在工业及制造业领域，元宇宙正在与数字孪生(Digital Twin)、AI、IoT等多项技术结合，在模拟仿真、预测性维护、自动化运行等方面，展现出巨大潜力。根据研究机构ABI Research的预测，到2030年，工业元宇宙所创造的市场机遇将达到1000亿美元，这一数字高于消费级元宇宙和企业级元宇宙市场规模的总和。
2022 年 5月，IoT Analytics 报告显示，全球连接的 IoT 设备数量使用了 4 亿个活动端点。预计到2025年，这一数字将攀升至超过27亿个物联网连接。
数字孪生技术将改变制造业 图片来源:keysight.com
“AI和数字孪生是有望让世界发生巨变的颠覆性技术。到 2025 年，89% 的物联网平台会包括数字孪生技术，它们将改变工业和制造设施的运作方式，提供精细入微的洞见，从而提升可持续性工作的成效。”是德科技行业解决方案总监 Cheryl Ajluni
Molex首席数字官Mike Giresi表示：“工业元宇宙将简化从产品开发到商业化再到最终实现的整个过程。我们的一项战略要务是实现物联网基础设施的现代化以充分利用元宇宙，将带来更深入、更高效的客户体验以及更丰富的数据洞察。”
英特尔公司高级副总裁王锐博士表示：“工业元宇宙是数字化日益深入千行百业的产物，‘融合’是其主要特点，具体表现在‘虚拟与现实’融合、‘机器与智能’融合以及‘数字经济与实体经济’融合。相较于消费元宇宙，工业元宇宙拥有更广阔的增长空间，是数字经济增值的动力之一。
爱立信：迈向工业5.0
爱立信产业实验室（IndustryLab）的研究表明，71%的制造业工人说他们做过乏味、肮脏或危险的工作，80%说他们在工作中受过伤。新的技术能够实现将许多乏味、肮脏或危险的任务交给机器来处理。
爱立信在《以人为本的制造：工业5.0和未来工厂》报告指出：工业5.0是制造业演变的下一个阶段，是对工业4.0的补充，采用的是包罗一切的方法。它将不受岗位和业务增长的限制，成为一种有弹性的繁荣缔造者，使生产能力努力达到地球的边界，同时把产业工人的福祉放在核心位置。
爱立信工业实验室发布的一份名为《更聪明、更迅速、更安全的生产工人的崛起》的报告，有近三分之二的制造商表示，预计在10年内，他们的业务将实现80%的全面自动化。
爱立信描绘的工业协作应用场景 图片来源:ericsson.com
借助工业元宇宙和数字孪生技术，人类将能够更高效、准确地做出及时的决策。他们还将能够通过高性能的连接、人工智能工具和虚拟现实（VR）设备，与机器和同事进行交互，从而实现更协同和远程的工作。这可能会让许多蓝领工作将变成白领工作。爱立信工业实验室的研究人员发现，有一半的制造商预测，10年后他们将不再有任何低技能的职位。
在未来10年，对生产工具如AR、VR、数字孪生和外骨骼的期待将为行业带来巨大的价值。
“当前的制造业正在发生变化，思维方式也在发生变化。人们的期望是，数据和信息应该掌握在手中，易于获取，而员工只需要做出决策。制造业的未来将由人类的需求驱动。”Rockwell Automation软件与控制业务部门EMEA区域总监Sachin Mathur。
人类工作人员的数字孪生 图片来源:ericsson.com
为了实现最高水平的人机交互，让协作机器人成为现实，爱立信认为未来工厂需要一个人类数字孪生。
机器和流程的数字孪生通常用于监测和优化工业过程，但它们也可以被优化，为人类员工的福祉而工作。要创建一个包括人类员工在内的工厂的完整数字孪生，就需要虚拟地表示整个工业系统，从人到机器人再到其他系统。要创建数字孪生的人类元素，这个人类的数字孪生还要考虑工作人员的认知能力、偏好和抱负。
IBM：实用的虚拟世界会提升现实世界而不是取代它
虽然关于虚拟世界的话题很火，但其中真正具有更大价值的将是把相关技术引入现实的物理世界，并通过数字孪生这种可提供量化结果的技术工具来同时在物理和数字世界里进行操纵。
根据IBM和消费品论坛（The Consumer Goods Forum，简称CGF）针对全球23国1800多位高管的调查研究显示，众多公司领导者看到了多种先进技术的关键作用，包括自动化(71%)、数据分析(69%)、物联网(62%)、人工智能(55%)和智能工作流(44%)。在改进供应链运营时，67%的受访者表示，他们使用了预测性和规范性分析以及人工智能驱动的需求感知(69%)来改善库存管理并消除过剩库存。同时他们正应用人工智能支持的工作流(70%)，并采用新兴的数字孪生技术(26%)来提高效率。
IBM认为：弥合物理和数字世界的鸿沟要求企业现在就投资于具有明显收益的增强现实(AR)解决方案。这包括投资空间设计技能，并将其应用于产品设计、现场服务、制造和运营，以及打造一个企业模拟平台以利用安全数据并创建新的数字孪生。当前虚拟世界相关技能仍然稀缺，因此企业管理者们应该准备好内部培养而不是仅仅外部雇佣。
波音公司在将AR技术引入线束制造后，生产时间减少了25%，而这在以前是一个艰苦的人工处理的过程；通用电气可再生能源公司在为完成风力涡轮机布线接入的技术人员引入AR头盔后，生产率提高了34%；纽波特纽斯造船公司自从将AR应用到检验过程中以来，检验时间节省了96%。
微软：Azure 数字孪生服务构建工业元宇宙
微软公司以Azure 数字孪生服务为核心，将现实工业物理世界与数字工业世界连接在一起，创建工厂楼宇整体数字孪生图模型，依托物联网平台将工业制造业中的人、物、场、流程等关键要素数字化，实时感知、分析、执行、调整各个要素的工作状态，并真正构建起元宇宙与现实世界的通用语言。
借助HoloLens全息眼镜和Teams应用，为用户提供从仿真扩展到决策与运营价值。其中，微软Azure 数字孪生服务（Azure Digital Twins）作为微软工业元宇宙解决方案的核心组件，已于2022年3月起面向中国市场提供内测，成为激活并构建工业元宇宙应用场景和商业价值的关键。
Microsoft HoloLens 2工业应用场景 图片来源:microsoft.com
韩国领先的风电场制造和建设企业斗山重工，在迈向可再生能源生产之旅过程中，将微软Azure数字孪生服务融入其风电场开发，创建现有风电场的数字孪生，将实时物联网数据、其他风电场和天气数据以及基于物理和机器学习模型相结合，以准确预测风电场中每个涡轮发电机的发电量。最终实现运营和维护成本降低15%，为其能源业务带来了新的机遇。
某世界五百强酿酒企业，数字孪生为其提供了数字化转型的创新思路与技术。借助 Azure 数字孪生服务，该企业构建了啤酒厂和供应链的数字模型，提升工厂机器和设备生产效率，改善了质量管理，使酿酒师能够酿造出高质量啤酒，并使一线操作员能够远程监控质量和可追溯性数据，实现业务可持续发展。
某全球大型国际快消巨头与微软建立了长期数字化转型战略关系。微软为该企业搭建了智能制造数字孪生平台，将机器学习技术融入数字孪生中，利用大量真实生产数据来建立产线模型，再通过物联网、边缘计算和云计算的结合找到生产线的优化点，从而大幅提高生产效率、减少人工与材料浪费。该企业目前正在全球范围内推广此数字化工厂解决方案。
作为宝洁公司 (P&G) 与微软一起，基于数据智能、边缘计算、数字孪生技术构建智能制造的未来，实现可扩展的预测性质量控制、预测性维护、无接触式操作以及可持续性优化等。双方的合作将更好利用数字孪生技术构建工业元宇宙创新场景，优化生产环境并提质增效。
Keysight:借助数字孪生和AI技术 构筑可持续发展的未来
“通过发挥数字孪生和人工智能的综合潜力，企业可以实现净零排放，并且落实其他可持续性规划。” 是德科技行业解决方案总监Cheryl Ajluni在《拥抱数字孪生和人工智能，构筑可持续发展的未来》一文中强调。
GE Digital 是一家率先采用数字孪生和人工智能来提高可持续性的组织。该公司利用自主调节软件创建了一个燃气轮机的数字孪生，希望找到最佳火焰温度和燃料配比。这项技术可以实时感知环境和物理属性的变化，以便于自动调整，从而确保燃气轮机在低排放、低噪声水平下高效运行。得益于此，发电厂成功达成了一氧化碳减排 14%、一氧化二氮减排 10%-14%的成果。
Cheryl Ajluni指出：另一个可以借助数字孪生和人工智能的合力来推动变革的领域是：城市规划、城市管理及优化。在应对粮食短缺、提升移动性以及帮助发现犯罪活动等方面，智慧城市具有诸多优势。智慧城市还将为实现可持续发展目标做出巨大贡献。
借助数字孪生和人工智能，城市管理者可以了解、量化和预测施政决策对环境的影响，并对可能的场景展开测试，从而确定哪些情况对环境最有利。
伦敦交通局（TransportforLondon，TfL）就在使用数字孪生收集地铁网络的噪声、高温和碳排放数据。在部署该技术之前，TfL 工作人员只能在凌晨 1 点至 5 点地铁关闭期间进行检查。借助数字孪生提供的实时网络接入，TfL 现在不仅能够在运营时间段内评估各个位置的情况，还能发现以前通过人眼无法检测的数据，例如故障、高温和噪声集中点。该局领导人相信，该项目将成为 Sadiq Khan 市长实现 2030 年轨道系统零碳排放目标的关键举措之一。
“随着碳中和成为全球大小城市的当务之急，数字孪生和人工智能的使用率有望继续攀升。”
Intel：工业元宇宙在广泛领域落地
依托AI等关键技术，英特尔中国与在地产业伙伴在汽车、电力、体育赛事等领域将工业元宇宙解决方案成功落地，为产业带来前所未有的协同性、便捷性以及更好的体验。
在汽车领域，英特尔基于2023年1月发布的第四代至强可扩展处理器Sapphire Rapids，助力吉利集团打造吉利星睿智算中心，推动虚拟开发和物理验证的双循环，为每款新车型开展超过12000次的全场景虚拟碰撞试验和72万公里的虚拟道路耐久测试。
在电力领域，英特尔与微软合作，利用边缘计算、5G技术、AI实时巡检技术与基于虚拟现实的AR设备组成变电站远程巡检与诊断系统，通过构建变电站数字世界的孪生体，达成人员与设备运营状态的实时交互，实现远程支持和运维，增强了故障诊断能力，提升电网运力水平并实现可再生能源的再利用。
在2022北京冬奥会上，英特尔联手合作伙伴打造的VSS数字孪生场馆模拟仿真系统，以英特尔的云、边、端硬件平台为基础，应用VR、AI、计算机图形学等相关技术，通过体育赛事场馆、赛事期间所发生事件以及仿真道具设计，打造数字孪生与仿真的端到端解决方案，辅助体育赛事运行，通过可视化处理跨部门协调工作以提高效率、降低成本。该方案涵盖12个竞赛场馆、3个奥运村、主媒体中心和北京冬奥组委等多个场馆，覆盖整个比赛周期。
西门子：通过MBSE 策略保持竞争优势
在经济全球化的大背景下，供应链的复杂性及其所涉区域的数量均不断增加，拥有一套能够应对各种复杂性的开发方法至关重要，下一代基于模型的系统工程（MBSE）方法应运而生。
西门子展示在制造业中使用数字孪生技术 图片来源：西门子
现代 MBSE 方法与以前的方法大相径庭。其中，最重要的区别可能在于捕捉、存储和共享系统信息的方式。如今，数据都采用集中存储的方法，并能够安全地对接到其它相关信息中，进而形成覆盖开发流程直至服务运营的系统架构或路线图。产品开发中涉及的各个流程均通过数字主线来提供支持，这些数字主线可以将在各领域工具中进行的决策和工作连接到一个个数字孪生。
“MBSE的实现离不开准确且可通信的系统架构。为了开发成功的产品，企业需要对需求、成本、物料、制造流程、安全及竞争产品拥有全面了解，以便从时间、成本、质量、可持续性等方面打造差异化产品。与离散的知识相比，将信息作为互联系统的一部分具有更高价值。如果能尽早地使用正确的软件解决方案进行分析，便可创造更宽广的设计空间，确定最优架构，并以正确的方式建造正确的产品，并及时将之交付给客户。” Tim Kinman，西门子数字化工业软件 Trending Solutions Consulting副总裁兼系统数字化全球项目负责人
