工业元宇宙在能源及汽车行业应用示例

元宇宙概念自问世以来激发了人们无限想象和热议。其中，以工业互联网和智能制造为基础的工业元宇宙具有广阔的前景。根据TrendForce集邦咨询的预测，工业元宇宙将催动全球智能制造市场规模于2025年达5400亿美元；国外某知名研究机构报告亦表明，在未来十年后，元宇宙、区块链和4D打印技术将在工业进行广泛应用。

为了助力企业顺利"飞向"工业元宇宙，德勤在推出《元宇宙综观 -- 愿景、技术和应对》白皮书之后，又基于德勤方法论和对元宇宙及智能制造的洞察，探讨工业元宇宙的特点、技术和价值体系，给出元宇宙在工业场景应用的通用分析方法，并以能源和汽车行业为例，描述工业元宇宙的典型应用场景。目前的应用比起工业元宇宙能实现的长远价值点虽然还有很大差距，但通过本文描述的通用分析方法，结合现有的案例，企业可以举一反三，创新性地开发更多的工业元宇宙应用场景，从而在这个数字化、人工智能、元宇宙混叠的时代，开创企业的新局面。

以下为该白皮书摘编。

一、发展契机

工业元宇宙的发展一方面得到我国政府高层的高度关注。例如，中纪委网站曾在 2021 年 12 月刊文《元宇宙如何改写人类生活》，表示多重因素将促使元宇宙从概念走向流行，可为工业互联网等带来发展机遇。但另一方面，工业元宇宙无论是理论、技术，还是产品、基础设施都不成熟。例如元宇宙在网络传输能力、底层图形技术的算力、图形引擎开发及场景创新、虚拟世界与现实世界的协同等方面都面临很大技术限制。并且，工业元宇宙依托于工业互联网发展，虽具备一定基础，但实时性、交互感、沉浸感和真实感并不好，最重要的是目前智能制造过程孪生化的核心业务内容和应用相对比较少。

这个局面对广大工业企业、特别是希望借助新兴技术和商业模式实现飞跃的企业，是个良好的契机。企业应当抓住工业元宇宙技术探索和场景创新的这个窗口期，结合工业制造现状，选择适合元宇宙化的场景，进行探索和创新尝试，持续加强技术及行业经验积累，早日在新世界抢占制高点。

二、内涵与特性

工业元宇宙目前尚无统一定义，我们看来，基于工业互联网支撑体系形成的工业元宇宙，是工业元宇宙技术与工业经济深度融合的新型应用模式和工业生态。工业元宇宙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，从而推动工业互联网走向更有效落地、更虚实融合的阶段。

工业元宇宙是由一个复杂的多主体互动而形成的系统，它主要具备如下六大核心特性：

• 虚拟生产：工业元宇宙中，虚拟生产是孪生现实生产线，实现虚拟生产提前验证现实生产，减少试错成本；
• 自主创造：各生产参与方都可根据各自领域经验优势利用预定好的成熟模型或工具实现自主发明创造并获得相应权益，实现共创机制；
• 沉浸体验：在虚拟工厂中，沉浸式体验产品功能、性能和质量，在购买之前就深入了解产品情况；
• 交互与共同参与：设计相关方共同参与设计，贡献经验和思路，实现理念的交互，实现最先进的理念、最优的设计，发现问题快速迭代；
• 共识机制：通过共识机制和智能合约机制实现生产标准化，避免规格不统一；并实现最大限度的商务自主化，形成商务上优势互补；
• 协同合作：上下游产业链在元宇宙中实现无缝协作，形成供应链元宇宙化，直观并直接共享上下游信息，形成供应链一体化；特别是用户、生产、销售和服务的四方协同。

支撑工业元宇宙的关键技术主要包括数字孪生技术、虚拟化技术、AI技术、区块链、计算机图形技术和算力技术。

三、工业元宇宙应用通用分析方法

工业元宇宙涉及诸多行业，如汽车、能源、钢铁、机械装备、电子制造等多个行业。行业和场景众多，但可以采用相近的方式进行分析，即产品全生命周期和元宇宙模式应用结合的方法。

一个维度是以产品全生命周期视角解构企业经营管理场景；另一个维度是将元宇宙的具体应用模式（通常也是技术模式，比如虚拟呈现、数字孪生等）对应到产品的不同阶段，包括设计、生产、销售、维护和服务等，看各种模式如何为各种工业场景带来体验、效率、成本、质量、安全等方面的价值提升，构成工业元宇宙的总体分析框架（如下图所示）。这个方法的逻辑也是适用于消费元宇宙，只是在消费元宇宙中，是以消费者全生命周期为视角。

四、应用示例

本文选取能源和汽车行业作为工业元宇宙应用的示例。

在工业智能制造领域，汽车行业一直走在工业技术前沿，工厂智能化相对成熟，因此也更容易实现工业元宇宙。工业元宇宙能够整合整个汽车工厂业务流程、工厂空间、汽车生产过程，把资产、产品、流程、组织和人员等实体虚拟化表示，可实现实时3D设计协作、虚拟员工安全生产、智能化库存、沉浸体验式营销，有望开拓全新商业模式。

通过对全球12家汽车企业的元宇宙应用分析，我们看到元宇宙的应用模式，中国企业更多集中在虚拟产品和虚拟空间的应用；在汽车研发和制造环节的元宇宙场景应用主要以外资（合资）企业居多，且主要以来自欧洲和美国品牌居多。整体而言，并没有形成完整的端到端的元宇宙解决方案，大部分都是局部场景的尝试。

下图是汽车行业元宇宙应用总体情况，颜色深浅反映当前应用程度的多少，包括工业元宇宙和消费元宇宙。

能源行业的通用特征包括重资产、重设备、重运营、安全生产等，基础能源物质还具有金融属性。能源行业经营管理的重要目标之一是如何提高资产利用率、生产运营效率，以及安全生产水平。在能源行业，通过元宇宙的数字孪生相关技术，可对历史数据进行挖掘，从大量的业务数据中获取有效的、潜在有价值的信息；通过3D建模和数字孪生发现潜在的能源资源，结合专家经验进行决策，为专家工作提供远程支持；通过3D可视技术，配合XR终端，使操作员基于友善的交互界面对完整的能源制造流程进行3D可视控制，同时确保远程专家可以和现场进行交流和互动，对现场情况进行指导、优化和辅助决策。数字孪生和虚拟空间技术特别适用于解决能源行业在上游能源获取阶段野外开采、海上勘探等面临的生产安全问题。本白皮书分析了三个案例：能源集团A的智能矿山、能源集团B的虚拟工厂，以及能源集团C 将AR应用于智能巡检和远程指导的案例。

五、伙伴选择

在工业元宇宙的发展的大背景下，各厂家也纷纷基于之前的技术和行业经验积累，开展数字孪生、虚拟工厂等相关业务探索（部分具有代表性的厂家如下所示）。而对工业企业而言，能否甄选出合适的技术平台伙伴也是向工业元宇宙转型的关键之一。

德勤管理咨询以咨询规划及数字化转型能力为依托，与不同技术平台方配合，可帮助客户从战略、整体解决方案把控的视角帮助客户推进工业元宇宙项目，实现元宇宙战略和业务规划、技术体系规划、能力体系建设、营销体系规划和建设等内容，助力企业更快的将工业元宇宙的新技术、新模式应用到自身的场景。

德勤元宇宙服务能力示意图

综合而言，工业元宇宙未来市场空间巨大，也是互联网发展到一定阶段后的大势所趋，各企业要根据不同工厂的实际情况、能力和水平，量体裁衣，有针对性地尝试工业宇宙，积累经验，为未来竞争做充分准备，共同促进工业转型升级和高质量发展。