2022年工业元宇宙行业研究报告 工业元宇宙模式、技术与应用探究

引言

当今世界的新时代/新态势/新征程

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 。

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。

新时代/新态势/新征程下我国工业互联网发展的需求

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。

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。

工业元宇宙的理念初探

元宇宙是数字技术群综合运用构建的虚实场景

元宇宙(从互联网发展角度看)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。

工业元宇宙的内涵

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。

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”

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。

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。

工业元宇宙的体系架构初探

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。

工业元宇宙的技术体系及热点技术初探

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。

工业网络

工业网络是工业元宇宙实现随时随地高效普适接入的关键基础设施。

工业元宇宙平台及先进计算

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。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。

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。

工业元宇宙的应用场景与影响初探

工业系统粒度：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”。

工业元宇宙的影响——工业元宇宙提升工业价值创造

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 代的智能制造模式。

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。

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。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）