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2022中国工业元宇宙产业研究报告亿欧智库 July, 2022亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)前言2研究背景核心结论 报告核心立场： 工业元宇宙的叙事逻辑重在工业，将以工业领域细分应用场景的具体业务痛点为导向实现落地，并且落地效果好坏直接决定是否继续推行相关案例，相较消费元宇宙的的梦幻畅想，工业元宇宙必须脚踏实地。 技术实现路径： 工业元宇宙存在一条直接有效的技术实现路径，亿欧智库将相关技术概括为“ Meta-X”技术群，这决定了现阶段工业元宇宙至少能实现：优化人机交互方式和体验；云 - 边 - 端泛在算力；数字孪生体（人货场）；打通多源异构数据。 场景分析结果： 工业元宇宙有着痛点分明的应用场景，且相关案例落地效果清晰可见，亿欧智库据此提出了“工业元宇宙场景评估模型”，帮助各方更直观地理解、分析、评价工业元宇宙给中国制造业带来的实际作用，比较遗憾地是，目前工业元宇宙以单点应用为主，后续还需调研更多案例来验证优化该模型。 未来趋势展望： 综合“ Meta-X”技术群爆发节点预测和场景分析结果，亿欧智库认为 2030年以后，中国工业元宇宙有望进入雏形阶段， 1-3年内 XR软硬件企业、工业软件企业将最先受益， 3-5年工业元宇宙将实现绿色低碳算力。每只“黑天鹅”的背后都隐藏着一头巨大的“灰犀牛”，不时爆发的疫情按下生产暂停键，是灰天鹅，而比疫情这只灰天鹅更可怕的，是中国制造业正在面临的制造业外流、地缘经济分裂、劳动力成本上升等灰犀牛风险，科技创新与转型升级已然是中国制造业抗住风险的必然选择。元宇宙元年之后，褪去科幻外衣的元宇宙成为未来 10-20年的最强科技风口，它将给中国制造业带来哪些改变？亿欧智库延续以往工业互联网系列研究经验，深入研究工业元宇宙给工业互联网带来的“升维”效果，给出了对工业元宇宙概念的定义和理解，并在此基础上，探究底层技术演变特点、应用场景痛点及落地案例等，得出了中国工业元宇宙发展的趋势展望，希望给各方带来有益参考。亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)工业元宇宙产业概况工业元宇宙技术洞察工业元宇宙场景分析工业元宇宙趋势展望目录C O N T E N T S亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)工业元宇宙产业概况亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)概念界定：工业互联网三大维度升级，元宇宙时代初启5 从工业发展阶段来看，工业元宇宙将开启工业 5.0时代，相关技术创新更加强调人的价值；从具体概念来看，工业元宇宙是工业互联网的升维形态，主要体现在：底层技术范畴更广、场景应用更强调虚实融合、智能制造效果更优。来源：公开资料，亿欧智库分析1760-1850标志：蒸汽机发明瓦特改良蒸汽机，开创机器代人的工业浪潮，尽管彼时只能用蒸汽或水力驱动，效率较低，但奠定了机器代人的工业思想基础。1870-1900标志：电力广泛应用内燃机和发电机被发明，机器拥有了足够的动力，汽车、飞机、轮船等提高了运输效率，电话等提高了信息传递效率，机器功能趋向多样。1950-至今标志：电子与信息技术互联网信息技术快速普及，各类生产机器人取代人类劳动力，生产效率大幅提升，原子能、航天技术、人工材料等前沿科技发展壮大。2011年首次提出标志：信息物理系统企业能以信息物理系统的形式建立全球网络，整合机器、仓储系统和生产设施，将生产中的供应链、制造、销售信息数据化，智慧化。工业 1.0机械制造时代工业 2.0电气化与自动化时代工业 3.0电子信息化时代工业 4.0智能化时代工业 5.0工业元宇宙时代2020年引发业界讨论标志：工业元宇宙技术创新：个性化的人机交互；以生物为灵感的技术和智能材料；数字孪生；数据、传输存储和分析技术；能源效率、可再生能源、储存。工业互联网底层技术范畴更广场景应用更强调虚实融合智能制造效果更优是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的 新型基础设施、应用模式和工业生态 ，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石。是 工业元宇宙技术 与工业经济深度融合的 新型基础设施、应用模式和工业生态 ， 通过打造与现实工业经济映射和交互的 虚拟世界， 构建起 工业产品全生命周期的虚实共生、企业和消费者智能高效闭环下的全息智能制造、智能经济体系 ，推动工业互联网走向 更有效落地、更虚实融合 的阶段。工业元宇宙亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)概念辨析：乱花渐欲迷人眼，抓住内在联系和关键区别6亿欧智库：工业元宇宙 VS消费元宇宙 亿欧智库：工业元宇宙 VS未来工厂 3.0现实世界虚拟世界实际价值 发展路径 发展瓶颈 发展前景 风险因素为 消 费 者 创造 全 新 的 虚拟体验科技尝鲜者 -采纳者 -追随者 -从众者虚无主义 、数字霸权克 服 硬 件 瓶颈后 ， 快速进入爆发期终 端 硬 件 性能瓶颈实际价值 发展路径 发展瓶颈 发展前景 风险因素以 虚 实 融 合的 生 产 方 式降本增效产业痛点 -试点解决方案 -推广复制难复制 、 难标准化以 落 地 价 值为标准 ， 以项 目 制 形 式稳步推进价 值 落 地 及应 用 推 广 困难工业元宇宙“由虚向实”，消费元宇宙“由实向虚”，短期来看，消费元宇宙爆发力更强，长期来看，工业元宇宙更稳健，更易被社会接受。来源：公开资料，亿欧智库分析由虚向实由实向虚消费元宇宙工业元宇宙从原材料到最终成品，所有的加工、运输、检测过程均无需人工操作，把工厂交给机器，利用工业机器人取代工厂人力，降低生产成本提高生产效率。未来工厂 1.0：黑灯工厂、无人车间利用物理模型、传感器实时数据、运行历史等数据，在虚拟空间中完成联动，反映相对应的实体装备的全生命周期过程仿真，优化产线运营效率、改善生产不足。未来工厂 2.0：全连接数字工厂利用元宇宙及其相关技术，实现概念验证、产品测试、仿真运营等，将大幅度提升生产效率，减小试错成本。未来工厂 3.0：工业元宇宙落地形态之一工业元宇宙在企业管理、产业链生态等层面，还会有其他落地形态。亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)发展背景：智能制造瓶颈明显，元宇宙应用机遇初现7亿欧智库： 中国推进智能制造发展实施“两步走”战略来源：公开资料，亿欧智库分析 设备互联互通信息孤岛问题：一条生产线涉及大量不同的设备底层通信和数据交互协议等，要实现设备之间有效的数据流动和融合，难度较大 在目前的人工智能发展阶段，对依托工业生产所产生的大数据进行智能化自动决策依然是有难度的。 工业互联网设备的专用软件难以通用也是当前工业互联网发展的一个较大瓶颈数据流动与融合问题到 2020年，智能制造发展基础和支撑能力明显增强，传统制造业重点领域基本实现数字化制造，有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展。 成本：工业互联网安全涉及专业人员、数据中心、云计算等方面的成本 安全：工业互联网的数据泄露和网络攻击风险等成本和安全问题 工业互联网行业标准多，各个制造业的垂直领域专业壁垒高，难以找到通用的盈利和发展模式盈利模式仍需摸索到 2025年，智能制造支撑体系基本建立，重点产业初步实现智能转型。 海量数据共建共享 工业元宇宙建设初期，将会投入海量传感器和智能化设备，收集生产现场数据、企业业务数据、产业链数据、客户市场数据等，便于后期依据现实数据构建虚拟世界。 现阶段，数据孤岛等问题，除了受限于技术，还受制于工业各主体间信任机制缺乏，区块链及智能合约等技术的应用将消除信任危机，推动各主体主动共享数据信息。 算力普惠与隐私计算 工业元宇宙同样面临成本问题，且集中体现为算力成本，主要依托于算力平台的集约化建设、服务化使用。网络安全方面则主要依靠隐私计算和区块链等技术的成熟应用。 数据确权与经济系统 区块链等技术应用使得数据资产得以确权，成为工业元宇宙交易体系的基石，未来以数据资产为交付物，以数据价值为定价标准。应用机遇面临瓶颈 工业互联网三大痛点VS工业元宇宙解决之策亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)发展背景：关键领域和新型技术人才缺乏，元宇宙更适合“ Z世代”员工89509094501034845442711电力装备新一代信息技术产业高档数控机床和机器人航天航空装备海洋工程装备及高技术船舶节能与新能源汽车先进轨道交通装备新材料生物医药及高性能医疗器械亿欧智库： 2025年中国制造业人才缺口预测（单位：万人）45%55%工业互联网相关非工业互联网相关亿欧智库： 2019年、 2020年国家发布新职业构成数据工程技术人员 、云计算工程技术人员占比44.8%世代一般指 1995-2009年间出生的人，又称网络世代、互联网世代，统指受互联网、即时通信、短信、 MP3、智能手机和平板电脑等科技产物影响很大的一代人。超过 60%欢迎人工智能和其他先进技术，认为它们能增加他们的工作经验。超过 78%认为学校已经准备好培养他们成为数字劳动力人与机器成为工作伙伴来源：教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合发布的 制造业人才发展规划指南 ，工业互联网研究院， Accenture，亿欧智库分析亿欧智库： 2019年、 2020年国家发布新职业构成亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)发展背景：多地政策快速响应， 5年内工业元宇宙将自上而下推动9地区 工业元宇宙相关政策 发展目标 实施路径广东“ 元宇宙 10条 ” 指出 ， 重点培育工业元宇宙 、 数字虚拟人 、 数字艺术品交易等体现元宇宙发展趋势的领域 ， 以期抢占互联网下一个 “ 风口 ” ， 为推动数字经济高质量发展集聚发展新势能 。暂未披露建设具有黄埔特色的元宇宙标志性场景 、 元宇宙关键共性技术与通用能力的价值创新与公共服务平台 、 特定研究方向的元宇宙相关项目等三个层面进行奖励 ， 最高补贴分别达 500万元 。上海 鼓励元宇宙在公共服务 、 商务办公 、 社交娱乐 、 工业制造 、 安全生产 、 电子游戏等领域的应用 。 暂未披露 暂未披露无锡不断深化元宇宙在技术 、 产业 、 生态 、 人才 、 应用等方面的推进举措 ， 加速推进 “ 一区 ” （ 元宇宙核心产业区 ） 、 “ 一园 ” （ 元宇宙创新孵化园 ） 和 “ 一地 ” （ 元宇宙先进智造地 ） 的打造 。暂未披露依托九龙湾智造城功能布局 ， 对接国内外 “ 元技术 ” 科研资源和科技成果 ，推动虚拟现实整机设备 、 感知交互设备 、 内容采集制作设备等制造项目落地 ，大力发展关键系统 、 总装集成 、 成套设备等制造业环节 ， 探索建设虚拟现实产业发展基地 。合肥培育打造元宇宙应用场景 。 除了游戏 、 娱乐 、 社交体验等场景以外 ， 我省可着力培育以下几方面应用 ， 一是加快工业仿真 、 数字孪生在 生产制造中应用 ， 打造 “ 元宇宙 +智能制造 ” 示范应用 。未来 5年 ， 合肥将培育 3个千亿企业 、 300个专精特新企业 ， 加快建成具有国际竞争力的先进制造业高地 。重点突破工业软件 。 支持工厂仿真 、 生产线仿真等软件研发创新 ， 依托安徽省现有工业软件基础 ， 大力开展 “ 产学研用 ” 协同攻关 ， 形成重点核心工业软件产品 。山东根据山东省工业和信息化厅等七部门联合发布的 山东省推动虚拟现实产业高质量发展三年行动计划 （ 2022-2024年 ） ， 山东将用三年时间在全省培育推广百项应用场景及解决方案 ， 打造国内一流 、 具有国际竞争力的千亿级虚拟现实产业高地 。到 2024年 ， 全省虚拟现实领域累计新增申请国际 、 国内专利 3000项以上 ， 龙头企业研发投入强度达到 6%以上 ， 累计培育虚拟现实产业相关专业人才 1万人以上 。 潍坊重点打造全国虚拟现实整机与核心部件研发 、 生产基地 烟台重点打造工业领域虚拟现实特色应用基地 ， 威海重点打造高端消费智能硬件产业园来源：公开资料，亿欧智库分析亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)工业元宇宙产业图谱10底层技术基础算力基础设施 通信基础设施 传感器 区块链操作系统引擎内容场景应用交互入口数字孪生 人工智能物联网装备引擎开发平台 3D引擎 XR内容 /应用引擎3D建模软件XR核心硬件XR(VR/AR/MR)终端仿真设计软件体感 /定位 脑机接口单一场景（按照工业一般流程划分） 多元场景（按照细分赛道划分）能源 港口 工业互联网升级衣联网 时尚研发设计生产制造运维管理销售服务亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)工业元宇宙技术洞察亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)MR技术群作为虚实世界通道，发挥着促进数据双向反馈、快速迭代的作用Compute Engine（算力引擎）技术群工业元宇宙天文集数据处理的底层能量来源技术实现路径：“ Meta-X”技术群打造可落地的工业元宇宙12数据生成阶段AIoT技术群采集、连接、融合、分析数据数据利用阶段Digita Twin技术群映射现实、构建虚拟世界数据反馈阶段来源：亿欧智库现实世界 数据要素 数字世界M A TE数据反馈阶段工业元宇宙本质上是二进制的世界，数据之于元宇宙是基础粒子，数据资产是最有价值的资产。依据数据生命周期的阶段划分，亿欧智库认为，工业元宇宙的技术实现路径如下：以人工智能物联网 （ AIoT） 为代表的技术群 ， 采集 、 连接 、 融合现实世界中的数字信息 ， 形成动态 、 静态等各类数据库资源以数字孪生 （ Digital Twin） 为代表的技术群 ， 利用数据库资源 ， 映射现实并构建出能够独立运行的虚拟世界Block chain保障工业元宇宙经济新系统稳定 XComputer Graphics工业元宇宙内容资产基础设施，实现 2D到 3D的跃升META 技术底座是搭建出虚实融合的工业元宇宙的基石 ， 在此基础上 ，诸多前沿技术进行融合创新 ， 最终打造出人们理想中的工业元宇宙X 象征着技术大集合带来的无限可能性X 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)Mixed Reality：交互变革是工业元宇宙最显著特征，寻求自然交互模式13来源：公开图片及视频资料，亿欧智库整理亿欧智库：工业元宇宙典型交互技术及产品VR（虚拟现实） AR（增强现实） MR（混合现实） 新型交互技术 VR技术强调封闭式的虚拟世界 ， 与现实世界联系较弱 ， 更符合电子游戏特征 。 AR技术强调基于现实世界的设备 、生产线等 ， 提供解释信息 、 隐形信息可视化等功能 。 MR技术在 AR的基础上更进一步 ，可实现虚实实时交互 ， 且虚拟信息和现实世界可以叠加 。 交互技术创新方向强调 ， 让用户更好控制设备 ， 让设备更懂用户 ， 使交互更自然顺畅 。 长期 来看 ， VR技术并不适合工业元宇宙 ， 但短期 内 ， VR技术能用于与现实弱交互的工业场景中 ， 如应急演练 、 安全培训 、 虚拟场景构建等 。技术特征适用场景 相较 VR， AR技术更适用于与现实世界强交互的场景 ， 如工业巡检 、辅助维修 、 实操培训等 ， 且典型应用案例众多 ， 渗透率更高 。 相较 AR， MR技术更适用于低时延场景和复杂场景 ， 如远程协作 、 设备实时诊断 、 工业模型设计等 ， 技术挑战较大 。 眼控交互 、 骨传导交互 、 体感交互 、 脑波交互 、 脑机接口等技术成熟度较低 ，尚未进入规模化应用阶段 。 虚拟世界和现实世界的互动方式和互动体验的变革，是工业元宇宙区别于工业互联网的最显著特征。 不同于以电脑、手机为载体的 2D式交互体验，现阶段的工业元宇宙用户将借助 XR（包含 VR、 AR、 MR）可穿戴设备，获得 3D显示、实时互动、五感逼真的沉浸式体验，随着眼控交互、骨传导交互、体感交互、脑波交互等技术的发展，工业元宇宙最终将实现随时随地的自然交互，即通过使用人类自然的方式，如语音、面部表情、手势、移动身体、旋转头部等，完成操作。技术成熟度较高 技术成熟度较低亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)14工业元宇宙场景中，虚拟信息和现实信息难以完全分离，呈现“实中有虚、虚中带实”的特点。据此，亿欧智库认为 3-5年内 MR设备是最适合工业元宇宙的交互终端，当然不排除部分场景中 VR、 AR设备渗透率更高，主要考虑到场景需求相关性和设备替换成本。从 MR硬件和软件来看，都已有相对成熟的产品和落地案例，未来要在工业元宇宙中实现更大规模应用，技术改进方向主要有包括视场角、光学显示、人机交互，以及提高设备稳定性、安全性、降低硬件成本以适应工业场景特点等。Mixed Reality： 3-5年内 MR最适合成为交互入口，关键技术瓶颈有三亿欧智库：工业领域典型 MR企业来源：公开资料、东吴证券、各公司官网资料，亿欧智库整理硬件终端设备软件工具类2018年拿下美军 218.8亿美元军工版HoloLens合同，十年供货 12万台，HoloLens成为在军事、工业领域大量应用的现象级产品。Microsoft对标 Microsoft， 2020年推出 MR设备“鸿鹄” ，是全球率先搭载高通骁龙 XR2平台的具备头手 6DoF功能的MR分体机，影创 MR主要用于教育与文旅领域，在工业领域，主攻 MR与底层物联网基础设施和数据管理平台的整合与联动。影创旗下拳头产品为 Goddard X应用程序，完成了混合现实全息运算平台 (应用系统 )的适配和集成。能够满足用户在混合现实场景中进行工业设计、制造、维修、说明，同时也可以用于科教文卫的展示和培训，以及商业消费等用途。奥兹王国2019年正式与德国电信合作推出面向企业的 MR现场服务远程协助解决方案 FieldAdvisor，宣布正式切入B端。现场服务人员佩戴 Nreal Light（ Nreal的消费级MR设备），使用 AR FieldAdvisor应用程序，能够实时向技术专家寻求远程协助和技术支持。后方技术专家也能够通过 Nreal Light眼睛上前置摄像头，与现场操作人员保持统一视角，实时了解现场情况。Nreal场景适应性安全防护性亿欧智库：工业 MR优化方向适应工业场景产品稳定性 灵活定制化视场角（ FOV）当用户使用 MR眼镜后如果看到的画面受限会导致沉浸感降低，开阔的视野可以提升用户体验。硬件技术优化人机交互逻辑三维世界交互方式尚未定型，手势识别缺乏触感反馈，配合眼球追踪、语音识别等，操作相对复杂。光学显示目前很多 MR眼镜在环境光亮的场景中，成像对比度差，视觉体验较差。实现有显示区域，眼睛完全对焦看清；无显示区域，完全透明，优化微型投影技术。HoloLens当前视场 角为 52，扩大视场角需要平衡芯片性能、体积、功耗优化多模态交互技术，形成符合人脑直觉、简单有效的人机交互逻辑亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)Compute Engine：海量算力构成运行底座，短期需依赖普惠型算力15算力是工业元宇宙运行的基础能源，支撑着数字资产运维、虚拟内容创作、用户体验等一切行为，算力技术成熟阶段能满足工业元宇宙设备无限量接入、时延趋近于零的要求。亿欧智库估算，全球算力规模已基本满足元宇宙 0.9的运行需求，从中国各行业算力应用分布来看，制造业算力占比仅 4%，主要因为中国制造业整体数字化转型成熟度较低，企业缺乏动力自建算力，因此，短期内发展工业元宇宙还需要普惠型公共算力基础设施的支持。来源：华为 泛在算力：智能社会的基石 ，中国信通院，亿欧智库整理亿欧智库：不同算力技术水平阶段工业领域算力需求起步阶段发展阶段成熟阶段 芯片功能：可实现大量神经网络计算 固网带宽：约 500Mbps 移动网络带宽：约 150Mbps 网络时延：由初期的 50ms将至后半段 10ms 接入设备数：每平方公里最多可承载 100-1000万台设备 算力技术水平 芯片功能：或可突破 3nm制程极限，实现大规模商用 固网带宽： 1Tbps（固网带宽和移动网络带宽无显著差异） 网络时延：约 0.1ms 接入设备数：每平方公里可承载 1亿台设备 芯片功能：或可实现量子计算 固网带宽：远超 1Tbps,下载 60GB大小文件接近瞬间完成（固网带宽和移动网络带宽无显著差异） 网络时延：可忽略不计 接入设备数：无限量接入设备 工业应用场景举例研发设计 生产制造 产品概念智能验证智能计算技术仅可为制造业的研发想法进行较短而不完整的实现，证明产品研发想法的可行性，为研发概念的验证提供支持 产品概念智能决策基于算法的运行，智能系统可以主动形成 prototype方案，从而为产品概念的开发主动提供决策建议 产品创意智能生成智能研发系统可通过复杂算法自动生成产品研发的创意复方案，为企业研发提供可选方案参考元宇宙相关技术实现依靠超强算力，需达到 AR/VR:3900、区块链 :5500、Al:16000（单位 :EFLPOS） 1级别算力以提供连续长周期、突发短周期智能服务。 中国工程院院士刘韵洁（ 2022年全球 6G技术大会） 海量算力需求 生产订单自动化执行现生产设备需在人为指导下进行工业操作的自动化执行，实现生产设备的互相协同 生产订单主动性执行智能系统可脱离人为指导，主动执行生产订单，无需监控便可完成高质量产品的制造和生产 需求计划预测性优化智能系统可通过复杂算法对宏观经济、社会政治事件、流行病概率等因素进行预测，自行判断行业及企业发展趋势，根据分析结果优化生产计划。47%14%9%8%6%5%7%教育 互联网其他政府电信服务金融制造4%中国各行业算力应用分布情况（ 2020）亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)Compute Engine：进入算力网络化阶段，云边端 泛在部署架构将成主流16 硅基芯片的单核算力上限和多核数量走向极限，亟需“网络化”算力补充。此外，由于网络带宽和时延限制（性能）、网络带宽成本限制（成本），边缘算力需求旺盛，未来算力必将走向“云 - 边 - 端”泛在部署架构。来源：华为 泛在算力：智能社会的基石 ，中国信通院，亿欧智库整理亿欧智库：算力架构演变历程核心限制因素核心结论技术及商业可行性低 性能：量子隧穿效应导致芯片制程难以持续提高 成本： 3nm以下制程芯片成本过高硅基芯片单核制程 将在 3nm到极限算力散失效应严重 性能：核数的增加会放大处理器、存储介质、软件架构间的不匹配 功耗：核数增加，单位算力功耗增长处理器核心数量 将在 128核 到极限单设备无法满足需求 性能：网络带宽及时延性能受限 成本：带宽成本问题导致供需错配增加边缘端 算力云端算力边缘设备更灵活：带宽大、时延低、可满足不同量级的算力需求成本低：边缘设备与终端物理距离近，传输成本低单核阶段功耗成本性能功耗成本性能功耗成本性能多核阶段 网络化阶段数据处理数据缓存请求分布服务发布隐私保护采集设备 采集设备 采集设备云边端下载上传请求结果请求结果请求结果亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)17 数字孪生综合运用感知、计算、建模等信息技术，通过软件定义，对物理空间进行描述、诊断、预测、决策，在数字孪生技术的驱动下，工业元宇宙中虚拟与现实的关系将经历“数字孪生 -数字伴生 -数字原生” 三大阶段。 基于现有的技术认知，数字孪生阶段，工业元宇宙局限于虚拟世界对现实世界的数字复刻，主要参照物为物理设备、生产线等；数字原生阶段，工业元宇宙可以摆脱现实世界的限制，塑造全新的数字世界；数字伴生承前启后，关键在建立起虚拟和现实间的双向链接。Digital Twin：三步跨入数字原生阶段，当前受限于底层数据融合分析亿欧智库：工业元宇宙发展三大阶段（虚实关系视角）来源：商汤智能产业研究院，公开资料，亿欧智库整理数字孪生以生产线、产品等物体为核心，捕捉形成孪生商品或工厂模型，完成对现实世界的 1:1精准 复刻数字伴生通过 5G或互联网，将生产线环境与产品数据实时上传，通过 AI与生产大数据在线融合，模拟生产的最优解 部署回现实世界中数字原生通过运用强化学习等 AI技术，在高度真实的数字世界中自动发现新联系、开发新场景，同时用户可以全身心沉浸式参与其中，数字世界和物理世界实现 无缝融合虚实关系人员培训、远程维修、能源监控、数据可视化等逐步覆盖生产之外的环节，如商务谈判、合同签订，及后期的产品检测、运输、服务等核心技术渲染 +仿真 AI优化能力 硬件承载力工艺设计、产品研发、概念测试、设备预测性维护等描述诊断分析预测辅助决策 指导行为数字孪生工厂 虚拟工厂 Meta-Factory落地形态当前处于过渡阶段阶段，瓶颈在于 OT、 IT等数据尚未完全打通， AI数据模型缺陷较明显等呈现出数据大爆炸的特点，必须有性能强大的底层芯片、网络设备、超算中心等作为基础设施应用场景亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)18 数字孪生体是未来工业元宇宙基础资产的重要载体，是指在计算机虚拟空间存在的与物理实体完全等价的信息模型，可以基于数字孪生体对物理实体进行仿真分析和优化，数字孪生是技术、过程、方法，数字孪体是对象、模型和数据。 当前数字孪生体主要基于工业物理对象的全生命周期构建，有利于降低创新的试错成本，加快产品研发和迭代升级，但数字孪生本身技术门槛较高且严重依赖于工业实时联动数据，因此应用场景有限，未来有望发展到以“人”为核心，构建全产业链、乃至工业实体经济的数字孪生体。Digital Twin：物理对象全生命周期的数字孪生体打开低成本试错之路亿欧智库：数字孪生体演变趋势分析产品形状设计 产品性能验证 生产规划 生产工程 试制品测试 产品批量生产 产品运维 产品报废CAD设计 CAE模拟（结构设计、电子电气设计等）事件仿真（产线规划、工艺规划、物流规划）人机工程分析 并行工程应用 MOMWMSAPMMRO物理对象全生命周期数字孪生市场需求 用户沟通 产品设计 产品制造 物流供应 市场营销 维保服务 消费者管理全产业链数字孪生工业实体经济数字孪生零部件孪生体（工业元宇宙基础资产构成单元）设备资产孪生体（由 2个零部件孪生体构成）系统级或单元生产孪生体（由 2个设备孪生体构成）生产流程和工艺孪生体（放大到宏观层面，多系统协同）行业 企业 金融体系 消费者 政学研来源：互联网经济、工业互联网产业联，亿欧智库结合专家访谈整理生产流程和工艺孪生体（放大到宏观层面，多系统协同）增加人的数字孪生体（以人为中心，人以数字分身形式与物的数字孪生体等产生交互，终端消费者得以深度参与上游生产制造乃至研发环节）增加新形态组织的数字孪生体（工业元宇宙经济体系确立，传统公司等组织形式发生变革，新型组织基于分布式协议开展多方安全协作，形成跨企业、跨平台、跨行业的分布式供应链）亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)AIoT：提供第一手数据资源，场景应用特征决定工业元宇宙落地路径19 AIoT融合 AI（人工智能）和 IoT（物联网）技术，可以将现实世界工业产业的“ 人、机、料、法、环 ”各要素变成数据资源，在工业元宇宙理想形态下，一切工业场景都可以变成数据，是构建数字孪生体的重要基础。 在整体架构上， AIoT和工业元宇宙同样贯穿底层感知到顶层应用，意味着 AIoT应用生态中可能孕育着工业元宇宙的雏形，由于当前 AIoT在工业场景中的应用呈现单点式、碎片化特点，一定程度上决定了工业元宇宙落地路径将由单点突破走向整体融合、局部示范走向全域协同。来源：工业互联网产业联盟，亿欧智库结合专家访谈整理亿欧智库：工业领域 AIoT整体架构CT系统工厂内网 工厂外网IT网络互联网办公网Wifi多工厂分支机构外网连接OT网络工业无线工业以太网现场总线工业互联网平台产业链伙伴数据中心产品用户外网连接IT系统 OT系统ERP全面深度感知HR财务MEEGISSCADAEMS过程控制PLCDCS数据数据分析 智能决策感知层网络层应用层平台层&边缘层应用落地场景 结合元宇宙技术能力，将其发展成果引回并服务于现实世界网络层负责为元宇宙感知物理世界的信号和接入元宇宙提供传输通道平台层 &边缘层可以链接和管理万物，并提供信息和数据处理能力感知层中各类传感器为元宇宙感知物理世界提供基础亿欧智库：工业互联网平台应用场景占比研发设计生产管控经营管理运维服务 11%资源协同8%62%14%5%数字化产品验证（ 6%）数字化工艺设计（ 2%）设备管控（ 15%）生产计划排产（ 6%）生产工艺（ 8%）能耗管理（ 8%）物料管理（ 4%）质量管理（ 12%）安环管理（ 9%）客户洞察与销售管理（ 2%）供应链与物流管理（ 5%）财务管理（ 2%）库存管理（ 3%）人力管理（ 2%）产品运维（ 10%）后市场服务（ 1%）协同研发设计（ 1%）协同制造（ 2%）供应链协同（ 1%）价值链协同（ 0%）产融协同（ 1%）生产全要素 人员 机器 物料 生产作业 /运营管理 环境 检测亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125) 亿欧智库-陈皓 (79125)AIoT：多源异构数据融合是工业元宇宙价值落地的关键瓶颈 基于工业领域 AIoT场景应用的现状，工业数据呈现出“多源异构性”，即数据来源各异，数据种类复杂。 在多源异构数据融合度较低的情况下，数字孪生体相当于是简单的可视化模型，即便视觉效果逼真，实际应用价值也相对有限；在多源异构数据融合度较高的情况下，数字孪生体将携带时空位置、规格、型号、供应商等信息，并实时加载动态运行数据，真正促进数据有效分析，为工业决策提供支撑，从而实现工业元宇宙价值落地。亿欧智库：多源异构数据融合难点及对策 工业数据特点 数据融合难点 应对之策多源性异构性企业信息化体系企业资源计划 (ERP)产品生命周期管理 (PLM)供应链管理 (SCM)客户关系管理 (CRM)能耗管理系统（ EMS).制造过程数据机器设备状态数据环境采集数据生产调控经验数据日志数据.企业外部数据产品售后运维数据客户名单供应商名单外部互联网数据.按用途分类经营性数据生产性数据环境类数据.按格式分类文档数据图像数据视频数据.按性质分类静 /动态高 /低频全 /半 /非结构化常规 /异常. 产品大数据是制造业数据的根源与核心 制造业范畴极广、体系复杂，产品种类庞杂且不断出现新品类，其融合难点在于，缺乏规范的产品大数据的定义与分类方法，导致数据处理无据可依，大量数据成为无用数据产品大数据融合难点 物联大数据是实现再制造业数据畅通流动的必要手段 在工业实际应用中，工业软件、高端物联设备不具备国产自主可控性，物联接入的高端设备读写不开放，形成设备信息孤岛，此外工业现场大量异构设备和网络也给数据融合带来了难度物联接入设备数据融合难点 信息集成贯通是工业大数据的基础 集成贯通难以在于如何做到商业驱动、打通关键节点、掌握产品源头和设备参数、如何实现持续优化等信息集成贯通难点宏
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