1、1.中国航天科工集团 2.南昌大学2022年8月26日工业元宇宙模式、技术与应用初探Prima?Exploration on Mode,Technologies and Applications of Industrial Metaverse李伯虎1，柴旭东1，李潭21新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工业元宇宙的体系架构初探工业元宇宙的技术体系及热点技术初探工业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言71新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工业元宇宙的体系架构初探工

2、业元宇宙的技术体系及热点技术初探工业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言7我国正迈进开启全面建设社会主义现代化国家的新发展阶段、贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念、构建“以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进”的新发展格局的新征程。1.1引言：当今世界的新时代/新态势/新征程正步入“智能+”时代与后疫情时代交叉影响的新时代 正面临多边主义与单边霸凌主义长期复杂斗争的新态势新时代新态势我们认为：我国工业互联网(系统)必须进一步迈上快速发展的新征程2：开启万物智联的“智慧工业互联网系统工业互联网2.0”新阶段；贯彻“创新、协调、绿色、

3、开放、共享”新理念；构建“技术、产业、应用、人才、政策及保障体系一体化创新”新格局。1.2引言：开启万物智联的“智慧工业互联网系统工业互联网2.0”新阶段工业是国民经济的主体，是立国之本，兴国之器，强国之基。因此，工业的发展必须适应新时代、新态势、新征程。众所周知：在我国,近五年来，作为工业发展关键支撑的“工业互联网(系统)”，在国家统一领导下，经各方共同努力，已取得显著成绩。但是为适应新时代、新态势、新征程，1.2引言：开启万物智联的“智慧工业互联网系统工业互联网2.0”新阶段(续)当前，”工业元宇宙”正成为工业领域科技界对新理念和新技术发展竞相探讨和产业界对新产业方向思考与实践的热点。我们

4、认为:工业元宇宙能为新阶段-”智慧工业互联网系统工业互联网2.0”的实现在技术、模式、业态，特征、要素/流及目标等方面提供崭新的拓展。为此，本报告将基于我国工业互联网发展的需求1，初探工业元宇宙的理念、体系架构、技术体系、热点技术及应用场景与影响，最后给出工业元宇宙发展的几点建议。1 工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）（工信部信管2020197号)。2020。2 李伯虎,柴旭东,侯宝存,刘阳.一种新型工业互联网智慧工业互联网J.中国工业和信息化,2021(06):54-61.1新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工业元宇宙的体系架构初探

5、工业元宇宙的技术体系及热点技术初探工业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言72.1 工业互联网已成为国家战略，是工业数字化转型智能化升级的关键路径“工业互联网”连续五年（2018-2022）写入政府工作报告，2020年工业互联网和5G、AI等一同被纳入国家“新基建”战略2021年3月，国家十四五规划纲要发布，提出要培育形成具有国际影响力的工业互联网平台，推进“工业互联网+智能制造”产业生态我国工业互联网进入快速发展期，全国“5G+工业互联网”在建项目总数达到2400个。打造了车间级、企业级、集群级等新标杆工业互联网加速企业数字化转型智能化升级，激发

6、工业大数据价值，提升制造业数字经济高质高量发展工业互联网已经成为促进工业转型升级、推动经济高质量发展的重要力量。从行业看，工业互联网已在45个国民经济大类中得到应用。中国信息通信研究院数据我国工业互联网产业规模已超过万亿元大关；探索出协同研发设计、远程设备操控等20大典型应用场景。2.2 我国工业互联网发展的需求必须做到5个”进一步:2.3 我国数字经济发展迫切需要发展工业互联网我国“十四五”数字经济发展规划提出：要大力发展包括“产业数字化及数字产业化”等11项重大工程。其中，工业互联网是实现“产业数字化”的关键基础。.工业互联网的有关产业是“数字产业化”的重要组成。“发展数字经济是把握新一轮

7、科技革命和产业变革新机遇的战略选择”。1新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工业元宇宙的体系架构初探工业元宇宙的技术体系及热点技术初探工业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言73.1 元宇宙是数字技术群综合运用构建的虚/实场景科幻小说雪崩维基百科陈刚(北大新闻学院院长)元宇宙是一个梦幻般的虚拟世界，人们通过控制自己的替身去工作，以争夺更高的社会地位。一种通过虚拟增强的物理现实，并具有收敛性和物理持久性特征的3D虚拟空间，它基于未来互联网，具有连接感知共享的特性元宇宙是一种利用科学技术手段与现实世界进行映射和

8、交互的虚拟世界，是一个具有新社会系统的数字生活空间。元宇宙3.1 元宇宙是数字技术群综合运用构建的虚实场景(续)元宇宙(从互联网发展角度看)【3】是下一代互联网，是继Web1.0、Web2.0之后Web3.0的应用与社会形态。是一种去中心化、用户沉浸式参与、数据资产可拥有、虚实融合的三维化互联网。元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态。它使虚拟世界（模拟全部现实世界要素）与现实世界在人、经济系统、社交系统、环境等方面密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和对世界编辑，进而能超越现实的世界。Web1.0（可读）Web2.0（可写）Web3.0（可拥有）【3】德勤,德勤元

9、宇宙行业深度研究报告：愿景、技术和应对，20223.2 工业元宇宙的内涵虚实共生、综合集成的新型工业数字空间虚实协同、全沉浸式的新型工业智慧互联网系统数字经济与实体经济融合发展的新型载体是工业现实物理空间与其虚拟平行空间的合集对工业实体及生产过程的数字化映射、模拟构建了新型数字化应用环境工业互联网中新型数字化工业系统，人与机器、机器与机器、机器实体与数字虚拟体的全面智慧互连，互操作使工业互联网中实体空间向虚体空间延伸、时空一致向预测性时间延伸和价值延伸工业元宇宙是元宇宙在工业领域的落地与拓展：是新型工业数字空间；新型工业智慧互联网系统；数字经济与实体经济融合发展的新型载体。工业过程和场景的虚拟

10、空间全面部署虚实映射、虚实交互、虚实融合、以虚强实、以虚促实促进数/实融合的工业高质量新发展数字孪生工厂物理工厂定义(内涵)：工业元宇宙是指在新发展理念指引下，在新一代人工智能技术引领下，借助新时代各类新技术群跨界融合，实现工业领域中“人、虚拟空间与现实空间”虚实映射/交互/融合、以虚促实、以虚强实的工业全要素链、全产业链、全价值链(三链)智慧、协同、开放、服务、互联的复杂数字工业经济系统。3.2 工业元宇宙的内涵（续）2.3 工业元宇宙的“6新”,拓展了2中提出的工业互联网2.0的“6新”新技术基于新型互联网，在新发展理念指引下，在新一代人工智能技术引领下，借助新网络技术、新信息通信技术、新

11、智能科学技术及新工业领域专业技术等4类新技术群跨界深度融合的数字化、网络化、云化、智能化技术为支撑技术，特别是借助沉浸式VR/AR/MR、用户内容创作人工智能、去中心化结算体系区块链/NFT(非同质化代币)、6G/天地一体网络等新通信基础设施、自然语言处理/脑机接口、数据湖处理、云边协同计算等支撑技术，“虚实映射、虚实交互、虚实融合、以虚强实、以虚促实”地将工业领域人、虚拟空间与现实空间中的工业全要素链、全价值链、全产业链(三链)智慧地连接融合在一起，提供虚实融合的智慧资源、智慧产品与智慧能力随时随地按需服务的一种新型智慧服务互联工业经济系统。“6新”-”新技术、新模式、新业态，新特征、新要素

12、/流及新目标”万物互联，智能引领数(据)/知(识)驱动虚实融合，虚实互动，协同服务，跨界创新新业态3.3 工业元宇宙的“6新”,拓展了2中提出的工业互联网2.0的“6新”（续）新模式一种虚实映射、虚实交互、虚实融合、以虚强实、以虚促实，工业全要素链、全价值链、全产业链(三链)”数字化、物联化、服务化（云化）、协同化、定制化、柔性化、绿色化和智能化”的去中心化的云边协同的智慧协同互联新模式新特征新要素/流新目标对全系统及全生命周期活动中虚实融合的要素/流自主智能地感知、互联、协同、学习、分析、认知、决策、控制、执行与创新工业全系统及全生命周期活动中的虚实融合的人、技术/设备、组织、数/知、材料、

13、资金（六要素）及人才流、技术流、产业流、数/知流、物流、资金流（六流）支持工业系统数字化转型与智慧化升级，实现“创新、绿色、开放、共享、个性”制造产品及服务1新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工业元宇宙的体系架构初探工业元宇宙的技术体系及热点技术初探工业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言74.工业元宇宙的体系架构工业元宇宙是复杂先进的新数字化工业经济系统，其体系架构如图，自下而上包括：基础层：虚实融合的人、技术/设备、组织、数/知、材料、资金等工业六要素感知层：面向工业虚实融合的六要素的各类感知与接入技

14、术通信层：软件定义网络、天地一体网等未来互联网技术边缘层：新一代人工智能引领下的工业边缘云服务及应用支撑服务云端层：新一代人工智能引领下的工业高级云端服务、各类工业元宇宙引擎服务以及应用支撑服务应用层：全系统全生命周期创新应用体系结构新特色：新一代人工智能技术引领：AI驱动工业元宇宙中三链智慧融合边缘/云/端协同新架构；新信息通信技术与新工业技术融合：云计算/人工智能/大数据/新互联网/区块链/建模仿真等为代表；全系统虚拟化、服务化：尤其是感知/接入/通讯层虚拟化、服务化；各层具有新时代“新”内涵及内容；用户为中心的虚实融合六要素的智慧共享服务;虚实融合、以虚强实，能使系统跨域再创新。4.工业

15、元宇宙的体系架构(续)1新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工业元宇宙的体系架构初探工业元宇宙的技术体系及热点技术初探工业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言75.1 工业元宇宙的技术体系工业元宇宙技术体系是由多种技术群综合而成，尚处于不断演进与发展的阶段。它是五维的技术体系群。工业元宇宙的标准技术子体系工业元宇宙的支撑技术子体系工业元宇宙技术体系工业元宇宙技术体系的整体架构子体系工业元宇宙的工业软件子体系工业元宇宙的安全技术子体系5.1 工业元宇宙的技术体系（续）5.1.1工业元宇宙整体架构子体系(新一代

16、人工智能技术引领)新一代人工智能技术引领下的智能制造新模式；商业模式；系统架构技术；系统集成方法论；工业价值实现技术；系统开发与应用实施及水平与能力评估技术等。工业元宇宙系统总体技术面向群体智能的设计技术，面向跨媒体推理的设计技术，物理与数字云端交互协同技术，基于云计算的产品协同设计仿真技术/人机工程仿真技术，基于数据驱动与知识指导的设计预测、分析和优化技术，云CAX/DFX技术，智能虚拟样机技术，云设计标准等。智能产品设计技术智能工业机器人、智能柔性生产、智能机床、智能3D打印、面向跨媒体推理的智能生产工艺、基于大数据的智慧云生产技术，基于群体智能的生产调度仿真技术/生产性物流规划仿真技术，

17、云生产标准等。智能生产/装备技术基于数据驱动与知识指导的智能项目管理、企业管理、质量管理、基于NFT的工业价值交易技术，基于大数据的智能云供应链管理、云物流管理、云资金流管理、云销售管理技术，云营销标准、云管理标准，商业安全、管理安全防护技术，面向过程的工业要素标识技术，去中心化体系构建技术等。智能经营管理技术基于数据驱动与知识指导的智能建模与仿真技术、数字孪生技术、单件/组件/系统的智能试验技术、基于大数据的仿真与试验技术、智能仿真云技术，云仿真标准等。智能仿真与试验技术新一代人工智能技术引领下的云端资源、产品、能力/虚拟化/服务化技术；虚拟化制造服务云端环境的构建/管理/运行/评估技术；智

18、能虚拟化制造云可信服务技术；制造知识/模型/大数据管理、分析与挖掘技术；服务化的智能制造云端智能引擎/工业仿真引擎；新一代人工智能引擎技术，普适自然交互技术；智能化的信息技术引擎/工业场景渲染引擎；去中心化的工业价值引擎；平台标准技术，云端技术安全防护技术等。智能云端服务平台技术面向互联化、服务化、协同化、个性化（定制化）、柔性化、社会化、去中心化的新一代人工智能技术引领下的智能数字化产品专业技术。智能产品专业技术基于数字孪生的虚拟运维技术、基于大数据的智能售前/售中/售后综合保障服务技术、智能增值服务技术、智能云装备故障诊断、预测和健康管理技术，云服务标准等。智能售前/售中/售后服务技术新一

19、代人工智能技术引领下的各类信息感知技术、意识交互技术、视觉输出技术、普适物联技术；传统的互联网、物联网、车联网、移动互联网、卫星网、天地一体化网、未来互联网，物理安全防护技术等。智能感知/接入/通信层技术工业元宇宙技术体系的整体架构子体系智能边缘处理平台技术新一代人工智能技术引领下的边缘资源、产品、能力/感知通讯虚拟化/服务化技术；服务化的边缘人工智能引擎技术，边缘智能制造大数据引擎/仿真引擎/区块链引擎；云边协同技术，边缘制造技术，边缘技术安全防护技术等。5.1 工业元宇宙的技术体系（续）5.1.2工业元宇宙支撑技术子体系新一代人工智能技术引领下的云计算，物联网/CPS，服务计算，高效能计算

20、，大数据处理，电子商务，系统安全技术，网络通讯，区块链,NFT等。新信息通信技术群新工业仿真/数字孪生技术群新工业网络技术群新工业技术群工业元宇宙技术体系的支撑技术子体系新智能科学技术群新一代人工智能技术引领下的机理/非机理建模,智能仿真平台/系统,仿真应用工程,AR/VR/MR等。新一代人工智能技术引领下的移动网络5G/6G，卫星网络，天地一体化网络,未来网络等。新一代人工智能技术引领下的脑科学、认知科学，人机融合智能、类脑智能、群体智能、跨媒体智能、自主无人智能,脑机接口等。新一代人工智能技术引领下的先进工艺、元器件、材料、质量、3D打印、智能机器人、智能机床及产品设计/生产/管理/试验/

21、销售/保障/服务等基础技术；连续/离散/混合工业应用专业技术。5.1.3工业元宇宙安全技术子体系（新一代人工智能技术引领）工业元宇宙的安全技术子体系物理安全防护技术物理环境安全物理环境安全硬件设备安全硬件设备安全未来网络通信链路安全未来网络通信链路安全安全电磁兼容环境安全电磁兼容环境数字安全防护技术网络访问控制技术网络访问控制技术数据库的备份与恢复技术数据库的备份与恢复技术信息加密技术信息加密技术反病毒技术反病毒技术入侵防护技术入侵防护技术系统安全技术系统安全技术管理安全防护技术工业元宇宙安全法规工业元宇宙安全法规工业元宇宙安全制度工业元宇宙安全制度工业元宇宙安全文化工业元宇宙安全文化用户安全

22、防护技术交互行为分析技术交互行为分析技术行为辨识技术行为辨识技术用户隐私保护技术用户隐私保护技术虚拟人身份认证技术虚拟人身份认证技术255.1 工业元宇宙的技术体系（续）经济安全防护技术工业内容安全标识解析技术工业内容安全标识解析技术工业价值安全交易制度工业价值安全交易制度虚拟货币安全防护技术虚拟货币安全防护技术新一代人工智能技术引领下的去中心化体系架构标准；运营与服务标准；评估与咨询标准；集成与互操作标准；经营与管理标准；虚拟与池化标准等。总体标准平台标准基础共性标准工业元宇宙技术体系的标准技术子体系应用标准新一代人工智能技术引领下的智慧资源/能力感知、物联接入、虚拟化、服务化、协同化标准；

23、智慧制造环境构建/运行/评估标准；制造知识/模型/大数据/过程要素管理标准；普适人/机交互标准以及去中心化的工业价值实现标准等。新一代人工智能技术引领下的信息分类与编码标准；参考模型标准；基础术语标准以及信息/功能安全标准等。新一代人工智能技术引领下的云设计/仿真/生产/试验/营销/服务/管理标准以及数据驱动/知识指导标准等。5.1.4工业元宇宙标准技术子体系（新一代人工智能技术引领）5.1 工业元宇宙的技术体系（续）27 5.1.5工业元宇宙工业软件子体系（新一代人工智能技术引领）5.1 工业元宇宙的技术体系（续）系统软件技术平台软件技术应用软件技术工业元宇宙的工业软件子体系新一代人工智能技

24、术引领下的智能制造服务器操作系统技术、沉浸式桌面操作系统技术、移动终端操作系统技术和自适应嵌入式操作系统技术、面向新形态计算机的操作系统技术，制造业编程语言技术等。新一代人工智能技术引领下的智能制造产品设计软件技术、生产软件技术、管理软件技术、仿真与实验软件技术及服务软件技术，工业可视化编程软件技术等。新一代人工智能技术引领下的智能制造资源/能力感知软件技术、物联软件技术；智能制造资源/能力虚拟化/服务化软件技术；智能虚拟化制造服务环境的构建/管理/运行/评估软件技术；智能虚拟化制造系统可信服务软件技术；制造知识/模型/大数据管理、分析与挖掘软件技术；普适人/机交互软件技术；异构数据知识图谱构

25、建及管理软件技术等。5.2 工业元宇宙的热点技术123456工业数字孪生工业智能工业灵境工业区块链工业网络工业元宇宙平台及先进计算工业元宇宙热点技术5.2.1 工业数字孪生为工业元宇宙提供虚实交互、虚实协同提供技术支撑。通过多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真，反映相对应的工业实体系统的全生命周期过程。是产品/产线/产业链仿真、预测、优化、执行的重要技术手段。工业数字孪生是工业系统的数字化镜像5.2.1 工业数字孪生（续）1融合脑机接口、虚拟人、沉浸式交互等数字技术，向协同共生、自主迭代技术方向拓展具有数字人、产品/设备、产线/车间、工厂/企业、产业链多层级数字孪生体的构建与协同运行工业元宇

26、宙催生数字孪生向沉浸式、交互式、智能化拓展-新工业数字孪生工业元宇宙虚实融合、推进新数字孪生人机共融、以虚促实、以虚强实数字孪生通过数字副本接收物理实体的实时数据，还原真实物理世界工业元宇宙以人为核心并基于现实工业空间场景的复现，强调人的沉浸式体验以及虚拟世界的去中心化等优势特别是工业元宇宙的虚拟世界中的新数字孪生可以拓展创造新实体、新方案、新活动新工业数字孪生在工业产品全生命周期的各个环节发挥重要新作用,如产品设计仿真：交互式模拟工业产品的结构性能、工作原理以及使用情况等各种内外因素生产调度仿真：沉浸式获得设计参数与生产设备之间的定量关系物流规划仿真：智能化制定并实施调度计划以协调物流快速运

27、行人机工程仿真：沉浸式、交互式、智能化模拟现实工业产品的使用环境，实现人、机、环境三要素的良性互动235.2.2 工业智能工业智能是工业元宇宙的智能引擎和场景生成器主要技术：通过深度学习技术，挖掘数据价值，支持产品质量检测、设备复杂控制等场景应用通过知识图谱技术，进行复杂任务推理，支持供应链风险管理应用场景应用通过边缘智能技术，实现工业智能从云端下沉，支持企业低延迟、高并发生产现场应用通过新智能科学技术，处理全系统、全生命周期活动中三链的集成与协调工业智能：为工业元宇宙生成虚拟世界自动、随机生成内容和事件为工业元宇宙生成丰富的虚拟场景为工业元宇宙实现三链的集成、协同与拓展深度学习绕过机理障碍，

28、解决高计算复杂度工业问题知识图谱基于已有工业知识有效组织实现可靠管理与决策边缘智能在边缘侧提供高级数据分析、场景感知、实时决策与协同新智能科学以信息处理、模式识别与控制理论为核心，进行数据处理5.2.3 工业灵境【4,5,6】信息感知意识交互视觉输出以人工智能为主体的智能感知技术，如语音识别、计算机视觉、传感技术等在工业元宇宙中已得到广泛应用3。脑机接口和虚拟现实技术能够使得人们在工业元宇宙中无限的逼近现实的感受4。视觉输出将数字空间中的信息通过视觉反馈至人体5，是自然交互环节中的重要一步，常用的主要有增强现实(AR)和渲染技术等。【4】Yu Y,Li H,Yang X,et al.An au

29、tomatic and non-invasive physical fatigue assessment method for construction workersJ.Automation in construction,2019,103:1-12.【5】Andreev A,Barachant A,Lotte F,et al.Recreational applications of OpenViBE:Brain invaders and use-the-forceJ.2016.【6】Yashin G A,Trinitatova D,Agishev R T,et al.Aerovr:Vi?u

30、al reality-based teleoperation with tactile feedback for aerial manipulationC/2019 19th International Conference on AdvancedRobotics(ICAR).IEEE,2019:767-772.工业灵境是工业从业者主动广泛接入工业元宇宙的核心使能NFT作为一种非同质化代币在工业元宇宙中使用时，让一个产品不可被复制和替换，对原创者的版权起到很好的保护作用。NFT区块链技术作为一种分布式账本，为工业元宇宙去中心化的运作方式提供了充分保障。区块链标识解析技术，将工业设备和工业原料等

31、一切要素连接起来，以构建工业价值对应的唯一数字替身。标识解析5.2.4 工业区块链 7,8,9【7】Bamakan S M H,Nezhadsistani N,Bodaghi O,et al.Patents and intellectual prope?y assets as non-fungible tokens;key technologies and challengesJ.Scienti?c Repo?s,2022,12(1):1-13.【8】Shahbazi Z,Byun Y C.Improving transactional data system based on an edge

32、 computingblockchainmachine learning integrated frameworkJ.Processes,2021,9(1):92.【9】Ren Y,Xie R,Yu F R,et al.Potential identity resolution systems for the industrial internet of things:A su?eyJ.IEEE Communications Su?eys&Tutorials,2020,23(1):391-430.工业区块链是工业元宇宙去中心化经济体系和工业价值实现的底层支撑【7】【8】【9】5.2.5 工业网

33、络云网超融合网络操作系统 新型网络承载服务定制骨干网数据中心分布式云广域网络服务化以网络操作系统为核心，实现承载资源池化与协同调度，满足下一代骨干网按需服务、快速响应、灵活计费等要求数据中心网络总线化以网络IO为核心延展传统冯诺依曼体系架构，满足下一代云数据中心异构算力、异构存储、存算分离等需求以SCN体系架构为底座，原创性构建分布式云技术体系，使能各种ICT服务与资源在广域范围内的智能动态分布、按需连接协同，与可信多方共治网络计算存储一体化SDN/NFV技术云计算技术边缘计算技术网络人工智能技术6G与卫星网络技术天基互联网技术网络与通讯安全技术关键技术工业网络是工业元宇宙实现随时随地高效普适

34、接入的关键基础设施10 刘韵洁院士：服务定制网络助力工业互联网发展移动网络（5G/6G，卫星网络，天地一体化网络等）未来工业网络10 5.2.6 工业元宇宙平台及先进计算工业元宇宙平台及先进计算是构建工业元宇宙系统的核心支撑服务 智慧云端平台：主要包括：云端IaaS/PaaS/SaaS/DaaS/PROaaS/CaaS等工业云服务、新一代人工智能技术引领下的应用领域支撑服务，以及工业知识、工业仿真、自然交互、工业价值实现等新一代人工智能技术引领下的一系列工业元宇宙虚实融合相关引擎服务 工业元宇宙平台由工业元宇宙智慧云端服务平台和工业元宇宙智慧边缘处理平台协同组成5.2.6 工业元宇宙平台及先进

35、计算（续）智慧边缘处理平台：主要包括面向工业六要素的虚拟化感知接入和网络通信层，以及智慧边缘服务支撑共性/服务功能（包括边缘端IaaS/PaaS/SaaS/DaaS/PROaaS/CaaS，即新一代人工智能技术引领下的边缘智慧服务共性基础件）及新一代人工智能技术引领下的边缘应用领域支撑服务5.2.6 工业元宇宙平台及先进计算（续）先进计算“计算力就是生产力”已成为全球共识。先进计算技术包括算力、算法、算据以及“计算+”四大部分技术群【11】。先进计算系统是算力、算法、算据以及“计算+”的集成系统【12】（如右图）面向工业元宇宙需求的先进计算系统是先进计算技术研究与产业的新课题(如AI计算、边缘

36、计算、数据算/存、量子计算)。【11】【中国电子信息产业发展研究院,”先进计算产业发展白皮书“,2022【12】Bo Hu Li,Duzheng Qing,Han Zhang et al.Research on cloud edge collaboration high pe?ormancesimulation computer system,World Industrial Internet Conference(keynote speech),20221新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工业元宇宙的体系架构初探工业元宇宙的技术体系及热点技术初探工

37、业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言7 工业元宇宙应用场景案例6.1 工业系统粒度：设备级应用设备数字孪生，支持设备远程预测性维护，为装备生产厂家提供“卖产品到卖服务”转型瑞松科技机器人运维监控大幅减少售后人员，人力成本减少15%部分故障可远程调试，售后成本降低15%客户黏性增强，原厂维保率提高20%汉威广园轧机远程运维实现电机预测性维护，降低电机故障概率监控备件生命周期，及时维护和更换，保障生产安全支撑“诊断服务”、“备件销售”等新的盈利模式对轨道交通设备的关键部件（包括电机、控制单元、PEDC、电磁锁、电源系统）故障进行诊断、预测设备故障诊断

38、预测能力将提升50%，故障处理时间降低15%，运维效率提升20%，安全事故发生率降低40%重庆轨道交通工业智能维护6.1 工业系统粒度（续）：产线级应用如:热处理工艺数字孪生，优化工艺过程与质量41目标用户需求痛点解决方案方案价值制造业企业/热处理炉工厂难以掌握工艺核心机理、工艺稳定性差、产品报废率高以重庆新兴通用传动有限公司的智能工厂为例，通过建设“5G+VR+数字孪生”的热处理工厂，设备运维效率提高了25%，一次检验合格率达到98%，安全事故发生率降低了95%。远程运维5G+VR远程巡检：炉内温度场分布，渗碳过程可视化，降低人工作业风险；数字孪生：预测碳势分布，实时调整整炉内参数，提高工艺

39、稳定性，降低产品报废率。热处理炉及炉膛生产现场热处理生产实时监控6.1 工业系统粒度（续）：工厂级应用数字孪生驱动的黑灯工厂数字大脑（数字孪生）云端业务工作室云端应用工作室物理工厂 INDICS EDGE边缘智能一体机INDICS平台全产业链全价值链5G全要素生现场生产状态数字孪生指令下发：生产与物料指令、工艺数据、质检标准等下发至设备实时上传：数控机床、机器人、RFID料盘、AGV、RGV等各种设备数据，物料数据及生产状态数据。1.满足多品种小批量柔性混线生产模式产能翻番，机床利用率85%计划准时完成率95%一次交验合格率99.9%；2.建成高端液压气动元件数字孪生工厂企业生产运营指标监测；

40、关键设备状态监测；供应链状态监测；产品质量和可靠性要求高，机加、装配、物流等环节大部分为人工操作，产品一致性不高，一次交验合格率不高（90%）；产品定制化程度高，工艺制造路线差异大，换产时间长，目前为混线生产，机床利用率50%，生产效率低，生产计划准时完成率70%。6.1工业系统粒度（续）：产业链级应用构建产业级数字大脑，使能服务产业链治理与供应链优化 由虚到实：做到产业链、供应链管理实时、准确、可控、可调；通过工业互联网平台上的龙头企业带动上下游企业的整体配套、全面复工达产，“打通堵点、疏通难点”；提升产业链水平，助力企业推进供应链转型，提高企业应变和协同能力。支持抗击疫情及企业复工复产 国

41、资布局与产业链分析监测平台，建立了汇集97家央企，超过15万家国企经营和产业链数据，覆盖20门类，1382个行业小类，1219条产业链的产业数字大脑，识别出400多种卡脖子产品和200多个薄弱环节，支撑了“十四五”国资布局与结构战略性调整规划。已成为央企链长单位的“链长助手”。服务政府产业链分析监测国资布局与产业链分析监测机械产业链供需对接平台筹划建立国防科技工业供应链应急体系服务应急装备产业链供应链系统管控https:/ 产品全生命周期：研发阶段应用虚拟研发众包工业元宇宙平台可?持众包式的产品设计?式，设计师和用户在元宇宙中虚拟协同，并根据反馈进设计迭代，构建协同化的产品创新体系。https

42、:/ 产品全生命周期（续）：生产阶段应用生产性物流规划仿真利用工业元宇宙的相关技术能实现物流全过程自动感知识别，各环节信息系统交互集成，生成精确的调度配置方案，提高生产过程的效率。https:/ 产品全生命周期（续）：生产阶段应用产品质量控制质量工作人员除了可以通过查看相关参数反馈来控制产品质量外，也可以利用VR、AR、MR等工业元宇宙方式进行产品质量评估与诊断优化https:/ 产品全生命周期（续）：管理阶段应用虚拟企业通过工业元宇宙将企业信息数字化和物理企业经营结合起来，以虚拟企业的方式构建更易于跨学科、跨地域、跨组织的多?互动的开放式协同与管理平台。https:/m.auto- 产品全生

43、命周期（续）：销售阶段应用数字产品试用6.2 产品全生命周期（续）：使用阶段应用虚拟实训（大会A430展位有实际系统展示）在工业元宇宙中，所有工业设备的培训和上机操作之前都可以进行反复的沉浸式培训，通过交互式虚拟现实技术搭建体验式虚拟培训，减少实训设备投入6.3 工业元宇宙的影响1工业元宇宙提升工业价值创造1.工业元宇宙加速形成虚实互动的智能制造新模式 工业元宇宙能够服务于研发设计、生产制造、运维保障、企业经营、市场销售等工业全过程，并面向这些环节提供虚拟交互设计、虚拟化模拟设计、实时联动生产排程、远程XR运行维护、XR模拟场景培训等新工具新手段，有效推动产品提质降本增效，形成虚实协同的新一代

44、的智能制造模式。6.3 工业元宇宙的影响1工业元宇宙提升工业价值创造（续）2.工业元宇宙将变革未来产品与服务的交付形态，推动业务效能不断提升 工业元宇宙带来了全场景和数实融合应用，汇聚了丰富的数字资产。这些数字资产价值的持续释放，包括产品数字孪生与虚拟服务等，将进一步支持产品设计、研发、生产、使用服务全流程及产品数字化交付，实现产品与服务物理数字双交付，更好地支撑产品虚实协同、实现软件定义产品，加速工业元宇宙连接和驱动的产品智能化和服务迭代。6.3 工业元宇宙的影响1工业元宇宙提升工业价值创造（续）3.工业元宇宙能够重构数字工业发展新生态 工业元宇宙能够打破传统产业资源组织方式在时间、空间以及

45、相关资源束缚，更大范围地将围绕业务需求的资源、组织、管理等要素快速汇聚，实现管理模式和商业模式的变革，加速各类用户、制造商、服务商、开发者更敏捷的组织、合作，打造工业发展新生态。6.4 工业元宇宙的影响2推动工业互联网向未来高级形态发展以工业数据、工业模型、工业知识、数字孪生等为代表的数字内容是未来工业元宇宙竞争的焦点这些数字工业内容决定工业元宇宙商业价值数字内容促进数字生产要素化的程度更高，基于NFT加速数据资产化，数据价值持续得以释放数据确权、估价、交易、隐私保护等数字监管技术也是当前支撑工业元宇宙的研究重点1新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求23456工业元宇宙的理念初探工

46、业元宇宙的体系架构初探工业元宇宙的技术体系及热点技术初探工业元宇宙的应用场景与影响初探工业元宇宙发展的几点建议(从系统工程角度谈)目 录 引言77.1宏观发展建议-6个注重一要注重企业为中心的“政、产、学、研、金、用”结合的各级技术创新体系的建立。二要注重产业链的完善布局，特别是芯片与工业软件产品及其服务链的布局。三要注重各类人才培养，特别是跨学科人才的培养。四要注重国家/地方基础建设，特别是5G/6G网络、未来网络与数据库/模型库/算法库和算力的建设。五要注重国家/地方新政策的引导与支持，特别是工业元宇宙文化的建设与对中小企业的财政政策支持等。六要注重数字化、网络化/云化、智能化“技术、应用

47、、产业”的协调发展。7.2技术发展建议-8个重视一要重视工业数字孪生，工业智能，工业灵境，工业区块链，工业网络，工业元宇宙平台及先进计算等热点技术的创新发展。二要重视加强工业系统中的设计、生产、管理、试验、保障服务等的新模式、新流程、新技术（硬/软）、新业态的研究。三要重视数据库、算法库、模型库、知识库、大数据平台、计算能力等基础能力研究与建设。四要重视符合工业“分享经济”的商业模式技术研究。五要重视安全技术（系统安全及商业安全技术）及相关标准和评估指标体系技术研究。六要重视新一代人工智能技术的新发展，它正向“强人工智能、通用人工智能及超人工智能”发展。七要重视打造我国自主行业通用标准体系，并参与国际标准体系构建。八要重视工业元宇宙相关理念与技术的新发展。7.3产业与应用发展建议-4个加强与4个突出产业发展建议一要加强工具集（硬件/软件）和平台的产业二要加强智能产品的产业三要加强工业元宇宙系统（行业、企业、车间及产业链上各阶段的工业元宇宙系统）的构建与运行产业四要加强工业元宇宙系统运营中心的运营服务产业。一要突出行业、企业特点二要突出以问题为导向的工业元宇宙系统模式、技术手段和业态变革三要突出系统的六要素、六流的综合集成化、优化和智慧化四要突出系统工程的实施原则，如“一把手挂帅”，“创新驱动，总体规划，突出重点，分步实施”的指导思想，制定好发展规划与阶段性实施方案等。应用发展建议