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工业系统的元宇宙化，称为工业元宇宙（Industrial Metaverse）。
工业元宇宙是多种工业理念、框架和技术的元宇宙化。工业元宇宙目前最大的贡献是为工业化和信息化的发展提出了更明确、统一的方向：从全面的务实走向虚实结合、共同发展。所有技术都是为适应变化的工作场景而不断升级沉淀的结果，如工业4.0中，虚实融合仿真技术（CPS）被认为是智能制造的核心。
工业元宇宙是工业4.0的升级版，工业元宇宙明确地提出数字世界/虚拟世界的重要性，明确地提出使用XR等设备的必要性，为工业4.0提供了更丰富的使用场景。
工业互联网实现了企业内部与企业间的网络互联，是工业元宇宙的网络基础和数据通道。对比元宇宙是互联网升级版的观点，工业元宇宙也是工业互联网的继承者。不仅企业内部的互联非常重要，工业企业间的互联也同样重要，工业元宇宙使得工业企业更大程度地对公众开放，从而形成了场景更丰富的工业互联网。
工业元宇宙是以CPS、工业互联网、工业物联网、人工智能、工业大数据、数字孪生等信息通信技术与实体经济深度融合的新生态，目的是促进实体产业的高效发展，创造新的就业岗位和全新的工作模式，并最终成为元宇宙不可或缺的组成部分。
工业是国民经济的主导产业。工业领域与元宇宙的深度融合是通过将CPS、工业XR等工业应用按照元宇宙的概念有机整合并与元宇宙实时连接来实现的，便构建起了工业元宇宙。
创造虚拟工业空间的初衷是为了提高生产效率、降低生产成本，营造更加舒适的工作和生活空间。
当前以黑灯工厂和无人车间为标志的未来工厂1.0和以数字孪生、CPS、全连接工厂为标志的未来工厂2.0，正在向以工业元宇宙为标志的未来工厂3.0演进。
不同的制造企业会在工业元宇宙中得到重生，未能跟上重生节奏的企业只能是被新生代替换。在元宇宙工厂里，XR不再仅仅提供现场辅助安装服务和员工技能培训服务，而且员工穿戴XR装备在虚拟世界协同工作，获得超越真实世界的协同参与感、体验感、舒适感，并且轻松得到专业AI的指导和决策帮助。
不仅如此，企业的产品设计、工艺开发、试产测试、经营管理、市场营销、售后服务等都能以开放的形式面向全社会，所有的设计成果只有在仿真验证通过后才通过CPS转入物理工厂实际生产，生产过程在数字世界和真实世界中同步进行。
同时，虚拟世界和真实世界的各项决策、指令和结果都记录在去中心化的分布式系统（区块链）中，这种系统的特点是可溯源和不可篡改。这些记录作为考核、审计的客观依据，有助于打造更公平的企业薪酬体系和社会价值分配体系。
当然，工业元宇宙需要把若干看起来毫无关联的技术融入到工业应用场景中才能实现。工业元宇宙使用了元宇宙的概念，也是新一轮工业技术革命要素的重叠和融合，但这些技术融合的意义和目的却具有更明确的产业应用价值，同时更追求确定性。
工业元宇宙更强调智能化、可视化、准确性、可预见性和可调优性，相比构建新的场景和体验，工业元宇宙更关注解决特定场景中的确切问题。在消费产业的元宇宙中，使用者更愿意为个人体验付费，而在工业元宇宙中，企业客户更愿意为高效解决生产中遇到的实际问题所创造的价值买单。
相比传统的技术手段，工业元宇宙的核心愿景并不是单纯地创造一个虚拟的工业世界，而是更加关注实现工业全场景链路的效率提升、能耗降低、生产安全、劳动力减少和配置优化、敏捷研发、产品质量改善、工艺过程改善等全方位的改观。
工业元宇宙促进运营管理水平的提升。制造商运营中的任何对象，如单个产品、一台机器、一条流水线、整个工厂、整个价值链，都可以通过数字孪生进入工业元宇宙。这样，工作人员就可以实时查看工况，并通过AI模拟、预测未来。同时，AI实时预测设备故障，一旦出现故障，运维工程师可以通过XR设备排除故障，而这一切都无须在作业现场即可完成。
工业元宇宙提供生产和运营的模拟。工业虚拟世界以工业大数据为基础，以实时数据为要素，以AI为决策辅助。通过工业元宇宙的模拟，利用来自数字孪生和人机界面的实时数据，AI负责持续判断有关生产的假设问题，并动态优化生产应急计划或者替代流程。这些模拟是完全自动完成的，是镶嵌在工业元宇宙里的智能基因。工业元宇宙持续模拟并实时监测和决策，对于未来制造商至关重要。
制造工厂正在向工业4.0发展演变。近百年来，传统的制造工厂经历了多次的更新换代，从标准化的工业1.0到精益管理的工业2.0，从自动化、信息化的工业3.0到智能化的工业4.0，我们看到制造业在工业互联网、工业大数据、人工智能等技术的赋能之下，逐渐向智能制造发展演变。在过去，生产过程以人为主，车间的形式主要表现为人工操作车间。在经历了自动化转型之后，人工车间逐渐形成了工序操作和物流过程的机器换人。以纸质媒介信息描述为主的人治车间在引入了ERP、MES、SCADA等系统之后实现了无纸化，进入信息化时代。
当前，新一代信息技术与制造业不断深度融合，引发更深刻的产业变革。以柔性自动化生产、信息化自动化融合、数据驱动生产为代表技术的数字化车间正在向数字孪生车间和智能车间演进。工业4.0的到来是时代的必然，工业元宇宙让工业4.0的内涵更丰富，目标更明确。
工业4.0带来的价值是巨大的。工业4.0通过设备互联能够实现设备的自动化，从集群式布局向流水式布局转变。自动采集技术和快速报工将生产状态数字化，使得敏捷生产成为可能。通过数字化方式，工人可以减少操作，再加上AI辅助，会更大程度地减少错误操作，同时设备计划更为合理，生产配套更为齐全，产品质量得到提升，能够更充分地实现精细化生产管理的目标。工业元宇宙可视为工业4.0的升级版。
可穿戴设备将再一次升级工人装备。随着工业4.0的深入，工业智能可穿戴设备也必将再一次升级并大范围普及。2021年12月8日，瑞欧威尔线上发布全新品牌moziware及全球首款轻便可折叠智能双摄语音操控工业AR头戴计算机cimo，cimo重量只有155克，使用者可轻松折叠装进口袋随取随用，便携性让cimo能够出现在更多工作环境中为各行各业的工作者赋能。
工业VR的应用是步入工业元宇宙的典型案例，也是目前确认的工业元宇宙形态。工业智能可穿戴设备进入工业元宇宙实现虚实融合的工作方式将成为一种普遍的工作模式。
数字孪生工厂是工业元宇宙另一个典型落地应用场景。数字孪生工厂可实现数字车间与物理车间的深度融合，通过数字车间映射物理车间，运用模拟计算和分析，指导并优化物理车间的运行。汽车制造企业已经开始试用车辆智能化生产制造技术，对汽车工厂的职工、工程建筑及其安装的生产线开展智能化模拟仿真，将车辆数据传递到计划工具中，实现造车生产线的数字化运行。例如，华晨宝马工厂已经将以大数据、虚拟现实、5G和人工智能解决方案为代表的新技术应用于生产实践 [14] 。
云计算就是计算和存储能力的虚拟化。云计算是推动工业互联网乃至工业元宇宙发展的一项关键技能力量，能够促进工业体系高质量发展。从技术层面来看，云计算是并行计算、网格计算和普及计算的融合发展成果。
工业领域里常用的辅助设计软件、企业管理软件、企业间数据交换平台、运营平台等都可以放在云平台上进行管理。软件开发商和服务提供商更倾向于用服务的方式提供公共的软件服务和运营支持，即SaaS（Software as a Service，软件即服务）模式。产品数据管理（PDM）和产品生命周期管理（PLM）都需要一个稳健的云信息支撑平台。非结构化的数据（视频和图片）对于存储容量和计算能力需求巨大，对于活跃数据来说，云平台也是一个高性价比的选择。云计算是中小型制造企业解决数字化成本问题的优质方案。企业云计算化，是实现工业元宇宙的关键步骤。除了少部分企业机密及核心要件，企业大多数业务资源将在云端运行。云化运行唯一的担心是数据安全问题。云化运行这个过程也可以称为企业子元宇宙的建立过程。
以区块链为代表的分布式去中心化技术已经是新一代信息技术的重要组成部分，随着区块链技术的快速发展，相关应用已扩展到物联网、智能制造、供应链等多个领域，展现出了广阔的应用前景 [13] 。作为新一代信息技术的重要组成部分，区块链技术为建立跨产业主体的可信协作网络提供了新思路，可以用于建立更加可信的工业互联网。区块链技术可以促进工业行业数据共享，优化工业企业内部生产流程管理，加速设备安全互联，助推工业企业之间实现产业链协同，构筑可信互联的新型产融协同生态，赋能工业产业数字化、智能化转型升级和产业高质量发展。区块链技术也可以应用到工业元宇宙的安全基因中。
目前元宇宙已形成两条发展路线 [12] ：一条路线是继续向虚拟世界发展，做游戏、艺术、金融、NFT等，这条路线是元宇宙向剥离现实真实世界的方向发展。还有一条路线就是把元宇宙与真实世界结合起来。在这方面，又形成了两个趋势：一个是把元宇宙与区域发展结合起来，最有代表性的就是首尔模式。首尔决定从2022年到2026年用5年时间构造一个与现实平行的元宇宙城市。这个计划如果得以实施的话，将深刻影响未来元宇宙发展的生态。另一个趋势是与现实结合、与实体结合，就是元宇宙与传统的产业，特别是与以制造工业为核心的工业相结合，也就是工业元宇宙。殊途同归，所有的路线最终汇集到一点：虚实交融。
工业元宇宙是围绕研发、制造、销售、终端四大场景创建的虚拟场景，模拟其在现实环境的状态，并影响真实世界的产出结果，从而产生价值。相当于制造企业把自己搬进了虚拟世界，变成一个个虚拟工厂，有授权的、有“身份”的人可以进入虚拟工厂参观、访问、交流、下订单、获取“沉浸式”服务。同时，这座虚拟工厂又可与现实工厂数据同步，实现生产要素可视、可析、可验证及智能化管理的“元宇宙”应用，如工厂工作人员可以在虚拟世界操作虚拟设备，操作结果自动同步到真实世界，从而有效减少实体运营维护成本、提高生产效率、降低生产成本。客户可以随时“沉浸式”浏览自己订购的产品在生产企业的状况，如汽车的制造全过程，查看原材料来源、材质等。
企业数字化、智能化转型的终点就是工业元宇宙，工业元宇宙将极大地改变当前的经济运行模式，不同的传统行业将会在工业元宇宙中被重塑，甚至重生。就像二十年来，互联网产业，特别是电商和物流彻底改变了实体商业布局，把无数实体商业从店面搬到了线上，工业元宇宙也会对工业全价值链产生重要的影响。工业是商业的基础，工业是商品（商业物资）的最大“供应商”，可以预见，工业元宇宙为工业的未来发展创设了巨大的想象空间。
我们不可能把真实世界的物资实质搬进数字世界，只可以把工业生产的某些环节转到数字世界里运行，进行更大范围的全球协同和资源调配，扫清更多人为设置的障碍，让世界变得“大同”。工厂只是作为一个精致的制造单元，存在于一个最应该存在的地方，这个位置可以保证原材料、人力、环境等综合成本最低，对外和对内物流成本最低，综合所有的因素达到最佳的制造效益，而最佳的评价来源于大数据和AI。工厂的位置选定、设计、新建、运营、决策和企业运营的一切，大数据和AI都将深入参与其中。各工艺过程、效益推演都将通过虚拟现实的方式展现，传统BI（Business Intelligence，商业智能）中更多的数据穿透场景被更沉浸式地可视化使用。更多的未来风险将被预测，产品和工厂的全生命周期管理变得更具有确定性。
我们把工业元宇宙提供的服务分为三类：企业内、企业间和对公众。企业内元宇宙是原有工业软件的元宇宙化升级，只对企业内人员按岗位开放，外界无法访问或者进行只读式访问，可以实现完全地虚实互动。企业间元宇宙是工业互联网的升级版，用于企业间的业务数据的传递。对公众则是完全开放的数字空间。