2022年元宇宙系列白皮書(shū)∶中國(guó)工業(yè)元宇宙發(fā)展洞見(jiàn)

2022年元宇宙系列白皮書(shū)∶中國(guó)工業(yè)元宇宙發(fā)展洞見(jiàn)國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025年，數(shù)字經(jīng)濟(jì)邁向全面擴(kuò)展期，數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)增加值占GDP達(dá)到10%?？v深推進(jìn)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加快推動(dòng)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)服務(wù)等全生命周期數(shù)字化轉(zhuǎn)型。推動(dòng)數(shù)字城鄉(xiāng)融合發(fā)展，因地制宜構(gòu)建數(shù)字孿生城市。作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的集成，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)值及技術(shù)的持續(xù)提升，工業(yè)元宇宙將進(jìn)入快速發(fā)展階段。從國(guó)家到地方層面，以數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、元宇宙為代表的數(shù)字產(chǎn)業(yè)成為中國(guó)“十四五”期間經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)，政策在驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，加速元宇宙在工業(yè)制造、文旅、汽車等行業(yè)的融合落地。從技術(shù)端來(lái)看，數(shù)字化智能改造和產(chǎn)業(yè)融合是“十四五”規(guī)劃的重點(diǎn)推進(jìn)工作，以人工智能、VR/AR、數(shù)字孿生為代表的數(shù)字技術(shù)將迎來(lái)快速發(fā)展；從需求端來(lái)看，政策驅(qū)動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，深化研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等環(huán)節(jié)的數(shù)字化應(yīng)用，鼓勵(lì)數(shù)字化平臺(tái)與工具的發(fā)展與普及。從發(fā)展方向看，全面推行數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級(jí)是中國(guó)當(dāng)前發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)，工業(yè)元宇宙則是數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢(shì)。01工業(yè)元宇宙的價(jià)值與定義工業(yè)元宇宙即將元宇宙相關(guān)技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AI技術(shù)、交互技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、超級(jí)算力技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)和虛擬引擎技術(shù)等，應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，在虛擬世界中實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)工業(yè)環(huán)境中的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)維管理、銷售服務(wù)等環(huán)節(jié)和場(chǎng)景的全面模擬，覆蓋工業(yè)生產(chǎn)全鏈條環(huán)節(jié)，通過(guò)融合虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界，實(shí)現(xiàn)工業(yè)的改進(jìn)和優(yōu)化，形成全新的制造和服務(wù)體系。工業(yè)元宇宙最重要的價(jià)值在于，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)，做徹底的、全方位的、系統(tǒng)的數(shù)字孿生，使整個(gè)工業(yè)處于完全的數(shù)字化、智能化和信息化的直觀狀態(tài)，并且使整個(gè)工業(yè)體系能夠在虛擬化的背景下重構(gòu)，這種重構(gòu)打破了傳統(tǒng)工業(yè)、行業(yè)和企業(yè)的邊界與束縛，真正實(shí)現(xiàn)在技術(shù)支撐下的產(chǎn)業(yè)融合，最大化地提高生產(chǎn)效率。其次，工業(yè)元宇宙實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的降本增效。通過(guò)設(shè)備數(shù)字孿生及流程全面數(shù)字化，提供生產(chǎn)系統(tǒng)的全數(shù)字孿生鏡像，工業(yè)元宇宙能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)托管，對(duì)物流、物資配送等，提供供應(yīng)鏈的全鏈條管理；對(duì)能源、電力等，提供鏡像分析與模擬試錯(cuò)場(chǎng)景；解決迭代試錯(cuò)成本高昂、升級(jí)困難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的降本增效。02工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈圖譜工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈可分為基礎(chǔ)設(shè)施層、核心層和應(yīng)用層，中國(guó)企業(yè)在基礎(chǔ)設(shè)施層的布局相對(duì)領(lǐng)先，基本可實(shí)現(xiàn)自主可控；核心層的關(guān)鍵技術(shù)、軟硬件等主要依賴進(jìn)口；應(yīng)用層多為本土企業(yè)與外企協(xié)同合作。當(dāng)前中國(guó)企業(yè)在數(shù)字孿生引擎（如虛擬引擎，可視化工具集）領(lǐng)域主要依賴海外引進(jìn)，而Unity引擎為其中的主流代表。Unity在引擎技術(shù)方面處于絕對(duì)的行業(yè)領(lǐng)先地位，尤其在游戲開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。2021年，全球排名前1000的移動(dòng)游戲中，用Unity引擎開(kāi)發(fā)的數(shù)量高達(dá)71%，同時(shí)，Unity引擎也在建筑、汽車、制造等泛工業(yè)領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用?，F(xiàn)階段工業(yè)元宇宙的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在智慧城市、智慧交通、智能制造、智慧建筑、智能汽車、智慧能源等領(lǐng)域，通常由中國(guó)企業(yè)協(xié)同海外企業(yè)共同完成。03工業(yè)元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇在《“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》等政策引導(dǎo)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮下，針對(duì)促進(jìn)元宇宙相關(guān)技術(shù)與各行業(yè)的深度融合，工業(yè)元宇宙以實(shí)現(xiàn)物理世界與信息世界交互與共融的需求應(yīng)運(yùn)而生，以實(shí)現(xiàn)制造業(yè)、工業(yè)等行業(yè)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的互聯(lián)互通，從而不斷催生新業(yè)態(tài)、新模式和新產(chǎn)業(yè)，相關(guān)企業(yè)將在這次數(shù)字化浪潮中盡享時(shí)代發(fā)展紅利。中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模于2021年達(dá)到45.5億元，占GDP比重為39.8%，成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要引擎。盡管中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模穩(wěn)居世界第二，但制造業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的數(shù)字化水平仍然不高，例如2020年中國(guó)數(shù)字工業(yè)經(jīng)濟(jì)滲透率僅為21%，仍有廣闊的增長(zhǎng)空間。當(dāng)前中國(guó)處于邁向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)變階段，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)是其中的重要抓手，在此背景下，中國(guó)將加速推動(dòng)數(shù)字化技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與安全、數(shù)字人才培育、新一代信息技術(shù)發(fā)展等領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。04工業(yè)元宇宙技術(shù)架構(gòu)在政策規(guī)劃支撐下，工業(yè)元宇宙的技術(shù)架構(gòu)鏈條邏輯上分為基礎(chǔ)層、技術(shù)層、能力層、終端層、應(yīng)用層五大板塊。其中核心技術(shù)層涉及多類技術(shù)群的融合和創(chuàng)新，能力層是工業(yè)數(shù)字孿生核心技術(shù)能力構(gòu)成。完整的“工業(yè)元宇宙平臺(tái)”將賦能工業(yè)制造、城市規(guī)劃與管理、建筑工程與施工、交通、能源等行業(yè)領(lǐng)域。工業(yè)元宇宙豐富的特征和廣泛的應(yīng)用決定它的實(shí)現(xiàn)具有高復(fù)雜度，涉及多類技術(shù)群的融合和創(chuàng)新。工業(yè)元宇宙技術(shù)體系包括數(shù)字孿生技術(shù)群、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)群、泛AI技術(shù)群、新信息通信技術(shù)群以及工業(yè)制造相關(guān)技術(shù)群。多類新型技術(shù)的融合創(chuàng)新為工業(yè)元宇宙深入建設(shè)、迭代升級(jí)提供支撐能力。工業(yè)元宇宙通過(guò)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市物理空間、社會(huì)空間以及數(shù)字空間在時(shí)間維度和空間維度更加精準(zhǔn)的映射、更加緊密的連接和更加多維的聯(lián)動(dòng)，通過(guò)AI、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)三元空間的協(xié)同演進(jìn)和共生共智。05工業(yè)元宇宙技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑工業(yè)元宇宙是數(shù)字孿生與元宇宙對(duì)偶，是元宇宙在工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的映射。實(shí)時(shí)IOT數(shù)據(jù)在數(shù)字孿生模型中的應(yīng)用推動(dòng)工業(yè)全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)優(yōu)化，并持續(xù)通過(guò)數(shù)據(jù)修正和完善物理模型。技術(shù)層面，在工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生在實(shí)時(shí)性、參與度和閉環(huán)性等方面提出了更高的要求，因此將會(huì)由許多獨(dú)立工具、平臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)施、協(xié)議等來(lái)支持其運(yùn)行。數(shù)字孿生的本質(zhì)是設(shè)備可識(shí)別標(biāo)識(shí)、工程人員知識(shí)經(jīng)驗(yàn)及管理層關(guān)鍵決策在系統(tǒng)流程中的閉環(huán)傳遞，最終助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)高水平的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、AI、云計(jì)算等技術(shù)成熟度提升，數(shù)字孿生的應(yīng)用逐步拓寬和深化。從工業(yè)元宇宙的實(shí)現(xiàn)路徑來(lái)看，關(guān)鍵的技術(shù)路徑是數(shù)字孿生對(duì)物理對(duì)象向更精準(zhǔn)數(shù)字化映射。實(shí)現(xiàn)物理對(duì)象的結(jié)構(gòu)包含對(duì)象名稱、外觀形狀、實(shí)時(shí)工況、工程機(jī)理、復(fù)雜機(jī)理等不同組成部分，而每一部分均可通過(guò)數(shù)字化工具在虛擬空間進(jìn)行重構(gòu)；如對(duì)象名稱可以通過(guò)信息模型表述，外觀形狀可以通過(guò)CAD建模表述，實(shí)時(shí)工況可以由IOT數(shù)據(jù)采集進(jìn)行表述，工程機(jī)理可以通過(guò)仿真建模進(jìn)行模擬，以及復(fù)雜機(jī)理可通過(guò)AI解構(gòu)。傳統(tǒng)數(shù)字化應(yīng)用更多是在描述物理對(duì)象某個(gè)剖面特點(diǎn)，數(shù)字孿生是基于多類數(shù)據(jù)與模型的集成融合實(shí)現(xiàn)對(duì)物理對(duì)象更精準(zhǔn)、更全面的刻畫(huà)。06工業(yè)元宇宙功能應(yīng)用三維建模是構(gòu)建元宇宙的基石。在元宇宙的空間中，物理對(duì)象數(shù)字化的過(guò)程即是其在虛擬空間中三維重建的過(guò)程，結(jié)合數(shù)字孿生，可對(duì)真實(shí)世界的物理對(duì)象在虛擬空間中完成映射，實(shí)現(xiàn)1:1的三維仿真模型。在三維建模的基礎(chǔ)上，融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工廠的運(yùn)作流程的模擬仿真；以真實(shí)的生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)真實(shí)生產(chǎn)線上的每一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行實(shí)景三維建模與仿真，并將搭建好的三維仿真模型置入虛擬空間內(nèi)，以此搭建出一整套虛擬的生產(chǎn)線，并進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，完成真實(shí)生產(chǎn)線和虛擬生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，并可通過(guò)智能終端操控虛擬對(duì)象，以虛實(shí)設(shè)備聯(lián)動(dòng)的方式完成對(duì)物理設(shè)備的遠(yuǎn)程指令下達(dá)。同時(shí)，實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的物理對(duì)象及其數(shù)字孿生體，能夠高效地幫助管理者進(jìn)行產(chǎn)線、設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與運(yùn)維管理。借助虛擬交互技術(shù)與VR/AR等終端設(shè)備，用戶可進(jìn)入到搭建好的虛擬場(chǎng)景中，參觀數(shù)字工廠，與虛擬世界形成交互。07工業(yè)元宇宙應(yīng)用場(chǎng)景中國(guó)工業(yè)元宇宙持續(xù)滲透多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景，目前在智慧城市、交通、汽車、建筑、制造、能源等行業(yè)已有不同程度的應(yīng)用：（1）在制造業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙聚焦于產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、工藝流程管控和重大設(shè)備管理等場(chǎng)景，賦能生產(chǎn)制造全流程數(shù)字化、智能化、可視化與自動(dòng)化；（2）在城市管理領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙賦能城市規(guī)劃、建設(shè)、治理、優(yōu)化等全生命周期環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)城市全要素?cái)?shù)字化、全狀態(tài)可視化、管理決策智能化等；（3）在交通與汽車領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙應(yīng)用于交通工具的功能設(shè)計(jì)與研發(fā)、仿真測(cè)試、自動(dòng)駕駛、故障診斷與設(shè)備維護(hù)等細(xì)分場(chǎng)景，助力城市交通智慧水平顯著提高，大幅提升市民出行體驗(yàn)；（4）在建筑領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙賦能建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高效、協(xié)作、低碳、安全的建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化；（5）在能源領(lǐng)域，工業(yè)元宇宙的應(yīng)用覆蓋能源生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、管理和消費(fèi)等場(chǎng)景，賦能能源系統(tǒng)全要素?cái)?shù)字化、實(shí)時(shí)化、智能化和可視化。08工業(yè)元宇宙應(yīng)用實(shí)踐之Unity與騰訊云RayData當(dāng)前，中國(guó)進(jìn)入數(shù)字中國(guó)建設(shè)的提速階段。三維圖形生成、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模、快速渲染處理等技術(shù)的創(chuàng)新，讓線上線下、虛擬現(xiàn)實(shí)之間不再有明確的邊界，催生出大量數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景。在這樣的時(shí)代背景下，騰訊云RayData攜手Unity，帶來(lái)更加豐富的生產(chǎn)資料、高效規(guī)范的工作流程和極具生產(chǎn)力的產(chǎn)品工具，正與百萬(wàn)開(kāi)發(fā)者一起，共同加速數(shù)字中國(guó)建設(shè)，釋放更多的數(shù)字生產(chǎn)力。騰訊云具備在數(shù)字孿生、3D引擎、實(shí)時(shí)渲染、邊緣計(jì)算等全真互聯(lián)技術(shù)體系推進(jìn)數(shù)實(shí)融合的作用，以及安全可靠的云服務(wù)。騰訊云旗下的RayData是大數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的開(kāi)拓者，擁有豐富的大數(shù)據(jù)可視化行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。而Unity在3D內(nèi)容創(chuàng)作和運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域有深厚積累，騰訊云與Unity具備充足的合作空間，雙方于2022年9月30日簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，攜手打造行業(yè)最佳實(shí)踐。Unity與騰訊云RayData就產(chǎn)品與技術(shù)、平臺(tái)與生態(tài)等維度進(jìn)行深入合作產(chǎn)品與解決方案：發(fā)揮雙方各自的優(yōu)勢(shì)，融入GIS、BI等行業(yè)模塊，聯(lián)合打造行業(yè)級(jí)客戶端和SaaS級(jí)產(chǎn)品，打造面向工業(yè)元宇宙時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品解決方案。平臺(tái)：雙方結(jié)合RayData積累的數(shù)字化生產(chǎn)資料和Unity廣闊的產(chǎn)品平臺(tái)，以及更多數(shù)字化企業(yè)和團(tuán)隊(duì)，打造全行業(yè)資產(chǎn)中臺(tái)，持續(xù)提供內(nèi)容和功能迭代服務(wù)與技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)全行業(yè)覆蓋，滿足行業(yè)對(duì)于敏捷化