電信運營商布局工業元宇宙，創新實體經濟發展的探討

□ 文 劉嘉瑞 崔立鵬

0 引言

2023年9月，工業和信息化部等五部門聯合印發《元宇宙產業創新發展三年行動計劃（2023—2025年）》（以下簡稱“行動計劃），為工業元宇宙發展指明了方向，帶來諸多產業升級新機遇。工業元宇宙結合5G、XR、AI、區塊鏈等新型信息技術，使數據更深入地服務于企業運營、資源調度、人員協同等，加速形成虛實互動的智能制造新模式、提升工業價值創造、重構數字工業發展新生態、推動工業互聯網向未來高級形態發展。工業元宇宙技術將進一步釋放我國傳統工業優勢，創造出巨大的經濟與社會價值。

1 工業元宇宙賦能新型工業化

我國制造業體系全、場景多、市場大，具備發展元宇宙產業的堅實基礎，但在關鍵技術、產業生態、標準治理等方面仍存在短板弱項。元宇宙在工業領域的應用和發展即通過對復雜工業場景的全域感知、孿生建模和深度仿真，實現對工業系統和生產過程中全要素的協同管控和全局優化運行，形成人際協同、虛實互控、數字融合對應新的生產模式。

1.1 工業元宇宙“6+3”總體體系架構

工業元宇宙是復雜先進的新型數字化工業系統，了解其系統全貌至關重要?？偨Y產學研各界對工業元宇宙的系統闡述，可以初步提出工業元宇宙總體體系架構，主要由“6大層級+3大保障體系”組成（如圖1所示），自下而上包括：

圖1 工業元宇宙系統總體體系架構

● 資源層：虛實融合的人、技術/設備、組織、數據/知識、材料、資金等工業六要素；

● 感知層：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、6G、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：面向工業制造領域的全系統全生命周期創新應用；

● 保障體系：面向工業元宇宙的安全防護、標準規范、生態運營的三大保障體系。

1.2 工業元宇宙推動實體工業數智化發展

工業元宇宙是新一代信息技術與制造業深度融合的產物，通過虛擬現實、增強現實、云計算、大數據、人工智能等先進技術的融合應用，推動工業生產從物理空間向數字空間拓展，提供更為真實的沉浸式體驗。工業元宇宙通過數字孿生等創新技術，構建實體工業生產的數字模型，實現仿真模型和實體工廠的相互融合與促進，從而推動工業的生產流程更加精準和高效。

首先，元宇宙幫助實現工業生產體系的靈活協作。通過“數字孿生工廠”以及基于XR技術的智能眼鏡，元宇宙技術幫助工業生產體系實現了虛擬空間與實體生產體系的靈活協作，在各環節提升協作效率。其次，工業元宇宙極大降低工業領域人力與時間成本。通過元宇宙技術實現多角色在虛擬裝配空間的協同工作，指導實體工業高效運轉，賦能工業各環節與場景，達到降本增效的目的。

1.3 工業元宇宙應用場景將實現產品全生命周期覆蓋

綜合產學研各界觀點，工業元宇宙發展主要可分為三個階段：

● 底層技術突破（2022-2027年）；VR/AR/MR和全息投影技術在工業場景實現規?；涞?，20%的生產一線員工可以熟練掌握如何借助新型XR頭盔提高工作效率。

● 產業躍升變革（2027-2032年）；工業元宇宙由單點式場景應用過渡到示范性推廣、再到全面普及，最后促進產業整體變革。

● 工業元宇宙雛形（2032-2042 年）：一批工業元宇宙時代的新型應用場景將誕生，虛擬世界的應用場景、虛實交互類場景將相繼出現。

當前，現有工業元宇宙案例更傾向于“數字孿生”技術的應用。未來，工業元宇宙的應用場景將覆蓋從生產制造到營銷服務的產品全生命周期，由“虛”向“實”指導和推進工業流程優化和效率提升。其中，生產制造、技能培訓、營銷服務三個場景較為典型。

1.3.1 生產制造

通過打造工業元宇宙平臺，員工及組織者能夠沉浸式體驗數字工廠的建設、生產、運營全周期，利用XR、人機交互設備與虛擬智能工廠中的設備、生產線進行實時交互，直觀、便捷地優化實際生產流程，實現生產線產能提升。

例如，日本川崎重工使用微軟工業元宇宙產品對工廠的工人在生產、維修和管理供應鏈等方面提供幫助，用于制造機器人。員工通過Azure Percept 邊緣計算系統與HoloLens 相結合，能夠更快地發現生產線發生故障的原因，并使用HoloLens與專家遠程連線交流，通過AR 技術的視覺提示引導他們完成維修過程。

1.3.2 技能培訓

工業元宇宙能夠通過VR設備在虛擬世界中操作與專業技能有關的虛擬交互設施，為員工提供更加直觀、生動的培訓方式，使員工能快速掌握崗位所需技能。對于石油化工、重型機械等特殊行業，可以通過工業元宇宙平臺搭建虛擬空間，盡可能避免實際操作過程中可能產生的安全風險。

例如，羅克韋爾公司使用FactoryTalk InnovationSuite系統平臺為員工提供AR 線上技能培訓，受訓人員利用便攜的平板電腦、手機或AR眼鏡即可接受高度擬真的互動演示、培訓。系統記錄整個過程來幫助管理者分析、精確定位知識差距并通過進一步培訓解決這些差距，提升員工能力。

1.3.3 營銷服務

工業元宇宙能夠為產品提供透明化的溯源系統，讓客戶能夠直觀地查看產品的質量、原料等各種詳細信息，甚至實際參與生產過程，使客戶體驗大幅提升。另一方面，工業元宇宙也為產品銷售開啟了虛擬商品渠道，通過實物商品與虛擬商品結合的方式，進一步刺激消費欲望。

2022 年，寶馬中國推出一款“ifactory 體驗之旅”云游戲，用戶無需下載，即可在1∶1還原的里達廠區開放空間中虛擬漫游，在沖壓、涂裝、總裝等車間進行參觀及模擬參與裝配過程，通過線上的方式在里達工廠“造”一輛BMW i3。

隨著數字經濟在國際競爭中的加劇，發展更高水平、更有競爭力的先進制造業已成為全球的戰略共識。通過促進各類資源要素加速流動、各類市場主體加速融合，元宇宙可極大提高制造業生產效率和供給質量，全面加快我國制造業數字化轉型步伐。

1.4 《行動計劃》為工業元宇宙發展指明方向

《行動計劃》提出以構建工業元宇宙、賦能制造業為主要目標，大力探索虛實互促的制造業創新變革，提出從三個方面培育三維交互的工業元宇宙，包括在工業關鍵流程的元宇宙化改造、重點行業工業元宇宙布局、探索工業元宇宙創新應用模式。

在重點行業布局和應用場景拓展方面，2022 年11月，工信部工業文化發展中心發布《工業元宇宙創新發展三年行動計劃(2022-2025)》，提出3 年實現“三個100”的目標，其中之一是面向工業制造、數字文旅、教育、醫療、能源、建筑、媒體、農林、交通運輸、城市管理、公共服務、商務辦公、安全生產、倉儲配送、數字藝術消費等重點行業，推動工業元宇宙技術、產品的集成創新和試點示范，打造100 個工業元宇宙標桿應用，培育一批應用解決方案供應商。此次五部門印發的《行動計劃》則大大縮小了優先布局的重點行業范圍，提出針對家電、汽車、船舶、航空航天、重大技術裝備、電子信息制造等離散型制造業，加速實現基于工業元宇宙的跨行業協同。

2 電信運營商具有布局工業元宇宙的先天優勢

一方面，工業元宇宙對網絡、算力、數據傳輸能力等底層基礎設施提出了極高要求。長期以來，運營商構建5G、云計算、智慧中臺為基礎的“連接+算力+能力”新型基礎設施，形成了“云、網、邊、端”的各層次能力布局，具有深厚的網絡、算力技術沉淀，形成了元宇宙發展的相關技術儲備，未來通信網絡以及算力的發展也將極大程度地影響元宇宙發展的進程。

另一方面，工業元宇宙業務涉及“端—管—云—內容”等全產業鏈技術需求，而電信運營商早已從傳統語音、流量等業務向內容、終端、云、物聯網等全業務轉型，同時擁有大數據、AI、物聯網、云計算等領域先進技術優勢，電信運營商有望憑借其行業地位和技術積累在元宇宙發展的過程中開啟新一輪增長曲線。

2021年元宇宙概念爆發以來，國內外科技巨頭開始積極布局元宇宙產業，電信運營商也陸續加入。例如，日本移動通信網公司（NTT Docomo）把元宇宙視為移動互聯網之后的下一個發展方向，并應用NTT正在發展的次世代通訊技術，研發更輕巧好用的眼鏡式VR終端裝置。同時，利用元宇宙空間提供工業應用、開發軟件等，與包括初創公司在內的合作伙伴合作開發工業虛擬世界工具，通過虛擬互動空間，遠程的工程師可以協同使用這些工具共同開發產品或測試原型。

相比之下，我國電信運營商在企業服務、工業元宇宙領域的部署相對較少。2022 年10月，中國電信發布工業互聯網開放平臺，建立在中國電信云網融合基礎架構之上提供數據使能服務，為制造企業提供全要素、全價值鏈、全產業鏈的數據賦能服務，打通數據孤島，驅動數據高效流通。

3 電信運營商面向工業元宇宙的發展策略與建議

未來，面對工業元宇宙發展的機遇和挑戰，電信運營商亟須通過筑牢技術底座，推動實體經濟與工業元宇宙更好地融合發展。

3.1 加強網絡、算力等元宇宙基礎設施建設

高速網絡、算力等新型基礎設施建設，對工業元宇宙產業未來發展至關重要。通過不斷推動5G專網、IPv6、區塊鏈等新型技術發展，滿足工業元宇宙數據時延、傳輸帶寬等方面需求，將為工業元宇宙提供高帶寬、低延時、高可靠的網絡接入能力。通過加速布設數據中心，推進各樞紐節點間打通網絡傳輸通道，并基于算網融合理念打造的算力基礎設施，將大幅提升在仿真分析、實時渲染等工業元宇宙場景下的算力調度水平。

電信運營商可依托國家“東數西算”戰略以及“國家云”的打造，升級云網融合基礎設施，深化元宇宙“算力網絡”建設，發揮云邊側潛力，構建算隨數動、數智相生、異構協同、數算云網一體的新型信息基礎設施。在筑牢云網基建的同時，積極與產業內各方加強合作，打造圍繞元宇宙場景的智算應用，并通過成立智能算力應用聯合創新中心等方式，助力打造新型算力生態體系。

3.2 依托云網基礎能力，輸出“元宇宙工廠”解決方案

工業元宇宙將是未來數字經濟發展的重要方向，電信運營商應依托云網基礎能力及“5G+工業互聯網”能力，做好產業數字化轉型促進工作。電信運營商可依托工業互聯網開放平臺，進一步結合工業仿真、人工智能、數字孿生等技術，輸出為傳統制造業工廠服務的“元宇宙工廠”解決方案，實現生產制造、運維管理、營銷服務的全生命周期、生產資源全要素、跨產業鏈全面連接，助力傳統制造業企業數字化轉型發展。

3.3 加強自主可控，打造工業元宇宙信創路徑

工業領域的核心軟硬件必須建立在自主可控的基礎之上，已逐步成為業界的共識。研發自主可控科技工業是工業元宇宙技術應用的必由之路，高度契合國家倡導的“大國重器”、“智能制造”政策導向。電信運營商應在建成自主可控、安全可信的分布式云的基礎上，進一步對接國家工業互聯網標識解析節點等基礎設施，建設工業元宇宙信任體系與數據安全共享平臺，保障工業互聯網可信接入，提升信息保護、數據安全共享等公共服務能力。面向制造、化工、能源等工業元宇宙相關行業企業、人員、設備，提供安全可信的數據庫、操作系統及數據存儲服務，保障中國特色工業元宇宙信息安全。

4 結束語

工業元宇宙是元宇宙新型信息通信技術和工業實體經濟融合創新的新型生產制造模式和工業生態，對促進傳統產業實現數字化、網絡化、智能化具有重要意義，也將對實體經濟和數字經濟的融合發展創造巨大的價值。電信運營商作為信息通信行業的先鋒，應發揮5G網絡、千兆寬帶、云計算、IDC、工業互聯網等網絡和技術優勢，賦能實體工業和傳統制造企業，加快助力工業元宇宙持續走深向實?！?/p>