通过创造一个高精度的数字孪生场景，把现实世界中的问题映射进元宇宙中。在元宇宙中通过仿真与模拟来寻找解决方案，再把最优解部署回现实世界。3D技术引擎服务商Unity可助力制造企业，通过数字孪生把真实世界的物理资产构建虚拟“拷贝”，在虚拟世界中完成一些真实世界中不方便、甚至具备破坏性的测试，使用数字孪生体进行验证，不仅操控简便，而且可以避免现实中真实产品的损耗和资源浪费。另外，还可立足虚拟实体对行动方案进行试错，避免风险出现在实物物理应用上。联想与青岛特钢共同搭建的图像识别预警系统，可准确进行上料台钢坯位置检测、钢坯编号识别、加热炉内钢坯位置检测，有效地解决了传统巡检中依靠工人对异常工况进行观察时，漏检误检且处置不及时的问题，使人均效率、协同效率与机组工作时间均得到有效提升。此外，图像识别预警系统还进一步降低了人员成本，打造国内人力成本最低的特钢高线生产线。
工业元宇宙落地场景
工业元宇宙落地的核心技术是数字孪生及XR（扩展现实，XR=VR+AR+MR）应用。宝马公司iFACTORY在落地方面，采取TEMS四步法：T——Training。构建数字孪生的说明指导，提升一线工作者操作设备、维护设备的能力；E——Experience。在数字孪生体构建起来后，让参观者、学习者快速提升认知；M——Monitor and control。通过数字孪生世界与实时数据整合，对正在建造运行的设施设备进行监理、状态维护和管控；S——Simulation，在数字孪生完整状态下，用仿真技术模拟物理世界运行。至于具体应用场景，制造企业可参考下述“八大场景”。
一、品牌数字化传播。品牌传播包括广告传播、内容传播、活动传播与体验传播，工业元宇宙是一个交互性更强的品牌数字化传播平台。制造企业元宇宙品牌传播有两个基点：第一，基于公共型元宇宙平台打造品牌社区，围绕元宇宙平台的资源开展数智化品牌营销。如英伟达（NVIDIA）公司推出的全宇宙Omniverse，针对客户应用市场推动新技术产品，可在AI、虚拟世界和数字人三个方向为客户提供服务；第二，基于制造企业私域工业元宇宙，开展数智化品牌营销，如施耐德、ABB、西门子等知名企业开展元宇宙营销。
二、产品研发设计。工业元宇宙以产品为核心，通过打造与现实工业经济映射和交互的虚拟世界，构建起基于工业产品全生命周期的虚实共生。宝马使用Omniverse来设计整个工厂的数字孪生体系，在真实生产新产品前，就完成设计、模拟、优化等一系列复杂过程。另外，工业元宇宙还有助新产品在不同环境中开展测试。波音公司正在研拟在工业元宇宙中，打造虚拟三维数字孪生飞机，并开发一个能够运行模拟飞行环境的生产系统。如此，工程师可以在数字孪生系统中进行设计，还可以进行更为复杂和精细化的测试。
三、生产系统管理。工业元宇宙可使工业生产更协同、更高效、更安全、更智能、更精准与更低成本。如在汽车制造业，工业元宇宙能够整合整个汽车工厂业务流程、工厂空间、生产过程，把资产、产品、流程、组织和人员等实体，进行虚拟化表示。这可为汽车生产制造带来了新的作业思路，借助元宇宙平台搭建一个数字仿生工厂，深度模拟整个汽车制造过程。宝马引入英伟达的工业元宇宙平台协调生产后，计划将生产效率提高30%，实现每56秒生产一辆整车。高斯（中国）通过与联想携手，推进一站式数据采集、传输及搭建可视化管控的物联网平台，设备故障率降低了50%，设备平均废张减少80%，售后服务客户满意度提升了80%。
四、工艺仿真设计。工艺仿真是在虚拟环境下，真实再现各设备在工艺过程中的各种动作姿态、进程与细节。数字化工艺仿真是利用产品的三维数字样机，对产品的装配过程统一建模，实现产品从零件、组件装配成产品的整个过程的模拟和仿真。如此，在建立产品和资源数字模型的基础上，就可在产品的设计阶段模拟出产品的实际生产过程，而无需实物样机，使合格的设计模型加速转化为工厂新产品。通过工业元宇宙平台，通过沉浸式体验虚拟智能工厂的建设和运营过程，与虚拟智能工厂中的设备、产线进行实时交互，可以更加直观、便捷地优化生产流程，开展智能排产。宝马与英伟达正开展虚拟工厂相关合作，宝马引入英伟达Omniverse平台，协调31座工厂生产，并开展虚拟工艺仿真，可将宝马的生产效率提高30%。
五、员工模拟培训。基于数字孪生、VR、AR等技术的培训，不但可用于员工培训，还广泛应用于客户培训，培训效果优良。林肯电气控股公司采用虚拟现实技术，可以减少焊接工人培训时间，同时提高熟练程度。那些接受VR培训的焊工总体认证水平比传统培训组高出41.6%，培训时间比传统培训组节约23%，人均培训成本降低243美元。工业元宇宙在汽车和航空业,VR培训正变得更加普遍。大众汽车公司以全球倡议形式发起VR计划，可为奥迪、西亚特、斯柯达和大众的10000名员工提供VR培训。英伟达公司把打造的全宇宙（Omniverse）平台作为服务客户的有效技术与工具，如客户培训、客户服务等。面向客户工程师提供培训，帮助他们快速形成各种数字孪生场景，加上英伟达提供的AI和底层GPU算力，在客户工厂里面形成场景化应用。
六、制造智能化转型。工业元宇宙的发展可以为智能制造带来巨大的想象空间。据TrendForce集邦咨询预测,到2025年，工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模突破5400亿美元。工业元宇宙与智能制造融合，就如把企业打包进虚拟世界来建设一座虚拟工厂，并与现实工厂的数据同步，做到各种生产要素可视化、可分析、可验证、可智能管理，从而减少运营维护成本，提高生产效率。从2018年起，无锡先导智能装备公司确立了从设备制造商向整体解决方案服务商转型的战略目标。不仅可以提供动力电池生产整线所有工序的装备，并配套自主研发的MES生产执行系统，可以为动力电池企业打造数字化智能工厂。另外，数字孪生、工艺仿真、AI大数据等全新工业互联网技术的实施，还可为客户实现智能化、数字化锂电池生产。
七、工业设备运维。数字孪生技术就是游戏引擎，元宇宙智能制造中的所有人、设备、系统、资源、流程、场景都由它赋能，设备维护维修人员可轻松通过AR/VR设备进行数据追溯、故障点精确定位、远程操控、诊断恢复等工作。面向未来，工业元宇宙中，虚实界面入口所需的硬件设备正在步进中，如XR头显、机器人、脑机接口等，为制造企业入局工业元宇宙创造机会。联想集团曾在Tech World上展示过一项技能——修飞机。在舞台上，有一台故障的飞机发动机，研发人员戴上AR眼镜，眼前的发动机就变成了虚拟发动机。研发人员轻轻挥手便将虚拟发动机分解开，繁杂的零件展现在眼前。AR眼镜与云平台相连，可以调取维修数据，通过虚实叠加技术，系统会初步判断出哪些零件可能存在问题。然后，研发人员呼叫远程专家，专家利用实时影像判断故障所在，并远程指挥研发人员进行现场修复。
八、客户体验管理。制造企业打造工业元宇宙，既服务于本企业员工，也服务于下游客户，甚至“客户的客户。”工业元宇宙体验包括研发设计体验、制造体验、销售体验、应用体验、服务体验等多体验面。诸如，在协同设计方面，工业元宇宙能够打破地域限制，支持多方协同设计，用户也可以在工业元宇宙平台上浅度或深度参与产品设计，并体验其设计的产品。在汽车行业，土耳其梅赛德斯奔驰部署AR系统，用于提升客户服务满意度。2022年，梅赛德斯奔驰位于土耳其的56个服务中心，开启了大规模AR终端的部署计划，以AR远程协作应用为主，及时响应和解决客户问题。在服务中心现场，头戴AR智能终端的一线人员可拍摄到现场的第一视角画面，实时传输到后端专家的终端上，后端支持专家如临现场，以第一视角的方式观察现场，为一线作业人员提供准确的指导建议。
来源：本站原创
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