1、工業元宇宙模式、技術與應用初探Prima Exploration on Mode, Technologies and Applications of Industrial Metaverse4工業元宇宙的體系架構初探5工業元宇宙的技術體系及熱點技術初探目錄1引言2新時代/新態勢/新征程下我國工業互聯網發展的需求3工業元宇宙的理念初探6工業元宇宙的應用場景與影響初探7工業元宇宙發展的幾點建議(從系統工程角度談)4工業元宇宙的體系架構初探5工業元宇宙的技術體系及熱點技術初探目錄1引言2新時代/新態勢/新征程下我國工業互聯網發展的需求3工業元宇宙的理念初探6工業元宇宙的應用場景與影響初探7工業元宇宙

2、發展的幾點建議(從系統工程角度談)我國正邁進開啟全面建設社會主義現代化國家的新發展階段、貫徹“創新、協調 、綠色、開放、共享”的新發展理念、構建“以國內大循環為主體、國內國際雙 循環相互促進”的新發展格局的新征程 。1.1引言：當今世界的新時代/新態勢/新征程正步入“智能+”時代與后疫情時代交叉影響的新時代正面臨多邊主義與單邊霸凌主義長期復雜斗爭的新態勢新時代新態勢我們認為：我國工業互聯網(系統)必須進一步邁上快速發 展的新征程2：開啟萬物智聯的“智慧工業互聯網系統工業互 聯網2.0”新階段；貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”新理 念；構建“技術、產業、應用、人才、政策及保障體系一體化創 新

3、”新格局。1.2引言：開啟萬物智聯的“智慧工業互聯網系統工業互聯網2.0”新階段工業是國民經濟的主體，是立國之本，興國之器，強國之 基。因此，工業的發展必須適應新時代、新態勢、新征程。眾所周知：在我國,近五年來，作為工業發展關鍵支撐的“工業互聯網(系統)”，在國家統一領導下，經各方共同努力，已取 得顯著成績。但是為適應新時代、新態勢、新征程 ，1.2引言：開啟萬物智聯的“智慧工業互聯網系統工業互聯網2.0”新階段 (續)當前，”工業元宇宙”正成為工業領域科技界對新理念和新技 術發展競相探討和產業界對新產業方向思考與實踐的熱點。我 們認為:工業元宇宙能為新階段-”智慧工業互聯網系統工業互聯網2.

4、0”的實現在技術、模式、業態，特征、要素 /流及目標等方面提供嶄新的拓展。為此，本報告將基于我國工業互聯網發展的需求1， 初探工業元宇宙的理念、體系架構、技術體系、熱點技術及應用場景與影響，最后給出工業元宇宙發展的幾點建議。工業互聯網創新發展行動計劃（2021-2023年）（工信部信管2020197號)。2020。李伯虎,柴旭東,侯寶存,劉陽.一種新型工業互聯網智慧工業互聯網J.中國工業和信息化,2021(06):54-61.4工業元宇宙的體系架構初探5工業元宇宙的技術體系及熱點技術初探目錄1引言2新時代/新態勢/新征程下我國工業互聯網發展的需求3工業元宇宙的理念初探6工業元宇宙的應用場景與影

5、響初探7工業元宇宙發展的幾點建議(從系統工程角度談)2.1 工業互聯網已成為國家戰略，是工業數字化轉型智能化升級的關鍵路徑“工業互聯網”連續五年（2018-2022）寫入政 府工作報告，2020年工業互聯網和5G、AI等一 同被納入國家“新基建”戰略2021年3月，國家十四五規劃綱要發布，提出 要培育形成具有國際影響力的工業互聯網平臺， 推進“工業互聯網+智能制造”產業生態我國工業互聯網進入快速發展期，全國“5G+工 業互聯網”在建項目總數達到2400個。打造了 車間級、企業級、集群級等新標桿工業互聯網加速企業數字化轉型智能化升級， 激發工業大數據價值，提升制造業數字經濟高 質高量發展工業互聯

6、網已經成為促進工業轉型升級、推動 經濟高質量發展的重要力量。從行業看，工業互聯網已在45 個國民經濟大類中得到應用。中國信息通信研究院數據我國工業互聯網產業規模已超 過萬億元大關；探索出協同研發設計、遠程設 備操控等20大典型應用場景。2.2 我國工業互聯網發展的需求必須做到5個”進一步:2.3 我國數字經濟發展迫切需要發展工業互聯網“發展數字經濟是把握新一輪科技革命和產業變革新機遇的戰略選擇”。我國“十四五”數字 經濟發展規劃提出：要 大力發展包括“產業 數字化及數字產業化 ”等11項重大工程。 其中，工業互聯網是實 現“產業數字化” 的關鍵基礎。.工業互聯網的有 關產業是“數字 產業化”的

7、重要 組成。4工業元宇宙的體系架構初探5工業元宇宙的技術體系及熱點技術初探目錄1引言2新時代/新態勢/新征程下我國工業互聯網發展的需求3工業元宇宙的理念初探6工業元宇宙的應用場景與影響初探7工業元宇宙發展的幾點建議(從系統工程角度談)3.1 元宇宙是數字技術群綜合運用構建的虛/實場景科幻小說雪崩維基百科陳剛(北大新聞學院院長)元宇宙是一個夢幻般的虛擬 世界，人們通過控制自己的 替身去工作，以爭奪更高的 社會地位。一種通過虛擬增強的物理現實， 并具有收斂性和物理持久性特征 的3D虛擬空間，它基于未來互 聯網，具有連接感知共享的特性元宇宙是一種利用科學技術手 段與現實世界進行映射和交互 的虛擬世界

8、，是一個具有新社 會系統的數字生活空間。元宇宙3.1 元宇宙是數字技術群綜合運用構建的虛實場景(續)元宇宙(從互聯網發展角度看)【3】是下一代互聯網，是繼Web1.0、Web2.0之后Web3.0的應用與社會形態。是一種去中心化、用戶沉浸式參與、數據資產可擁有、虛實融合的三維化互聯網。元宇宙是整合多種新技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態。它使虛擬世界（模擬全部現實世界要素）與現實世界在人、經濟系統、社交系統、環境等方面密 切融合，并且允許每個用戶進行內容生產和對世界編輯，進而能超越現實的世界。Web1.0（可讀）Web2.0（可寫）Web3.0（可擁有）【3】德勤,德勤元宇宙行業深

9、度研究報告：愿景、技術和應對，20223.2 工業元宇宙的內涵虛實共生、綜合集成的新型工業數字空間虛實協同、全沉浸式的新型工業智慧互聯網系統數字經濟與實體經濟融合發展的新型載體是工業現實物理空間與其虛擬平行空間的合集對工業實體及生產過程的數字化映射、模擬構建了新型數字化應用環境工業互聯網中新型數字化工業系統，人與機器、機器與機器、 機器實體與數字虛擬體的全面智慧互連，互操作使工業互聯網中實體空間向虛體空間延伸、時空一致向預測性時間延伸和價值延伸工業元宇宙是元宇宙在工業領域的落地與拓展：是新型工業數字 空間；新型工業智慧互聯網系統； 數字經濟與實體經濟融合發展的 新型載體。工業過程和場景的虛擬空

10、間全面部署虛實映射、虛實交互、虛實融合、以虛強實、以虛促實促進數/實融合的工業高質量新發展數字孿生工廠物理工廠定義(內涵)：工業元宇宙是指在新發 展理念指引下，在新一代人工智能技術 引領下，借助新時代各類新技術群跨界 融合，實現工業領域中“人、虛擬空間與現 實空間”虛實映射/交互/融合、以虛促 實、以虛強實的工業全要素鏈、全產業 鏈、全價值鏈(三鏈)智慧、協同、開放、服 務、互聯的復雜數字工業經濟系統。3.2 工業元宇宙的內涵（續）2.3 工業元宇宙的“6新”,拓展了2中提出的工業互聯網2.0的“6新”新技術基于新型互聯網，在新發展理念指引下，在新一代人工智能技術引領 下，借助新網絡技術、新信

11、息通信技術、新智能科學技術及新工業領域專業技術等4類新技術群跨界深度融合的數字化、網絡化、云化、 智能化技術為支撐技術，特別是借助沉浸式VR/AR/MR、用戶內容創作人工智能、去中心化結算體系區塊鏈/ NFT(非同質 化代幣) 、6G/天地一體網絡等新通信基礎設施、自然語言處理/腦機接口、數據湖處理、云 邊協同計算等支撐技術，“虛實映射、虛實交互、虛實融合、以虛強實、以虛促實”地將工 業領域人、虛擬空間與現實空間中的工業全要素鏈、全價值鏈、全產業鏈(三鏈)智慧地連接 融合在一起，提供虛實融合的智慧資源、智慧產品與智慧能力隨時隨地按需服務的一種新 型智慧服務互聯工業經濟系統。“6新”-”新技術、

12、新模式、新業態，新特征、新要素/流及新目標”萬物互聯，智能引領數(據)/知(識)驅動 虛實融合，虛實互動， 協同服務，跨界創新新業態3.3 工業元宇宙的“6新”,拓展了2中提出的工業互聯網2.0的“6新”（續）新模式一種虛實映射、虛實交互、虛實融合、以虛強實、以虛促實，工業全要素鏈、全價值鏈、全產業鏈(三鏈)”數字化、物聯化、服務化（云化）、協同化、定制化、柔性化、綠色化和智能化”的去中心化的云邊協同的智慧協同互聯新模式新特征新要素/流新目標對全系統及全生命周期活動中虛實融合的要素/流自主智能地感知、互聯、協同、學習、分析、認知、 決策、控制、執行與創新工業全系統及全生命周期活動中的虛實融合的

13、人、技術/設備、組織、數/知、材料、資 金（六要素）及人才流、技 術流、產業流、數/知流、 物流、資金流（六流）支持工業系統數字化轉型與智慧化升級，實現“創 新、綠色、開放、共享、 個性”制造產品及服務4工業元宇宙的體系架構初探5工業元宇宙的技術體系及熱點技術初探目錄1引言2新時代/新態勢/新征程下我國工業互聯網發展的需求3工業元宇宙的理念初探6工業元宇宙的應用場景與影響初探7工業元宇宙發展的幾點建議(從系統工程角度談)4.工業元宇宙的體系架構工業元宇宙是復雜先進的新數字化工 業經濟系統，其體系架構如圖，自下而上包括：基礎層：虛實融合的人、技術/設備、組 織、數/知、材料、資金等工業六要素感知

14、層：面向工業虛實融合的六要素的各類感知與接入技術通信層：軟件定義網絡、天地一體網等未來互聯網技術邊緣層：新一代人工智能引領下的工業 邊緣云服務及應用支撐服務云端層：新一代人工智能引領下的工業 高級云端服務、各類工業元宇宙引擎服 務以及應用支撐服務應用層：全系統全生命周期創新應用體系結構新特色：新一代人工智能技術引領：AI驅動工業元宇宙中三鏈智慧融合邊緣/云/端協同新架構；新信息通信技術與新工業技術融合：云計算/人工智能/大數據/新互聯網/區塊鏈/ 建模仿真等為代表；全系統虛擬化、服務化：尤其是感知/接入/通訊層虛擬化、服務化；各層具有新時代“新”內涵及內容；用戶為中心的虛實融合六要素的智慧共享

15、服務;虛實融合、以虛強實，能使系統跨域再創新。4.工業元宇宙的體系架構(續)4工業元宇宙的體系架構初探5工業元宇宙的技術體系及熱點技術初探目錄1引言2新時代/新態勢/新征程下我國工業互聯網發展的需求3工業元宇宙的理念初探6工業元宇宙的應用場景與影響初探7工業元宇宙發展的幾點建議(從系統工程角度談)5.1 工業元宇宙的技術體系工業元宇宙技術體系是由多種技術群綜合而成，尚處于不斷演進與發展的階段。它 是五維的技術體系群。工業元宇宙的標準技術子體系工業元宇宙的支撐技術子體系工業元宇宙 技術體系工業元宇宙技術體系的整體架構子體系工業元宇宙的工業軟件子體系工業元宇宙的安全技術子體系5.1 工業元宇宙的技

16、術體系（續）5.1.1工業元宇宙整體架構子體系(新一代人工智能技術引領)新一代人工智能技術引領下的智能制造新模式；商業模式；系統架構技術；系統集成方法論；工業價值實現技 術；系統開發與應用實施及水平與能力評估技術等。工業元宇宙系統總體技術面向群體智能的設計技術，面向跨媒體推理的設計技術，物理與數字云端交互協同技術，基于云計算的產品協 同設計仿真技術/人機工程仿真技術，基于數據驅動與知識指導的設計預測、分析和優化技術，云CAX/DFX技術 ，智能虛擬樣機技術，云設計標準等。智能產品設計技術智能工業機器人、智能柔性生產、智能機床、智能3D打印、面向跨媒體推理的智能生產工藝、基于大數據的 智慧云生產

17、技術，基于群體智能的生產調度仿真技術/生產性物流規劃仿真技術，云生產標準等。智能生產/裝備技術基于數據驅動與知識指導的智能項目管理、企業管理、質量管理、基于NFT的工業價值交易技術，基于大數據 的智能云供應鏈管理、云物流管理、云資金流管理、云銷售管理技術，云營銷標準、云管理標準，商業安全、管 理安全防護技術，面向過程的工業要素標識技術，去中心化體系構建技術等。智能經營管理技術基于數據驅動與知識指導的智能建模與仿真技術、數字孿生技術、單件/組件/系統的智能試驗技術、基于大數 據的仿真與試驗技術、智能仿真云技術，云仿真標準等。智能仿真與試驗技術新一代人工智能技術引領下的云端資源、產品、能力/虛擬化

18、/服務化技術；虛擬化制造服務云端環境的構建/管理/運行/評估 技術；智能虛擬化制造云可信服務技術；制造知識/模型/大數據管理、分析與挖掘技術；服務化的智能制造云端智能引擎 /工業仿真引擎；新一代人工智能引擎技術，普適自然交互技術；智能化的信息技術引擎/工業場景渲染引擎；去中心化的 工業價值引擎；平臺標準技術，云端技術安全防護技術等。智能云端服務平臺技術面向互聯化、服務化、協同化、個性化（定制化）、柔性化、社會化、去中心化的新一代人工智能技術引領下 的智能數字化產品專業技術。智能產品專業技術基于數字孿生的虛擬運維技術、基于大數據的智能售前/售中/售后綜合保障服務技術、智能增值服務技術、智能 云裝

19、備故障診斷、預測和健康管理技術，云服務標準等。智能售前/售中/售后 服務技術新一代人工智能技術引領下的各類信息感知技術、意識交互技術、視覺輸出技術、普適物聯技術；傳統的互聯 網、物聯網、車聯網、移動互聯網、衛星網、天地一體化網、未來互聯網，物理安全防護技術等。智能感知/接入/通信層技術工業元宇宙技 術體系的整體 架構子體系智能邊緣處理平臺技術新一代人工智能技術引領下的邊緣資源、產品、能力/感知通訊虛擬化/服務化技術；服務化的邊緣人工智能引擎 技術，邊緣智能制造大數據引擎/仿真引擎/區塊鏈引擎；云邊協同技術，邊緣制造技術，邊緣技術安全防護技 術等。5.1 工業元宇宙的技術體系（續）5.1.2工業

20、元宇宙支撐技術子體系新一代人工智能技術引領下的云計算，物聯網/CPS，服務計算，高效 能計算，大數據處理，電子商務，系統安全技術，網絡通訊，區塊鏈, NFT等。新信息通信技術群新工業仿真/數字孿生技術群新工業網絡技術群新工業技術群工業元宇宙技 術體系的支撐 技術子體系新智能科學技術群新一代人工智能技術引領下的機理/非機理建模,智能仿真平臺/系統,仿 真應用工程,AR/VR/MR等。新一代人工智能技術引領下的移動網絡5G/6G，衛星網絡，天地一體 化網絡,未來網絡等。新一代人工智能技術引領下的腦科學、認知科學，人機融合智能、類 腦智能、群體智能、跨媒體智能、自主無人智能,腦機接口等。新一代人工智

21、能技術引領下的先進工藝、元器件、材料、質量、 3D 打印、智能機器人、智能機床及產品設計/生產/管理/試驗/銷售/保障/ 服務等基礎技術；連續/離散/混合工業應用專業技術。5.1.3工業元宇宙安全技術子體系（新一代人工智能技術引領）工業元宇宙的安全技術子體系物理安全防護技術物理環境安全物 理 環 境 安 全硬件設備安全硬 件 設 備 安 全未來網絡通信鏈路安全未 來 網 絡 通 信 鏈 路 安 全安全電磁兼容環境安 全 電 磁 兼 容 環 境數字安全防護技術網絡訪問控制技術網 絡 訪 問 控 制 技 術數據庫的備份與恢復技術信息加密技術反病毒技術入侵防護技術系統安全技術數 信 反 入 系 據

22、息 病 侵 統 庫 加 毒 防 安 的 密 技 護 全 備 技 術 技 技 份 術術 術 與恢 復 技 術管理安全防護技術工業元宇宙安全法規工 業 元 宇 宙 安 全 法 規工業元宇宙安全制度工 業 元 宇 宙 安 全 制 度工業元宇宙安全文化工 業 元 宇 宙 安 全 文 化用戶安全防護技術交互行為分析技術行為辨識技術交行互為行辨為識分技析術 技術用戶隱私保護技術虛擬人身份認證技術用虛戶擬隱人私身保份護認技證術技 術255.1 工業元宇宙的技術體系（續）經濟安全防護技術工業內容安全標識解析技術工 業 內 容 安 全 標 識 解 析 技 術工業價值安全交易制度工 業 價 值 安 全 交 易 制

23、 度虛擬貨幣安全防護技術虛 擬 貨 幣 安 全 防 護 技 術新一代人工智能技術引領下的去中心化體系架構標準；運營與服務 標準；評估與咨詢標準；集成與互操作標準；經營與管理標準；虛 擬與池化標準等。總體標準平臺標準基礎共性標準工業元宇宙 技術體系的 標準技術子 體系應用標準新一代人工智能技術引領下的智慧資源/能力感知、物聯接入、虛擬 化、服務化、協同化標準；智慧制造環境構建/運行/評估標準；制 造知識/模型/大數據/過程要素管理標準；普適人/機交互標準以及去 中心化的工業價值實現標準等。新一代人工智能技術引領下的信息分類與編碼標準；參考模型標準； 基礎術語標準以及信息/功能安全標準等。新一代人

24、工智能技術引領下的云設計/仿真/生產/試驗/營銷/服務/管 理標準以及數據驅動/知識指導標準等。5.1.4工業元宇宙標準技術子體系（新一代人工智能技術引領）5.1 工業元宇宙的技術體系（續）27 5.1.5工業元宇宙工業軟件子體系（新一代人工智能技術引領）5.1 工業元宇宙的技術體系（續）系統軟件技術平臺軟件技術應用軟件技術工業元宇 宙的工業 軟件子體系新一代人工智能技術引領下的智能制造服務器操作系統技術、沉浸式桌 面操作系統技術、移動終端操作系統技術和自適應嵌入式操作系統技術、 面向新形態計算機的操作系統技術，制造業編程語言技術等。新一代人工智能技術引領下的智能制造產品設計軟件技術、生產軟件

25、技 術、管理軟件技術、仿真與實驗軟件技術及服務軟件技術，工業可視化 編程軟件技術等。新一代人工智能技術引領下的智能制造資源/能力感知軟件技術、物聯軟 件技術；智能制造資源/能力虛擬化/服務化軟件技術；智能虛擬化制造 服務環境的構建/管理/運行/評估軟件技術；智能虛擬化制造系統可信服 務軟件技術；制造知識/模型/大數據管理、分析與挖掘軟件技術；普適 人/機交互軟件技術；異構數據知識圖譜構建及管理軟件技術等。5.2 工業元宇宙的熱點技術123456工業數字孿生工業智能工業靈境工業區塊鏈工業網絡工業元宇宙平臺及先進計算工業元宇宙 熱點技術5.2.1 工業數字孿生為工業元宇宙提供虛實交互、虛實協同提

26、供技術支撐。通過多學科、多物理 量、多尺度、多概率 的仿真，反映相對應 的工業實體系統的全 生命周期過程。是產品/產線/產業鏈仿真、預測、優化、 執行的重要技術手段。工業數字孿生是工業系統的數字化鏡像5.2.1 工業數字孿生（續）1工業元宇宙催生數字孿生向沉浸式、交互式、智能化拓展-新工業數字孿生融合腦機接口、虛擬人、沉浸式交互等數字技術，向協同共生、自主迭代技術方向拓展具有數字人、產品/設備、產線/車間、工廠/企業、產業鏈多層級數字孿生體的構建與協同運行工業元宇宙虛實融合、推進新數字孿生人機共融、以虛促實、以虛強實2數字孿生通過數字副本接收物理實體的實時數據，還原真實物理世界工業元宇宙以人為

27、核心并基于現實工業空間場景的復現，強調人的沉浸式體驗以及虛擬世 界的去中心化等優勢特別是工業元宇宙的虛擬世界中的新數字孿生可以拓展創造新實體、新方案、新活動3新工業數字孿生在工業產品全生命周期的各個環節發揮重要新作用,如產品設計仿真：交互式模擬工業產品的結構性能、工作原理以及使用情況等各種內外因素生產調度仿真：沉浸式獲得設計參數與生產設備之間的定量關系物流規劃仿真：智能化制定并實施調度計劃以協調物流快速運行人機工程仿真：沉浸式、交互式、智能化模擬現實工業產品的使用環境，實現人、機、環 境三要素的良性互動5.2.2 工業智能工業智能是工業元宇宙的智能引擎和場景生成器主要技術：通過深度學習技術，挖

28、掘數據價值，支持產品質量檢測、設備復雜控制等場景應用通過知識圖譜技術，進行復雜任務推理，支持供應鏈風險管理應用場景應用通過邊緣智能技術，實現工業智能從云端下沉，支持企業低延遲、高并發生產現場應用通過新智能科學技術，處理全系統、全生命周期活動中三鏈的集成與協調工業智能：為工業元宇宙生成虛擬世界自動、隨機生成內容和事件為工業元宇宙生成豐富的虛擬場景為工業元宇宙實現三鏈的集成、協同與拓展深度學習繞過機理障礙， 解決高計算復雜度工業 問題知識圖譜基于已有工業 知識有效組織實現可靠 管理與決策邊緣智能在邊緣側提供 高級數據分析、場景感 知、實時決策與協同新智能科學以信息處理、 模式識別與控制理論為 核心

29、，進行數據處理5.2.3 工業靈境【4,5,6】信息感知意識交互視覺輸出以人工智能為主體的智能感知技術， 如語音識別、計算機視覺、傳感技術等在工業元宇宙中已得到廣泛應用3。腦機接口和虛擬現實技術能夠使得人們在工業元宇宙中無限的逼近現實的感受4。視覺輸出將數字空間中的信息通 過視覺反饋至人體5，是自然交 互環節中的重要一步，常用的主 要有增強現實(AR)和渲染技術等。【4】Yu Y, Li H, Yang X, et al. An automatic and non-invasive physical fatigue assessment method for construction work

30、ersJ. 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 ual reality-based teleoperation with tactile feedback for aeria

31、l manipulationC/2019 19th International Conference on Advanced Robotics(ICAR). IEEE, 2019: 767-772.工業靈境是工業從業者主動廣泛接入工業元宇宙的核心使能被復制和替換，對原創者的版權起到很好的保護作用。NFTNFT作為一種非同質化代幣在工業 元宇宙中使用時，讓一個產品不可區塊鏈技術作為一種分布式賬本， 為工業元宇宙去中心化的運作方式提供了充分保障。區塊鏈工業價值對應的唯一數字替身。標識解析標識解析技術，將工業設備和工業 原料等一切要素連接起來，以構建5.2.4 工業區塊鏈 7,8,9【 7 】 Ba

32、makan 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 computingblockchainmachine learning inte

33、grated 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.工業區塊鏈是工業元宇宙去中心化經濟體系和工業價值實現的底層支撐【7】【8】【9】5.2.5 工業網絡云網超融合網絡操作系統新型網絡承載服務定 制

34、骨干 網數據中 心分布式云廣域網絡服務化以網絡操作系統為核心， 實現承載資源池化與協同調度， 滿足下一代骨干網按需服務、 快速響應、靈活計費等要求數據中心網絡總線化以網絡IO為核心延展傳統馮 諾依曼體系架構，滿足下一代云數 據中心異構算力、異構存儲、存算 分離等需求以SCN體系架構為底座，原創性構建分布式云技術體系，使能各種ICT服務與資源在廣域范圍內的智 能動態分布、按需連接協同，與可信多方共治網絡計算存儲一體化SDN/NFV技術云計算技術邊緣計算技術網絡人工智能技術6G與衛星網絡技術天基互聯網技術網絡與通訊安全技術關鍵技術10 劉韻潔院士：服務定制網絡助力工業互聯網發展工業網絡是工業元宇宙

35、實現隨時隨地高效普適接入的關鍵基礎設施移動網絡（5G/6G，衛星網絡，天地一體化網絡等）未來工業網絡10 5.2.6 工業元宇宙平臺及先進計算工業元宇宙平臺及先進計算是構建工業元宇宙系統的核心支撐服務工業元宇宙平臺由工業元宇宙智慧云端服務平臺和工業元宇宙智慧邊緣處理平臺協同組成智慧云端平臺：主要包括：云端IaaS/PaaS/ SaaS/DaaS/PROaaS/CaaS等工業云服務、新一代人工 智能技術引領下的應用領域 支撐服務，以及工業知識、 工業仿真、自然交互、工業 價值實現等新一代人工智能 技術引領下的一系列工業元 宇宙虛實融合相關引擎服務5.2.6 工業元宇宙平臺及先進計算（續）智慧邊緣

36、處理平臺：主要包括面向工業六要素的虛擬化感知接入和網絡通信層，以及智慧邊緣服務支撐共性/ 服務功能（包括邊緣端IaaS/PaaS/SaaS/DaaS/PROaaS/CaaS，即新一代人工智能技術引領下的邊緣智慧服務 共性基礎件）及新一代人工智能技術引領下的邊緣應用領域支撐服務5.2.6 工業元宇宙平臺及先進計算（續）先進計算“計算力就是生產力”已成為全球共識。先進計算技術包括算力、算法、算據以及“計算+”四大部分技術群【11】。先進計算系統是算力、算法、算據以及“計 算+”的集成系統【12】（如右圖）面向工業元宇宙需求的先進計算系統是先進計算技術研究與產業的新課題(如AI計算、邊 緣計算、數據

37、算/存、量子計算)。【11】【中國電子信息產業發展研究院,”先進計算產業發展白皮書“,2022【12】Bo Hu Li,Duzheng Qing,Han Zhang et al.Research on cloud edge collaboration high pe ormance simulation computer system,World Industrial Internet Conference(keynote speech),20224工業元宇宙的體系架構初探5工業元宇宙的技術體系及熱點技術初探目錄1引言2新時代/新態勢/新征程下我國工業互聯網發展的需求3工業元宇宙的理念初探6工

38、業元宇宙的應用場景與影響初探7工業元宇宙發展的幾點建議(從系統工程角度談)工業元宇宙應用場景案例6.1 工業系統粒度：設備級應用設備數字孿生， 支持設備遠程預測性維護，為裝備生產 廠家提供“賣產品到賣服務”轉型瑞松科技機器人運維監控大幅減少售后人員，人力成本減少15%部分故障可遠程調試，售后成本降低15%客戶黏性增強，原廠維保率提高20%漢威廣園軋機遠程運維實現電機預測性維護，降低電機故障概率監控備件生命周期，及時維護和更換，保障 生產安全支撐“診斷服務”、“備件銷售”等新的盈利模 式重慶軌道交通工業智能維護對軌道交通設備的關鍵部件（包括電機、控制單元、 PEDC、電磁鎖、電源系統）故障進行診

39、斷、預測設備故障診斷預測能力將提升50%，故障處理時間降低 15%，運維效率提升20%，安全事故發生率降低40%6.1 工業系統粒度（續）：產線級應用如:熱處理工藝數字孿生，優化工藝過程與質量41目標 用戶需求 痛點解決 方案方案 價值制造業企業/熱處理爐工廠難以掌握工藝核心機理、工藝穩定性差、產品報廢率高以重慶新興通用傳動有限公司的智能工廠為例，通過建設“5G+VR+數字孿生”的熱處理工廠，設 備運維效率提高了25%，一次檢驗合格率達到98%，安全事故發生率降低了95%。遠程運維5G+VR遠程巡檢：爐內溫度場分布，滲碳過程可視化，降低人工作業風險；數字孿生：預測碳勢分布，實時調整整爐內參數，

40、提高工藝穩定性，降低產品報廢率。熱處理爐及爐膛生產現場熱處理生產實時監控6.1 工業系統粒度（續）：工廠級應用數字孿生驅動的黑燈工廠物理工廠INDICS平臺5GINDICS EDGE邊緣智能一體機云端業務工數字大腦作室（數字孿生）全全云端應用 產價工作室業值鏈鏈全要素生現場生產狀態數字孿生指令下發：生產與物料指令、工藝數據、質 檢標準等下發至設備實時上傳：數控機床、機器人、RFID料 盤、AGV、RGV等各種設備數 據，物料數據及生產狀態數據。1.滿足多品種小批量柔性混線生 產模式產能翻番，機床利用率85%計劃準時完成率95%一次交驗合格率99.9%；2.建成高端液壓氣動元件數字孿 生工廠企業

41、生產運營指標監測；關鍵設備狀態監測；供應鏈狀態監測；產品質量和可靠性要求高，機加、裝配、物流等環 節大部分為人工操作，產品一致性不高，一次交驗 合格率不高（90%）；產品定制化程度高，工藝制造路線差異大，換產時 間長，目前為混線生產，機床利用率50%，生產效 率低，生產計劃準時完成率70%。6.1工業系統粒度（續）：產業鏈級應用構建產業級數字大腦，使能服務產業鏈治理與 供應鏈優化支持抗擊疫情 及企業復工復產由虛到實：做到產業鏈、供應鏈管理實時、準確、可控、可調；通過工業互聯網平臺上的龍頭企業帶動上下 游企業的整體配套、全面復工達產，“打通堵點、疏通難點”；提升產業鏈水平，助力企業推進供應鏈轉型

42、，提高 企業應變和協同能力。國資布局與產業鏈分析監測平臺，建立了匯集97家央企，超過15萬家國企經營和產業鏈數據，覆蓋20門類，1382個行業小類，1219條產業 鏈的產業數字大腦，識別出400多種卡脖子產品和200多個薄弱環節，支撐了“十四五”國資布局與結構戰略性調整規劃。已成為央企鏈長單位的“鏈長助手”。服務政府產業鏈分析監測國資布局與產業鏈 分析監測機械產業鏈供需對 接平臺籌劃建立國防科技工業 供應鏈應急體系服務應急裝備產業 鏈供應鏈系統管控6.2 產品全生命周期：研發階段應用虛擬研發眾包工業元宇宙平臺可 持眾包式的產品設計 式， 設計師和用戶在元宇宙中虛擬協同，并根據反饋 進設計迭代，

43、構建協同化的產品創新體系。https:/ 產品全生命周期（續）：生產階段應用生產性物流規劃仿真利用工業元宇宙的相關技術能實現物流全過程自 動感知識別，各環節信息系統交互集成，生成精 確的調度配置方案，提高生產過程的效率。https:/ icle/18031236.2 產品全生命周期（續）：生產階段應用產品質量控制質量工作人員除了可以通過查看相關參數反饋來 控制產品質量外，也可以利用VR、AR、MR等工 業元宇宙方式進行產品質量評估與診斷優化https:/ 產品全生命周期（續）：管理階段應用虛擬企業通過工業元宇宙將企業信息數字化和物理企業經營結 合起來，以虛擬企業的方式構建更易于跨學科、跨地 域

44、、跨組織的多 互動的開放式協同與管理平臺。https:/ 字化并通過虛擬人作為替身進行數字化試用，進而判 斷用戶操作的友好性同時反饋給設計進行優化https:/m.auto- 產品全生命周期（續）：銷售階段應用數字產品試用6.2 產品全生命周期（續）：使用階段應用虛擬實訓（大會A430展位有實際系統展示）在工業元宇宙中，所有工業設備的培訓和上機操作之 前都可以進行反復的沉浸式培訓，通過交互式虛擬現 實技術搭建體驗式虛擬培訓，減少實訓設備投入6.3 工業元宇宙的影響1工業元宇宙提升工業價值創造1.工業元宇宙加速形成虛實互動的智能制造新模式工業元宇宙能夠服務于研發設計、生產制造、運維保障、企業經營、市場銷售 等工業全過程，并面向這些環節提供虛 擬交互設計、虛擬化模擬設計、實時聯 動生產排程、遠程XR運行維護、XR模擬 場景培訓等新工具新手段，有效推動產 品提質降本增效，形成虛實協同的新一 代的智能制造模式。6.3 工業元宇宙的影響1工業元宇宙提升工業價值創造 （續）2.工業元宇宙將變革未來