工业元宇宙应用评估体系报告（2024年）

（2024年） 中关村区块链产业联盟2024年12月 版权声明 本白皮书版权属于中关村区块链产业联盟，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中关村区块链产业联盟”。违反上述声明者，本单位将追究其相关法律责任。 编制说明 组 织 单 位：中关村区块链产业联盟 牵头编制单位： 中国信息通信研究院 参与编制单位：（排名不分先后） 浙江大学北京工业大学信通院（江苏）科技创新研究院有限公司宁波元宙星链网络科技有限公司 编写组主要成员：（排名不分先后） 刘阳、池程、尹子航、罗璨、程彤彤、徐婷婷、姚頔、田娟、童晋、丁明慧、张一剑、娄翔飞、李萌、叶凌志、杜项杰 前言 在新型工业化的发展趋势下，工业元宇宙作为未来产业发展方向之一，逐步成为数实深度融合发展的新载体，推动工业经济高质量发展。通过构建虚实融合的工业环境，工业元宇宙实现工业全要素、全价值链、全产业链的智能化管理和优化，为制造业带来前所未有的变革机遇。 随着工业元宇宙应用的不断深入和拓展，如何科学、系统地评估其应用效果，成为确保工业元宇宙健康、有序发展的关键。2023 年工信部等五部门发布《元宇宙产业创新发展三年行动计划(2023-2025年)》，提出培育三维交互的工业元宇宙，打造产线、工厂、园区级标杆应用，建立分级分类的成熟度评价体系，为工业元宇宙的应用发展提供明确的政策指引和发展方向。 本研究报告聚焦“工业元宇宙应用评估体系”的构建，旨在通过深入分析工业元宇宙的发展现状以及典型发展模式，设计合理的评估方法和评估模型，形成全面、客观、可操作的工业元宇宙应用评估体系，对工业元宇宙在不同层级应用场景下的实际效果进行全面、准确的评估，为工业元宇宙的广泛应用和持续优化提供有力支撑。 目录 一、工业元宇宙应用评估体系研究背景 ................................. 1 （一）工业元宇宙成为世界各国未来产业布局的重要内容 ..............1（二）全球主要国家积极推进工业元宇宙发展 ........................6（三）我国高度重视工业元宇宙应用规模提升 ........................9 （一）平台化设计模式：时空交融的创新协作 .......................10（二）智能化制造模式：虚实结合的全球协同生产 ...................11（三）个性化定制模式：沉浸体验的全方位参与 .....................12（四）网络化协同模式：全局可视的产业链优化 .....................13（五）服务化延伸模式：虚实共生的高效交流 .......................13（六）数字化管理模式：全息洞察的智能工厂优化 ...................14 三、工业元宇宙应用评估体系 ........................................ 15 （一）构建原则 .................................................15（二）评估方法与评估模型 .......................................16（三）评估指标说明 .............................................18四、工业元宇宙应用评估等级划分 .................................... 47（一）一级阶段：基础级 .........................................47（二）二级阶段：规范级 .........................................48（三）三级阶段：成熟级 .........................................49（四）四级阶段：标杆级 .........................................50（五）五级阶段：引领级 .........................................51五、工业元宇宙应用评估推进建议 .................................... 53（一）强化工业元宇宙创新技术研究及应用模式提炼 .................53（二）制定工业元宇宙应用分级分类评估标准 .......................54（三）打造工业元宇宙应用评估管理机制 ...........................54（四）强化工业元宇宙应用统计监测 ...............................55 一、工业元宇宙应用评估体系研究背景 随着新一代信息技术的快速发展，元宇宙作为新一代互联网应用和社会生态的重要组成部分，正逐步渗透到各个行业领域，其中工业元宇宙作为元宇宙在工业领域的落地与拓展，正逐步成为以扩展现实、数字孪生、内容生成等为代表的新一代信息通信技术与实体工业经济深度融合的新型工业生态，引领制造业智能化转型与创新发展。 （一）工业元宇宙成为世界各国未来产业布局的重要内容 1.工业元宇宙的概念 当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，重大前沿技术、颠覆性技术持续涌现，不断催生出未来产业发展的新领域新赛道。作为引领技术创新和驱动经济高质量发展的先导力量，未来产业是处于孕育萌发阶段或产业化初期，由前沿技术驱动，具有显著战略性、引领性、颠覆性和不确定性的前瞻性新兴产业。未来产业代表着新一轮科技革命和产业变革的方向，有望发展成为新兴产业乃至支柱产业，并对推动科技创新、驱动经济增长和塑造国际竞争格局等方面产生显著影响。 工业元宇宙是未来产业前瞻部署的新赛道，应用数字孪生、虚拟现实、增强现实、人工智能、物联网、三维引擎、区块链、云计算等前沿技术，将传统工业制造与新兴技术深度融合，构建全新的智能化工业生态系统，不仅实现物理系统的数字化、网络化和智能化，还通过虚实映射、交互与融合，推动工业全要素链、全产业链、全价值链 的智慧化、协同化、开放化和服务化。工业元宇宙的核心在于实现现实世界与虚拟世界的无缝连接，通过数据的全面采集、处理与分析，优化生产流程，提升生产效率，实现工业生产的智能化转型。工业元宇宙不仅代表未来工业发展的新型模式，更是成为世界各国在未来产业布局中的重要方向。 2.工业元宇宙整体架构 工业元宇宙在工业现实世界的基础上，通过搭建体验、身份、资产、平台等基础设施，形成了工业领域的社会、时空、经济和治理体系，完成现实世界与虚拟世界的“由实向虚、由虚向实”的联系，实现了物、人、组织和环境的数字化，组成“物理世界-基础设施-虚拟世界”的核心架构。工业元宇宙的参考架构如图 1 所示。 物理层。物理层包含工业生产，以及对工业全要素、全产业链、全价值链的全面感知。其中，全要素包括人、机、料、法、环、质， 全产业链包括采购、生产、物流、销售等多个环节构成的完整的产业链，全价值链包括所有参与者和生产销售等活动的组织及其价值、利润分配。现实世界通过对全要素、全产业链、全价值链的数字化，构建工业元宇宙坚实的数据基础。 工业信息层。从物理层获取的工业设计、制造、服务流程的异构多源数据进行分析处理，由信息基础设施、工业信息交互基础设施组成。信息基础设施包括工业感知、工业控制、工业网络、工业计算和存储基础设施，负责工业元宇宙领域的数据采集、处理、传输、管理和存储，确保虚拟世界与物理世界的实时交互和工业元宇宙的稳定运行。工业信息交互基础设施是智能可穿戴设备，连接物理世界和虚拟世界，为用户提供沉浸式体验。 工业系统层。根据物理世界的实时状态，在虚拟世界中进行同步仿真和建模，并对物理世界进行反馈和控制，为物理世界中的各种工业活动提供仿真、验证、优化和指导。工业系统层包括核心功能模块、数字身份管理、数字资产等模块。核心功能模块实现工业活动中资源要素的高效配置、流程优化与再造、智能决策、应用程序开发与创新，支持身份管理和资产模块的交互，包括人工智能、数据工具、工业软件、数字孪生、BaaS（Blockchain as a Service）、工业PaaS（Platformas a Service）模块。数字身份管理对工业元宇宙中用户和实体的唯一表示进行管理，实现多源异构身份信息聚合、身份信息管理以及基于可信数字身份信息的应用。数字资产主要是产业要素资本化，负责管 理和操作资产，实现产业要素的资产属性，支持工业元宇宙中数字资产的交易。 工业模型层。基于工业信息层和工业系统层，对工业生产资源进行映射形成数字化身、工业虚拟实体、工业虚拟环境、工业虚拟组织。数字化身主要是工业生产用户的映射，包括数字工人、主管和管理人员。虚拟组织主要是指对生产实体进行映射，包括数字工厂、车间、企业。虚拟环境主要是指生产环境的映射，包括数字园区和建筑等。 工业应用层。工业元宇宙通过虚实结合，极大地扩展工业现实世界，消除时空限制，并实现物理资源与数字资源的广泛整合调度。同时借助工业元宇宙带来的交互手段、展现方式、协作模式以及社会体系、经济体系、治理体系的变革，实现设计、生产、制造、服务、协同、管理等方面的全面提升，推动平台化设计、智能制造、个性化定制、网络化协作、延伸服务、数字化管理等创新应用发展，引领工业领域的数字化转型。 安全及隐私保护。工业元宇宙涉及大量敏感数据，包括生产过程、工艺参数、设备状态等数据，以及用户位置、个人信息等用户数据，可能对行业的正常运行和商业秘密构成威胁，一旦泄露或滥用，也会对用户隐私构成隐患。此外，工业元宇宙的分布式和开放特性使得安全性和个人身份信息保护变得更加复杂和困难。因此，数据安全及隐私保护对工业元宇宙非常重要，是构建其生态系统的基本条件。 3.工业元宇宙的发展意义 企业层面：引领提质增效，催生商业新模式新业态。在数字化转 型的进程中，工业元宇宙作为数实融合的新型载体，引领着提质增效的新一轮变革。通过集成虚拟现实、大数据、人工智能等先进技术，企业能够在虚拟空间中模拟和优化生产流程，精准预测并解决潜在问题，从而显著提升生产效率和产品质量。此外，工业元宇宙的兴起开创了新的商业模式和业态，如虚拟产品开发、远程协作办公、智能供应链管理等，降低企业的运营成本，促进企业内部和企业之间高效协同，拓宽市场边界，增强企业的市场适应力和竞争力。创新模式与业态的涌现丰富企业的业务形态，更推动企业向智能化、服务化、绿色化方向的转型升级。 产业层面：赋能智能制造，加速产业链融合发展与协同创新。工业元宇宙正逐步成为推动智能制造全面升级的关键力量。通过将物理世界与数字世界深度融合，实现产品设计、生产制造、物流运输、销售服务等全链条的数字化和智能化，极大地提升产业链的整体运行效率和协同能力。工业元宇宙的广泛应用，促进产业链上下游企业的无缝对接与资源共享，推动新技术、新产品的快速孵化与普及，更促进跨行业、跨领域的协同创新，为构建更加开放、包容、协同的产业生态系统提供有力支撑。 国家层面：驱动新质生产力发展，助力经济高质量增长。工业元宇宙的发展对于推动我国新质生产力的发展与经济的高质量增长具有深远意义。新质生产力以科技创新为核心，强调高效、绿色、智能的生产方式，工业元宇宙是转型过程中的重要引擎。通过推动传统产业的数字化转型与智能化升级，工业元宇宙为新质生产力的发展提供 坚实的支撑，促进经济结构的优化与升级。同时，工业元宇宙还催生诸多新兴产业与增长点，为经济的持续健康发展注入新的活力。 （二）全球主要国家积极推进工业元宇宙发展 随着数字经济的快速发展，工业元宇宙已成为全球主要国家关注的焦点。作为一种融合多种前沿技术的复杂数字工业经济系统，工业元宇宙为工业领域的转型升级提供了全新的路径和工具。根据Precedence Research 的数据，2023 年全球工