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工業(yè)元宇宙促進(jìn)“中國制造”轉(zhuǎn)型升級

http://www.debgrams.com 2023-10-17 10:22 來源:中國電子報

工程師佩戴亮風(fēng)臺AR智能眼鏡進(jìn)行現(xiàn)場巡檢

“這個傳動電機(jī)持續(xù)高溫異常,找不出問題在哪里……”在寶武鋼鐵(以下簡稱“寶鋼”)生產(chǎn)基地的熱軋產(chǎn)線上,一線裝備人員正通過AR智能頭盔呼叫工程師遠(yuǎn)程協(xié)作。只見他用AR智能眼鏡掃描生產(chǎn)設(shè)備識別碼,將實時獲得的設(shè)備數(shù)據(jù)信息以“第一視角”傳輸給遠(yuǎn)方的工程師。工程師將標(biāo)注異常點的實時畫面后推送回一線人員后,不出幾分鐘,問題就得到了解決。

在工業(yè)領(lǐng)域,虛擬現(xiàn)實及元宇宙技術(shù)已成為新一代生產(chǎn)力工具,賦能產(chǎn)品研發(fā)、裝配、維修等各個環(huán)節(jié),成為推動新型工業(yè)化的強(qiáng)勁力量。

工業(yè)元宇宙提升“中國制造”話語權(quán)

工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體和增長引擎。隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起,虛擬現(xiàn)實與人工智能、5G、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)加速融合發(fā)展,推動工業(yè)、制造業(yè)高端化、智能化、綠色化升級。

“工業(yè)元宇宙可以使整個工業(yè)體系在虛擬背景下重構(gòu),突破傳統(tǒng)邊界與束縛,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合,實現(xiàn)持續(xù)性的降本增效。”一位業(yè)內(nèi)專家告訴記者,通過對復(fù)雜的現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行徹底地、全方位地、系統(tǒng)性地采用數(shù)字孿生技術(shù),就可以使整個工業(yè)處于數(shù)字化、智能化和信息化的直觀狀態(tài)。這種重構(gòu)打破了傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的邊界與束縛,實現(xiàn)在技術(shù)支撐下的產(chǎn)業(yè)融合。此外,工業(yè)元宇宙能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)托管,物流、物資配送等功能,可以實現(xiàn)可持續(xù)性的降本增效。

“工業(yè)元宇宙是工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新階段。”北京泰爾英福科技有限公司工程師焦臻楨表示,元宇宙是由多種信息技術(shù)融合應(yīng)用構(gòu)筑起的新型經(jīng)濟(jì)活動空間與生態(tài)系統(tǒng),將催生出大量新型應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)活動,為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。在工業(yè)領(lǐng)域,隨著工業(yè)數(shù)據(jù)不斷積累,工業(yè)模型與算法越發(fā)成熟,在線協(xié)同、虛擬研發(fā)等需求和場景不斷涌現(xiàn),都為工業(yè)元宇宙的發(fā)展打下了基礎(chǔ),并將結(jié)合數(shù)字空間等技術(shù),與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步深度融合。

為進(jìn)一步打造成熟的工業(yè)元宇宙,開拓虛實互促的制造業(yè)增長新模式,日前,工業(yè)和信息化部等五部門聯(lián)合印發(fā)《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃(2023-2025年)》(以下簡稱《行動計劃》),突出強(qiáng)調(diào)以構(gòu)建工業(yè)元宇宙、賦能制造業(yè)為主要目標(biāo),大力探索虛實互促的制造業(yè)創(chuàng)新變革,在工業(yè)關(guān)鍵流程的元宇宙化改造、重點行業(yè)工業(yè)元宇宙布局、探索工業(yè)元宇宙創(chuàng)新應(yīng)用模式三個方向發(fā)力。

清華大學(xué)新聞學(xué)院元宇宙文化實驗室主任沈陽認(rèn)為,《行動計劃》重點強(qiáng)調(diào)工業(yè)元宇宙,是對未來工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢的前瞻性規(guī)劃。他分析指出,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國已成為世界第一制造大國,且工業(yè)體系完整、門類齊全。大力發(fā)展工業(yè)元宇宙,一方面可以加快推動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,提升“中國制造”在全球市場的影響力和話語權(quán);另一方面,從物質(zhì)生產(chǎn)端看,工業(yè)元宇宙也是電商元宇宙等元宇宙類型的源頭和基礎(chǔ),其快速發(fā)展有助于構(gòu)建起完整的元宇宙產(chǎn)業(yè)鏈。

一直以來,元宇宙的概念范疇都比較寬泛,好像什么都可以做。而本次《行動計劃》重點聚焦以工業(yè)元宇宙為代表的垂直行業(yè),為產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展提供了清晰的方向和策略。”亮風(fēng)臺品牌公關(guān)總監(jiān)陳西瑞向記者表示,我國工業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展的重要階段,亟須新一代信息技術(shù)賦能。而元宇宙技術(shù)與工業(yè)結(jié)合度非常高,覆蓋了從研發(fā)、制造、售后到管理的全流程,應(yīng)用空間廣闊。“《行動計劃》的出臺恰逢其時,相信元宇宙產(chǎn)業(yè)將迎來一個‘脫虛向?qū)?rsquo;的新發(fā)展階段。”陳西瑞說。

工業(yè)元宇宙關(guān)注解決“實際問題”

在寶鋼,利用AR技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場輔助AR巡點檢、設(shè)備故障診斷已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。在陳西瑞看來,鋼鐵行業(yè)有著工業(yè)制造領(lǐng)域豐富的應(yīng)用場景,同時對信息化、智能化有迫切的需求。“在設(shè)備運(yùn)維、設(shè)備故障診斷、培訓(xùn)等場景下,鋼鐵行業(yè)面臨的問題在于已有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺尚無法滿足復(fù)雜的設(shè)備、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通與現(xiàn)場處置需求,運(yùn)維模式亟須從‘以人為核心’的設(shè)備管理方式,轉(zhuǎn)變?yōu)?lsquo;以數(shù)據(jù)為核心’。”陳西瑞指出。

為此,寶鋼生產(chǎn)基地的熱軋產(chǎn)線上配備了AR智能巡點檢系統(tǒng)和工業(yè)級AR智能眼鏡。該系統(tǒng)以工業(yè)工程為基礎(chǔ),將點巡檢作業(yè)進(jìn)行細(xì)化,巡檢人員佩戴AR智能眼鏡,掃描生產(chǎn)設(shè)備識別碼,在視野前方就能獲得環(huán)境數(shù)據(jù)、維修履歷、操作手順、故障記錄、圖檔履歷、備件信息等相關(guān)設(shè)備或產(chǎn)線信息,再通過語音輸入傳輸給管理端工程師。這樣一來,管理工程師就可以在實時畫面中標(biāo)注異常點,推送回一線人員視野前方,完成人、(現(xiàn))場、數(shù)(字)的融合。此外,AR智能眼鏡還可顯示設(shè)備構(gòu)造、設(shè)備三維模型圖、巡檢標(biāo)準(zhǔn)、巡檢路線等信息,即使是缺乏經(jīng)驗的新人,也可以輕松地完成巡檢。

“我們點檢員就好比現(xiàn)場設(shè)備的健康管家,每天都要巡視。有了AR點檢,原來每天要花費(fèi)兩個小時,現(xiàn)在僅需半個小時。”寶鋼德盛5G智慧鋼鐵項目負(fù)責(zé)人陳國龍介紹,以往存在設(shè)備巡檢單記錄效率低、紙質(zhì)巡檢易丟失、記錄耗時長等問題,AR智能設(shè)備的應(yīng)用將巡檢全程可視化、智能化,從而減少人為失誤。

除了設(shè)備故障檢修、生產(chǎn)現(xiàn)場檢測外,虛擬現(xiàn)實技術(shù)還在遠(yuǎn)程設(shè)備操控、協(xié)同研發(fā)設(shè)計、機(jī)器視覺質(zhì)檢、柔性輔助裝配、廠區(qū)智能物流、無人智能巡檢等場景中實現(xiàn)初步應(yīng)用,勾勒出工業(yè)元宇宙的雛形。

在工業(yè)仿真驗證應(yīng)用中,虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以從組件庫中構(gòu)建虛擬原型來進(jìn)行仿生制品的設(shè)計驗證。比如,在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中對車輛、飛機(jī)和建筑物等原型的行為進(jìn)行測試,進(jìn)一步縮短產(chǎn)品制造周期。

在物流與供應(yīng)鏈管理方面,通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)連通世界各地的物流中心與工廠,實現(xiàn)供應(yīng)鏈與物流信息的同步,隨后建立包括物流環(huán)境、設(shè)備、貨物種類、數(shù)量等要素的全環(huán)節(jié)模型,計算時間、效率及經(jīng)濟(jì)性,生成智慧化揀貨與排單策略,以快速面對、彈性適應(yīng)每天不斷變化的訂單需求。根據(jù)集邦咨詢預(yù)測,到2025年,工業(yè)元宇宙將催動全球智能制造市場規(guī)模突破5400億美元,2021至2025年,年復(fù)合增長率或高達(dá)15.35%。

工業(yè)元宇宙賦能“千行百業(yè)”

除了鋼鐵行業(yè),虛擬現(xiàn)實及元宇宙技術(shù)在航空航天、交通運(yùn)輸、石油化工、汽車制造、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用場景也在不斷拓展。

“每個行業(yè)的應(yīng)用場景不同,技術(shù)上也有不同的要求。”上述專家表示。例如,危化品行業(yè)作業(yè)環(huán)境非常危險,所以需要產(chǎn)品設(shè)備具有防爆、防水、防腐蝕等多個防護(hù)等級;醫(yī)療行業(yè)因為作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,產(chǎn)品不能給醫(yī)護(hù)人員增加負(fù)擔(dān),所以在產(chǎn)品的輕量化上需要有更多的考量。此外,元宇宙在工業(yè)領(lǐng)域的消費(fèi)利用,需要更強(qiáng)大的軟硬件支持,例如更強(qiáng)大的算力平臺、展示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息通信技術(shù)。

此外,工業(yè)元宇宙發(fā)展還面臨四大問題:一是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲與處理能力以及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性還未實現(xiàn);二是現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施與技術(shù)在某些方面還不能滿足工業(yè)元宇宙的高要求;三是跨區(qū)域、跨行業(yè)、跨企業(yè)、跨部門兼容適用的工業(yè)元宇宙系統(tǒng)仍未建立;四是數(shù)據(jù)傳輸過程中面臨數(shù)據(jù)丟失和網(wǎng)絡(luò)攻擊的問題,數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)則易引發(fā)數(shù)據(jù)泄密風(fēng)險。

杭州靈伴科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人向文杰認(rèn)為,工業(yè)元宇宙的實現(xiàn)離不開感知、理解、協(xié)調(diào)、展現(xiàn)四大要素。它們除了要通過AI能力和AR交互來實現(xiàn),還要充分考慮包括數(shù)據(jù)、信息、決策數(shù)字資產(chǎn)的因素。“簡單來說,遠(yuǎn)程協(xié)作是一個成熟的市場,但是要實現(xiàn)生產(chǎn)、服務(wù)、全鏈路結(jié)合,就還有很長的路要走。”向文杰說道,“現(xiàn)在市場上大部分人更愿意講現(xiàn)實世界和虛擬世界的融合,做數(shù)字孿生的生態(tài)。但是對于工廠的一線工人來說,數(shù)字孿生仍具有距離感。我們認(rèn)為從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)走向工業(yè)元宇宙的過程中,人是核心價值。未來希望能夠借用AR能力武裝更多一線工人,提高工人的工作效率,讓協(xié)同更高效,讓工作更簡單。”

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