2022年元宇宙系列白皮书∶中国工业元宇宙发展洞见

国务院印发的《“十四五”数字经济发展规划》提出，到2025年，数字经济迈向全面扩展期，数字经济核心产业增加值占GDP达到10%。纵深推进工业数字化转型，加快推动研发设计、生产制造、经营管理、市场服务等全生命周期数字化转型。推动数字城乡融合发展，因地制宜构建数字孪生城市。作为数字经济的集成，随着数字经济产业值及技术的持续提升，工业元宇宙将进入快速发展阶段。

从国家到地方层面，以数字孪生、工业互联网、元宇宙为代表的数字产业成为中国“十四五”期间经济发展的重点，政策在驱动关键技术发展的同时，加速元宇宙在工业制造、文旅、汽车等行业的融合落地。

从技术端来看，数字化智能改造和产业融合是“十四五”规划的重点推进工作，以人工智能、VR/AR、数字孪生为代表的数字技术将迎来快速发展；从需求端来看，政策驱动企业数字化转型，深化研发设计、生产制造等环节的数字化应用，鼓励数字化平台与工具的发展与普及。从发展方向看，全面推行数字化转型和升级是中国当前发展的战略重点，工业元宇宙则是数字化发展的必然趋势。

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工业元宇宙的价值与定义

工业元宇宙即将元宇宙相关技术，包括物联网技术、AI技术、交互技术、智能网络技术、超级算力技术、区块链技术、数字孪生技术和虚拟引擎技术等，应用在工业领域，在虚拟世界中实现对现实工业环境中的研发设计、生产制造、运维管理、销售服务等环节和场景的全面模拟，覆盖工业生产全链条环节，通过融合虚拟世界和现实世界，实现工业的改进和优化，形成全新的制造和服务体系。

工业元宇宙最重要的价值在于，对现代工业的复杂系统，做彻底的、全方位的、系统的数字孪生，使整个工业处于完全的数字化、智能化和信息化的直观状态，并且使整个工业体系能够在虚拟化的背景下重构，这种重构打破了传统工业、行业和企业的边界与束缚，真正实现在技术支撑下的产业融合，最大化地提高生产效率。

其次，工业元宇宙实现可持续性的降本增效。通过设备数字孪生及流程全面数字化，提供生产系统的全数字孪生镜像，工业元宇宙能够实现生产托管，对物流、物资配送等，提供供应链的全链条管理；对能源、电力等，提供镜像分析与模拟试错场景；解决迭代试错成本高昂、升级困难的问题，实现可持续性的降本增效。

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工业元宇宙产业链图谱

工业元宇宙产业链可分为基础设施层、核心层和应用层，中国企业在基础设施层的布局相对领先，基本可实现自主可控；核心层的关键技术、软硬件等主要依赖进口；应用层多为本土企业与外企协同合作。

当前中国企业在数字孪生引擎（如虚拟引擎，可视化工具集）领域主要依赖海外引进，而Unity引擎为其中的主流代表。Unity在引擎技术方面处于绝对的行业领先地位，尤其在游戏开发领域。2021年，全球排名前1000的移动游戏中，用Unity引擎开发的数量高达71%，同时，Unity引擎也在建筑、汽车、制造等泛工业领域被广泛地应用。

现阶段工业元宇宙的应用场景主要集中在智慧城市、智慧交通、智能制造、智慧建筑、智能汽车、智慧能源等领域，通常由中国企业协同海外企业共同完成。

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工业元宇宙产业发展机遇

在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》《“十四五”数字经济发展规划》等政策引导的数字化转型浪潮下，针对促进元宇宙相关技术与各行业的深度融合，工业元宇宙以实现物理世界与信息世界交互与共融的需求应运而生，以实现制造业、工业等行业全要素、全产业链、全价值链的互联互通，从而不断催生新业态、新模式和新产业，相关企业将在这次数字化浪潮中尽享时代发展红利。

中国数字经济规模于2021年达到45.5亿元，占GDP比重为39.8%，成为中国经济增长的主要引擎。尽管中国数字经济规模稳居世界第二，但制造业、工业等领域的数字化水平仍然不高，例如2020年中国数字工业经济渗透率仅为21%，仍有广阔的增长空间。

当前中国处于迈向高质量发展的转变阶段，产业数字化转型升级是其中的重要抓手，在此背景下，中国将加速推动数字化技术与实体经济的深度融合，为数据标准与安全、数字人才培育、新一代信息技术发展等领域带来新的发展机遇。

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工业元宇宙技术架构

在政策规划支撑下，工业元宇宙的技术架构链条逻辑上分为基础层、技术层、能力层、终端层、应用层五大板块。其中核心技术层涉及多类技术群的融合和创新，能力层是工业数字孪生核心技术能力构成。完整的“工业元宇宙平台”将赋能工业制造、城市规划与管理、建筑工程与施工、交通、能源等行业领域。

工业元宇宙丰富的特征和广泛的应用决定它的实现具有高复杂度，涉及多类技术群的融合和创新。工业元宇宙技术体系包括数字孪生技术群、智能网络技术群、泛AI技术群、新信息通信技术群以及工业制造相关技术群。多类新型技术的融合创新为工业元宇宙深入建设、迭代升级提供支撑能力。

工业元宇宙通过应用数字孪生技术实现城市物理空间、社会空间以及数字空间在时间维度和空间维度更加精准的映射、更加紧密的连接和更加多维的联动，通过AI、物联网、云计算、区块链等新一代信息技术实现三元空间的协同演进和共生共智。

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工业元宇宙技术实现路径

工业元宇宙是数字孪生与元宇宙对偶，是元宇宙在工业相关领域的映射。实时IOT数据在数字孪生模型中的应用推动工业全业务流程闭环优化，并持续通过数据修正和完善物理模型。技术层面，在工业自动化的基础上，数字孪生在实时性、参与度和闭环性等方面提出了更高的要求，因此将会由许多独立工具、平台、基础设施、协议等来支持其运行。

数字孪生的本质是设备可识别标识、工程人员知识经验及管理层关键决策在系统流程中的闭环传递，最终助力企业实现高水平的数字化、智能化转型。随着工业互联网、5G、AI、云计算等技术成熟度提升，数字孪生的应用逐步拓宽和深化。

从工业元宇宙的实现路径来看，关键的技术路径是数字孪生对物理对象向更精准数字化映射。实现物理对象的结构包含对象名称、外观形状、实时工况、工程机理、复杂机理等不同组成部分，而每一部分均可通过数字化工具在虚拟空间进行重构；如对象名称可以通过信息模型表述，外观形状可以通过CAD建模表述，实时工况可以由IOT数据采集进行表述，工程机理可以通过仿真建模进行模拟，以及复杂机理可通过AI解构。

传统数字化应用更多是在描述物理对象某个剖面特点，数字孪生是基于多类数据与模型的集成融合实现对物理对象更精准、更全面的刻画。

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工业元宇宙功能应用

三维建模是构建元宇宙的基石。在元宇宙的空间中，物理对象数字化的过程即是其在虚拟空间中三维重建的过程，结合数字孪生，可对真实世界的物理对象在虚拟空间中完成映射，实现1:1的三维仿真模型。

在三维建模的基础上，融合工业互联网平台、人工智能、云计算等技术，可实现对整个工厂的运作流程的模拟仿真；以真实的生产线为基础，通过对真实生产线上的每一台设备进行实景三维建模与仿真，并将搭建好的三维仿真模型置入虚拟空间内，以此搭建出一整套虚拟的生产线，并进行数据同步，完成真实生产线和虚拟生产线的实时联动，并可通过智能终端操控虚拟对象，以虚实设备联动的方式完成对物理设备的远程指令下达。

同时，实时联动的物理对象及其数字孪生体，能够高效地帮助管理者进行产线、设备的实时监测与运维管理。借助虚拟交互技术与VR/AR等终端设备，用户可进入到搭建好的虚拟场景中，参观数字工厂，与虚拟世界形成交互。

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工业元宇宙应用场景

中国工业元宇宙持续渗透多个行业的应用场景，目前在智慧城市、交通、汽车、建筑、制造、能源等行业已有不同程度的应用：

（1）在制造业领域，工业元宇宙聚焦于产品数字化设计、工艺流程管控和重大设备管理等场景，赋能生产制造全流程数字化、智能化、可视化与自动化；

（2）在城市管理领域，工业元宇宙赋能城市规划、建设、治理、优化等全生命周期环节，实现城市全要素数字化、全状态可视化、管理决策智能化等；

（3）在交通与汽车领域，工业元宇宙应用于交通工具的功能设计与研发、仿真测试、自动驾驶、故障诊断与设备维护等细分场景，助力城市交通智慧水平显著提高，大幅提升市民出行体验；

（4）在建筑领域，工业元宇宙赋能建筑规划设计、实施、运营维护等环节，实现高效、协作、低碳、安全的建筑产业现代化；

（5）在能源领域，工业元宇宙的应用覆盖能源生产、储运、管理和消费等场景，赋能能源系统全要素数字化、实时化、智能化和可视化。

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工业元宇宙应用实践之Unity与腾讯云RayData

当前，中国进入数字中国建设的提速阶段。三维图形生成、动态环境建模、快速渲染处理等技术的创新，让线上线下、虚拟现实之间不再有明确的边界，催生出大量数字孪生应用场景。

在这样的时代背景下，腾讯云RayData携手Unity，带来更加丰富的生产资料、高效规范的工作流程和极具生产力的产品工具，正与百万开发者一起，共同加速数字中国建设，释放更多的数字生产力。

腾讯云具备在数字孪生、3D引擎、实时渲染、边缘计算等全真互联技术体系推进数实融合的作用，以及安全可靠的云服务。腾讯云旗下的RayData是大数据可视化领域的开拓者，拥有丰富的大数据可视化行业经验。而Unity在3D内容创作和运营领域有深厚积累，腾讯云与Unity具备充足的合作空间，双方于2022年9月30日签署战略合作协议，携手打造行业最佳实践。

Unity与腾讯云RayData就产品与技术、平台与生态等维度进行深入合作

产品与解决方案：发挥双方各自的优势，融入GIS、BI等行业模块，联合打造行业级客户端和SaaS级产品，打造面向工业元宇宙时代的标准化产品解决方案。

平台：双方结合RayData积累的数字化生产资料和Unity广阔的产品平台，以及更多数字化企业和团队，打造全行业资产中台，持续提供内容和功能迭代服务与技术支持，实现全行业覆盖，满足行业对于敏捷化生产的需求。

行业标准：双方通过统一产品出口来推动数字孪生标准工作流程的建设。

技术：腾讯云RayData强大的数据可视化技术和Unity的3D引擎技术融合，赋能产业开发者释放数字化生产力。此外，双方致力于通过确立技术路线，让项目成果可高效复用，从而提高项目品控，降低人效成本。

生态：通过产品与解决方案的打造，平台的开发以及技术的融合能够将双方的生态圈融合并进一步扩大，覆盖更多用户、企业和开发者等，构建更全面更多元的生态。

部分报告内容如下：

来源：沙利文、头豹研究院

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