工業元宇宙在能源及汽車行業應用示例

上海 2022年11月2日 /美通社/ -- 元宇宙概念自問世以來激發了人們無限想象和熱議。其中，以工業網際網路和智慧製造為基礎的工業元宇宙具有廣闊的前景。根據TrendForce集邦諮詢的預測，工業元宇宙將催動全球智慧製造市場規模於2025年達5400億美元；國外某知名研究機構報告亦表明，在未來十年後，元宇宙、區塊鏈和4D列印技術將在工業進行廣泛應用。

為了助力企業順利"飛向"工業元宇宙，德勤在推出《元宇宙綜觀 -- 願景、技術和應對》白皮書之後，又基於德勤方法論和對元宇宙及智慧製造的洞察，探討工業元宇宙的特點、技術和價值體系，給出元宇宙在工業場景應用的通用分析方法，並以能源和汽車行業為例，描述工業元宇宙的典型應用場景。目前的應用比起工業元宇宙能實現的長遠價值點雖然還有很大差距，但透過本文描述的通用分析方法，結合現有的案例，企業可以舉一反三，創新性地開發更多的工業元宇宙應用場景，從而在這個數字化、人工智慧、元宇宙混疊的時代，開創企業的新局面。

以下為該白皮書摘編。

一、發展契機

工業元宇宙的發展一方面得到我國政府高層的高度關注。 例如，中紀委網站曾在 2021 年 12 月刊文《元宇宙如何改寫人類生活》，表示多重因素將促使元宇宙從概念走向流行，可為工業網際網路等帶來發展機遇。但另一方面，工業元宇宙無論是理論、技術，還是產品、基礎設施都不成熟。例如元宇宙在網路傳輸能力、底層圖形技術的算力、圖形引擎開發及場景創新、虛擬世界與現實世界的協同等方面都面臨很大技術限制。並且，工業元宇宙依託於工業網際網路發展，雖具備一定基礎，但實時性、互動感、沉浸感和真實感並不好，最重要的是目前智慧製造過程孿生化的核心業務內容和應用相對比較少。

這個局面對廣大工業企業、特別是希望藉助新興技術和商業模式實現飛躍的企業，是個良好的契機。企業應當抓住工業元宇宙技術探索和場景創新的這個視窗期，結合工業製造現狀，選擇適合元宇宙化的場景，進行探索和創新嘗試，持續加強技術及行業經驗積累，早日在新世界搶佔制高點。

二、內涵與特性

工業元宇宙目前尚無統一定義，我們看來，基於工業網際網路支撐體系形成的工業元宇宙，是工業元宇宙技術與工業經濟深度融合的新型應用模式和工業生態。工業元宇宙透過打造與現實工業經濟對映和互動的虛擬世界，構建起工業產品全生命週期的虛實共生、企業和消費者智慧高效閉環下的全息智慧製造、智慧經濟體系，從而推動工業網際網路走向更有效落地、更虛實融合的階段。

工業元宇宙是由一個複雜的多主體互動而形成的系統，它主要具備如下六大核心特性：   

• 虛擬生產：工業元宇宙中，虛擬生產是孿生現實生產線，實現虛擬生產提前驗證現實生產，減少試錯成本；
• 自主創造：各生產參與方都可根據各自領域經驗優勢利用預定好的成熟模型或工具實現自主發明創造並獲得相應權益，實現共創機制；
• 沉浸體驗：在虛擬工廠中，沉浸式體驗產品功能、效能和質量，在購買之前就深入瞭解產品情況；
• 互動與共同參與：設計相關方共同參與設計，貢獻經驗和思路，實現理念的互動，實現最先進的理念、最優的設計，發現問題快速迭代；
• 共識機制：透過共識機制和智慧合約機制實現生產標準化，避免規格不統一；並實現最大限度的商務自主化，形成商務上優勢互補；
• 協同合作：上下游產業鏈在元宇宙中實現無縫協作，形成供應鏈元宇宙化，直觀並直接共享上下游資訊，形成供應鏈一體化；特別是使用者、生產、銷售和服務的四方協同。

支撐工業元宇宙的關鍵技術主要包括數字孿生技術、虛擬化技術、AI技術、區塊鏈、計算機圖形技術和算力技術。

三、工業元宇宙應用通用分析方法

工業元宇宙涉及諸多行業，如汽車、能源、鋼鐵、機械裝備、電子製造等多個行業。行業和場景眾多，但可以採用相近的方式進行分析，即產品全生命週期和元宇宙模式應用結合的方法。

一個維度是以產品全生命週期視角解構企業經營管理場景；另一個維度是將元宇宙的具體應用模式（通常也是技術模式，比如虛擬呈現、數字孿生等）對應到產品的不同階段，包括設計、生產、銷售、維護和服務等，看各種模式如何為各種工業場景帶來體驗、效率、成本、質量、安全等方面的價值提升，構成工業元宇宙的總體分析框架（如下圖所示）。這個方法的邏輯也是適用於消費元宇宙，只是在消費元宇宙中，是以消費者全生命週期為視角。

四、應用示例

本文選取能源和汽車行業作為工業元宇宙應用的示例。

在工業智慧製造領域，汽車行業一直走在工業技術前沿，工廠智慧化相對成熟，因此也更容易實現工業元宇宙。工業元宇宙能夠整合整個汽車工廠業務流程、工廠空間、汽車生產過程，把資產、產品、流程、組織和人員等實體虛擬化表示，可實現實時3D設計協作、虛擬員工安全生產、智慧化庫存、沉浸體驗式營銷，有望開拓全新商業模式。

透過對全球12家汽車企業的元宇宙應用分析，我們看到元宇宙的應用模式， 中國企業更多集中在虛擬產品和虛擬空間的應用；在汽車研發和製造環節的元宇宙場景應用主要以外資（合資）企業居多，且主要以來自歐洲和美國品牌居多。整體而言，並沒有形成完整的端到端的元宇宙解決方案，大部分都是區域性場景的嘗試。

下圖是汽車行業元宇宙應用總體情況，顏色深淺反映當前應用程度的多少，包括工業元宇宙和消費元宇宙。

能源行業的通用特徵包括重資產、重裝置、重運營、安全生產等，基礎能源物質還具有金融屬性。能源行業經營管理的重要目標之一是如何提高資產利用率、生產運營效率，以及安全生產水平。在能源行業，透過元宇宙的數字孿生相關技術，可對歷史資料進行挖掘，從大量的業務資料中獲取有效的、潛在有價值的資訊；透過3D建模和數字孿生發現潛在的能源資源，結合專家經驗進行決策，為專家工作提供遠端支援；透過3D可視技術，配合XR終端，使操作員基於友善的互動介面對完整的能源製造流程進行3D可視控制，同時確保遠端專家可以和現場進行交流和互動，對現場情況進行指導、最佳化和輔助決策。數字孿生和虛擬空間技術特別適用於解決能源行業在上游能源獲取階段野外開採、海上勘探等面臨的生產安全問題。本白皮書分析了三個案例：能源集團A的智慧礦山、能源集團B的虛擬工廠，以及能源集團C 將AR應用於智慧巡檢和遠端指導的案例。

五、夥伴選擇

在工業元宇宙的發展的大背景下，各廠家也紛紛基於之前的技術和行業經驗積累，開展數字孿生、虛擬工廠等相關業務探索（部分具有代表性的廠家如下所示）。而對工業企業而言，能否甄選出合適的技術平臺夥伴也是向工業元宇宙轉型的關鍵之一。

 

德勤管理諮詢以諮詢規劃及數字化轉型能力為依託，與不同技術平臺方配合，可幫助客戶從戰略、整體解決方案把控的視角幫助客戶推進工業元宇宙專案，實現元宇宙戰略和業務規劃、技術體系規劃、能力體系建設、營銷體系規劃和建設等內容，助力企業更快的將工業元宇宙的新技術、新模式應用到自身的場景。

德勤元宇宙服務能力示意圖

綜合而言，工業元宇宙未來市場空間巨大，也是網際網路發展到一定階段後的大勢所趨，各企業要根據不同工廠的實際情況、能力和水平，量體裁衣，有針對性地嘗試工業宇宙，積累經驗，為未來競爭做充分準備，共同促進工業轉型升級和高質量發展。