与西门子合作发布 一个连接现实和数字世界的接口，将彻底改变我们工作、生活和交互的方式 新兴的 工业元宇宙 麻省理工 科技评论 洞察 2 麻省理工科技评论洞察 序 《新兴的工业元宇宙》是西门子赞助，由麻省理工科技评论洞察发表的报告。本报告基于2022年9月和10月期间对全球技术专家、行业分析师和学者的采访编制而成，分析了工业元宇宙的出现和应用、未来的挑战和机遇，及其将对企业和日常生活产生的影响。本报告由Cindy Waxer撰写，由Teresa Elsey编辑，Nicola Crepaldi出版。本报告由麻省理工学院独立编辑，谨代表麻省理工科技评论洞察的观点。 特此感谢以下人士为本报告付出的时间以及提供的洞察： Veronika Bienert, 西门子金融服务公司首席执行官 Ian Fisher, 西门子数字化工业软件产品管理可视化主管 Michael Grieves, 数字孪生研究院执行董事兼首席科学家 Annika Hauptvogel, 西门子技术与创新管理主管 Stefan Kögl, 西门子城项目总经理 Selim Köklü, 西门子交通交钥匙系统工程数字化负责人 Danny Lange, Unity Technologies人工智能高级副总裁 Kevin O’Donovan, 工业元宇宙与数字孪生委员会VR/AR协会联合主席 Hemdat Sagi, 大众集团Konnect开放创新中心首席战略与业务开发官 Leslie Shannon, 诺基亚趋势与创新侦察主管 Landry Signe, 雷鸟全球管理学院执行董事兼教授，布鲁金斯学会高级研究员 Matthias Ziegler, 埃森哲技术创新执行董事 2 麻省理工科技评论洞察 1ZwVaXdX8VdVaQ8Q9PtRoOtRsRiNrRoQiNrRpNaQrQsRMYsOrPwMoNqO麻省理工科技评论洞察 3 01 执行摘要......................................................................................5 02 工业的未来：元宇宙.............................................................8 03 工业元宇宙的应用：案例....................................................10 04 工业元宇宙构建模块： 数字孪生............................................................................12 05 重塑体验： 元宇宙的影响与价值.............................................................15 体验与改善人类环境..........................................................................15 打造未来型工作场所..........................................................................16 追求可持续发展.................................................................................16 06 赋能构建新兴的工业元宇宙 ............................................................18 07 结论：打造虚拟未来............................................................20 警惕画地为牢............................................................................................20 明确目标...........................................................................................20 赋能员工建立工业元宇宙...................................................................21 建立合作伙伴关系和强大的生态系统..................................................21 CONTENTS 麻省理工科技评论洞察 3 前言 我们今天的生活和未来正在被一些强大的趋势所塑造。一方面，要减少排放，节约利用宝贵资源，以守护我们文明的基础。另一方面，需要为不断增长的全球人口创造新的机遇，为日益扩大的城市和大都市营造美好的生活空间。平衡这两者是一项巨大的挑战。这意味着，我们必须使用更少的资源创造更多的东西，尤其在面对全球政治和经济秩序发生巨变的今天，我们更要这么做。 幸运的是，有一个趋势可以帮助我们应对并塑造这一挑战——数字化。从经济和社会发展的前瞻视角来看，这个趋势就是工业元宇宙。 虽然说到“元宇宙”，很多人会联想到一个供娱乐和购物的多彩虚拟世界，但实际上，工业元宇宙能够以其他技术无法实现的方式彻底改变现实世界。通过在数字世界里映射和模拟现实世界的机器、工厂、建筑、城市、车辆以及整体交通系统，工业元宇宙使虚拟测试成为可能，从而有效节省资源。这将有助于开发可持续产品，打造更加高效和可持续的工厂、建筑和城市，并助力工程民主化—通过免除风险或高附加成本，赋能每一个人开拓创新。 通过连接数字与现实世界形成反馈闭环，企业可以不断优化生产和流程。数字世界和现实世界的融合将改变我们的工作和协作方式，实现在现实世界中那样的人人与人机之间的实时交互。 本报告对工业元宇宙展开了深入探索，解释了其将如何推动数字孪生、人工智能、边缘计算等现代技术的进步并与之融合，并描述了全球社会和企业在实现这一愿景以及创建真正可持续和开放的工业元宇宙所将面临的挑战和决策。作为数字化成功的重要因素，互操作性和强大的生态系统对于构建工业元宇宙同样至关重要。 虽然本报告并没有提供如何成功打造工业元宇宙的所有答案，但它为企业和社会如何开启他们的未来旅程提供了宝贵的指导。本报告为围绕工业元宇宙开展更深入的对话建立了重要的基础，因为目前我们仍处于这一颠覆性变革的初始阶段。因此，本报告的出发点在于启发关于“如何共同塑造工业元宇宙未来”的探讨。 Peter Körte, 西门子股份公司首席技术官兼首席战略官 4 麻省理工科技评论洞察 执行摘要 工业元宇宙将彻底改变工作方式，并为企业和社会创造重要的新价值。在工业元宇宙中，企业可以在为项目投入物理和人力资源之前，在基于现实世界的沉浸式环境中，创建模型和原型，开展实时测试，实现数十次、数百次甚至数百万次的迭代。工业元宇宙工具将开创一个以数字化方式解决现实世界问题的新时代。 “现实世界非常混乱、嘈杂，有时我们难以真正理解它”，Unity Technologies人工智能高级副总裁Danny Lange表示，“工业元宇宙致力于在现实世界和虚拟世界之间建立起更简洁的联系，因为在虚拟世界中，工作更容易完成，成本也更低。”Unity Technologies是创作和运营实时3D互动内容的领先平台。 工业元宇宙——一个映射和模拟真实世界机器、工厂、城市、交通网络和其他高度复杂系统的元宇宙领域——旨在为参与者提供对真实世界的完全沉浸式、实时、交互式、持久性和同步性的映射和模拟。 现有以及正在发展中的技术，包括数字孪生、人工智能和机器学习、扩展现实、区块链、云和边缘计算，将成为工业元宇宙的基石。这些技术的融合将创造一个连接现实世界和数字世界的强大接口，实现协同效应。 西门子技术和创新管理主管Annika Hauptvogel将工业元宇宙描述为“沉浸式体验，让用户感觉置身于真实的环境中；支持实时协作；为不同应用程序之间实现无缝交互提供足够的开放性；获得参与个人和企业的信任”——远不止是一个数字世界。 麻省理工科技评论洞察 5 6 麻省理工科技评论洞察 元宇宙领域 尽管元宇宙通常被描述为一个单一的、包罗万象的数字世界，但它可以划分为三个不同的领域，即工业元宇宙、企业元宇宙和消费者元宇宙。这些元宇宙部门的发展速度尚不确定，但所有分析都预测，在这十年内，工业元宇宙及其使能技术将快速增长。 工业元宇宙 模拟的机器、工厂、运输网络和其他复杂系统，赋能工业和制造业解决现实世界中的问题。 市场预测（ABI研究） 单位：十亿美元 企业元宇宙 生产工具、虚拟办公空间等技术， 赋能企业实现沉浸式业务协作。 单位：十亿美元 消费者元宇宙 为消费者创建供其购物、游戏、社交和娱乐的多样化数字世界和沉浸式空间。 单位：十亿美元 来源：由麻省理工科技评论洞察汇编，包括来自VentureBeat和ABI研究 的数据，2022年。 虚拟空间收入（全球） $500亿 沉浸式协作和相关云收入（全球） $300亿 数字孪生和模拟技术 以及工业扩展现实收入（全球） 6 麻省理工科技评论洞察 $1000亿 消费者元宇宙的实际应用仍在发展中，而工业元宇宙的应用由目的驱动，能够针对性解决现实世界的问题，满足业务需求。工业元宇宙解决方案赋能企业优化资源效率，提高企业竞争力的同时，助力企业不断实现可持续性、韧性、去碳化和非物质化等关乎人类繁荣发展的重要目标。 本报告探讨了创建工业元宇宙需要什么，它对企业和社会的潜在影响，未来面临的挑战，以及其将塑造未来的创新应用。本报告形成了以下关键洞察： ⚫ 工业元宇宙将数字世界和现实世界连接在一起。它将实现信息、数据和决策的持续交换，赋能行业以数字化方式解决极其复杂的现实世界问题，改变组织的运作方式，创造巨大的社会效益。 ⚫ 数字孪生是元宇宙的核心组成部分。元宇宙中的虚拟模型是对真实世界的细致模拟。下一代数字孪生将是高度保真的、基于物理的、由人工智能驱动，且在元宇宙生态系统中相互联系。 ⚫ 工业元宇宙将改变每个行业。现有的数字孪生体现了工业元宇宙在彻底改变设计和工程、测试、运营和培训方面的实力和潜力。 ⚫ 日常生活将发生颠覆性变化。工业元宇宙将改变我们体验物理环境的方式，以及我们工作、生活、制造商品和旅行的方式。它将帮助我们解决实际问题，推动世界迈向更加可持续的未来。 ⚫ 构建元宇宙的关键能力和生态系统正在显现。包括连通性、计算能力、数字孪生保真度、互操作性以及隐私性和安全性。同时，必须针对元宇宙工具和应用程序设计和构建对应的市场、支付系统和监管框架。 ⚫ 合作伙伴关系至关重要。在标准和基础设施方面开展实质性的跨行业合作是构建工业元宇宙的必要条件。组织可能需要与供应商、竞争对手或客户合作，以建立复杂的技术栈，为玩家参与元宇宙奠定基础。从老牌公司到初创公司，从政府到个人爱好者，各类元宇宙玩家都将为工业元宇宙带来新的想法和声音。 7 麻省理工科技评论洞察 工业的未来：元宇宙 就像科幻小说里描述的那样，元宇宙旨在模糊物理和数字空间之间的界限，打造一个数字世界，为人们会面，买卖商品和参加活动提供高度沉浸式、高度个性化的环境。在某些方面，这个元宇宙已经存在了。例如，电子游戏《堡垒之夜》为青少年玩家们创造了一个自由探索的虚拟世界。雷鸟全球管理学院执行董事兼教授、布鲁金斯学会高级研究员Landry Signe将其形容为“一个使用三维平台的互联虚拟世界网络。通过不同技术的融合，物理、生物和数字世界之间的界限被模糊，形成了一个供人类与数字内容和其他人类互动的生态系统。” 可以说，这些沉浸式互动空间的最大潜力在于工业元宇宙。通过将高保真模拟、扩展现