工业元宇宙五大应用场景-案例集汇编

CAII+ 中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 工业元宇审五大应用场景 案例集汇编 中国工业互联网研究院2022年12月 前言 近年来，发展元宇宙成为世界各国抢占技术战略高地的共同选择。工业元宇宙通过跨界融合各类新技术，实现工业领域中“人、虚拟空间 现实空间”的虚实映射、交互、融合，是一个工业社会的数字化平行宇宙，是虚实共生、综合集成的新型工业数字空间。工业元宇宙在工业领域的应用将加速制造企业设备、产线、车间和工厂的数字化、网络化、智能化转型，从根本上变革生产方式和资源组织方式。，党的二十大报告中指出 其未来发展应用趋势，对“十四五”期间推进新型工业化、促进数字经济与实体经济融合、实现制造强国意义重大。 为深入了解工业元宇宙在产品生命周期的应用情况，中国工业互联网研究院先后从互联网与企业收集了众多应用案例，梳理了工业元宇宙在研发设计、生产制造、运维管理、技能培训、产品测试的五大类应用场景，汇总业界优秀应用案例，归纳了各类场景的应用模式，总结了在制造业采矿业等重点行业的差异化发展路径及典型模式，根据工业元宇宙发展应用现状、需求、特点从多维度提出进一步促进工业元宇宙应用的建议 本报告分析数据来源于对社会各界应用案例的征集汇总，同时，工业元宇审的应用依然在发生日新月异的变化，我们的研究也有待进一步深化 报告中存在的不足之处，欢迎大家批评指正。 工业元宇审正向工业生产全链条环节延伸 CAII+中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 口总的来说，元宇宙在工业领域的应用从生产制造和运营管理的虚实融合、智能优化切入，并向价值链上游研发设 计和下游产品测试和服务环节延伸，最终推动生产方式、业务形态、商业模式的变革。 案例主要应用在生产制造与运营管理环节。案例主要应用在产线级与车间级工业系统数字李生为当前工业元宇宙主要应用技术。 涉及到产品生命周期中各环节的比例分别二涉及到不同颗粒度的比例分别为设备级主要应用包括数字李生、工业网络、虚拟 1为研发设计16%，生产制造32%，运维管27%，产线级40%，车间级47%，企业级/增强现实、工业智能、工业元宇宙平台、 1理27%，产品测试7%，技术培训13%。 - 1120%。 设备级27% ！仿真引擎等技术，其中数字李生和工业网 1络技术应用比例分别为68.75%和43.75%。 数字李生69% 工业网络44% 研发设计 16% 生产制造 32% 运维管理 27% 产品测试 7% 产线级40%仿真引擎32% 车间级 元宇宙平台31% 47% 技能培训18%企业级 20% I 工业智能19% 虚拟/增强现实18% - 0%10%20%30%40%0%10%20%30%40%50%0%20%40%60%80%I 工业元宇审推动重点行业降本增效成效初显CAT 中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 实现研发成果的及时共享，提高研 生产效率显著提高，生产管理发设计效率和质量 能力提高，实现生产监管的透 研发设计类仓储业 实现集成商、工厂、供应链提供商 明化，一体化，精细化管理铁路、船舶、航空航天和等多方的有效沟通； 提高生产安全管理水平，安全 风险事件显著减少； 通用设备制造业 其他运输设备制造业 为相关企业提高市场竞争力，推动 相关行业的数字化转型升级， 减少生产制造中的人工、管理、生产制造类通过模拟仿真实现工艺制造闭环优运营成本，效益可持续性增长；黑色金属冶炼和压延加工化，防止安全事故发生。 提高生产管控能力和物流效率； 业.... 实现生产设备等的数字化、可电力、热力、燃气及水生 有效提高运维管理效率和准确性； 视化监控。 运维管理类 产和供应业，采矿业 减少运维的设备管理成本和劳务 成本； 提高教学培训效果，增加就业 化学原料和化学制品制造有效提升安全生产管理水平，安 业...全风险事件显著减少； 还原运维现场，实现运维现场与 竞争力；远端的无障碍交流。 摆脱培训场地限制，解决无培汽车制造业、通用设备制造D技能培训类 训环境教育难题；业.. 构建统一的建模规范和标准，为飞 产品测试类 节约时间成本，投入成本，降机的需求等提供验证环境； 低运维成本。 铁路、船舶、航空航天和其提高测试效率和准确度，降低了测 他运输设备制造业，试场景搭建成本； 缩短测试时长，保障物理空间与数 计算机、通信和其他电子设备字生体数据交互的实时性。 制造业，土木工程建筑业.. 研发设计-仓储物流协作设计CAII* 中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 背景及痛点：仓储物流作为生产和流通环节最重要的支撑系统，在现代复杂生产系统中其设计面临方案可行性分析难度大、运行策略分析和优化困难、多方协作效率低下无法进行定量验证等挑战 解决方案：西门子研发了工业元宇宙仓储物流协作设计平台，具体可以提供生产物流数字李生工具集、物流设备资源规划工具集、虚拟调试和远程诊断工具集用于高效解决实际仓储物流协作设计问题 ，应用成效： 基于平台协同完成产品规划、设计到建模等工作，实现及时共享的开 kerOOou.发，提高仓储物流系统设计效率和 C TenoentClouc质量； 仓储物流协作设计平台业务架构图物流调度性能评估建立集成商、工厂、供应链提供商 华科工程实训中心武汉等多方沟通场景，取得更佳沟通效 次化生产仿真检库存 果; 实现对产能配置、设备结构、人员 仿真分析日标：提开企业KPI动线等方面提前验证，极天降低系！ 产线利用率 数字李生仓储物流规划系统流程图 订单湖足家 AGV虚拟调试和远程协作 统实施风险。 研发设计-船舶海工装备协同仿真CAII+ 中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 背景及痛点：缺之自主海工装备专用仿真软件：传统仿真软件应用➀槛高、✁模与仿真耗时长 解决方案：北京云道智造运用数字仿直技术，打造基干“PaaS+APP”✁船海工装备数字化设计平台，开发面 向船舶海工装备✁仿真APP，构✁基于云✁船舶海工装备仿真APP库，显著降低仿真技术✁应用➀槛，实现跨部 ➀协同工作。 Applications物理层 应用 基于云✁仿真APP CoreServices CFNetwork 软件层 平台仿真APP开发环境 ardTrustSeni 数学层 CoreOS仿真内核 ios架构 1应用成效： 平台架构 “PaaS平台+APP应用”架构 横撑结构极限强度APP基于云部署 通过平台，可以在虚拟数字空间中进行例如零部件设计评估、迭代优化、虚拟验证等关键研发环节，为企业加速研发流程提升市场竞争力提供自主化软件保障 能化水平，推动船舶海工整个行业完成数字化转型升级。 研发设计-虚拟空间中模拟分析与生产预测 CAII*中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 景及痛点：高度信息化和集成化✁工业生产模式，生产线发生意外故障时，导致全生产线崩溃、产生严重安 全风险和衍生灾害：信息多源异构、异地分散形成信息孤岛，难以发挥数据价值 解决方案：火星视觉聚焦工业生产制造，基于数字李生技术构✁了工业元宇宙行业应用底座，✁立数字李生✁ ✁模及仿真平台、✁立工业数据收集与管理系统、进行各维度✁高度集成，实现工厂智能化转型 应用成效： 通过平台，在虚拟数字空间中进行例如设备诊 中 断、化学类生产过程✁模拟，以及对当前设备状态和生产工艺下结果✁仿真预测等，防止现 工业元宇宙行业平台架构图 拖拉拽快速场景搭✁ 场故障、生产异常产生出严重后果 工业人员通过在虚拟空间中模拟、分析、生产 预测，能够仿真复杂✁制造工艺，实现产品设 计，制造和智能服务等闭环优化。 元宇宙工厂模型库 研发设计-轨道交通装备制造工业元宇审平台CA工 中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInterne 背景及痛点：由于轨道交通车辆制造具有定制化、供应商多、产品复杂、质量要求高✁特征，导致设计生产过程协同难、工序复杂、成本高、周期长、质量难以保证等问题。 实现轨道车辆设计✁多人远程协同、用户参与定制、三维工艺设计、虚拟装配仿真、生产流程仿真等应用 应用成效： 提供数据、模型、流程、知识和工具✁汇聚集成，赋能行业用户自定义数字李 生体； 可快速构✁涵盖设备单元、生产线车间、 多人远程协同用户参与定制虚拟装配仿真工艺流程、车辆产品✁全要素工业元宇 宙体系和虚拟制造空间 支撑轨道交通装备设计、制造和运维环节✁全生命周期协同优化和降本增效：有效提升轨道交通装备✁设计生产效率和运维水平，降低不确定性和试错成本 三维工艺设计生产流程仿真 生产制造-高炉冶炼设备可视化运行监控与故障诊断 CAII* 中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 背景及痛点：由于钢铁工业领域✁高炉治炼具有高温、高压、密闭、连续生产✁特征，导致同步监测困难、内部信息缺乏、生产控制不精确等问题，造成了能源浪费和环境污染。 解决方案：北京相数科技基于数字李生技术构✁了宁钢高炉炉体系统三维可视化系统，实现高炉冶炼✁生产过 程全面监测、数据可视化呈现、安全生产管理、设备模拟诊断等应用 高炉炉体系统三维可视化系统 冷却壁及渣皮状态监测 炉体内部冷却壁细节监测铁区整体生产状态监测 应用成效： 高炉冶炼场景1：1还原，全面复 现生产过程，实现透明化管理 生产效率提升30%，整体碳排量 下降25% 基于数字李生监测预测能力，实现生产问题感知、事件态势回溯，提高生产安全管理水平，安全风！险事件减少约20%，人力成本预！ 计节约35%。 生产制造-工程装备全链条精益生产管理CAI+中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 背景及痛点：由于现有装备制造工厂具有数据输出形式单一、部➀间数据不互通、数据有时间局限✁特征，导 致数据与现场关联性差、问题处理响应时间长、不能进行生产规划和问题溯源等问题 解决方案：中铁装备基于数学李生技术构✁了中铁工程装备数字李生平台，实现装备制造✁生产过程回湖、设备监测与仿真、隐形信息呈现、产品部件拆分、厂区安全管理等应用 1应用成效： 健理实现生产计划与采购过程✁优化，以 12米盾构为例，制造工期由5个月缩短至3个月，效率提升40%，每台制 工厂产品生产溯源设备监测与仿真造成本预计降低118万元 实现远程生产监测，每天减少车间调 度员25人次，预计年节约人工费用 375万。 路网信息增强呈现盾构机部件爆炸拆解 生产制造-动力电池pack产线数字化应用 CAI*中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 背景及痛点：自动化生产线在生产制造中存在数据缺实时动态感知与处理，产线模型缺芝实时交互造成闭环控制能力弱✁问题 解决方案：华龙讯达基于虚拟交互数字李生等技术构✁工厂pack产线元宇宙，实现动力电池pack产线✁全流 程数字化管控 .009 实时监控产品质量管理 ！应用成效： 通过pack产线级工业元宇宙实现pack产线✁实时感知、动态控制和信息服务，提升pack产 线✁生产管控能力； 极大提高生产效率和产品质量 降低人工成本。 能效优化分析生产调度优化 生产制造-虚拟数字化产线下✁生产计划优化 CAII 中国工业互联网研究院 ChinaAcademyofIndustrialInternet 背景及痛点：由于传统装备制造工厂车间工序人工排定，货物布局、动线不清晰应用成效： 生产过程跨部➀协同难导致工厂车间工序执行无序、厂内物流效率低下、生产计划提升工厂智能管理水平，管理 制定困闲难等问题综合成本下降10%，应急反 解决方案：树根互联基于数字李生技术搭✁了虚拟数字化李生工厂，实现