工业元宇宙在能源及汽车行业应用示例
工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例 前言：元宇宙赋能工业行业加速转型 一．德勤元宇宙场景划分 二．工业元宇宙内涵和发展形势三．工业元宇宙特点与关键技术四．工业元宇宙应用分析方法 五．工业元宇宙能源行业应用示例 六．工业元宇宙汽车制造行业应用示例七．小结 04 05 07 09 13 16 21 26 02 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例 本文探讨工业元宇宙的特点、关键技术和价值体系，并以工业产品全生命周期为主线，沿着设计、生产、销售、维护等场景，给出工业元宇宙的代表性应用模式。工业元宇宙相关行业众多，透过行业各具特色的需求，本文提出统一的工业元宇宙应用分析方法，并以能源和汽车制造行业的应用为例描述了工业元宇宙当前的一些应用。这些应用比起工业元宇宙能实现的长远价值点还有很大差距。重要的是通过本文描述的通用分析方法，结合现有的案例，企业可以举一反三，创新性的开发更多的工业元宇宙应用场景，在这个数字化、人工智能、元宇宙混叠的时代，开创企业的新局面。 我们在3月份发布了讲述元宇宙整体发展情况分析的白皮书《元宇宙综观——愿景、技术、应对》，本文接续该白皮书内容，对元宇宙在工业制造领域的应用做进一步分析。对广大工业企业而言，当前是工业元宇宙技术探索和场景创新的窗口期，建议企业结合工业制造现状实际情况，前瞻性的选择适合元宇宙化的场景，进行应用创新，在工业元宇宙的新世界抢占制高点。 03 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|前言 前言： 元宇宙赋能工业行业 加速转型 林国恩 德勤中国副主席 科技、传媒和电信行业主管合伙人 德勤认为，元宇宙将对国家和地区经济产生深远影响。以亚太地区为例，到2035年，元宇宙将带来年均0.8万亿至1.5万亿美元的GDP增量，占GDP的1.3-2.4%。对中国经济而言，这个预测数值是在0.45万亿至0.86万亿美元之间，其中工业元宇宙将扮演重要角色。过去十多年，中国数字经济快速增长，数字化技术和应用能力处于全球领先行列。然而在今天，工业竞争态势愈演愈烈，疫情波及全球、国际形势紧张、原材料短缺、技术及人才壁垒等因素，正促使全球供应链进行重构，中国工业智能制造2025目标面临着巨大的挑战。在这样的背景下，借元宇宙的浪潮，构建工业智能制造的新能力、新模式，势在必行。 元宇宙赋能工业制造，将带来全新的体验、效率和运营模式，使工业生产超越空间和地域限制，在多维度开展生产协同，极大提高智能制造水平，同时带来元宇宙虚拟营销和智能应用的创新。因此，工业元宇宙的需求比我们想象的要更加迫切。随着元宇宙技术的快速演进，不少企业已然踏上了探索“工业元宇宙”之路。全球诸多技术领先企业早已敏锐察觉到行业和竞争格局正不断变化，多数企业都认为竞争压力和行业颠覆性因素（如由新技术驱动的虚拟工厂、元宇宙工业营销、工业机器人等涌现），正推动多数工业企业加快进行元宇宙化转型升级。 工业元宇宙涉及工业行业的多个方面，其中技术的转型升级至关重要。在全球数字化浪潮下，这些新兴技术不仅为工业元宇宙的创新持续提供活力，也令企业更加关注提升自身的技术协作能力，使其在转型的进程中实现生产流程、管理决策、管理和服务的全面优化，以及资源配置协同。工业企业应结合自身的现状和实际情况，以前瞻性的技术选择适配元宇宙化的场景需求，进行智能应用创新，在工业元宇宙的新世界抢占制高点。 随着政府政策扶持、资本刺激、创新企业涌入，中国有机会凭借数字技术应用的领先优势，迎来工业元宇宙新的发展机遇。 04 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|德勤元宇宙场景划分 一． 德勤元宇宙 场景划分 05 工业场景 消费场景 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|德勤元宇宙场景划分 德勤将元宇宙应用场景划分为工业元宇宙、消费元宇宙、治理元宇宙三大场景，为企业和政府客户提供端到端的元宇宙解决方案 治理场景 （政府、园区等） 元宇宙战略 元宇宙建设元宇宙业务运营 元宇宙产品、技术 企业数字化转型 （元宇宙战略规划、建设、运营、元宇宙产品和技术模块服务），并实现元宇宙解决方案与企业数字化转型的无缝对接，如下图。 消费元宇宙以消费者为核心，构建围绕消费者全生命周期管理的元宇宙解决方案，典型行业包括快消零售、文旅、金融、汽车、消费电子等； 工业元宇宙是以工业产品为核心，构建围绕产品全生命周期管理为目标的元宇宙解决方案，工业元宇宙的典型行业包括能源、汽车、装备制造、医疗器械等； （研发、制造） （营销、内部管理） 元宇宙三大场景的区别点是： 治理元宇宙是以元宇宙虚拟空间的治理为核心，包括制定元宇宙的经济体系、法律体系、组织和治理体系等。 三大场景虽然有各自的代表性行业，但同一行业/企业可以同时适用不同场景，比如汽车行业的研发/制造环节，更多体现工业元宇宙的场景定义，而营销销售端更多体现消费元宇宙的特征和场景定义；比如能源行业/企业，产能、储能、输能、能源衍生品生产等符合工业元宇宙的场景，下游面向企业或者个人消费者的油品销售则符合消费元宇宙场景。治理元宇宙的典型应用客户是政府，也会包括大型的元宇宙平台，来制定元宇宙世界的治理规则。 06 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|工业元宇宙内涵和发展形势 二． 工业元宇宙 内涵和发展形势 07 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|工业元宇宙内涵和发展形势 工业元宇宙发展基础 工业元宇宙目前尚无统一定义。我们看来，工业元宇宙以工业产品为核心，基于工业互联网支撑体系形成，是元宇宙相关技术和应用模式与工业经济深度融合的新型应用模式和工业生态。工业元宇宙通过打造与现实工业经济映射和交互的虚拟世界，构建起工业产品全生命周期的虚实共生、企业和消费者智能高效闭环下的3D展示、全息智能制造、智能经济体系，从而推动工业互联网走向更有效落地、更虚实融合的阶段。 发展空间 与消费元宇宙各种吸引关注的营销创新形式相比，工业元宇宙似乎略显平静，但工业元宇宙的体量和潜藏的价值是巨大的，与工业制造在国民经济中的占比成同等重要的地位。由3D渲染、数字孪生、工业互联网、人工智能等新技术所构建起的工业元宇宙数孪生制造体系，在未来具有巨大的发展空间，激发了人们无线想象和热议，应用场景令人期待。TrendForce集邦咨询的预测，工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模于2025年达5,400亿美元；国外某知名研究机构报告表明，在未来十年后，元宇宙、区块链和4D打印技术将在工业进行广泛应用。 政策引导 政策层面，元宇宙作为新兴技术趋势已引起我国政府高层的高度关注。随着国家2025年智能制造远景目标的发布，推动了工业持续走向数字化，同步形成了数字化转型的工业版元宇宙，即“工业元宇宙”。工信部的《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》提到将进一步发展面向云仿真、数字孪生、设备预测性维护等专业型平台；2021年2月21日，中央政治局会议再次强调要推动工业互联网加快发展，提出加快工业互联网发展，引导平台增强5G、人工智能、区块链、AR/VR等新技术支撑能力。中纪委网站曾在2021年12月刊文《元宇宙如何改写人类生活》，表示多重因素将促使元宇宙从概念走向流行，可为工业互联网等带来发展机遇。2022年的“两会”期间，多位人大代表、政协委员就提交了元宇宙相关议案提案，纷纷呼吁加快打造元宇宙中国数字经济体。 技术发展阶段 工业元宇宙目前在理论、技术，还是产品、基础设施上，尚处于早期阶段。比如网络传输能力、底层图形技术的算力、图形引擎开发及场景创新、虚拟世界与现实世界的协同等方面目前面临很多技术限制。工业元宇宙依托于工业互联网发展，虽具备一定基础，但实时性、交互感、沉浸感和真实感仍有待提高，最重要的是目前智能制造过程孪生化的核心业务内容和应用相对比较少。 结合发展前景、政策导向、和当前技术发展阶段，企业在应用工业元宇宙时，应结合工业制造现状实际情况，选择适合元宇宙化的场景，因地制宜并综合分析，开始探索工业元宇宙并加强技术及行业经验积累，积极布局并探索场景创新。 08 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|工业元宇宙特点与关键技术 三． 工业元宇宙 特点与关键技术 09 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|工业元宇宙特点与关键技术 01.工业元宇宙特点 工业元宇宙围绕虚实结合的产品生产体系，具备多方共同参与、互动、开放、协同的特性，是由复杂的多主体互动而形成的系统，生态的互相依存，具有共享开放性，同时体现生产制造价值链的协同性。 工业元宇宙体系具备如下六个特点： 自主创造每一个参与企业都可根据成熟工具进行发明创造并 获得相应权益 沉浸体验 工业 元宇宙 在虚拟工厂中，沉浸式体验产品功能、性能和质量 虚拟生产形成虚拟生产与现实生产的融合，实现业务协同与 同步生产 交互&共同参与 设计群体共同参与设计并进行理念交互 协同合作上中下游产业链在工业元宇宙中实无缝协作，形成 供应链一体化 共识机制 通过共识机制和智能合约机制实现生产标准化与商务自主化 虚拟生产：工业元宇宙中，虚拟生产是孪生现实生产线，实现虚拟生产提前验证现实生产，减少试错成本； 自主创造：围绕虚拟产品，摆脱了物理空间束缚，各参与方可根据各自领域经验优势利用预定好的成熟模型或工具实现自主创意、并将众人的创意同时融入到产品设计中，实现共创机制； 沉浸体验：不论是在产品设计、还是在虚拟工厂、虚拟生产线、以及产品的使用和维护过程中，沉浸式体验产品功能、性能和质量，在线下预期行动（比如购买）之前就深入了解产品情况； 交互与共同参与：设计相关方共同参与设计，贡献经验和思路，实现理念的交互，实现最先进的理念、最优的设计，发现问题快速迭代； 共识机制：通过共识机制和智能合约机制实现生产标准化，避免规格不统一；并实现最大限度的商务自主化，形成商务上优势互补； 协同合作：上下游产业链在元宇宙中实现无缝协作，形成供应链元宇宙化，直观并直接共享上下游信息，形成供应链一体化；特别是用户、生产、销售和服务的四方协同。协同合作的深度应用是部件跟踪，基于元宇宙的区块链，使得部件跟踪可以和产品结构、部件展示结合在一起。还可以和保险等周边业务结合，见后续汽车行业应用示例。 10 工业元宇宙及在能源和汽车制造行业应用示例|工业元宇宙特点与关键技术 02.关键技术 元宇宙的相关技术众多，如下图“德勤元宇宙产业架构”所示，（引自德勤《元宇宙综观—愿景、技术、应用》）。支撑工业元宇宙的关键技术主要包括数字孪生、3D引擎及空间计算、AI技术、区块链、边缘计算、物联网等。 德勤元宇宙产业分析架构 接入层 VR/AR 体感设备 脑机接口 语音识别 摄像头 手机 PC 业务应用层 （场景） 工业元宇宙 消费元宇宙 治理元宇宙 数字孪生 技术平台层 人工智能 3D引擎 区块链 NFT 空间计算 操作系统 云计算 边缘计算 基础网络层 互联网 物联网 通信网络（有线、无线） 数字孪生技术：跨企业、跨行业的数字孪生技术、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。 3D引擎和虚拟化技术：作为工业元宇宙的典型技术，VR/AR/MR和全息投影技术在工业场景实现规模化落地以及物理世界和孪生世界的双开发方面，实现多种主体的互动与协同，最终实现实时性、精准性、正确性的生产，从而保证产品的质量，满足客户的完美性要求。 AI技术：进入元宇宙时代，工业产品越来越倾向客户定制化、个性化，在设计理念出现面向制造的设计，而在实际生产中，有大量的人工智能技术应用，催生了人工智能和数字孪生、工业互联网相结合的智能制造。除了面向生产制造过程本身，AI还应用于人工工作，比如智能数字员工进行自动化生产，解决高精技术人员短缺问题。 区块链：在工业元宇宙有多种应用，包括适配工业分布式协作场景、通过工业产品NFT与产品同步发售促进生
