“這個傳動電機持續高溫異常，找不出問題在哪里……”在寶武鋼鐵（以下簡稱“寶鋼”）生產基地的熱軋產線上，一線裝備人員正通過AR智能頭盔呼叫工程師遠程協作。只見他用AR智能眼鏡掃描生產設備識別碼，將實時獲得的設備數據信息以“第一視角”傳輸給遠方的工程師。工程師將標注異常點的實時畫面后推送回一線人員后，不出幾分鐘，問題就得到了解決。
在工業領域，虛擬現實及元宇宙技術已成為新一代生產力工具，賦能產品研發、裝配、維修等各個環節，成為推動新型工業化的強勁力量。
工業元宇宙提升“中國制造”話語權
工業是國民經濟的主體和增長引擎。隨著新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起，虛擬現實與人工智能、5G、云計算、物聯網等新一代信息技術加速融合發展，推動工業、制造業高端化、智能化、綠色化升級。
“工業元宇宙可以使整個工業體系在虛擬背景下重構，突破傳統邊界與束縛，促進產業融合，實現持續性的降本增效。”一位業內專家告訴記者，通過對復雜的現代工業系統進行徹底地、全方位地、系統性地采用數字孿生技術，就可以使整個工業處于數字化、智能化和信息化的直觀狀態。這種重構打破了傳統工業企業的邊界與束縛，實現在技術支撐下的產業融合。此外，工業元宇宙能夠實現生產托管，物流、物資配送等功能，可以實現可持續性的降本增效。
“工業元宇宙是工業數字化轉型的新階段。”北京泰爾英福科技有限公司工程師焦臻楨表示，元宇宙是由多種信息技術融合應用構筑起的新型經濟活動空間與生態系統，將催生出大量新型應用與經濟活動，為數字經濟的發展帶來新的機遇。在工業領域，隨著工業數據不斷積累，工業模型與算法越發成熟，在線協同、虛擬研發等需求和場景不斷涌現，都為工業元宇宙的發展打下了基礎，并將結合數字空間等技術，與工業互聯網進一步深度融合。
為進一步打造成熟的工業元宇宙，開拓虛實互促的制造業增長新模式，日前，工業和信息化部等五部門聯合印發《元宇宙產業創新發展三年行動計劃（2023－2025年）》（以下簡稱《行動計劃》），突出強調以構建工業元宇宙、賦能制造業為主要目標，大力探索虛實互促的制造業創新變革，在工業關鍵流程的元宇宙化改造、重點行業工業元宇宙布局、探索工業元宇宙創新應用模式三個方向發力。
清華大學新聞學院元宇宙文化實驗室主任沈陽認為，《行動計劃》重點強調工業元宇宙，是對未來工業和經濟發展趨勢的前瞻性規劃。他分析指出，經過幾十年的發展，我國已成為世界第一制造大國，且工業體系完整、門類齊全。大力發展工業元宇宙，一方面可以加快推動傳統制造業轉型升級，提升“中國制造”在全球市場的影響力和話語權；另一方面，從物質生產端看，工業元宇宙也是電商元宇宙等元宇宙類型的源頭和基礎，其快速發展有助于構建起完整的元宇宙產業鏈。
一直以來，元宇宙的概念范疇都比較寬泛，好像什么都可以做。而本次《行動計劃》重點聚焦以工業元宇宙為代表的垂直行業，為產業未來的發展提供了清晰的方向和策略。”亮風臺品牌公關總監陳西瑞向記者表示，我國工業正處于轉型升級和創新發展的重要階段，亟須新一代信息技術賦能。而元宇宙技術與工業結合度非常高，覆蓋了從研發、制造、售后到管理的全流程，應用空間廣闊。“《行動計劃》的出臺恰逢其時，相信元宇宙產業將迎來一個‘脫虛向實’的新發展階段。”陳西瑞說。
工業元宇宙關注解決“實際問題”
在寶鋼，利用AR技術進行現場輔助AR巡點檢、設備故障診斷已經得到廣泛應用。在陳西瑞看來，鋼鐵行業有著工業制造領域豐富的應用場景，同時對信息化、智能化有迫切的需求。“在設備運維、設備故障診斷、培訓等場景下，鋼鐵行業面臨的問題在于已有的工業互聯網或數據業務平臺尚無法滿足復雜的設備、數據、系統之間的互聯互通與現場處置需求，運維模式亟須從‘以人為核心’的設備管理方式，轉變為‘以數據為核心’。”陳西瑞指出。
為此，寶鋼生產基地的熱軋產線上配備了AR智能巡點檢系統和工業級AR智能眼鏡。該系統以工業工程為基礎，將點巡檢作業進行細化，巡檢人員佩戴AR智能眼鏡，掃描生產設備識別碼，在視野前方就能獲得環境數據、維修履歷、操作手順、故障記錄、圖檔履歷、備件信息等相關設備或產線信息，再通過語音輸入傳輸給管理端工程師。這樣一來，管理工程師就可以在實時畫面中標注異常點，推送回一線人員視野前方，完成人、（現）場、數（字）的融合。此外，AR智能眼鏡還可顯示設備構造、設備三維模型圖、巡檢標準、巡檢路線等信息，即使是缺乏經驗的新人，也可以輕松地完成巡檢。
“我們點檢員就好比現場設備的健康管家，每天都要巡視。有了AR點檢，原來每天要花費兩個小時，現在僅需半個小時。”寶鋼德盛5G智慧鋼鐵項目負責人陳國龍介紹，以往存在設備巡檢單記錄效率低、紙質巡檢易丟失、記錄耗時長等問題，AR智能設備的應用將巡檢全程可視化、智能化，從而減少人為失誤。
除了設備故障檢修、生產現場檢測外，虛擬現實技術還在遠程設備操控、協同研發設計、機器視覺質檢、柔性輔助裝配、廠區智能物流、無人智能巡檢等場景中實現初步應用，勾勒出工業元宇宙的雛形。
在工業仿真驗證應用中，虛擬現實技術可以從組件庫中構建虛擬原型來進行仿生制品的設計驗證。比如，在虛擬現實環境中對車輛、飛機和建筑物等原型的行為進行測試，進一步縮短產品制造周期。
在物流與供應鏈管理方面，通過網絡服務連通世界各地的物流中心與工廠，實現供應鏈與物流信息的同步，隨后建立包括物流環境、設備、貨物種類、數量等要素的全環節模型，計算時間、效率及經濟性，生成智慧化揀貨與排單策略，以快速面對、彈性適應每天不斷變化的訂單需求。根據集邦咨詢預測，到2025年，工業元宇宙將催動全球智能制造市場規模突破5400億美元，2021至2025年，年復合增長率或高達15.35%。
工業元宇宙賦能“千行百業”
除了鋼鐵行業，虛擬現實及元宇宙技術在航空航天、交通運輸、石油化工、汽車制造、醫療等領域的應用場景也在不斷拓展。
“每個行業的應用場景不同，技術上也有不同的要求。”上述專家表示。例如，危化品行業作業環境非常危險，所以需要產品設備具有防爆、防水、防腐蝕等多個防護等級；醫療行業因為作業環境復雜，產品不能給醫護人員增加負擔，所以在產品的輕量化上需要有更多的考量。此外，元宇宙在工業領域的消費利用，需要更強大的軟硬件支持，例如更強大的算力平臺、展示技術、網絡信息通信技術。
此外，工業元宇宙發展還面臨四大問題：一是數據采集、數據存儲與處理能力以及數據標準的統一性還未實現；二是現有基礎設施與技術在某些方面還不能滿足工業元宇宙的高要求；三是跨區域、跨行業、跨企業、跨部門兼容適用的工業元宇宙系統仍未建立；四是數據傳輸過程中面臨數據丟失和網絡攻擊的問題，數據存儲環節則易引發數據泄密風險。
杭州靈伴科技有限公司聯合創始人向文杰認為，工業元宇宙的實現離不開感知、理解、協調、展現四大要素。它們除了要通過AI能力和AR交互來實現，還要充分考慮包括數據、信息、決策數字資產的因素。“簡單來說，遠程協作是一個成熟的市場，但是要實現生產、服務、全鏈路結合，就還有很長的路要走。”向文杰說道，“現在市場上大部分人更愿意講現實世界和虛擬世界的融合，做數字孿生的生態。但是對于工廠的一線工人來說，數字孿生仍具有距離感。我們認為從工業互聯網走向工業元宇宙的過程中，人是核心價值。未來希望能夠借用AR能力武裝更多一線工人，提高工人的工作效率，讓協同更高效，讓工作更簡單。”
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