元宇宙技术在智能制造领域的应用探索丨TF107回顾
6月1日，CCF TF第107期活动“元宇宙技术在智能制造领域的应用探索”吸引了3000多人在线聆听并参与互动，探讨技术理论知识及实战经验。业内3位经验丰富的专家围绕主题从不同层面分享了研究成果和行业成功实践，并与参会者进行了热烈的交流讨论。
CCF TF活动相关专家报告均收录在CCF数字图书馆【TF专辑】，欢迎长按识别，回看精彩分享。本期活动报告也将于近期收录，欢迎持续关注！
近年来，随着业界对元宇宙的认识逐渐清晰，更多的目光关注到元宇宙的应用价值、应用场景以及技术实现。从工业场景维度来看，从产品设计、生产过程、运营维护到衍生服务的全生命周期都存在元宇宙与工业结合的着力点。为深入了解工业元宇宙在产品全生命周期的应用情况，推动元宇宙相关新兴技术在工业领域深入应用，助力工业企业利用“工业元宇宙”实现工业全场景链路的效率提升，实现智能制造的进一步升级，CCF TF智能制造SIG策划呈现了本期主题为“元宇宙技术在智能制造领域的应用探索”的活动，邀请了三位经验丰富的行业专家，与大家共同探讨相关技术理论知识及实战经验。
本期活动中，驭光科技AR业务负责人朱庆峰，NVIDIA中国区Omniverse Manager彭斯巍，联想研究院研发高级总监钟将为对元宇宙技术在智能制造领域应用探索的相关技术理论及应用的见解。来自高校、科研院所及各行各业的参会嘉宾享受了此次的线上技术盛宴并围绕主题展开了深入探讨。
CCF计算机应用专业委员会执行委员、联宝（合肥）电子科技有限公司CIO、安徽省CIO协会理事，联想工业互联网研究院智库委员会委员徐文胜作开场致辞。徐文胜在IT全球化战略部署、智能制造流程建立，以及数字化信息平台建设等方面经验丰富，并拥有多年智能制造及工业互联网的实践经验，简洁的开场介绍将参会嘉宾带入了思考。近年来，随着元宇宙产业的蓬勃发展，得益于人工智能、VR、AR、网络及运算等多个前沿科技的不断升级，元宇宙的应用已经落地多个行业。工业元宇宙是元宇宙产业中的重要一环，是元宇宙相关技术在工业领域的应用，它以促进虚拟空间与现实空间的联动为主要手段，通过虚拟空间中的协同工作和模拟操作，引导现实行业的高效运作，赋能工业制造的各个环节、场景。那么，制造企业如何构建与部署工业元宇宙应用解决方案，快速部署相关核心能力，实现工业元宇宙的应用落地，加快促进企业数字化转型，助力智能制造全面升级？由此引出了嘉宾对元宇宙技术在智能制造领域应用探索相关的深入分享。
《AI大模型时代，智能制造+AR的探索与应用》
朱庆峰首先从AI大模型对人类社会和技术的影响切入，通过AI大模型问答引出AR在感知交互领域的一些应用案例及限制因素。朱庆峰指出，工业元宇宙区别于工业互联网的最显著特征是虚拟世界和现实世界的互动方式和互动体验的变革。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，工业元宇由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。
朱庆峰通过具体的设备分别介绍了VR、AR、MR的应用场景如培训、维修、巡检维保、远程指导、操作辅助、空间设计等。展开论述了当前AR设备落地应用存在的一些技术难点和限制因素如光学、传感、硬件成本、续航、定制成本及软件算法移植等，很难做到兼顾。比如AR、VR都是属于近眼显示，在显示上会运用一些特殊的技术，比较常见的有几何光学和衍射光学；沉浸式的传感系统里面有非常多的传感器，还要有对应的算法以及芯片做算力支持，会带来一系列的功耗、电池重量和散热等问题。
最后，朱庆峰分享了AR的新进展，指出衍射光波导及MicroLED显示屏的技术突破有可能成为AR可全天佩戴产业化的拐点，并结合AI大模型对AR设备在智能制造领域的应用作出了展望，通过AR实时收集人的行动及工作数据实现数字化、利用AI的决策分析实时提供辅助，通过AR显示以智能助手的方式，让人实时的用AI的能力帮助工作者提高相应的生产力。
《窥探英伟达工业元宇宙平台Omniverse》
彭斯巍以几个真实的工业元宇宙应用案例切入，让大家对工业元宇宙平台Omniverse的各种应用场景建立了直观的认识。同时分享了USD的基本知识。他指出，USD以层的形式来组装场景、组装数据，可以把整个模型的结构，光线材质及物理属性，全部以层的形式打包成文件导入平台，让设计师可以在平台上实时协同工作，构建工业场景模型。工业元宇宙平台Omniverse通过不同的接口插件打通不同的软件之间的壁垒让数据可直接汇总到平台，且打通IOT和传感器实现不同设备的数据采集，构建数孪生的行业生态。
接着以汽车行业为例，从产品的设计，智慧工厂及市场营销三个方面介绍了如何通过Omniverse实现工业元宇宙应用落地搭建数字化工厂。产品设计方面，通过平台打通不同设计工具之间数据实现设计师协同查看产品三维实时的效果，实现产品设计的过程快速迭代变更。智慧工厂方面，Omniverse具有不同功能开发组件，可实现不同企业不同流程及功能的需求，可利用大数据加载以及可视化的功能构建新厂三维模型，点云数据及仿真数据助力老厂改造。此外，通过实际案例展示了平台在数字化工厂建设的一些具体应用如验证设计及布局的合理性，整个产线的仿真一比一还原，基于追踪的视觉机器人的训练等。市场营销方面，Omniverse作为一个物理真实的引擎，可以实时渲染出非常逼真的物料，竞争图片，或动态视频，进行产品展示。
最后，彭斯巍对构建工业元宇宙需要的硬件平台作了简要介绍，让我们对如何构建工业元宇宙平台以及元宇宙落地后的AI应用方向有了初步认知。
《行业元宇宙架构与实践》
钟将为从探索产业数字化出发，讲述了当前行业元宇宙是数字与实体经济融合发展的新载体，将带来全场景和数实融合应用，汇聚丰富的数字资产，极大地提升工业价值创造，将重构数字工业发展新生态。钟将为针对工业元宇宙实现价值的四种方式展开分享，虚实映射主要是体现在多模型的构建和融合以及3D可视化；虚实融合主要是实现双向虚实融合，虚实之间实现无缝融合，需要实时云渲染技术及沉浸式的空间交互；虚实联动主要体现在真实世界的改变和改造上，在虚拟世界里面做好任务编排后，怎么在实际的物理世界里去执行任务，其中还有双向的交互的、协同的过程；仿真测试通过孪生体构建后，实现分析预测诊断训练，通过工厂设备这些预测性的维护、预测或者预先的布局演练让真实世界的运行成本大幅降低。钟将为通过实际案例展示了元宇宙在不同场景的具体应用。
钟将为指出，虽然元宇宙描绘的场景非常好但当前要去使用，其实有一些难点问题，一是元宇宙的使用门槛设备问题，比如物理入口设备，二是构建问题，当前很多元宇宙里需要的3D内容来自手工建模或者传统的基于视觉的扫描建模，但是要花很多时间去构建，所以在数字资产非常缺乏、构建成本很高的情况下，推广肯定有问题。三是交互问题，虚拟世界于真实世界要发生联动，才能够真正的对真实世界产生影响。
接下来，钟将为分享了从硬件到软件的端到端元宇宙解决方案，阐述了企业如何快速构建元宇宙的解决方案，真正部署到实际应用场景里面去。钟将为介绍了适用于行业元宇宙的空间-“元”空间如何通过特征定位地图、Mesh结构模型纹理表征模型及语义模型，提供完整的面向人和机器的空间计算服务；如何通过NeRF的实现高精度的三维空间构建；如何通过特征地图结合视觉定位支撑虚实空间链接。
最后，钟将为通过实践案例展示了不同行业构建工业元宇宙平台所需要的硬件、核心能力、方案组成及核心功能，为企业后续搭建工业元宇宙提供了良好的借鉴。
提问互动环节，线上嘉宾积极参与，提出了很多实际且深刻的问题，例如“针对AR技术智能工厂的设备运动模型仿真，数据模型的建立方面，有什么建议？”“omniverse在处理数据传输时，比如工厂流水线上的多机器人数据实时的传输或监测，目前多采用什么方式？”“落地元宇宙项目对于生产厂商有哪些门槛条件吗”等等。
三位分享嘉宾就观众提问表达了自己的看法：
彭斯巍回答道,目前数字孪生工分为两部分，一是设计和建造，二是运营和维护，目前Omniverse还在解决设计和建造上的前端问题，后面的运行监测部分，尚未完全落地，未来会分两个方向发展，一是优化前端设计，二是后面的监测和数据传输。
钟将为回答道，对大厂来讲数字化底座建设已较好，已实现一定程度的自动化运营，更容易挖掘元宇宙发挥空间的地方，比方说在空间里面做智能化运营，做创新发展，这都是元宇宙能够提供的能力。对于中小企业来讲，可能数字化底座都没有做好，这种情况下，去说元宇宙市场的需求可能还没那么快，但可以在数字化底座建设的时候，有意识的或者有准备的去把基础设施，比如说数据的互通、算力的基础提前做些预留，方便条件成熟后可以快速实现元宇宙的落地。
本期活动内容丰富，2个小时的线上分享，从理论到实践再到实际工程应用，层层递进分享了专家眼中的工业制造领域相关的元宇宙技术在智能制造领域的应用探索和具体实践，线上交流气氛热烈。
智能制造SIG活动安排：
6月29日 TF110 | 国产工业软件的应用实践 | 智能制造SIG |
11月11日 TF124 | 工业互联网在消费电子制造业的应用与探索 | 智能制造SIG |
关于CCF TF
CCF TF技术前线(Tech Frontier)创立于2017年6月，旨在为工程师提供顶级交流平台，更好地服务企业界计算机专业人士，帮助企业界专业技术人士职业发展，通过搭建平台实现常态化合作和发展，促进企业间、学术界与企业间技术交流。目前已组建知识图谱、数据科学、智能制造、架构、安全、智能设备与交互、数字化转型与企业架构、算法与AI、智能前端、工程师文化、研发效能、软件质量工程等十二个SIG(Special Interest Group)，提供丰富的技术前线内容分享。2023年全年，CCF TF将在线开展20场活动，会员免费参加。
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