文章来源《元宇宙与碳中和》
一、工业元宇宙概念界定
目前，产业界较为认同的工业元宇宙（Industrial Metaverse）概念，可以理解为是元宇宙在工业领域的应用与发展，是一种以XR和数字孪生为代表的新型信息通信技术与实体工业经济深度融合的工业生态。
在人类社会的发展进程中，生产力在不断地变革，系统变得愈发复杂，人的学习曲线随之减缓，当人的学习曲线落后于技术的进步，机器的知识将超越人的经验。
这时，制约生产力提升的因素不再是机器的生产效率，人的知识、经验、创新力和服务能力将成为瓶颈。
在工业领域，生产力的发展同样需要突破这种瓶颈。
元宇宙或将作为一个有效的解决方案，解决知识的产生、利用和规模化复制的瓶颈，实现工业企业价值创造的一些新突破后是例如，降低创新门槛和复杂度，提升产品转化的便利性，扩大创新的规模化等。
展望未来，工厂将从以黑灯工厂和无人车间为标志的未来工厂1.0和以数字孪生、CPS和全链接为标志的未来工厂2.0，逐渐向以“工业元宇宙”为核心的未来工厂3.0阶段发展。
二、工业元宇宙技术衍生
虚实融合仿真技术：信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统。通过3C即计算—交互—控制技术，在大型的工程系统中，将实时感知、动态控制及信息交互等有机地结合起来。
在2021世界数字经济大会主论坛上，中国联通首席大数据科学家范济安介绍，早在2013年德国人提出的工业4.0中，虚实融合仿真技术就被认为是智能制造的核心。
美国总统科技顾问委员会PCAST（President’s Committee of Advisors on Science and Technology）在《挑战下的领先——竞争世界中的信息技术研发》中也将CPS列为8大关键的信息技术之首。
在工业领域，CPS可用于智能交通系统、医疗设备系统、环境监控及关键基础设施等多个场景。
通过CPS或将重新排列现有产业布局，甚至催生出新的工业。
扩展现实：是增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、混合现实（MR）等多种技术的统称。
在工业领域，XR技术是实现数字孪生与虚实融合的重要手段之一。
在制造业中，首先会通过计算机辅助设计（CAD）软件等工业软件将产品进行虚拟的设计开发及仿真验证，再通过数字化制造的手段将其加工、制造，最终组装成完整的具备可实用性的产品。
通过XR技术，企业又可以将数字孪生中重要的信息，包括文字、图像、三维模型、音视频等虚拟信息叠加到真实世界中，两种信息互相补充，真正实现了“数、物、人”的深度融合。
目前，人工智能在工业领域可实现应用数据的可视化分析、机器的自我诊断、预测性维护等。
在工业元宇宙中，AI还可协助员工进行数据分析和决策指导等，提高工作效率与准确性。
三、工业元宇宙特征及重要意义
在工业应用中，部分产业数字化程度较高，为进入元宇宙时代创造了先天的优势。
而“工业元宇宙”将不仅仅是XR等技术在工业领域的简单应用，它具有更为丰富的内涵和外延。首先，工业元宇宙是信息维度的再一次升级。
通过在互联网的“二维画面”基础上再加一个维度，可以进一步地避免产生“信息盲区”。
在工业场景，这种“信息盲区”的存在，可能会造成较为严重的后果，如管理者无法准确判断机器运作情况而造成的运维事故等。
近几年来，数字孪生、工业互联网等相关技术和理念正在逐步渗透到工业场景，帮助企业构建了更全面的、实时的数据与信息洞察渠道，避免因信息缺失或滞后造成损失。
其次，在工业元宇宙中，人机交互将更加自然和直接。
元宇宙是一个虚拟的空间，在这个空间中，人与机器可以实现更直接的链接，同时也允许个人在数字环境中与其他用户进行交互，创造了一个人机协同、多人协同的创作环境。
同时，VR和AR技术的兴起，也将这个虚拟世界具象化，使人可以更全面的感知虚拟世界中的要素。
在这个世界中用户可以使用多种开发工具进行开发或创作，或将带来更多的可能性。
同时，工业元宇宙是数据、虚实、生态的大融合。
在完整的工业元宇宙架构中，有三大核心：
第一，是人以及人的思想；
第二，是物理部分，包括机床设备、网络系统、物料等等；
第三，是信息部分，包括订单数据、产品数据、经营数据等等的处理和分析。
通过数据、虚实、生态的大融合，数字经济将走向更高层次的发展阶段，实体领域产业或将迎来全面转型升级。
工业元宇宙是未来工业的重要推动力量，也是实现碳中和的重要方式。
截至2020年，我国连续11年成为世界最大的制造业国家，工业增加值增加到31.3万亿。
对世界制造业的贡献比重接近30%。从“制造大国”到“制造强国”，通过技术手段提升生产力是根本。
同时，工业部门作为中国能耗和碳排放大户，如何通过技术革新实现“2060年实现碳中和”的目标，也是“工业元宇宙”发展过程中需要思考的问题。
工业元宇宙将企业在现实中的生产环节搬运到虚拟环境的映射中，通过数据同步实现生产要素的可视、可分析、可验证、可管理，减少实际运用中的生产成本，提高生产效率，从而进一步减少碳排放，实现绿色低碳的可持续发展。
工业元宇宙还将创造一个全新的产业链结构，是中国产业结构变革的机会。
工业元宇宙拥有较长的产业链条，包括从基础层的芯片、算法、传感器到应用层面的智能硬件等。
中国（深圳）综合开发研究院—新经济研究所执行所长曹钟雄曾表示，“从国际竞争上讲，元宇宙或将开启数字经济新一轮产业布局和科技博弈，要关注底层技术、基础硬件，重新布局来避免或减少如手机一样二次受制于人的发展困境。”
2021年是“元宇宙”开启的元年，在这个工业新的变革时期，或许会成为中国产业结构变革实现“弯道超车”的机会。
工业元宇宙将在软件开发、远程工作、工业设计、制造流程等场景中为产业链结构带来变革性的影响。
四、工业元宇宙的应用场景和机会
在工业元宇宙中，时空的限制被打破，围绕研发、制造和销售环节构建起覆盖全产业链制造和服务体系。
产业链之间、企业与消费者之间的环节被全面打通，实现信息互通与行动协同。
在研发环节，工业元宇宙在工厂端产线设计、工艺端产品研发等环节，通过将现实世界的测试、分析等在虚拟世界中模拟，很大程度的减少研发过程中的能量消耗与试错成本。
在国内，洛可可创新设计集团创始人贾伟常年深耕工业设计领域，专注工业设计与产品设计，思考所设计出来的工业产品对于环境所带来的影响，产品的持续性和工业废品的再循环价值。
提出“产品生命周期与产品五品”理论，即：“作品、产品、商品、用品、废品”。
另外，国内家电巨头美的从几年前就开始布局数字孪生与仿真技术，逐步向“工业元宇宙”领域切入。
目前，美的已经利用仿真系统和数字孪生搭建了一个将实体工厂1∶1还原的虚拟数字工厂。
通过在虚拟工厂中模拟生产，大幅提升了新产品试制试产效率，缩短了产品的上市周期。
国际上，西门子通过数字孪生模拟水流，进行了大量的实验调整设备，大幅减少能源设备的维护时间，节省大量的成本；
爱立信做了整个城市的数字孪生，用来模拟在哪些位置放置5G基站效果更好，成本最低；
奥迪推出的名为“虚拟装配线校检”技术，依托3D投射和手势操控技术，帮助流水线工人在名为“CAVE”的虚拟空间中完成对实际产品装配工作的预估和校准。
在生产制造环节，可通过工业元宇宙相关技术进行制造流程管理、设备日常运营维护，大幅提升了生产制造效率，减少了生产测试成本、运维成本。
同时，可通过远程操控保障危险环节作业人员的安全。
波音、宝马等国际巨头也已实现虚拟制造。
2020年GTC大会上英伟达发布了一款企业设计协作和三维平台Omniverse，集成了包括语音AI、计算机视觉、自然语言处理、模拟等方面的技术，为全球700多家客户提供专业的元宇宙底层服务架构。
宝马集团就选择了英伟达发布的Omniverse平台，依靠数字孪生体进行模拟生产，目前已经将生产网络中31家工厂的工人的工单指令进行模拟，将生产计划减少了30%。
在工业元宇宙中，还可通过AR/VR等终端实现人机交互作业并获得AI的指导与决策，形成了一种“游戏式”的新的工作方式。
BMW Group
头戴式计算机品牌瑞欧威尔推出的全新品牌moziware以及相关新产品，通过AR头戴计算机进行语音操控、AR识别等，用来查看设备信息，测量部件尺寸，查看装配说明，实现远程协作。
例如，在汽车制造行业，可通过AR技术帮助技术人员远程实时求助技术专家，成功消除了因制造现场无法快速获取专业知识而导致的车辆维修困难问题，减少了车辆停机时间。
同时，有效减少了专家外派异地而产生的出差费用，提高工作效率的同时，间接减少了交通出行产生的碳排放。
在物流仓储场景，将AR技术引入现场管理体系中，员工通过语音控制确认货物信息，减少了手动操作带来的失误，实现了分拣流程规范化。
某头部快消品牌在其28个国家和地区的仓储物流现场使用了AR技术解决方案后，生产效率提升了6%～8%。
在设备运维方面，工业元宇宙也开启了全新的设备运维工作方式。
国内，宝武钢铁与AR企业亮风台合作，针对多岗位协同作业场景信息交换不通畅所造成的信息滞后与延时情况，打造了“AR智能运维系统”。
通过关联设备的数字信息可视化，精准远程协作、高效记录管理过程，在保障数据安全的前提下，有效提升了作业现场的信息交互能力。
在产品销售环节，元宇宙成为消费者交互参与的媒介。
在产品销售的过程中增强产品展示的维度，让消费者更直观的感受产品，增加参与性，帮助企业触达用户。
大众汽车通过空气动力可视化技术，将汽车空调吹出来的空气在车内的流动情况进行可视化，客户可以清楚地看到空调的空气从车的哪个位置吹出来、气流是怎么样运作的，用户有兴趣体验的话销售就达到了目的，增加了生意谈成的概率。
算力时代下，工业元宇宙代表了第三次的生产力革命，人与人、人与机器、机器与机器的交互以及数据的大融合使机器创造出更多的生产力价值。
随着对元宇宙的探索、理解与尝试，或许我们还会发现其在工业领域的新应用、新机遇。