电信运营商布局工业元宇宙，创新实体经济发展的探讨

□ 文 刘嘉瑞 崔立鹏

0 引言

2023年9月，工业和信息化部等五部门联合印发《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023—2025年）》（以下简称“行动计划），为工业元宇宙发展指明了方向，带来诸多产业升级新机遇。工业元宇宙结合5G、XR、AI、区块链等新型信息技术，使数据更深入地服务于企业运营、资源调度、人员协同等，加速形成虚实互动的智能制造新模式、提升工业价值创造、重构数字工业发展新生态、推动工业互联网向未来高级形态发展。工业元宇宙技术将进一步释放我国传统工业优势，创造出巨大的经济与社会价值。

1 工业元宇宙赋能新型工业化

我国制造业体系全、场景多、市场大，具备发展元宇宙产业的坚实基础，但在关键技术、产业生态、标准治理等方面仍存在短板弱项。元宇宙在工业领域的应用和发展即通过对复杂工业场景的全域感知、孪生建模和深度仿真，实现对工业系统和生产过程中全要素的协同管控和全局优化运行，形成人际协同、虚实互控、数字融合对应新的生产模式。

1.1 工业元宇宙“6+3”总体体系架构

工业元宇宙是复杂先进的新型数字化工业系统，了解其系统全貌至关重要。总结产学研各界对工业元宇宙的系统阐述，可以初步提出工业元宇宙总体体系架构，主要由“6大层级+3大保障体系”组成（如图1所示），自下而上包括：

图1 工业元宇宙系统总体体系架构

● 资源层：虚实融合的人、技术/设备、组织、数据/知识、材料、资金等工业六要素；

● 感知层：面向工业虚实融合的六要素的各类感知与接入技术；

● 通信层：软件定义网络、6G、天地一体网等未来互联网技术；

● 边缘层：新一代人工智能引领下的工业边缘云服务及应用支撑服务；

● 云端层：新一代人工智能引领下的工业高级云端服务，各类工业元宇宙引擎服务以及应用支撑服务；

● 应用层：面向工业制造领域的全系统全生命周期创新应用；

● 保障体系：面向工业元宇宙的安全防护、标准规范、生态运营的三大保障体系。

1.2 工业元宇宙推动实体工业数智化发展

工业元宇宙是新一代信息技术与制造业深度融合的产物，通过虚拟现实、增强现实、云计算、大数据、人工智能等先进技术的融合应用，推动工业生产从物理空间向数字空间拓展，提供更为真实的沉浸式体验。工业元宇宙通过数字孪生等创新技术，构建实体工业生产的数字模型，实现仿真模型和实体工厂的相互融合与促进，从而推动工业的生产流程更加精准和高效。

首先，元宇宙帮助实现工业生产体系的灵活协作。通过“数字孪生工厂”以及基于XR技术的智能眼镜，元宇宙技术帮助工业生产体系实现了虚拟空间与实体生产体系的灵活协作，在各环节提升协作效率。其次，工业元宇宙极大降低工业领域人力与时间成本。通过元宇宙技术实现多角色在虚拟装配空间的协同工作，指导实体工业高效运转，赋能工业各环节与场景，达到降本增效的目的。

1.3 工业元宇宙应用场景将实现产品全生命周期覆盖

综合产学研各界观点，工业元宇宙发展主要可分为三个阶段：

● 底层技术突破（2022-2027年）；VR/AR/MR和全息投影技术在工业场景实现规模化落地，20%的生产一线员工可以熟练掌握如何借助新型XR头盔提高工作效率。

● 产业跃升变革（2027-2032年）；工业元宇宙由单点式场景应用过渡到示范性推广、再到全面普及，最后促进产业整体变革。

● 工业元宇宙雏形（2032-2042 年）：一批工业元宇宙时代的新型应用场景将诞生，虚拟世界的应用场景、虚实交互类场景将相继出现。

当前，现有工业元宇宙案例更倾向于“数字孪生”技术的应用。未来，工业元宇宙的应用场景将覆盖从生产制造到营销服务的产品全生命周期，由“虚”向“实”指导和推进工业流程优化和效率提升。其中，生产制造、技能培训、营销服务三个场景较为典型。

1.3.1 生产制造

通过打造工业元宇宙平台，员工及组织者能够沉浸式体验数字工厂的建设、生产、运营全周期，利用XR、人机交互设备与虚拟智能工厂中的设备、生产线进行实时交互，直观、便捷地优化实际生产流程，实现生产线产能提升。

例如，日本川崎重工使用微软工业元宇宙产品对工厂的工人在生产、维修和管理供应链等方面提供帮助，用于制造机器人。员工通过Azure Percept 边缘计算系统与HoloLens 相结合，能够更快地发现生产线发生故障的原因，并使用HoloLens与专家远程连线交流，通过AR 技术的视觉提示引导他们完成维修过程。

1.3.2 技能培训

工业元宇宙能够通过VR设备在虚拟世界中操作与专业技能有关的虚拟交互设施，为员工提供更加直观、生动的培训方式，使员工能快速掌握岗位所需技能。对于石油化工、重型机械等特殊行业，可以通过工业元宇宙平台搭建虚拟空间，尽可能避免实际操作过程中可能产生的安全风险。

例如，罗克韦尔公司使用FactoryTalk InnovationSuite系统平台为员工提供AR 线上技能培训，受训人员利用便携的平板电脑、手机或AR眼镜即可接受高度拟真的互动演示、培训。系统记录整个过程来帮助管理者分析、精确定位知识差距并通过进一步培训解决这些差距，提升员工能力。

1.3.3 营销服务

工业元宇宙能够为产品提供透明化的溯源系统，让客户能够直观地查看产品的质量、原料等各种详细信息，甚至实际参与生产过程，使客户体验大幅提升。另一方面，工业元宇宙也为产品销售开启了虚拟商品渠道，通过实物商品与虚拟商品结合的方式，进一步刺激消费欲望。

2022 年，宝马中国推出一款“ifactory 体验之旅”云游戏，用户无需下载，即可在1∶1还原的里达厂区开放空间中虚拟漫游，在冲压、涂装、总装等车间进行参观及模拟参与装配过程，通过线上的方式在里达工厂“造”一辆BMW i3。

随着数字经济在国际竞争中的加剧，发展更高水平、更有竞争力的先进制造业已成为全球的战略共识。通过促进各类资源要素加速流动、各类市场主体加速融合，元宇宙可极大提高制造业生产效率和供给质量，全面加快我国制造业数字化转型步伐。

1.4 《行动计划》为工业元宇宙发展指明方向

《行动计划》提出以构建工业元宇宙、赋能制造业为主要目标，大力探索虚实互促的制造业创新变革，提出从三个方面培育三维交互的工业元宇宙，包括在工业关键流程的元宇宙化改造、重点行业工业元宇宙布局、探索工业元宇宙创新应用模式。

在重点行业布局和应用场景拓展方面，2022 年11月，工信部工业文化发展中心发布《工业元宇宙创新发展三年行动计划(2022-2025)》，提出3 年实现“三个100”的目标，其中之一是面向工业制造、数字文旅、教育、医疗、能源、建筑、媒体、农林、交通运输、城市管理、公共服务、商务办公、安全生产、仓储配送、数字艺术消费等重点行业，推动工业元宇宙技术、产品的集成创新和试点示范，打造100 个工业元宇宙标杆应用，培育一批应用解决方案供应商。此次五部门印发的《行动计划》则大大缩小了优先布局的重点行业范围，提出针对家电、汽车、船舶、航空航天、重大技术装备、电子信息制造等离散型制造业，加速实现基于工业元宇宙的跨行业协同。

2 电信运营商具有布局工业元宇宙的先天优势

一方面，工业元宇宙对网络、算力、数据传输能力等底层基础设施提出了极高要求。长期以来，运营商构建5G、云计算、智慧中台为基础的“连接+算力+能力”新型基础设施，形成了“云、网、边、端”的各层次能力布局，具有深厚的网络、算力技术沉淀，形成了元宇宙发展的相关技术储备，未来通信网络以及算力的发展也将极大程度地影响元宇宙发展的进程。

另一方面，工业元宇宙业务涉及“端—管—云—内容”等全产业链技术需求，而电信运营商早已从传统语音、流量等业务向内容、终端、云、物联网等全业务转型，同时拥有大数据、AI、物联网、云计算等领域先进技术优势，电信运营商有望凭借其行业地位和技术积累在元宇宙发展的过程中开启新一轮增长曲线。

2021年元宇宙概念爆发以来，国内外科技巨头开始积极布局元宇宙产业，电信运营商也陆续加入。例如，日本移动通信网公司（NTT Docomo）把元宇宙视为移动互联网之后的下一个发展方向，并应用NTT正在发展的次世代通讯技术，研发更轻巧好用的眼镜式VR终端装置。同时，利用元宇宙空间提供工业应用、开发软件等，与包括初创公司在内的合作伙伴合作开发工业虚拟世界工具，通过虚拟互动空间，远程的工程师可以协同使用这些工具共同开发产品或测试原型。

相比之下，我国电信运营商在企业服务、工业元宇宙领域的部署相对较少。2022 年10月，中国电信发布工业互联网开放平台，建立在中国电信云网融合基础架构之上提供数据使能服务，为制造企业提供全要素、全价值链、全产业链的数据赋能服务，打通数据孤岛，驱动数据高效流通。

3 电信运营商面向工业元宇宙的发展策略与建议

未来，面对工业元宇宙发展的机遇和挑战，电信运营商亟须通过筑牢技术底座，推动实体经济与工业元宇宙更好地融合发展。

3.1 加强网络、算力等元宇宙基础设施建设

高速网络、算力等新型基础设施建设，对工业元宇宙产业未来发展至关重要。通过不断推动5G专网、IPv6、区块链等新型技术发展，满足工业元宇宙数据时延、传输带宽等方面需求，将为工业元宇宙提供高带宽、低延时、高可靠的网络接入能力。通过加速布设数据中心，推进各枢纽节点间打通网络传输通道，并基于算网融合理念打造的算力基础设施，将大幅提升在仿真分析、实时渲染等工业元宇宙场景下的算力调度水平。

电信运营商可依托国家“东数西算”战略以及“国家云”的打造，升级云网融合基础设施，深化元宇宙“算力网络”建设，发挥云边侧潜力，构建算随数动、数智相生、异构协同、数算云网一体的新型信息基础设施。在筑牢云网基建的同时，积极与产业内各方加强合作，打造围绕元宇宙场景的智算应用，并通过成立智能算力应用联合创新中心等方式，助力打造新型算力生态体系。

3.2 依托云网基础能力，输出“元宇宙工厂”解决方案

工业元宇宙将是未来数字经济发展的重要方向，电信运营商应依托云网基础能力及“5G+工业互联网”能力，做好产业数字化转型促进工作。电信运营商可依托工业互联网开放平台，进一步结合工业仿真、人工智能、数字孪生等技术，输出为传统制造业工厂服务的“元宇宙工厂”解决方案，实现生产制造、运维管理、营销服务的全生命周期、生产资源全要素、跨产业链全面连接，助力传统制造业企业数字化转型发展。

3.3 加强自主可控，打造工业元宇宙信创路径

工业领域的核心软硬件必须建立在自主可控的基础之上，已逐步成为业界的共识。研发自主可控科技工业是工业元宇宙技术应用的必由之路，高度契合国家倡导的“大国重器”、“智能制造”政策导向。电信运营商应在建成自主可控、安全可信的分布式云的基础上，进一步对接国家工业互联网标识解析节点等基础设施，建设工业元宇宙信任体系与数据安全共享平台，保障工业互联网可信接入，提升信息保护、数据安全共享等公共服务能力。面向制造、化工、能源等工业元宇宙相关行业企业、人员、设备，提供安全可信的数据库、操作系统及数据存储服务，保障中国特色工业元宇宙信息安全。

4 结束语

工业元宇宙是元宇宙新型信息通信技术和工业实体经济融合创新的新型生产制造模式和工业生态，对促进传统产业实现数字化、网络化、智能化具有重要意义，也将对实体经济和数字经济的融合发展创造巨大的价值。电信运营商作为信息通信行业的先锋，应发挥5G网络、千兆宽带、云计算、IDC、工业互联网等网络和技术优势，赋能实体工业和传统制造企业，加快助力工业元宇宙持续走深向实。■