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工业元宇宙已走进制造业,市场规模将超五千亿美元

亿欧

2022-08-15 13:10北京

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“中国制造业正在面临制造业外流、地缘经济分裂、劳动力成本上升等‘灰犀牛风险’,元宇宙元年之后,褪去科幻外衣的元宇宙将成为未来10-20年的最强科技风口。”亿欧智库《2022中国工业元宇宙产业研究报告》如是写道。

实际上,在很多人眼里,工业元宇宙是“一次留给中国制造业弯道超车的历史性机遇”,也是全球智能制造的“未来形态”。而上一个获得“弯道超车机遇”的主体——工业互联网,在中国的发展尚不足十年。

任何一个新物种的诞生都需要完整走完“概念层、产品端、产业化”三个阶段才算是彻底成熟,工业元宇宙也是如此。

随着工业元宇宙相关技术的逐步成熟,对于连接进入系统的主体、内容将会越来越多。相关机构表示,2020年,我国工业互联网核心产业经济增加值总体规模达到6520亿元,2025年预计将达到16224亿元。

工业元宇宙作为工业互联网更高级的形态,可以在工业互联网市场持续发力和渗透。

TrendForce集邦咨询数据显示,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,2021至2025年复合成长率达15.35%。

工业元宇宙的未来固然是明亮的,但很多人依然想知道:工业元宇宙究竟给中国制造业带来什么改变?排除掉元宇宙概念带来的虚火,工业元宇宙是否真能扛起制造业弯道超车的大旗?从工业互联网到工业元宇宙,是“扯虎皮拉大旗”,还是“顺利交棒”?

工业元宇宙带来了什么?

工业元宇宙的范畴远比工业互联网宽泛,两者之间有很大区别。

工业互联网是工业元宇宙的一部分,更多扮演基础设施的角色,强调物理硬件和系统的联动,主要负责物理现实世界的打通。而工业元宇宙,还要进一步结合5G、AR、VR、AI计算机视觉、区块链等技术,按照元宇宙的规则重新整合。

比如在二维互联网世界中,工厂操作人员只能通过二维的数字大屏来观测虚拟的工厂,需要鼠标点击设备、工位等才能查看实时状态。

而在工业元宇宙中,理想情况下,操作人员只需要带上VR/AR设备,便能进入到虚拟世界的工厂中,不仅体验更逼真,而且信息传输也更及时,直接输入指令,就可以知道目标信息。

宝马汽车曾用英伟达Omniverse平台来模拟完整的工厂环境,在虚拟工厂里,生产线、原材料、产品一一对应,甚至连物理规则都有严格设定。每辆车大小10GB左右,一个系统可同时模拟300辆车的生产过程。数字工厂让全球工程师、设计师、专家等融合到一个场景中协作,共同从事产品规划、设计、模拟等工作。

无独有偶,意识到工业元宇宙价值的企业不止一个。此前,微软宣布,川崎重工已成为其工业元宇宙业务的新客户。川崎重工计划让车间工人佩戴微软HoloLens头戴设备来辅助生产、维修和供应链管理。据悉,目前微软的工业元宇宙已有亨氏和波音两家重要客户。

更加值得注意的是,工业元宇宙更大的意义还在于为工业互联网中被“卡脖子”的基础软件、工业设备提供更高效率、低成本的解法。

以芯片为例,一位从事建模的业内人员曾表示:“古时候开个铁匠铺,哪里放锅炉,哪里放铁砧,影响不大,因为改错的成本很低。现在做一个芯片生产车间,随便一个小改动,现实环境里就是几亿元的投入。”

但若能在虚拟世界中模拟产品设计、规划、生产、优化的全生命周期活动,就能避免在现实世界中实打实地投入这些成本。且等到在虚拟世界中将其余问题解决后,现实世界工厂能够只负责生产,这一过程大大加快了产品设计迭代的速度。

基于此,2022年6月,西门子表示继续与英伟达合作,将旗下Siemens Xcelerator平台与NVIDIA Omniverse平台结合,创建一个工业元宇宙,降低工厂、建筑物的运营成本,并加快新产品设计的速度。

而虚拟数字化工厂的搭建都离不开工业元宇宙底层技术支撑。

工业元宇宙底层技术

亿欧参与撰写的《元宇宙与碳中和》将元宇宙技术支撑分为六大底层技术:物联网技术、区块链技术、交互技术、电子游戏技术、人工智能技术、网络及运算技术。这些技术融合到极致,将会打造出一个三维的、完全平行于现实社会的虚拟世界,将现实搬上虚拟世界将只是元宇宙的第一步。

根据《2022中国工业元宇宙产业研究报告》,工业元宇宙底层技术将分批次爆发,2030年以后工业元宇宙有望进入雏形阶段:底层技术突破(2022-2027);产业跃升变革(2027-2032);工业元宇宙雏形(2032-2042)。具体为:

MR技术群:VR/AR/MR和全息投影技术在工业场景实现规模化落地,20%的生产一线员工可以熟练掌握如何借助新型头盔提高工作效率。

算力技术群:性能计算机、智能超算中心、边缘计算中心等实现低成本扩张,运算量约为2022年的500-800倍,且能保证高并发实时运算需求。

数字孪生技术群:跨企业、跨行业的数字孪生术语、架构和模型等相关标准成熟且落地,从产品到设备、产线、工厂实现全要素数字孪生,且与物联网实时数据联动。

AIoT技术群:在边缘智能计算优化的基础上,标准化、低成本的工业大数据解决方案实现推广复制。

区块链:一方面,区块链性能不足核心技术瓶颈得以突破,另一方面,区块链技术不断适配工业分布式协作场景,工业元宇宙经济体系初步建立。

计算机图形学:计算机图形学技术与行业Know-how相结合实现深度融合,物联网感知层数据借助3D建模软件等转化为海量实时的3D可视化内容。

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,考虑到场景需求相关性和设备替换成本,3至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。

目前,MR硬件和软件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。

(图源:亿欧智库)

此外,算力是工业元宇宙运行的基础,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。

中国工程院院士刘韵洁在2022年全球6G技术大会上表示,元宇宙相关技术的实现需要依靠超强算力,AR/VR、区块链、Al分别需达到3900EFLPOS、5500EFLPOS,以及6000EFLPOS级别算力,以提供连续长周期、突发短周期智能服务。

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(图源:亿欧智库)

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。

尾声

实际上,元宇宙在很长一段时间内都是处于概念阶段。业界普遍预计,相关技术至少还需要10到20年的积累才能逐渐实现元宇宙产业雏形。中信证券都无奈表示,“当前时间点很难给出元宇宙的短期受益投资标的”。

这也让很多人对工业元宇宙也持有保留意见,但在众人观望的同时,并不妨碍头部企业“以身试险”。

2020年以来,多家公司涉足并持续深入布局工业元宇宙,当前国内不少企业正在向智能制造靠拢,高度依靠全自动化生产线生产的手机行业是其中的典型之一。比如小米智能工厂一期已经下线生产,二期工厂也将预计2023年底开始投入生产。此外,国内汽车厂商吉利汽车从新车设计、工艺开发、试产验证等都已大量使用赛博物理系统,大大缩减了新车研制的周期。

亿欧智库表示,未来1-3年,工厂三维可视化场景和跨空间多人协作类场景需要重点把握,场景痛点将驱动技术持续突破。

其中,三维可视化可以实现信息的高效精准传递,使更多生产一线员工接触到工业数据,并且更加直观地了解隐性数据,快速分辨出“有用的”和“没用的”数据,促进数据有效利用。

此外,疫情因素催化下,大批工业企业被迫停工,远程协作逐渐成为刚需,员工借助XR眼镜解放双手,在虚拟场景中进行沉浸式协助有望成为效率最高、效果最好的工作方式之一。

亿欧智库已经撰写《2022中国工业元宇宙产业研究报告》,关于2022年中国工业元宇宙最新详细数据以及行业趋势判断,请参阅亿欧智库研究报告《2022中国工业元宇宙产业研究报告》(https://www.iyiou.com/research/202207191025#pdf-tips)。同时,亿欧智库诚邀产业链上中下游相关企业、协会、专家、高校、研究机构等参与其中,共同探讨中国工业元宇宙产业。如有合作意向,请填写以下表单(https://shimo.im/forms/BCsyrX0GRFEtw0Kh/fill )

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