导读

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,因地制宜构建数字孪生城市。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,以数字孪生、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、数字孪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。

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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、数字孪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、系统的数字孪生,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。通过设备数字孪生及流程全面数字化,提供生产系统的全数字孪生镜像,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。

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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孪生引擎(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。

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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(300832),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。

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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,能力层是工业数字孪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孪生技术群、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孪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AI、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。

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工业元宇宙技术实现路径

  工业元宇宙是数字孪生与元宇宙对偶,是元宇宙在工业相关领域的映射。实时IOT数据在数字孪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,数字孪生在实时性、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。

数字孪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、AI、云计算等技术成熟度提升,数字孪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孪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,数字孪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。

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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,结合数字孪生,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孪生体,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。

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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;

(4)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、安全的建筑产业现代化;

(5)在能源领域,工业元宇宙的应用覆盖能源生产、储运、管理和消费等场景,赋能能源系统全要素数字化、实时化、智能化和可视化。

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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(300959)、虚拟现实之间不再有明确的边界,催生出大量数字孪生应用场景。

在这样的时代背景下,腾讯云RayData携手Unity,带来更加丰富的生产资料、高效规范的工作流程和极具生产力的产品工具,正与百万开发者一起,共同加速数字中国建设,释放更多的数字生产力。

腾讯云具备在数字孪生、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Unity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孪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。

 

来源:http://stock.10jqka.com.cn/20221130/c643282041.shtml