2023工業(yè)元宇宙白皮書-工業(yè)元宇宙協(xié)同發(fā)展組織+工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心-2024

2023

工業(yè)元宇宙白皮書工業(yè)元宇宙協(xié)同發(fā)展組織工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心2023年

12月1主要參編單位與組織工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中

心工

業(yè)

元

宇

宙

協(xié)

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織廣東工業(yè)大學南

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司聯(lián)想新視界（北京）科技有限公

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司工業(yè)云制造（四川）創(chuàng)新中心有限公司蘇

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司亮風臺（上海）信息科技有限公

司青葵智造（北京）科技發(fā)展有限公司北

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司（排名不分先后）2主要起草人柯

斌劉波濤江洪峰曾哲君張

宏陸景學李

嶸陳南江陳雨婷王

斌張星智趙俊輝殷

濤劉永亮夏宏飛魏杉杉宋偉寧賈

敏簡

奮白欲立王

鵬吳

侖周宇琪李真真李

潭田日輝張黎黎張春艷郭

謹郭增杰張克進韋

寧鐘家發(fā)向文杰周琴芬劉

剛孫曉田陽少林楊佳能劉洪強陳秋宇郝雪梅張信揚戚

晨謝成鴻陳

琳張

兵劉郁恒趙

勇李

祺沈翀林燕文林

瀾（排名不分先后）3版權(quán)聲明本白皮書版權(quán)由工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心、工業(yè)元宇宙協(xié)同發(fā)展組織共有。使用說明：未經(jīng)工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心或工業(yè)元宇宙協(xié)同發(fā)展組織同意，不得以任何方式復制、抄襲、影印、翻譯本文檔的任何部分。凡轉(zhuǎn)載或引用本文的觀點、數(shù)據(jù)，請注明“來源：工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心或工業(yè)元宇宙協(xié)同發(fā)展組織”。違反上述聲明者，編者將追究其相關(guān)法律責任。4前

言工業(yè)元宇宙是利用虛擬現(xiàn)實、人工智能、區(qū)塊鏈等先進技術(shù)構(gòu)建的復雜先進的新數(shù)字化工業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)，它具有高度沉浸式的交互體驗，將有效市場和高效生產(chǎn)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)資源的優(yōu)化配置，推動工業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。當前，全球工業(yè)元宇宙處于起步階段，各國都在搶占先機。為了更好地把握工業(yè)元宇宙的發(fā)展機遇，推動中國工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，在工業(yè)和信息化部工業(yè)文化發(fā)展中心的指導下，工業(yè)元宇宙協(xié)同發(fā)展組織撰寫了《2023

工業(yè)元宇宙白皮書》。本白皮書充分參考了國內(nèi)外相關(guān)研究成果和案例，結(jié)合編寫組對工業(yè)元宇宙的理解，從工業(yè)元宇宙的概念內(nèi)涵、核心技術(shù)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場景、機遇挑戰(zhàn)、人才及法律法規(guī)等方面的趨勢進行分析，以期為政府、企業(yè)、研究機構(gòu)等提供有益的參考和借鑒。由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處初期、編寫時間有限等因素，內(nèi)容或有疏漏，敬請諒解。期待與讀者共同探討、共同成長，共同迎接工業(yè)元宇宙的美好未來。5目錄第一章

概念內(nèi)涵篇

.....................................................................................................1第一節(jié)

從風洞到工業(yè)元宇宙

..............................................................................1一、

發(fā)展背景.....................................................................................................1二、

工業(yè)元宇宙的內(nèi)涵定義.............................................................................7三、

工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵特征.............................................................................8四、

虛擬仿真、數(shù)字孿生與工業(yè)元宇宙的關(guān)系.............................................9第二節(jié)

工業(yè)元宇宙的體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)體系工業(yè)元宇宙的體系結(jié)構(gòu)..................

14一、

工業(yè)元宇宙的體系架構(gòu)...........................................................................14二、

工業(yè)元宇宙的五維技術(shù)體系...................................................................17第三節(jié)

工業(yè)元宇宙助推我國工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展...................................................

23一、

工業(yè)元宇宙與新型工業(yè)化.......................................................................23二、

工業(yè)元宇宙與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng).......................................................................26第二章

核心技術(shù)篇

...................................................................................................

31第一節(jié)

新一代人工智能技術(shù)

............................................................................

31一、

新一代人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望...................................................31二、

新一代人工智能技術(shù)核心技術(shù)與技術(shù)特征...........................................34三、

新一代人工智能技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域應(yīng)用和案例...........................40第二節(jié)

數(shù)字孿生技術(shù)

.......................................................................................

43一、

數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望...............................................................43二、

數(shù)字孿生技術(shù)核心技術(shù)與技術(shù)特征.......................................................46三、

數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域的應(yīng)用與實現(xiàn)路徑...........................50四、

數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)秀案例...............................53第三節(jié)

交互技術(shù)...............................................................................................

55一、

交互技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望.......................................................................55二、

交互技術(shù)的核心技術(shù)和技術(shù)特征...........................................................58三、

交互技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域的應(yīng)用和實現(xiàn)路徑...................................61四、

交互技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)秀案例.......................................63第四節(jié)

3D

引擎技術(shù)..........................................................................................

67I一、

3D

引擎技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和展望

.................................................................67二、

3D

引擎技術(shù)核心技術(shù)和技術(shù)特性

.........................................................69三、

3D

引擎技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域的應(yīng)用和實現(xiàn)路徑

.............................72四、

3D

引擎技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)秀案例

.................................75第五節(jié)

區(qū)塊鏈技術(shù)

...........................................................................................

77一、

區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和展望...................................................................77二、

區(qū)塊鏈技術(shù)的核心技術(shù)和技術(shù)特性.......................................................79三、

區(qū)塊鏈技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域的應(yīng)用和實現(xiàn)路徑...............................82四、

區(qū)塊鏈技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)秀案例...................................92第六節(jié)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

...........................................................................................

95一、

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和展望...................................................................95二、

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心技術(shù)和技術(shù)特征.......................................................97三、

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域的應(yīng)用和實現(xiàn)路徑.............................100四、

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)元宇宙領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)秀案例.................................102第七節(jié)

新型工業(yè)技術(shù)

.....................................................................................

105一、

云化

PLC

技術(shù)與工業(yè)元宇宙.................................................................105二、

先進工控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)元宇宙.........................................................108三、

具身智能技術(shù)與工業(yè)元宇宙.................................................................111四、

機器人化制造技術(shù)與工業(yè)元宇宙.........................................................113第三章

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用篇

.................................................................................................

117第一節(jié)

工業(yè)元宇宙在工業(yè)流程各環(huán)節(jié)的應(yīng)用.................................................

117一、

工業(yè)元宇宙在研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用.....................................................117二、

工業(yè)元宇宙在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用.....................................................123三、

工業(yè)元宇宙在供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的應(yīng)用.........................................................131四、

工業(yè)元宇宙在銷售&服務(wù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用..................................................138第二節(jié)

工業(yè)元宇宙在工業(yè)系統(tǒng)各層級的應(yīng)用.................................................

143一、

工業(yè)元宇宙在工業(yè)系統(tǒng)-設(shè)備層級中的應(yīng)用........................................143二、

工業(yè)元宇宙在工業(yè)系統(tǒng)-產(chǎn)線層級中的應(yīng)用........................................150三、

工業(yè)元宇宙在工業(yè)系統(tǒng)-工廠層級中的應(yīng)用........................................156四、

工業(yè)元宇宙在工業(yè)系統(tǒng)-產(chǎn)業(yè)鏈層級中的應(yīng)用....................................162II第四章

機遇挑戰(zhàn)篇

.................................................................................................

167第一節(jié)

工業(yè)元宇宙的發(fā)展機遇.......................................................................

167一、

工業(yè)元宇宙推動智能制造的全面升級.................................................167二、

工業(yè)元宇宙助力新興工業(yè)經(jīng)濟社會模式構(gòu)建.....................................170第二節(jié)

工業(yè)元宇宙面對的挑戰(zhàn)與應(yīng)對辦法

....................................................

175一、

聚焦核心技術(shù)創(chuàng)新與融合.....................................................................175二、

配套并完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施.....................................................................182三、

創(chuàng)建工業(yè)元宇宙運行機制.....................................................................185四、

培養(yǎng)工業(yè)元宇宙創(chuàng)新人才.....................................................................188五、

推進完善元宇宙法律法規(guī).....................................................................197參考資料.....................................................................................................................

204附錄

............................................................................................................................

206III第一章

概念內(nèi)涵篇2010年以來，連普通大眾應(yīng)該都能感覺到，著名科幻作家劉慈欣在《三體》中所描述的“技術(shù)爆炸”似乎正在發(fā)生：大量的新概念新技術(shù)鋪天蓋地地涌現(xiàn)——云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)這些出現(xiàn)僅僅

10

余年的技術(shù)目前已經(jīng)在我們生活中司空見慣，互聯(lián)網(wǎng)+、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生也在快速滲入各行各業(yè)，而近兩年進入我們視野的元宇宙、AIGC、具身智能則以風卷般的速度一日一更新地創(chuàng)造讓大家瞠目結(jié)舌的全新體驗。面對日新月異的技術(shù)發(fā)展，無論個人還是組織，都會手忙腳亂的思考該如何跟上技術(shù)浪潮。任何新技術(shù)的誕生都不是空中樓閣、憑空創(chuàng)造。面對新技術(shù)，我們不一定都需要從零開始系統(tǒng)掌握。洞悉技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)與原理本質(zhì)，便能在浪潮之巔看清產(chǎn)業(yè)前沿和應(yīng)用落地的未來。對待本書聚焦的工業(yè)元宇宙也是如此。本章我們將剖析工業(yè)元宇宙如何從早期的風洞、實物仿真一步步經(jīng)過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的歷程發(fā)展到如今人機物有機融合的虛擬世界，以幫助從業(yè)者更好去理解工業(yè)元宇宙的內(nèi)涵與特征，以及更好去結(jié)合工業(yè)的需求開展創(chuàng)新應(yīng)用。第一節(jié)

從風洞到工業(yè)元宇宙一、發(fā)展背景無論是風洞還是工業(yè)元宇宙，都離不開仿真的本質(zhì)?！胺抡妗笔侨祟悓ξ锢硎澜邕M行“模擬”的活動?！胺抡妗焙汀澳M”在英文中都對應(yīng)“Simulation”，但在漢語中“模擬”偏動詞，是指人類用一個系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的過程，早在三國時期的古籍中便已出現(xiàn)。遠到我們古已有之的盆景盆栽和園林假山，近到現(xiàn)代小朋友喜歡的玩具賽車和娃娃布偶，都是人類通過建立模型對真實世界進行模擬的典型例子。而“仿真”偏名詞，代表了這一系列的模擬活動，在我國航天部門最早出現(xiàn)并在

70

年代逐步推廣至航空、軍隊部門并廣泛在學術(shù)科研與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中使用。仿真在工業(yè)界出現(xiàn)的最早形態(tài)是實物仿真，通過建立逼真的實物與環(huán)境模型對工業(yè)對象進行研究和使用，從而實現(xiàn)對難以復現(xiàn)的工業(yè)現(xiàn)場進行實驗并減少返工迭代的時間與成本。風洞便是實物仿真的著名實例，以人工的方式產(chǎn)生并且控1制氣流，用來模擬飛行器或?qū)嶓w周圍氣體的流動情況，并量度氣流對實體的作用效果。相對運動的氣流環(huán)境會讓飛行器實物模型（實物樣機）的各模塊

“誤以為”正在大氣中飛行，進而產(chǎn)生真實的空氣動力學響應(yīng)與控制動作，從而使得研究者可以在實際靜止的風洞環(huán)境中開展低成本的重復性試驗驗證，提升最終實際航行的成功概率。隨著三維轉(zhuǎn)臺等姿態(tài)控制系統(tǒng)的逐步成熟，駕駛模擬器也開始在航空航天、汽車船舶等工業(yè)部門出現(xiàn)，結(jié)合風洞/水洞的流體仿真系統(tǒng)，讓飛行員/船員可以在仿真環(huán)境中逼真的訓練對設(shè)備的駕駛操作，見圖

1。圖

1

駕駛模擬器從風洞開始，仿真科學飛速發(fā)展成以相似理論為基礎(chǔ)構(gòu)建對象模型并開展運行時分析與評估的系統(tǒng)性方法，并在航空航天、汽車船舶、鋼鐵冶金等這類環(huán)境高危高熱、場景難以復現(xiàn)、試驗成本過高的工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛深入的應(yīng)用。隨著

20世紀

90年代工業(yè)軟件、計算機仿真等技術(shù)的逐步成熟，仿真從基于實物系統(tǒng)模型的實物仿真快速演進至局部、全局數(shù)字模型的半實物仿真/虛擬仿真，并逐步作為虛擬樣機取代實物樣機參與到工業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)、試驗、生產(chǎn)、銷售和訓練全生命周期中去，見圖

2。2智能虛擬樣機基于智能模型的虛擬仿真干預物理世界對比項數(shù)字孿生虛擬樣機計

算

機

建

模

與

仿

真

、

系統(tǒng)建模方法、

分布交互仿真、基礎(chǔ)技術(shù)

CAx/D

Fx、

傳感器（

網(wǎng)絡(luò)）

、CAx/DFx、

復雜系統(tǒng)工程、

人工工業(yè)網(wǎng)絡(luò)/互聯(lián)網(wǎng)智能將不同工程領(lǐng)域的開發(fā)模型結(jié)合在一起，

從外觀、

功能和行為上在計算機的虛擬空間中構(gòu)建出與物理孿生類似的數(shù)字化映像，模擬真實產(chǎn)品，

解決全系統(tǒng)、

全核心目標

通過對物體實體傳感信號的接生命周期中人/組織、

經(jīng)營管理和技術(shù)，

信息流、

知識流、

控制流、服務(wù)流集成優(yōu)化入，

實現(xiàn)模擬的環(huán)境感知和模擬決策故障預測與消除、

設(shè)備資產(chǎn)管

數(shù)字化研發(fā)設(shè)計、

虛擬仿真試驗、數(shù)字孿生基于傳感器更新的實體數(shù)據(jù)驅(qū)動數(shù)字世界典型應(yīng)用理、

工藝流程改進虛擬裝配和模擬操作訓練圖

2

數(shù)字孿生與虛擬樣機對比數(shù)字孿生是虛擬仿真向虛實交互發(fā)展的重要里程碑階段。在具備物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實時工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集能力之前，工業(yè)界的虛擬仿真多數(shù)還是事前的預先模擬和計算，如在飛機試飛之前反復虛擬試驗來驗證其飛行控制的準確性、在汽車實開之前預測其動力性能和續(xù)航里程，并不能夠根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的實際情況來動態(tài)調(diào)整和實時計算，見圖

3。機翼模型（結(jié)構(gòu)、氣動、控制）機身模型尾翼模型（結(jié)構(gòu)、氣動、熱環(huán)境）（結(jié)構(gòu)、氣動、控制）指揮控制模型（定性、離散事件）引擎模型（發(fā)動機、氣動、熱環(huán)境）起落架模型（控制、氣動、結(jié)構(gòu)）圖

3

虛擬試驗飛機數(shù)字孿生正是伴隨著實時數(shù)采能力成熟而誕生的新型虛擬仿真形態(tài)，基于傳感器更新的實體數(shù)據(jù)來驅(qū)動數(shù)字世界從而達到仿真結(jié)論的動態(tài)修正和演進優(yōu)化。3數(shù)字孿生是目前工業(yè)界應(yīng)用虛擬仿真的主要形態(tài)。在可以預見的將來，多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品都會同步交付一個產(chǎn)品數(shù)字孿生給到用戶，不僅用于產(chǎn)品原理和功能性能的展示，更能在產(chǎn)品運行使用階段提供產(chǎn)品監(jiān)控與故障維護等多種基于預測性虛擬仿真的服務(wù)。關(guān)注元宇宙的人們通常會認為小說《雪崩》是元宇宙概念的起點，1992年美國科幻作家尼爾·史蒂芬森(Neal

Stephenson)便描述了一個“戴上耳機和目鏡，找到連接終端，就能夠以虛擬分身的方式進入由計算機模擬、與現(xiàn)實世界平行的虛擬空間?！比欢覈昂教熘浮卞X學森老先生早在

1990

年討論“VirtualReality”中文譯名的時候，便提出了“靈境”這一富有中國味的概念，通過數(shù)字化的仿真手段讓人們?nèi)缟砼R其境地去感知虛擬的世界，見圖

4。通過前面對于仿真的討論可知，無論是史蒂芬森的雪崩還是錢老的靈境，本質(zhì)上都是希望讓人能夠在仿真的宇宙世界中逼真地去感知、交互和創(chuàng)造，最理想的境界甚至是讓元宇宙中的人們像風洞中的飛行器一般“誤以為”在真實的世界里面活動。4圖

4

錢學森老先生關(guān)于“VirtualReality”中文譯名討論如同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的虛實交互能力催生數(shù)字孿生一樣，元宇宙的興起和落地也得益于

VR/AR/MR、新一代人工智能、區(qū)塊鏈/NFT、自然語言處理/NLP

等先進信息技術(shù)的成熟，讓冰冷的工業(yè)仿真系統(tǒng)與人類用戶之間的交互變得越來越自然流暢，讓“人在回路”的人機物融合系統(tǒng)有了真正實現(xiàn)的曙光。2021年初，游戲公司

Roblox將“Metaverse”寫入招股書，以“元宇宙第一股”的概念成功上市，成為了引爆元宇宙概念的起點。同年，F(xiàn)acebook正式更名5為

Meta，高調(diào)進軍元宇宙相關(guān)產(chǎn)業(yè)，將元宇宙熱度推向新的高潮。一時間，元宇宙成為了時下最熱門的話題，受到了空前追捧，被視為互聯(lián)網(wǎng)科技行業(yè)的新一代“風口”，各大熱衷于追逐新概念的互聯(lián)網(wǎng)公司、巨頭和資本爭相入局，涌入元宇宙產(chǎn)業(yè)新賽道，見圖

5。圖

5

關(guān)于元宇宙話題的討論目前，產(chǎn)學研各界對元宇宙的理解角度大體分為兩派：一派強調(diào)“嶄新的虛擬世界”，在數(shù)字空間里構(gòu)建新世界以虛促實，這在社交網(wǎng)絡(luò)、游戲文創(chuàng)等領(lǐng)域較為多見；而在工業(yè)制造、城市建設(shè)等領(lǐng)域的元宇宙則更強調(diào)“人、虛擬世界、現(xiàn)實世界融合構(gòu)成的宇宙”。作為工業(yè)領(lǐng)域元宇宙落實與拓展的積極參與者，我們對元宇宙的理解是后者觀點。宏觀地講，元宇宙是綜合運用數(shù)字技術(shù)群構(gòu)建的人、虛擬世界、現(xiàn)實世界融合的場景系統(tǒng)。具體地講，元宇宙是整合多種數(shù)字新技術(shù)群而產(chǎn)生的新型虛實相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會形態(tài)，是一種去中心化、用戶沉浸式參與、數(shù)據(jù)資產(chǎn)可擁有/拓展、“虛實融合”的三維化互聯(lián)網(wǎng)。也正是由于元宇宙的上述特性，包括中國航天科工集團、中國石油化工集團等工業(yè)集團都敏銳地洞悉到元宇宙能夠為工業(yè)中的人機物深度融合提供全新的賦能，特別在“人在回路”的層面，讓工業(yè)用戶從以往的“數(shù)據(jù)觀察者和結(jié)論接受者”變成了可以深度介入仿真過程和實時自然交互的“系統(tǒng)參與者和數(shù)據(jù)創(chuàng)造者”，進而適用于大量依賴專家定性知識、模型數(shù)據(jù)難以量化、人機交互復雜緊密的工業(yè)場景。2022年下半年以來，以李伯虎院士為代表的工業(yè)學術(shù)界，以及以工信部/工業(yè)文化發(fā)展中心為代表的政府部門，均高度重視并大量投入于工業(yè)元6宇宙相關(guān)的內(nèi)涵技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和政策配套。二、工業(yè)元宇宙的內(nèi)涵定義工業(yè)元宇宙的定義會有很多解釋，李伯虎院士在世界元宇宙大會上給出基本內(nèi)涵定義為：工業(yè)元宇宙是指在新發(fā)展理念指引下，在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，借助新時代各類新技術(shù)群跨界融合，實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域中“人、虛擬空間與現(xiàn)實空間”虛實映射/交互/融合、以虛促實、以虛強實的工業(yè)全要素鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈三鏈智慧、協(xié)同、開放、服務(wù)、互聯(lián)的復雜數(shù)字工業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)，見圖

6。圖

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工業(yè)元宇宙：人/虛擬世界/現(xiàn)實世界融合構(gòu)成的復雜數(shù)字工業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)具體來說，我們認為工業(yè)元宇宙有三層內(nèi)涵：一是，是虛實共生、綜合集成的新型工業(yè)數(shù)字空間，是工業(yè)現(xiàn)實物理空間與其虛擬平行空間的合集，通過對工業(yè)實體及生產(chǎn)過程的數(shù)字化映射、模擬，構(gòu)建而成的新型數(shù)字化應(yīng)用環(huán)境；7二是虛實協(xié)同、全沉浸式的新型工業(yè)智慧互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，使能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中新型數(shù)字化工業(yè)系統(tǒng)，人與機器、機器與機器、機器實體與數(shù)字虛擬體的全面智慧互聯(lián)和互操作，使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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；三是數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟融合發(fā)展的新型工業(yè)經(jīng)濟載體，對工業(yè)過程和場景的虛擬空間全面部署，實現(xiàn)虛實映射、虛實交互、虛實融合、以虛強實、以虛促實，促進數(shù)/實融合的工業(yè)高質(zhì)量新發(fā)展。三、工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵特征工業(yè)元宇宙的六“新”特征為，見圖

7：圖

7

工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵特征新技術(shù)。基于新型互聯(lián)網(wǎng)，在新發(fā)展理念指引下，借助新時代的

8類新技術(shù)群，尤其是在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，借助新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新信息通信技術(shù)、新智能科學技術(shù)及新工業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)等

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類新技術(shù)群跨界深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化技術(shù)為支撐技術(shù)，將工業(yè)領(lǐng)域人、虛擬空間與現(xiàn)實空間中的工業(yè)全要素鏈、全價值鏈、全產(chǎn)業(yè)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(chǎn)品與智慧能力隨時隨地按需服務(wù)的一種新型智慧服務(wù)互聯(lián)工業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)的一類新技術(shù)。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(yè)全要素鏈、全價值鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈(三鏈)“數(shù)字化、物聯(lián)化、服務(wù)化（云化）、協(xié)同化、定制化、柔性化、綠色化和智能化”的去中心化的云邊協(xié)同的智慧協(xié)同互聯(lián)新模式。8新業(yè)態(tài)。物互聯(lián)，智能引領(lǐng)，數(shù)(據(jù))/知(識)驅(qū)動，虛實融合，虛實互動，協(xié)同服務(wù)，跨界創(chuàng)新。新特征。對全系統(tǒng)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(lián)、協(xié)同、學習、分析、認知、決策、控制、執(zhí)行與創(chuàng)新。新要素/流。工業(yè)全系統(tǒng)及全生命周期活動中的虛實融合的人、技術(shù)/設(shè)備、組織、數(shù)/知、材料、資金（六要素）及人才流、技術(shù)流、產(chǎn)業(yè)流、數(shù)/知流、物流、資金流（六流）。新目標。支持工業(yè)系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智慧化升級，實現(xiàn)“創(chuàng)新、綠色、開放、共享、個性”制造產(chǎn)品及服務(wù)。四、虛擬仿真、數(shù)字孿生與工業(yè)元宇宙的關(guān)系有部分學者認為，元宇宙的概念并不新鮮，只不過是“新瓶裝舊酒”，與近年來火爆的數(shù)字孿生技術(shù)并無差別。在我們看來，任何新技術(shù)的誕生都不是空中樓閣、憑空創(chuàng)造。工業(yè)元宇宙與元宇宙、數(shù)字孿生、仿真以及與工業(yè)現(xiàn)實世界，都是一脈相承、密不可分卻又各自側(cè)重的關(guān)系，見圖

8。工業(yè)元宇宙繼承了仿真技術(shù)對“現(xiàn)實物理世界的逼真模擬”，也強化了數(shù)字孿生關(guān)注的“數(shù)據(jù)/模型”以及“虛實交互”，并充分吸收了元宇宙作為一種“人在回路”數(shù)字經(jīng)濟系統(tǒng)在自然人機交互、數(shù)字化資產(chǎn)以及社交網(wǎng)絡(luò)等方面的特點，實現(xiàn)了對工業(yè)現(xiàn)實世界中六要素六流的虛實有機融合。圖

8

工業(yè)元宇宙與元宇宙、數(shù)字孿生、仿真之間的關(guān)系9在我們看來，仿真是一種模擬物理世界的技術(shù)，是以相似理論為基礎(chǔ)構(gòu)建對象模型并開展運行時分析與評估的系統(tǒng)性方法，將完整的物理機能與確定性規(guī)律相結(jié)合，根據(jù)當前邊界與狀態(tài)來計算下一狀態(tài)。仿真具備兩個關(guān)鍵性特征：一是相似性原理。仿真模型必須在幾何、功能、性能等方面與被仿真對象相似，對仿真模型開展的研究才足以表征被仿真對象的真實特性，從而產(chǎn)生有實際指導意義的分析預測結(jié)果；二是時間敏感。時間相關(guān)是仿真計算區(qū)別于常規(guī)科學計算的核心特征。按照時間步長或者時序事件

step

by

step逐步推演計算得到結(jié)果是典型的仿真過程，也由此會出現(xiàn)化學、生物等領(lǐng)域仿真中用于“慢放”轉(zhuǎn)瞬間分子反應(yīng)過程的欠實時仿真，以及工業(yè)、交通等領(lǐng)域仿真中用于“快進”預測未來生產(chǎn)過程或者擁堵情況的超實時仿真，見圖

9。狹義來講，傳統(tǒng)的虛擬仿真技術(shù)多數(shù)是離線、前置的仿真，用于事前分析、預測物理對象的表現(xiàn)。當在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等實時通信技術(shù)以及高性能計算能力的支持下，虛擬仿真系統(tǒng)可以實時接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)并同步計算反饋結(jié)果的時候，便演進到了虛實交互的數(shù)字孿生階段。圖

9

仿真關(guān)鍵性特征數(shù)字孿生技術(shù)是在傳統(tǒng)仿真技術(shù)上發(fā)展起來的一種整合多物理、多尺度、多學科屬性，面向產(chǎn)品全生命周期過程，對物理實體的數(shù)字副本進行仿真、診斷及預測以接收來自物理實體的實時數(shù)據(jù)并更新的在線模擬技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字孿生諸多關(guān)鍵技術(shù)的核心部分，是數(shù)字孿生創(chuàng)建和運行的有效支撐。而相較于傳統(tǒng)虛擬仿真技術(shù)，數(shù)字孿生具備的核心特性包括：一是虛實交互。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等實時通信技術(shù)的支持下，數(shù)字孿生在能夠反映物理世界的同時，接收物理世界的實時信息反過來實時驅(qū)動物理世界，其本體與孿生體之間能夠?qū)崿F(xiàn)相互10反饋和數(shù)據(jù)的雙向傳輸，對比傳統(tǒng)的仿真技術(shù)，數(shù)字孿生技術(shù)具有動態(tài)性和雙向性；二是數(shù)據(jù)與模型驅(qū)動。數(shù)字孿生除了構(gòu)建物理對象的相似模型來驅(qū)動仿真之外，還掌握大量實時現(xiàn)場數(shù)據(jù)，結(jié)合愈漸成熟的機器學習等新一代人工智能技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)與模型混合驅(qū)動的計算模式——通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)來訓練與修正孿生模型進而達到更加準確實時的仿真結(jié)果。從實際應(yīng)用來看，無論是傳統(tǒng)虛擬仿真還是數(shù)字孿生，其模擬和研究的對象多數(shù)為設(shè)備、環(huán)境等物理系統(tǒng)，“人”多數(shù)作為系統(tǒng)用戶對仿真結(jié)果進行觀察和決策響應(yīng)，本質(zhì)上人并沒有實際參與到仿真系統(tǒng)的具體計算和運行中去。尤其是工業(yè)場景，出于實時性和安全性考慮，“人”多數(shù)時候是觀察者和決策者，并不在仿真交互的回路中。然而工業(yè)中存在大量人在回路的應(yīng)用場景，如車輛駕駛中人的操作習慣對整體系統(tǒng)有決定性的交互影響、服裝工廠中工人手工車縫效率與整廠產(chǎn)能間的關(guān)系等等。如何讓人在回路的系統(tǒng)仿真更加準確有效、人-物理世界-數(shù)字空間的融合交互更加順暢自然，元宇宙技術(shù)的出現(xiàn)為上述問題的解決提供了可能。元宇宙的概念內(nèi)涵眾說紛紜，筆者也并不準備給出一個元宇宙的準確定義，但從工業(yè)產(chǎn)品全生命周期的視角進行分析，針對工業(yè)元宇宙的形成過程建立虛擬工業(yè)世界要素與現(xiàn)實工業(yè)世界要素的融合模型，元宇宙的如下幾點核心特征為工業(yè)元宇宙的落地提供了一些支撐，見圖

10：圖

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元宇宙的核心特征（一）人在回路人在回路是元宇宙之所以能夠在

Meta、Robolox等社交游戲平臺大受歡迎的核心原因。通過

VR/AR等虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及

NLP、大模型等人機交互能力的支持，11會讓用戶在元宇宙的虛擬世界里沉浸式地體驗和自然輕松的交互。這些特性在工業(yè)中同樣適用。除此之外，在工業(yè)元宇宙中，人在回路更重要的是指工業(yè)人員能夠通過人工智能模型、數(shù)字替身等智能體參與到從工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)，一直到工業(yè)產(chǎn)品使用情況跟蹤等各個階段，并在相應(yīng)的階段發(fā)揮“人”的作用。這點特別體現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)過程中。對于工業(yè)中所采用的人工智能模型來說，因為模型的智能是基于在大型數(shù)據(jù)集上的上萬次訓練，這很容易使得智能模型對特定數(shù)據(jù)集產(chǎn)生依賴，并由于工業(yè)環(huán)境的復雜多變、工業(yè)數(shù)據(jù)的實時大規(guī)模更新等原因，會使得人工智能模型產(chǎn)生偏差，從而極大地影響生產(chǎn)效率，甚至可能引發(fā)大規(guī)模工業(yè)事故，所以通過“人”讓模型順應(yīng)環(huán)境等其他多變因素具備一定的可行性。不僅如此，由于智能模型在工業(yè)上應(yīng)用的保守性，有些工業(yè)生產(chǎn)人員是通過視覺、嗅覺等其他人體感官經(jīng)驗去控制一些工藝的啟停，這樣能夠大大降低生產(chǎn)成本。例如，一些冶金行業(yè)人員根據(jù)爐內(nèi)的焰火等其他現(xiàn)象判斷爐內(nèi)的熔煉情況，這比一般的人工智能模型更加高效和劃算。（二）數(shù)字化資產(chǎn)NFT/數(shù)字化藏品在元宇宙的很多應(yīng)用中扮演了重要角色，但其本質(zhì)上是通過區(qū)塊鏈、NFT等加密技術(shù)讓元宇宙中易于拷貝復制的數(shù)字化內(nèi)容變成可唯一定義價值并且交易的數(shù)字化資產(chǎn)。特別是將跟人/動作緊密相關(guān)的行為經(jīng)驗轉(zhuǎn)換為價值好和可流轉(zhuǎn)的數(shù)字資產(chǎn)。舉例來說，在烹飪方面，同樣是揚州炒飯，五星級大廚用同樣食材炒出來的菜肴通常都要比普通人炒的要美味許多。這種技藝和經(jīng)驗不是簡單通過菜譜就能記錄與復制的，而且要學習大廚炒制的動作竅門以及火候調(diào)料的精髓。這些內(nèi)容配合元宇宙中動作捕捉、NFT等技術(shù)，就可以相對容易地將大廚的細微操作進行有效記錄并唯一化定義，從而形成可傳播、復現(xiàn)甚至交易的元宇宙菜譜。對應(yīng)地，在工業(yè)實際應(yīng)用中，涉及大量工裝操作、工序調(diào)度的工藝流程也是工業(yè)中十分重要的一環(huán)，且很多企業(yè)將自己的工藝流程轉(zhuǎn)化為一種專利技術(shù)，雖然同樣工業(yè)產(chǎn)品在外觀上可能一致，但是不同的工藝流程對產(chǎn)品的成本、質(zhì)量和壽命等方面有極大的影響。所以，為了打造出工業(yè)產(chǎn)品在工業(yè)元宇宙中的唯一數(shù)字替身，并且將對應(yīng)的工業(yè)知識軟件化，就需要將工業(yè)產(chǎn)品的制造過程作為產(chǎn)品12唯一標識的一部分。此外，與現(xiàn)實的工業(yè)世界不同的是，工業(yè)元宇宙強調(diào)去除“中心特權(quán)”。從金融的角度上來說，區(qū)塊鏈、NFT等技術(shù)能夠提高金融安全性和透明度，釋放流動性和增長機會，并支持一體化和標準化的經(jīng)濟體系。從產(chǎn)業(yè)角度上來說，去中心化能夠防止壟斷，增強企業(yè)的科技創(chuàng)新能力。（三）社交網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)實世界中的工業(yè)是一個十分龐大的經(jīng)濟體系，其中很多工業(yè)環(huán)節(jié)如聯(lián)合研發(fā)、工藝會簽、協(xié)同操作等，往往需要以團隊協(xié)作的方式參與。例如在工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)時，身處異地的工作人員可以通過自己的數(shù)字替身進入工業(yè)元宇宙與其他數(shù)字人開展實時討論并進行

3D

建模和仿真，解決了人員在線溝通效率低下、產(chǎn)品試制周期長等現(xiàn)實問題；在工業(yè)產(chǎn)品制造時，利用數(shù)字孿生等技術(shù)使得員工可以在工業(yè)元宇宙中執(zhí)行沉浸式的質(zhì)量管理和人工調(diào)度等任務(wù)，有效提高了人員的操作和管理效率；在工業(yè)產(chǎn)品銷售和服務(wù)時，員工能夠在遠程沉浸式地為客戶提供高質(zhì)量的使用指導與維修服務(wù)，降低了工業(yè)產(chǎn)品的維護成本；在企業(yè)內(nèi)部管理時，企業(yè)人員可以在工業(yè)元宇宙中創(chuàng)建內(nèi)部虛擬會議室等，在其中進行沉浸式的交談，解決企業(yè)內(nèi)部的矛盾，提高企業(yè)管理效率。同樣，對應(yīng)在工業(yè)元宇宙中，各類工種通過數(shù)字替身連接在同一個虛擬空間中相互交流與協(xié)作，完成自己的工作任務(wù)。類似的連接還體現(xiàn)在客戶方與服務(wù)方之間，客戶可以連接至工業(yè)元宇宙中沉浸式的參觀工業(yè)產(chǎn)線，之后再根據(jù)自己的需求尋找合適的乙方，實現(xiàn)精準對接。工業(yè)元宇宙即元宇宙相關(guān)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的落地應(yīng)用，則主要強調(diào)人在回路這一核心理念對現(xiàn)實工業(yè)空間場景（如研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、營銷售后等環(huán)節(jié)）進行復現(xiàn)。在工業(yè)元宇宙中，除了能夠為人們提供工業(yè)場景的沉浸式體驗外，還能夠幫助企業(yè)將全生命周期中的工業(yè)流程轉(zhuǎn)化為專利技術(shù)以打造數(shù)字化藏品，發(fā)揮虛擬世界的去中心化優(yōu)勢以構(gòu)建高度融合的新型社會網(wǎng)絡(luò)。隨著數(shù)字孿生技術(shù)在深度和廣度上的不斷發(fā)展，作為未來工廠的工業(yè)元宇宙也在多方面實現(xiàn)了虛實空間的協(xié)同聯(lián)動。工業(yè)元宇宙的構(gòu)建需要數(shù)字孿生技術(shù)的支持，其正常運行需要以數(shù)字孿生技術(shù)作為基礎(chǔ)，依托數(shù)字孿生技術(shù)還原物理世界，工業(yè)元宇宙能夠有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型的混合驅(qū)動，連接物理資產(chǎn)和數(shù)字世界，全面部署現(xiàn)實工業(yè)環(huán)境的虛實交互。13第二節(jié)工業(yè)元宇宙的體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)體系工業(yè)元宇宙的體系結(jié)構(gòu)一、工業(yè)元宇宙的體系架構(gòu)工業(yè)元宇宙是復雜先進的新數(shù)字化工業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)，其體系架構(gòu)自下而上主要包括六個層次，即基礎(chǔ)層、感知層、通信層、邊緣層、云端層和應(yīng)用層，見圖

11。圖

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工業(yè)元宇宙的體系架構(gòu)首先，基礎(chǔ)層以物理工業(yè)空間中的人、設(shè)備、組織/管理、數(shù)據(jù)/知識、材料、資金等工業(yè)六要素作為主要對象進行構(gòu)建，為工業(yè)元宇宙中虛擬資源的封裝與池化提供最底層的實體支撐?；A(chǔ)層不僅僅是對這六要素的靜態(tài)描述，更是一個動態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，負責捕獲和處理實體層面的信息，為工業(yè)元宇宙中虛擬資源的封裝與池化提供堅實而可靠的基礎(chǔ)。通過深度集成和互操作性，基礎(chǔ)層的建設(shè)旨在打破信息孤島，將實體層的復雜性轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的清晰結(jié)構(gòu)，為上層層次的虛擬14化和智能化奠定堅實的基礎(chǔ)。其次，感知層通過人機交互技術(shù)、設(shè)備連通技術(shù)、虛擬組織技術(shù)、數(shù)據(jù)感知技術(shù)、原料接入技術(shù)和價值實現(xiàn)技術(shù)等各類技術(shù)與基礎(chǔ)層的六要素一一對應(yīng)，對基礎(chǔ)層的工業(yè)六要素進行感知與接入。其中，隨著技術(shù)應(yīng)用的不斷演進，感知層的人機交互技術(shù)不僅僅限于操作，還可結(jié)合虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）及混合現(xiàn)實（MR）等技術(shù)，使得工業(yè)元宇宙的用戶能夠更直觀、全面地與虛擬環(huán)境和虛擬設(shè)備進行互動；設(shè)備聯(lián)通技術(shù)的深入應(yīng)用則可將各類工業(yè)設(shè)備聯(lián)結(jié)成一個有機整體，實現(xiàn)高效協(xié)同生產(chǎn)；虛擬組織技術(shù)可使得工業(yè)元宇宙中的組織與管理抽象化和虛擬化，幫助企業(yè)更加靈活有效地完成組織合作；數(shù)據(jù)感知技術(shù)可及時捕捉到工業(yè)環(huán)境中各個方面的數(shù)據(jù)，并通過先進的數(shù)據(jù)分析算法為生產(chǎn)決策提供支持，幫助企業(yè)實時監(jiān)測和記錄生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)流動；原料接入技術(shù)可實現(xiàn)原材料的流動和庫存狀態(tài)的實時掌握，實現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的無縫對接，幫助企業(yè)實現(xiàn)智能化的供應(yīng)鏈管理；價值實現(xiàn)技術(shù)可將工業(yè)元宇宙中的各項資源轉(zhuǎn)化為具體的價值，實現(xiàn)虛擬化資源與實際市場需求的緊密銜接。再次，通信層完成工業(yè)六要素的接入，依托物聯(lián)網(wǎng)、天地一體網(wǎng)、未來互聯(lián)網(wǎng)等傳輸網(wǎng)絡(luò)，將六要素的各類信息進行高效化傳輸，融合處理成為工業(yè)元宇宙中的虛擬化對象，例如，將基礎(chǔ)層的人員抽象為虛擬人、將基礎(chǔ)層的組織/管理抽象為虛擬企業(yè)等。通信層作為連接現(xiàn)實物理世界與工業(yè)元宇宙的關(guān)鍵紐帶，為工業(yè)六要素之間的信息交流提供更為便捷、靈活和高效的方式。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過在人、設(shè)備、組織等工業(yè)六要素上部署傳感器和智能設(shè)備，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的采集和傳輸，為工業(yè)元宇宙的信息匯總提供基礎(chǔ)；天地一體網(wǎng)通過實時的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)生產(chǎn)活動的協(xié)同推進，使得工業(yè)元宇宙中的不同實體可以跨地域限制進行合作；未來互聯(lián)網(wǎng)高速、低延遲的特性進一步加強了通信層的能力，提高生產(chǎn)過程的實時性和靈活性，使得工業(yè)元宇宙中各要素之間的通信更加可靠高效。此外，通信層還可以通過優(yōu)化傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)壓縮算法等技術(shù)手段，確保海量數(shù)據(jù)的快速傳輸，以為工業(yè)元宇宙中的各類應(yīng)用提供充足的信息支持。之后，邊緣層對虛擬后的六要素信息進行處理，該層能夠為工業(yè)元宇宙中工業(yè)數(shù)據(jù)的智能化處理與實時傳輸提供各類邊緣側(cè)服務(wù)。然而邊緣層的功能不僅僅15局限于簡單的數(shù)據(jù)傳輸，更是通過對智能化的處理和服務(wù)，使得工業(yè)元宇宙能夠在本地實現(xiàn)更為靈活和智能的運作。例如，邊緣層強大的實時數(shù)據(jù)處理能力，可以在數(shù)據(jù)生成的源頭進行本地處理和分析，實時檢測異常狀況并采取及時的糾正措施，避免事故發(fā)生或提前預警，提高生產(chǎn)線的可靠性和穩(wěn)定性；此外，邊緣層利用邊緣計算技術(shù)，將計算任務(wù)從中心云轉(zhuǎn)移到距離數(shù)據(jù)源更近的地方進行處理，這樣的架構(gòu)能夠減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，降低對云端資源的依賴。進一步，云端層作為工業(yè)元宇宙的智慧大腦，發(fā)揮著集中管理、智能分析和資源優(yōu)化的核心作用。云端層對虛擬化的工業(yè)六要素進行封裝和池化，形成人力、設(shè)備、產(chǎn)業(yè)、數(shù)據(jù)、原料、價值資源池，云端層將所有工業(yè)元宇宙資源抽象為各類服務(wù)提供給用戶，滿足用戶根據(jù)實際情況按需獲取的需求，以達到人-機-環(huán)境三者虛實融合的有機統(tǒng)一。它不僅是工業(yè)元宇宙集中管理的平臺，更是一個智能化的數(shù)據(jù)聚合和處理中心，支持全系統(tǒng)生命周期的創(chuàng)新型應(yīng)用，如產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、供應(yīng)鏈管理等，促進工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的全面發(fā)展。最終，應(yīng)用層面向整個工業(yè)元宇宙中的用戶實現(xiàn)全系統(tǒng)生命周期的創(chuàng)新型應(yīng)用，促進工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。應(yīng)用層主要面向于工業(yè)元宇宙的工業(yè)系統(tǒng)粒度和制造生命周期兩個部分。其中，在工業(yè)系統(tǒng)粒度方面，產(chǎn)業(yè)鏈層的創(chuàng)新型應(yīng)用關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間的數(shù)字化協(xié)同。通過實時的供需鏈數(shù)據(jù)共享和分析，促進產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)協(xié)同制造，從而提高整體效率。企業(yè)層的創(chuàng)新型應(yīng)用致力于企業(yè)內(nèi)部的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，通過整合生產(chǎn)、銷售和管理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)各功能部門的高效協(xié)同。車間層的創(chuàng)新型應(yīng)用關(guān)注生產(chǎn)流程的智能化和柔性化。通過實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)車間內(nèi)各工站之間的協(xié)同工作。設(shè)備層的創(chuàng)新型應(yīng)用通過設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)和自主決策，實現(xiàn)設(shè)備之間的智能協(xié)同。產(chǎn)品層的創(chuàng)新型應(yīng)用致力于產(chǎn)品設(shè)計和制造的個性化，通過數(shù)字化的產(chǎn)品設(shè)計工具，支持客戶參與產(chǎn)品設(shè)計，實現(xiàn)按需定制的生產(chǎn)。在制造全生命周期方面，在協(xié)同化制造模式下，應(yīng)用層通過提供協(xié)同工具，促進整個制造生命周期中的合作和協(xié)同。服務(wù)化制造模式強調(diào)制造過程中的服務(wù)化和可配置性，可提供云服務(wù)平臺，支持企業(yè)按需選擇和配置生產(chǎn)服務(wù)。定制化制造模式注重產(chǎn)品的個性化生產(chǎn)，通過提供虛擬設(shè)計和模擬工具，使客戶能夠參與產(chǎn)品設(shè)計過程，實現(xiàn)按需定制。柔性化制造模式關(guān)注生產(chǎn)過程的靈活性和適應(yīng)性，通過實時監(jiān)測和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，調(diào)整生產(chǎn)流程，適應(yīng)需求16的變化。社會化制造模式注重對外部環(huán)境的開放性，通過連接供應(yīng)商、合作伙伴和客戶，實現(xiàn)更廣泛的信息共享和資源協(xié)作。智能化制造模式是整個制造生命周期的未來趨勢，可通過嵌入先進的數(shù)據(jù)分析、人工智能和機器學習技術(shù)，實現(xiàn)智能決策、自動優(yōu)化和預測性維護，推動整個制造生命周期的智能化轉(zhuǎn)型。以上六層級之間環(huán)環(huán)相扣，關(guān)系十分密切，即下一層是實現(xiàn)上一層的基礎(chǔ)，上一層則是對下一層功能的擴展，共同形成工業(yè)元宇宙的體系架構(gòu)。該體系架構(gòu)具有如下新特色：（1）在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，以

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驅(qū)動的工業(yè)元宇宙中全要素鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈（三鏈）的智慧融合。（2）是邊緣端與云端協(xié)同形成的新架構(gòu)。（3）是以云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、新互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、建模仿真等為代表的新通信技術(shù)與新工業(yè)技術(shù)的融合。（4）實現(xiàn)了全系統(tǒng)虛擬化和服務(wù)化，尤其是感知層、接入層、通訊層的虛擬化和服務(wù)化。（5）實現(xiàn)了以用戶為中心的虛實融合六要素的智慧共享服務(wù)。（6）體系架構(gòu)中的各層均具有新時代下的新內(nèi)涵和新內(nèi)容。實現(xiàn)了虛實融合、以虛強實，系統(tǒng)跨域的再創(chuàng)新。二、工業(yè)元宇宙的五維技術(shù)體系值得指出，工業(yè)元宇宙尚處于不斷演進與發(fā)展的階段。我們認為目前的工業(yè)元宇宙技術(shù)體系是一個五維的技術(shù)體系群。包括整體架構(gòu)子體系、支撐技術(shù)子體系、安全技術(shù)子體系、標準技術(shù)子體系、工業(yè)軟件子體系，見圖

12。17圖

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工業(yè)元宇宙技術(shù)體系（一）工業(yè)元宇宙技術(shù)體系的整體架構(gòu)子體系工業(yè)元宇宙技術(shù)體系的整體架構(gòu)子體系，是在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，包括工業(yè)元宇宙系統(tǒng)總體技術(shù)、智能產(chǎn)品專業(yè)技術(shù)、智能感知/接入/通信層技術(shù)、智能邊緣處理平臺技術(shù)、智能云端服務(wù)平臺技術(shù)、智能產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、智能生產(chǎn)/裝備技術(shù)、智能經(jīng)營管理技術(shù)、智能仿真與試驗技術(shù)、智能售前/售中/售后服務(wù)技術(shù)等，見圖

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工業(yè)元宇宙技術(shù)體系的整體架構(gòu)子體系圖1.工業(yè)元宇宙系統(tǒng)總體技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造新模式、商業(yè)模式、系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)、系統(tǒng)集成方法論、工業(yè)價值實現(xiàn)技術(shù)、系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用實施及水平與能力評估技術(shù)等。182.智能產(chǎn)品專業(yè)技術(shù)包括面向互聯(lián)化、服務(wù)化、協(xié)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(shù)引領(lǐng)下的智能數(shù)字化產(chǎn)品專業(yè)技術(shù)。3.智能感知/接入/通信層技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的各類信息感知技術(shù)、意識交互技術(shù)、視覺輸出技術(shù)、普適物聯(lián)技術(shù)；傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、天地一體化網(wǎng)、未來互聯(lián)網(wǎng)、物理安全防護技術(shù)等。4.智能邊緣處理平臺技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的邊緣資源、產(chǎn)品、能力/感知通訊虛擬化/服務(wù)化技術(shù)；服務(wù)化的邊緣人工智能引擎技術(shù)、邊緣智能制造大數(shù)據(jù)引擎/仿真引擎/區(qū)塊鏈引擎；云邊協(xié)同技術(shù)、邊緣制造技術(shù)、邊緣技術(shù)安全防護技術(shù)等。5.智能云端服務(wù)平臺技術(shù)虛擬化制造服務(wù)云端環(huán)境的構(gòu)建/管理/運行/評估技術(shù)；智能虛擬化制造云可信服務(wù)技術(shù)；制造知識/模型/大數(shù)據(jù)管理、分析與挖掘技術(shù)；服務(wù)化的智能制造云端智能引擎/工業(yè)仿真引擎；新一代人工智能引擎技術(shù)、普適自然交互技術(shù)；智能化的信息技術(shù)引擎/工業(yè)場景渲染引擎；去中心化的工業(yè)價值引擎；平臺標準技術(shù)、云端技術(shù)安全防護技術(shù)等。6.智能產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)包括面向群體智能的設(shè)計技術(shù)、面向跨媒體推理的設(shè)計技術(shù)、物理與數(shù)字云端交互協(xié)同技術(shù)、基于云計算的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計仿真技術(shù)/人機工程仿真技術(shù)、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動與知識指導的設(shè)計預測、分析和優(yōu)化技術(shù)、云

CAX/DFX技術(shù)、智能虛擬樣機技術(shù)、云設(shè)計標準等。7.智能生產(chǎn)/裝備技術(shù)包括智能工業(yè)機器人、智能柔性生產(chǎn)、智能機床、智能

3D

打印、面向跨媒體推理的智能生產(chǎn)工藝、基于大數(shù)據(jù)的智能云生產(chǎn)技術(shù)、基于群體智能的生產(chǎn)調(diào)度仿真技術(shù)/生產(chǎn)性物流規(guī)劃仿真技術(shù)、云生產(chǎn)標準等。8.智能經(jīng)營管理技術(shù)包括基于數(shù)據(jù)驅(qū)動與知識指導的智能項目管理、企業(yè)管理、質(zhì)量管理、基于NFT的工業(yè)價值交易技術(shù)；基于大數(shù)據(jù)的智能云供應(yīng)鏈管理、云物流管理、云資19金流管理、云銷售管理技術(shù)、云營銷標準、云管理標準、商業(yè)安全、管理安全防護技術(shù)、面向過程的工業(yè)要素標識技術(shù)、去中心化體系構(gòu)建技術(shù)等。9.智能仿真與試驗技術(shù)包括基于數(shù)據(jù)驅(qū)動與知識指導的智能建模與仿真技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、單件/組件/系統(tǒng)的智能試驗技術(shù)；基于大數(shù)據(jù)的仿真與試驗技術(shù)、智能仿真云技術(shù)、云仿真標準等。10.智能售前/售中/售后服務(wù)技術(shù)包括基于數(shù)字孿生的虛擬運維技術(shù)；基于大數(shù)據(jù)的智能售前/售中/售后綜合保障服務(wù)技術(shù)、智能增值服務(wù)技術(shù)、智能云裝備故障診斷和預測健康管理技術(shù)、云服務(wù)標準等。（二）工業(yè)元宇宙的支撐技術(shù)子體系工業(yè)元宇宙支撐技術(shù)子體系包括新信息通信技術(shù)群、新工業(yè)仿真/數(shù)字孿生技術(shù)群、新工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)群、新智能科學技術(shù)群、新工業(yè)技術(shù)群等，見圖

14。圖

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工業(yè)元宇宙的支撐技術(shù)子體系1.新信息通信技術(shù)群包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的云計算、物聯(lián)網(wǎng)/CPS、服務(wù)計算、高效能計算、大數(shù)據(jù)處理、電子商務(wù)、系統(tǒng)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊、區(qū)塊鏈、NFT等。2.新工業(yè)仿真/數(shù)字孿生技術(shù)群包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的機理/非機理建模、智能仿真平臺/系統(tǒng)，仿真應(yīng)用工程、AR/VR/MR等。3.新工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)群包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的移動網(wǎng)絡(luò)

5G/6G、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、天地一體化網(wǎng)絡(luò)、未來網(wǎng)絡(luò)等。4.新智能科學技術(shù)群包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的腦科學、認知科學、人機融合智能、類腦20智能、群體智能、跨媒體智能、自主無人智能、腦機接口等。5.新工業(yè)技術(shù)群包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的先進工藝、元器件、材料、質(zhì)量、3D打印、智能機器人、智能機床及產(chǎn)品設(shè)計/生產(chǎn)/管理/試驗/銷售/保障/服務(wù)等基礎(chǔ)技術(shù)和、連續(xù)/離散/混合工業(yè)應(yīng)用專業(yè)技術(shù)。（三）工業(yè)元宇宙的安全技術(shù)子體系工業(yè)元宇宙的安全技術(shù)子體系是在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，包括物理安全防護技術(shù)、數(shù)字安全防護技術(shù)、管理安全防護技術(shù)、經(jīng)濟安全防護技術(shù)、用戶安全防護技術(shù)等，見圖

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工業(yè)元宇宙技術(shù)體系的安全技術(shù)子體系1.物理安全防護技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的物理環(huán)境安全、硬件設(shè)備安全、未來網(wǎng)絡(luò)通信鏈路安全、安全電磁兼容環(huán)境等。2.數(shù)字安全防護技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的網(wǎng)絡(luò)訪問控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫的備份與恢復技術(shù)、信息加密技術(shù)、反病毒技術(shù)、入侵防護技術(shù)、系統(tǒng)安全技術(shù)等。3.用戶安全防護技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的交互行為分析技術(shù)、行為辨識技術(shù)、用戶隱私保護技術(shù)、虛擬人身份認證技術(shù)等。4.經(jīng)濟安全防護技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的工業(yè)內(nèi)容安全標識解析技術(shù)、工業(yè)價值安全交易制度、虛擬貨幣安全防護技術(shù)等。5.管理安全防護技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的工業(yè)元宇宙安全法則、工業(yè)元宇宙安全制度、工業(yè)元宇宙安全文化等。21（四）工業(yè)元宇宙的標準技術(shù)子體系工業(yè)元宇宙的標準技術(shù)子體系是在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，包括總體標準、應(yīng)用標準、平臺標準、基礎(chǔ)共性標準等，見圖

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工業(yè)元宇宙技術(shù)體系的標準技術(shù)子體系1.總體標準包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的去中心化體系架構(gòu)標準、運營與服務(wù)標準、評估與咨詢標準、集成與互操作標準、經(jīng)營與管理標準、虛擬與池化標準等。2.平臺標準包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智慧資源/能力感知、物聯(lián)接入、虛擬化、服務(wù)化、協(xié)同化標準；智慧制造環(huán)境構(gòu)建/運行/評估標準；制造知識/模型/大數(shù)據(jù)/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(yè)價值實現(xiàn)標準等。3.應(yīng)用標準包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的云設(shè)計/仿真/生產(chǎn)/試驗/營銷/服務(wù)/管理標準以及數(shù)據(jù)驅(qū)動和知識指導標準等。4.基礎(chǔ)共性標準包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的信息分類與編碼標準、參考模型標準、基礎(chǔ)術(shù)語標準以及信息/功能安全標準等。（五）工業(yè)元宇宙的工業(yè)軟件子體系工業(yè)元宇宙的工業(yè)軟件子體系是在新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下，包括系統(tǒng)軟件、平臺軟件、應(yīng)用軟件等，見圖

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工業(yè)元宇宙技術(shù)體系的工業(yè)軟件子體系221.系統(tǒng)軟件技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造服務(wù)器操作系統(tǒng)技術(shù)、沉浸式桌面操作系統(tǒng)技術(shù)、移動終端操作系統(tǒng)技術(shù)和自適應(yīng)嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)、面向新形態(tài)計算機的操作系統(tǒng)技術(shù)、制造業(yè)編程語言技術(shù)等。2.平臺軟件系統(tǒng)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造資源/能力感知軟件技術(shù)、物聯(lián)軟件技術(shù)、智能制造資源/能力虛擬化/服務(wù)化軟件技術(shù)；智能虛擬化制造服務(wù)環(huán)境的構(gòu)建/管理/運行/評估軟件技術(shù)；智能虛擬化制造系統(tǒng)可信服務(wù)軟件技術(shù)；制造知識/模型/大數(shù)據(jù)管理、分析與挖掘軟件技術(shù)；普適人機交互軟件技術(shù)；異構(gòu)數(shù)據(jù)知識圖譜構(gòu)建及管理軟件技術(shù)等。3.應(yīng)用軟件技術(shù)包括新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的智能制造產(chǎn)品設(shè)計軟件技術(shù)、生產(chǎn)軟件技術(shù)、管理軟件技術(shù)、仿真與實驗軟件技術(shù)及服務(wù)軟件技術(shù)、工業(yè)可視化編程軟件技術(shù)等。第三節(jié)

工業(yè)元宇宙助推我國工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展一、工業(yè)元宇宙與新型工業(yè)化我國正處于全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家開局起步的關(guān)鍵時期，即在中國，正開啟“全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家”的高質(zhì)量發(fā)展階段；正貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念；正構(gòu)建“以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進”的新發(fā)展格局。工業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本，興國之器，強國之基。在我國新征程上，工業(yè)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)并存，任重道遠。黨的二十大報告提出了一個目標：“到

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年基本實現(xiàn)新型工業(yè)化”。這一目標強調(diào)堅持將發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，推進新型工業(yè)化，加快建設(shè)制造強國。全國新型工業(yè)化推進大會傳達了習近平總書記的重要指示：“新時代新征程，以中國式現(xiàn)代化全面推進強國建設(shè)、民族復興偉業(yè)，實現(xiàn)新型工業(yè)化是關(guān)鍵任務(wù)。”當前世界正處于百年未有之大變局加速演進期，工業(yè)化的全球格局和技術(shù)內(nèi)涵都在發(fā)生深刻變革，大國博弈日趨復雜。只有適應(yīng)時代要求和形勢變化，加快推進新型工業(yè)化建設(shè)，做強做優(yōu)做大實體經(jīng)濟，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性23與能力，才能構(gòu)建新的大國競爭優(yōu)勢。因此，我們可以明確看到，我國工業(yè)戰(zhàn)線的新征程是“推進新型工業(yè)化”，旨在促進新型工業(yè)化的高質(zhì)量發(fā)展。新型工業(yè)化是指在新的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下，以高新技術(shù)為引領(lǐng)，以提高工業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益為目標，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、資源環(huán)境友好型和社會可持續(xù)發(fā)展的具有中國特色的新型工業(yè)化道路。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央從黨和國家事業(yè)全局出發(fā)，對推進新型工業(yè)化道路、全面建成社會主義現(xiàn)代化強國作出了一系列的戰(zhàn)略部署，具有深遠的歷史意義和重大的現(xiàn)實意義。其中主要包括推進新型工業(yè)化的發(fā)展規(guī)劃、出臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃、加強產(chǎn)業(yè)政策支持和國際合作等措施，更具體地剖析如下。（一）我國推進新型工業(yè)化的發(fā)展規(guī)劃通過提升制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化／云化和智能化水平，推動制造業(yè)向中高端延伸，加強制造業(yè)的創(chuàng)新能力和核心競爭力，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向新型工業(yè)化轉(zhuǎn)型，培育新興產(chǎn)業(yè)和新業(yè)態(tài)。為實現(xiàn)這些目標，我國提出了六點主要任務(wù)，包括促進工業(yè)經(jīng)濟穩(wěn)定增長、加快建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系、提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的韌性和安全水平、健全產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新體系、推動高端化智能化綠色化發(fā)展以及全面提升企業(yè)競爭力。這些舉措將有助于構(gòu)建制造強國和網(wǎng)絡(luò)強國，促進我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級，從而推進新型工業(yè)化發(fā)展，見圖

18。圖

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我國推進新型工業(yè)化的主要任務(wù)（二）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃與工業(yè)元宇宙相互支持。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃24是我國推進新型工業(yè)化的重要措施，其目標是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化／云化和智能化，提高制造業(yè)的效率和質(zhì)量，推動制造業(yè)向中高端延伸，提高制造業(yè)的創(chuàng)新能力和核心競爭力。為實現(xiàn)這些目標，《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃》規(guī)劃了一系列主要任務(wù)，包括推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)、加強數(shù)字化轉(zhuǎn)型、推動產(chǎn)業(yè)升級、加強技術(shù)創(chuàng)新、推動人才培養(yǎng)和推動國際化發(fā)展。而工業(yè)元宇宙則提供了實現(xiàn)這一目標的技術(shù)和平臺基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以連接制造業(yè)的各個環(huán)節(jié)和參與主體，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，而工業(yè)元宇宙則通過虛擬模擬環(huán)境將這些數(shù)據(jù)可視化和可操作化，為制造業(yè)提供更高效、智能和靈活的生產(chǎn)方式。（三）產(chǎn)業(yè)政策支持我國高度重視推進新型工業(yè)化，為此出臺了一系列政策支持，如支持國有企業(yè)、民營企業(yè)、大中小微等各類企業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策、人才政策、知識產(chǎn)權(quán)保護政策和環(huán)保政策等，為制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化／云化和智能化提供了重要支持，推動了制造業(yè)向工業(yè)元宇宙轉(zhuǎn)型。產(chǎn)業(yè)政策支持將推動工業(yè)元宇宙的應(yīng)用和發(fā)展。（四）加強國際合作我國在推進新型工業(yè)化的過程中，加強國際合作是非常重要的一部分。為此，我國采取了一系列措施，包括加強國際合作機制建設(shè)、推動“走出去”戰(zhàn)略、加強國際標準制定、推動國際產(chǎn)能合作、加強人才交流和推動貿(mào)易自由化等。這些措施有助于推動我國制造業(yè)向國際化方向發(fā)展，提高我國制造業(yè)在國際市場的競爭力。同時，工業(yè)元宇宙的實施需要跨越國界的數(shù)據(jù)共享和合作，因此國際合作具有重要意義。通過加強國際合作機制的建設(shè)，推動標準制定和產(chǎn)能合作，以及促進人才交流和貿(mào)易自由化，可以推動工業(yè)元宇宙的國際化應(yīng)用，促進工業(yè)元宇宙的國際化發(fā)展。工業(yè)元宇宙是推動制造業(yè)實現(xiàn)新型工業(yè)化的重要抓手，它將數(shù)字化技術(shù)與工業(yè)相結(jié)合，為工業(yè)發(fā)展帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。工業(yè)元宇宙可以為新型工業(yè)化提供一個數(shù)字化的平臺，通過數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化、智能化管理和資源的高效利用。利用數(shù)字孿生技術(shù)，工業(yè)元宇宙可以將實體生產(chǎn)線排版重構(gòu)到虛擬環(huán)境中，實現(xiàn)實體與虛擬場景完美融合，見圖

19。這為企業(yè)提供了一個真實還原全過程的平臺，可以在其中進行反復模擬優(yōu)化，提升各項生產(chǎn)指標效率。同時，它25也使工程人員能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控管理，有效提高運營效率。此外，工業(yè)元宇宙采用模塊化設(shè)計理念，通過在虛擬中添加模塊實現(xiàn)生產(chǎn)線擴展升級，大幅降低了現(xiàn)實環(huán)境的試錯成本。工業(yè)元宇宙可以幫助企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)能優(yōu)化升級及資源精準配置，實現(xiàn)智能生產(chǎn)管理。這就為推進新型工業(yè)化提供了強大助力，能夠助力企業(yè)實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級，從而提升國家整體制造業(yè)水平，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。圖

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通用電氣（GE）的數(shù)字化工廠，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了全球范圍內(nèi)設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)共享二、工業(yè)元宇宙與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（一）概念區(qū)分與聯(lián)系工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是通過

5G、邊緣計算等新一代信息通信技術(shù)與新一代人工智能的深度融合，構(gòu)建人、機、物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺，其以實體聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)以及服務(wù)聯(lián)網(wǎng)，提供數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能生產(chǎn)、制造、管理支撐。核心是發(fā)展具備感知、分析、決策、控制和管控一體化的信息物理系統(tǒng)，實現(xiàn)高效、智能、優(yōu)質(zhì)和快速的市場響應(yīng)，推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，見圖

20。26圖

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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)圖工業(yè)元宇宙是將

XR、AI、IoT、云計算、數(shù)字孿生等元宇宙相關(guān)技術(shù)與實體工業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)。通過連接虛擬空間與現(xiàn)實世界，工業(yè)元宇宙構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈和全價值鏈的全新制造和服務(wù)體系，降低成本并提高生產(chǎn)效率，助力工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。從技術(shù)角度來看，工業(yè)元宇宙應(yīng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的升級版。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心在于利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)全流程中的人、機、物、系統(tǒng)等全面連接，促進數(shù)據(jù)要素的充分流動和共享。工業(yè)元宇宙在數(shù)據(jù)要素充分連接和共享的基礎(chǔ)上，還包括時空引擎+實時渲染+大規(guī)模建模技術(shù)、自然交互技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊與算力技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)/傳感技術(shù)，以及數(shù)字孿生技術(shù)等構(gòu)成。從內(nèi)涵特征來看，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相比，工業(yè)元宇宙更加注重虛擬世界與現(xiàn)實世界的交互融合，讓數(shù)據(jù)信息更深入地服務(wù)于企業(yè)運營、資源調(diào)度、人員協(xié)同等方面。工業(yè)元宇宙不僅延續(xù)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建，還在此基礎(chǔ)上擴展了更多的應(yīng)用場景和功能，為企業(yè)提供更全面、更智能的數(shù)字化服務(wù)?？傊?，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)元宇宙之間存在密切的聯(lián)系，但也有明顯的區(qū)別。27工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要強調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建和物理硬件的聯(lián)動，而工業(yè)元宇宙則在此基礎(chǔ)上進一步強化了虛擬世界與現(xiàn)實世界的聯(lián)動，為企業(yè)提供更高效、更智能的數(shù)字化服務(wù)。（二）省部級政策與導向黨的十九大報告指出，“加快建設(shè)制造強國，加快發(fā)展先進制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合?！?017年國務(wù)院常務(wù)會議審議通過《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》，促進實體經(jīng)濟振興，加快轉(zhuǎn)型升級。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正成為領(lǐng)軍企業(yè)競爭的新賽道、全球產(chǎn)業(yè)布局的新方向、制造大國競爭的新焦點。2018年以來，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”連續(xù)六年被寫入政府工作報告，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對推動制造強國、數(shù)字中國建設(shè)、促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的支撐作用愈發(fā)明顯。2017年，在工業(yè)和信息化部的指導下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織編寫了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》提出要基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，建立虛實映射、實時監(jiān)控、智能診斷、協(xié)同優(yōu)化的數(shù)字孿生，實現(xiàn)對工業(yè)對象和工業(yè)流程的全面洞察?！秶鴦?wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見》提出發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從虛擬到實體、推動低成本、模塊化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)的部署應(yīng)用，云化研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)管理和運營優(yōu)化軟件。2020年

3月，工信部印發(fā)《中小企業(yè)數(shù)字化賦能專項行動方案》指出應(yīng)用人工智能、增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實等新興技術(shù)，集成建模、仿真等通用操作系統(tǒng)，夯實數(shù)字化平臺；同年

12月《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》（工信部信管〔2020〕197號）提出加快工業(yè)機理模型、知識圖譜建設(shè)。支持建設(shè)云仿真、數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)加工、故障預測與健康管理（PHM）等技術(shù)專業(yè)型平臺，開展基于數(shù)字孿生、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)的產(chǎn)品模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)分析，打造設(shè)備預測性維護、裝備能效優(yōu)化、產(chǎn)品衍生服務(wù)等模式。2021

年

12

月，《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于推動平臺經(jīng)濟規(guī)范健康持續(xù)發(fā)展的若干意見》（發(fā)改高技〔2021〕1872號）鼓勵平臺企業(yè)拓展“互聯(lián)網(wǎng)+”消費場景，促進虛擬現(xiàn)實等智能產(chǎn)品普及應(yīng)用；《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》（國發(fā)〔2021〕29號）提出探索發(fā)展跨越物理邊界的“虛擬”產(chǎn)業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)集群，加快產(chǎn)業(yè)資源虛擬化集聚、平臺化運營和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同，構(gòu)建虛實結(jié)合的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化新生態(tài)。2022年

4月《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組

2022年工28作計劃》（工廳信管〔2022〕256號）提出深化“平臺+數(shù)字孿生”“平臺+人工智能”“平臺+區(qū)塊鏈”等新技術(shù)融合發(fā)展；10月發(fā)布《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026

年）》（工信部聯(lián)電子〔2022〕148

號），明確圍繞重點垂直行業(yè)領(lǐng)域，推動虛擬現(xiàn)實和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合，支持虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設(shè)計、制造、運維、培訓等產(chǎn)品全生命周期重點環(huán)節(jié)的應(yīng)用推廣，強化與數(shù)字孿生模型及數(shù)據(jù)的兼容，促進工業(yè)生產(chǎn)全流程一體化、智能化。2023年

5月《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組

2023年工作計劃》（工信