每只“黑天鹅”的背后都隐藏着一头巨大的“灰犀牛”，不时爆发的疫情按下生产暂停键，是灰天鹅，而比疫情这只灰天鹅更可怕的，是中国制造业正在面临的制造业外流、地缘经济分裂、劳动力成本上升等灰犀牛风险，科技创新与转型升级已然是中国制造业抗住风险的必然选择。元宇宙元年之后，褪去科幻外衣的元宇宙成为未来10-20年的最强科技风口，它将给中国制造业带来哪些改变？
亿欧智库延续以往工业互联网系列研究经验，深入研究工业元宇宙给工业互联网带来的“升维”效果，给出了对工业元宇宙概念的定义和理解，并在此基础上，探究底层技术演变特点、应用场景痛点及落地案例等，得出了中国工业元宇宙发展的趋势展望，希望给各方带来有益参考。
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工业元宇宙有着痛点分明的应用场景，且相关案例落地效果清晰可见，亿欧智库据此提出了“工业元宇宙场景评估模型”，帮助各方更直观地理解、分析、评价工业元宇宙给中国制造业带来的实际作用，比较遗憾地是，目前工业元宇宙以单点应用为主，后续还需调研更多案例来验证优化该模型。
工业元宇宙场景评估模型
工业元宇宙场景评估涉及三大分析维度：工业元宇宙技术能力、业务场景、应用价值。
技术能力：根据技术洞察结果，现阶段工业元宇宙至少能实现：①优化人机交互方式和体验；②云 – 边 – 端泛在算力；③数字孪生体（人货场）；④打通多源异构数据。
业务场景：工业企业对新技术的应用一般以实际业务场景需要为前提，本模型重点研究4类通用型场景（按照工业一般流程划分）、若干多元场景（按照细分赛道划分）的实际业务痛点和需求。
应用价值：根据亿欧智库调研结果，现阶段元宇宙技术在工业场景中的应用价值体现为有形价值（可以体现在ROI等财务指标上）、无形价值。
研发设计
实现产品、工厂模型化，打破时空限制，精准模拟生产流程，降低试错成本和风险
研发设计主要包括以产品为核心的研发设计、以车间/工厂为核心的数字设计，研发设计是一切生产制造活动的起点，合理有效的研发设计有利于推动产线高效运行，产品快速上市。
工业元宇宙有利于打破时空限制，促进研发设计专家远程协同，在虚拟空间进行模拟测试，提前验证落地可能性，降低试错成本和风险。
案例：宝马基于英伟达Omniverse平台打造的未来工厂
Omniverse 三大功能：
通过英伟达的 GPU 渲染能力将仿真数据可视化，宝马工厂可以在物理世界建造任 何东西之前，虚拟地设计、规划与运营其工厂
将各种设计软件导入 CATIA、Bently、点云等设计数据到 Omniverse 平台，并在 Omniverse 进行 GPU 渲染，建立虚拟模型并基于该虚拟模型进行优化设计；
Omniverse 平台利用自身的 3D 应用和用户间实时协作能力，帮助宝马虚拟化工 厂进行人机工程优化仿真
- 宝马每年生产的250万辆汽车中99%是定制的，Omniverse平台为生产所必需的每个系统提供了数据的同步。
- Omniverse有望将宝马的生产规划效率提高30%。
- Omniverse已经被宝马旗下31家工厂的工人们用于发布工单指令。
生产制造
促进虚实融合，提升生产系统敏捷感知、实时分析、自主决策能力，全面降本增效
实际生产制造活动可以分成两大环节：第一是生产准备环节，即把生产订单信息转化为对人、机、料、法、环等生产要素的需求；
第二是生产执行环节，即把人、机、料、法、环等要素按计划有序地投入到生产线并组装成产品。
工业元宇宙能够实现全生产要素的数字化连接和高效协同，打造具备敏捷感知、实时分析、自主决策、精准执行能力的新型生产系统。
案例：中国商飞智能生产解决方案
基于“5G+射频+VR+工业互联网平台”，构建基于大数据驱动的产品、设备、工装、物流、人员及刀量具等生产要素全过程监管，实现了对生产环境、生产状态、符合材料等全方位跟踪与优化，初步具备虚实空间实时同步、双向交互的雏形。
基于“5G+8K超清视频+深度学习+互联网平台”，构建大飞机制造机器视觉，实现复合材料的无损检测、拼缝检测等。
- 生产效率提高20%以上
- 运营成本降低20%
- 零配件定位误差缩小在3cm以内
- 复合材料检测时间从几小时缩短为几分钟
- 人员成本降低95%
运维管理
深入挖掘人与设备价值，促进工业场景知识图谱落地，实现知识价值留存
运维管理的核心要素是设备和人。针对设备，工业元宇宙技术将进一步打通生产过程数据、构建起集成多维度数据的设备孪生体，并实施设备全生命周期管理；
针对人，工业元宇宙技术将推动工业知识显性化、可视化，降低技术和知识门槛；针对人机协同关系，工业元宇宙技术将改善人机交互方式，保证各类人员高效获取准确有用的设备及相关深度信息。
案例：宝信数据AI数字孪生应急调度系统
动态容量管理
根据当前的上架情况、和上架的计划对系统的 各种容量做出规划，包括：电池容量、电力容量，制冷容量，供油容量。
实时监测各种容量指标数据，绘制实时监测图 形，并给出容量调整建议
动态能效管理
实时动态监测数据中心的能效指标，包括：整个数据中心的PUE、制冷量（总、各机组）、COP
监测冷源传输过程的功耗：冷冻站、冷却塔、冷冻泵、冷却泵、末端空调
实时能效动态分析
数据分析
通过数据仓库技术，采集、处理、存储，对数 据中心基础运行数据进行管理
采用内存数据库技术，对实时性高的数据进行计算、模拟，输出故障、应急等数据模型。
应急管理
运用故障自动定位分析算法，采用自动寻路技 术，结合管线路由关系管理创新点，自动生成应急预案，通过可视化技术呈现，调度现场运 维进行应急处理。
基础设施可视化
通过3D视图，以全方位、立体化感知的方式，快速呈现数据中心设备健康状态
案例：中冶宝钢设备智能运维平台
设备智能运维中心-优化运维诊断
基于检修全流程的数字主线技术，贯穿从故障诊断、项目派单到施工验收全过程，实现设备故障数 据积累、检修知识沉淀（可共享、可复制、可推广），存储为冶金设备运维知识图谱。
解决检修业务记录不规范和碎片化问题，推动检修施工信息化、故障诊断智能化升级。
“C3”管控中心-优化企业管控
利用5G通讯技术，将设备巡检现场视频接入管控中心，并利用人工智能算法实现视频的智能分析。
在多点远程监控收集到大量数据的基础上，通过知识图谱的方案推理和推荐，形成对设备/人力/安全/质量的全面管控方案，实现集中指挥。
技术支持中心-优化决策支持
在虚拟空间建立设备的数字孪生模型，并以增强现实AR技术为媒介，将数字主线和知识图谱推荐的维修方案可视化，建立虚拟维修模式。
实现检修现场的远程指导和异地互动，也可以为新员工远程培训帮助，实现可视化的运维知识管理和技术支持。
销售服务
变革传统销售模式，深入挖掘用户价值，促进高效高质的营销及售后服务，实现消费者直连制造
在工业元宇宙技术支持下，C2M (customer-to-manufactory，消费者到制造)模式有望走向更大规模落地，具体来说，制造业领域传统B2B和B2C两种销售模式都会面临重大变革，更多制造业企业将走向按需定制、零库存的小批量多品种生产，用户侧个性化需求也将得到快速响应。
案例：三一集团AR项目打通数字化服务“最后一公里”
2021年8月6日，三一集团AR服务体系推广项目启动会在长沙产业园启动，标志着三一数字化服务的全链条闭环正打通“最后一公里”，计划引入树根互联、灵伴科技、瑞欧威尔、亮亮视野和亮风台等AR行业头部企业的技术服务。
通过引进AR/VR技术，三一工程师遇到难以解决的故障时，其可利用AR扫描，智能识别故障部位，实时检索相关案例，并将现场“第一视角”情况传输至后方，由专家指导排故，即时判定故障责任，提高服务工作效率。
首批用于试用的100副AR设备已交付上海、湖南、广东等地服务人员展开试用。根据市场调研情况估算，三一集团服务体系的AR设备需求量将达到2.1万副，且每年将新增约1.2万副。
多元场景
钢铁、化工行业绿色转型，工业元宇宙落地碳基新材料工厂
政策背景：碳基材料将纳入“十四五”原材料工业相关发展规划
2021年8月24日，工信部网站正式发布答复政协十三届全国委员会第四次会议第1095号提案的函件。函件显示，下一步，工信部将以重大关键技术突破和创新应用需求为主攻方向，进一步强化 产业政策引导，将碳基材料纳入“十四五”原材料工业相关发展规划，并将碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业科技创新相关发展规划，以全面突破关键核心技术，攻克“卡 脖子”品种，提高碳基新材料等产品质量，推进产业基础高级化、产业链现代化。
企业战略：宝武钢铁积极布局碳中和，旗下宝武碳业定位碳基新材料
中国宝武集团是国内钢铁行业的龙头企业，2021年初，集团发布碳达峰、碳中和目标：力争2023年实现碳达峰，2035年实现减碳30%，2050年实现碳中和。宝武碳业是宝武集团旗下主要的“碳” 生产企业和最大的碳排放企业之一，低碳减排压力大；
宝武碳业定位于碳基新材料领域，其业务已覆盖碳纤维及复合材料、负极材料、石墨电极、环保 树脂材料等多种新材料，产品被广泛应用于新能源、航空航天、汽车、冶金、建筑、医药、农药、 塑料及染料等领域。
案例：宝武碳业碳基新材料智慧工厂十大典型场景
碳印象平台
建立“碳印象”平台，利用宝山基地现数据，完成覆盖宝山基地的碳足迹核查平台
创造减排效益：识别高排放装置，通过工艺改进，每年可创造减排效益200万元
孵化商业模式：基于SaaS服务的“碳印象”平台作为化工宝的标准服务进行推广， 预计每年可创造近1000万元的服务营收
实现操检合一：把原来的操作工和点检工基于平台 进行岗位合并，减少现场20%工作人员
实现穿透式管理：以远程运维平台为核心，将总部技术专家及首席合并为维护工程师用以管理各基地关键设备，远程支持各基地的运维工作，各基地设备状态在总部管理驾驶舱一目了然，实现设备故障和产能预警联动
服装行业全价值链痛点显著，工业元宇宙助力产业降本提效，助力消费者深度参与供给侧环节
现实世界：产业智能制造能力
生产制造环节全面数字化转型，是保证服装行业产能供给的重要手段，也是采集、连接全价值链数据资源的必要前提
虚拟世界：全价值链内容构建能力
基于全价值链数据，构建3D内容资源库，支持个性化数字服装快速生成，推动数字服装突破物理空间限制，实现高效流转和迭代
虚实融合：赋予内容可交互能力
可交互的数字内容，能保证消费者、品牌商、生产制造商、设计师等主体有效获取数据信息，保障各方以简单高效地方式沟通
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报告核心立场：工业元宇宙的叙事逻辑重在工业，将以工业领域细分应用场景的具体业务痛点为导向实现落地，并且落地效果好坏直接决定是否继续推行相关案例，相较消费元宇宙的的梦幻畅想，工业元宇宙必须脚踏实地。
技术实现路径：工业元宇宙存在一条直接有效的技术实现路径，亿欧智库将相关技术概括为“Meta-X”技术群，这决定了现阶段工业元宇宙至少能实现：①优化人机交互方式和体验；②云 – 边 – 端泛在算力；③数字孪生体（人货场）；④打通多源异构数据。
未来趋势展望：综合“Meta-X”技术群爆发节点预测和场景分析结果，亿欧智库认为2030年以后，中国工业元宇宙有望进入雏形阶段，1-3年内XR软硬件企业、工业软件企业将最先受益，3-5年工业元宇宙将实现绿色低碳算力。
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