科技巨头微软在元宇宙的动向已扩展至工业领域。5月底，微软宣布工业机器人领域的世界领先企业川崎重工成为首位使用其“工业元宇宙服务”的客户。

据悉，川崎重工将使用微软云计算平台Microsoft Azure和混合显示耳机HoloLens等微软技术产品，来帮助生产、维修和管理供应链。

Acumen Research and Consulting近日发布的报告称，预计到2030年，全球元宇宙的市场规模将达到1803亿美元左右；从2022年到2030年，以每年45.8%以上的速度增长。

有多位业内人士分析称，工业元宇宙将覆盖从产品设计、生产、巡检、远程运维、经营管理等工业生产全链条环节，元宇宙在工业领域的应用价值或远大于消费领域。

在过去一年里，资本市场对于元宇宙概念由热捧走向冷静，投资者也意识到了元宇宙概念与现实存在着较大差距。

2022年2月4日，全面布局“元宇宙”的Meta公司在披露财报信息当日股价暴跌26%，创下美股市场历史最大市值跌幅，市值跌超2370亿美元；2月16日，“元宇宙第一股”Roblox发布财报次日盘后股价下跌15%，市值缩水约500亿美元。

2021年，“元宇宙”作为年度热词，其热度几乎席卷全年，辐射至各行各业。AR作为元宇宙重要组成部分和入口，迎来发展高速期。相比于传统的电脑和手机，AR（Augmented Reality，增强现实）技术可以将2D或3D信息叠加到真实物体和现实环境中，革新了信息传递、显示、交互方式。

那么，2021年AR在各行各业中有哪些典型的应用案例呢？工业元宇宙对于是智能制造到底意味着什么？未来，工业元宇宙的应用场景会有哪些？该如何迎接工业元宇宙的到来？

工业领域

2021年十大AR典型应用案例

01

钢铁行业——

宝武钢铁打造AR智能运维系统

开启全新设备运维方式

2020年，AR在钢铁行业的应用就可以说是“初战告捷”。疫情期间，华菱湘钢的工程师通过亮风台提供的AR眼镜以及AR远程通讯与协作平台HiLeia的冻屏、实时标注等功能克服疫情影响，与中德奥三地专家进行远程无障碍沟通协作，顺利实现跨国远程装配。这是我国钢铁业首次通过5G+AR进行跨国远程装配。随后，华为联合三大运营商、亮风台、宝武、华菱湘钢、河钢、柳钢、首钢等单位共同撰写发布了《5G智慧钢铁白皮书》，明确“5G AR远程装配”为5G智慧钢铁十大应用场景之一。

2021年，宝武钢铁引入亮风台AR技术与应用，打造了“AR智能运维系统”，为冶金企业带来了全新的设备运维工作方式。

过去，在遇到需要原厂专家远程协助、后端专业技术人员与现场点检人员信息交流、检修作业的多岗协同工作场景时，往往只能采用邮件、电话、微信等方式进行信息交换和沟通协作。基于当下信息化、智能化技术的飞速发展，以电子邮件、电话等方式传递信息、数据的效率已经不能满足高效、智能的工作需求，而使用微信等互联网即时通讯工具虽然一定程度解决信息传递效率的困扰，但同时又衍生了企业数据安全、信息碎片化等一系列问题。

作为国内首批实现5G钢铁生产企业，宝武钢铁充分结合5G、云计算、边缘计算、大数据、人工智能、AR增强现实等新一代信息技术，与亮风台联合打造了“AR智能运维系统”，可赋能运营维护、设备管理等各个环节。在发挥下沉式部署优势和保障数据安全的前提下，实现了关联设备间数字信息可视化、精准远程协作与高效过程记录管理，提升了基于“作业现场”的信息交互能力。

02

能源行业——

正泰集团作业指导AR可视化

新手员工不犯难

熟练的“老师傅”宝贵又稀缺，面对复杂的电力设备、厚厚的作业指导书，新手员工往往无从下手。针对这一难题，2021年，正泰集团打造了一套“AR配电运维系统”。

“AR配电运维系统”，以可视化方式将作业指导书内容配置导入，新手员工佩戴AR眼镜，扫描设备二维码就能看到该设备的作业指导内容，按照提示便可一步步进行规范操作。除了设备的图片、文字、PDF文件等，设备上还有一个小按钮也能显示出对应的文字说明，极大提高了人员现场作业规范水平和工作效率。新手员工再也不用手忙脚乱的在现场翻阅厚厚的作业指导书，便捷高效地完成运维工作不再是难事。

此外，“AR配电运维系统”还可通过唤醒AR远程通讯，与协作平台HiLeia开启多方远程会诊。后台专家可以在AR眼镜传回的第一视角画面上使用“3D标注”功能，可视化指导现场人员完成相关操作或处理故障。

03

自动化行业——

罗克韦尔应用AR技术

创造性打破培训测试僵局

为了使员工保持和不断提升工作能力，企业常常会花费很大人力物力进行持续的员工培训。面对复杂的技能知识，如何评估培训是否有效？罗克韦尔自动化使用FactoryTalk InnovationSuite的AR功能找到了解决方案。

开发团队在Vuforia Studio系统平台构建了测试场景，引入了培训测试所需的CAD文件，以便创建映射到不同产品布局和接线示意的布线图。在Vuforia Studio系统平台，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。例如，他们可以借助平台解决一些基本问题来证明他们是否理解相关接线图培训，如应该用什么颜色、什么尺寸、什么材质的线来完成接线图所要求的线路连接。

通过这个系统，受训人员可随时随地进行测试，并且系统会记录下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。

借助AR技术，罗克韦尔自动化使得培训时间缩减了5%，并将相同的培训方法扩展应用到了其他生产线。

Vuforia Studio系统展示的虚实融合演示效果

04

石化行业——

东北石油局集成AR技术

打造存量系统融合新技术范本

对于很多工业企业来说，在“工业4.0”转型升级过程中，虽然智能化得到了升级，但伴随着系统越来越多，出现海量数据的新问题，反而加剧了工作负荷，如何既能利用AR新技术来降本增效，又能不增加多系统负担呢？东北石油局在2021年打造了融合范本，实现了存量系统和AR新技术之间的断层弥合。

东北石油局在已有GIS平台基础上，打造了“AR可视化协作管理平台”。该平台主要应用于故障诊断和应急维修两个场景，可让后端专家与现场作业人员进行第一视角的可视化沟通。

很多时候，现场的问题只是一些小问题，但由于现场人员缺乏特定技能，很难在现场解决，故而浪费了大量的专家资源。另外，有时专家到达现场，诊断出问题，但因现场缺少维修配件，专家只好先回去，等配件到了，再第二次奔波到现场解决。

宝贵的专家资源被大量浪费在路上，实属可惜。有了这套系统以后，三百多公里外的松原油田工人只要佩戴AR眼镜，就能马上得到长春石油局技术专家“如临现场”般的支持。借助这套系统，东北石油局有效释放了专家资源，极大降低差旅成本，进一步实现石油行业降本增效。

05

重工机械——

AR改变传统检修模式

打造低成本提升客户满意度范式

对于制造企业而言，时间就是金钱。如何缩短检修时间、提升检修效率，是制造企业不断思考的问题。

2021年，韩国某跨国集团、全球重工机械制造商50强打造了“远程智能巡检AR系统”。这套系统配合AR眼镜使用，可实现“AR设备自动监测+专家远程支援”两大功能，适用于各类工程设备巡检及维修工作，能够在故障、维修现场，通过远程技术支援，快速判断故障原因，拿出最效率的解决方案。

比如，如果设备需要到场处理，支援人员可提前了解现场设备情况，依据设备的运行状态和故障原因，提前准备好所需要的各类配件。这种方式规避了支援人员先奔赴现场检查，再回来等待维修配件到位的问题，极大提高了客户响应和服务效率。

工程机械属于重要的生产资料，在很大程度上有着不可替代性，一旦机器出现故障就意味着被迫停工，可能给客户造成严重的经济损失，甚至可能影响整个工程的进度。借助该系统，该跨国集团既节省检测时间，提高检测效率；也提高服务力量薄弱地区的维修服务效率；还可以减少装备停机时间、降低客户经济损失。

06

汽车行业——

上汽通用“AR智能车书”

用户买后体验再升级

在过去，第一次买车后，很多消费者会拿着厚厚的使用说明书，在自己的爱车上边翻边找边操作研究，这个按钮是什么意思、怎么设定巡航减速、碰撞系统怎么用……一系列的问题让人抓耳挠腮，厚厚的说明书既难懂又容易遗忘。

2021年，上汽通用基于AI深度学习、AR等技术，打造了《雪佛兰AR车辆手册》，借助该手册，用户只需要通过手机扫描车内图标，就可以显示其对应功能、功能描述、动画演示、视频介绍等，包括识别错误提醒机制，帮助用户快速熟练新车、升温车人熟悉感。AR实时交互，能够真正有效减少用户使用负担，轻松了解新车的每一处细节，实现“一扫就知”。

07

纸制品行业——

Kruger“AR在职指导”

帮助员工应对信息化挑战

全球工业信息化和智能化发展浪潮下，工业作业现场的设备越来越复杂、要掌握的信息也越来越多，对于一线员工形成了巨大的挑战。为提升员工面对复杂设备和海量信息的信心和能力，北美纸制品生产企业Kruger引入了AR技术，为员工在作业现场提供“在职指导”，积极应对信息化挑战。

Kruger工厂的员工正在“AR在职指导”帮助下进行设备操作

“AR在职指导”系统集成了Power App和Dynamics 365 Supply Chain Management，可在工作现场创建工作清单与步骤说明等数字信息。现场员工在工作时佩戴AR眼镜即可快速访问这些数字信息，根据指示进行操作。同时，不必担心自己的操作步骤有误而增加大量的检查和确认时间，极大提升质量控制与交付能力。

08

家电行业——

海尔AR应用再深入

开拓“首样质检”新场景

工厂首件产品检测对生产质量把控意义重大，如能及时发现首件产品问题，可避免整体产线的产品质量问题，为企业减少损失。目前，很多工厂采用人工检查并填报纸质单据的方式，检查过程用人多、效率低；报告及数据上传存在滞后、易出错、易遗漏等问题。

2021年，海尔引入AR智能眼镜和AR首件质检系统。质检员开始质检后，AR眼镜将自动开启全程录像。通过AR眼镜，质检员可以在检测现场查看到流程中每一步骤的检验内容、操作指导等数字信息，还可通过语音进行程序控制、质检项目选择、检测结果输入等。在完成整个场景后，将检验信息上传到质检后台，后台支持相关数据的查询、展示及报告的生成。AR首件质检实现了工厂工单无纸化、信息标准化、巡检电子化、管理可追溯等能力积累，助力海尔在首件质检中效率提升。

09

工程机械——

三一集团以AR驱动服务升级

打通数字化服务“最后一公里”

传统客户服务模式下，服务工程师需要反复奔赴现场，花费大量时间清除故障；有时服务工程师因为经验不足，需向异地专家寻求技术支持，而异地专家因看不到，所以解释鼓掌常常说不明白。现场的不可视直接导致双方往往“鸡同鸭讲”，难以高效排故。

为此，三一集团搭建售后远程支持平台，将AR技术应用于服务体系，与实时音视频、4G/5G无线通讯等技术相融合，为处于不同地点的一线现场人员和服务中心专家、售后团队成员建立一体化的AR协作空间，搭建售后服务体系故障解决、产品改进与培训的数字化赋能平台。

未来，三一工程师遇到难以解决的故障时，利用AR扫描，即可智能识别故障部位，实时检索相关案例，并将现场“第一视角”情况传输至后方，由专家指导排故，即时判定故障责任，提高服务工作效率。

10

食品饮料——

百事可乐引入AR设备

提供跨越语言障碍的技能培训与生产效率提升

在没有引入AR技术之前，百事可乐位于南非德班的Prospecton工厂需要员工掌握四种以上的语言才能保证工作的顺利进行，这对普通一线员工来说几乎是不可能的。然而，通过在日常培训中引用AR技术，多国语言已经不再成为工作障碍了，只要佩戴上AR眼镜，不具备外语能力的当地工人，就可以在车间接受培训和开展工作。

与此同时，借助AR眼镜内置的视频会议软件Zoom，各地工厂及团队可以随时沟通，互相学习先进技术，交流经验。在受疫情影响严重的百事爱尔兰工厂，管理人员需要在减少厂内操作人员数量的同时维持工厂的正常运转。他们借助AR眼镜内置的Zoom应用，就可实现居家办公人员与现场人员远程沟通，让工人可以便捷开展工作交流，最终提升生产效率。

看完上述十大案例，我们不难发现，它们都跟一个词紧密相关，那就是“现场”。2021年，AR远程协作实现连接工作现场与后端，成为工业界基础性标配应用。而“可视化数字工厂”“可视化作业现场”也在不断得到发展和深化，AR在工业领域的应用在向更深层次发展。

工业元宇宙“虚实协同”

是智能制造的未来形态

（一）如何理解工业元宇宙？

工业元宇宙即元宇宙相关技术在工业领域的应用，将现实工业环境中研发设计、生产制造、营销销售、售后服务等环节和场景在虚拟空间实现全面部署，通过打通虚拟空间和现实空间实现工业的改进和优化，形成全新的制造和服务体系，达到降低成本、提高生产效率、高效协同的效果，促进工业高质量发展。

（二）工业元宇宙“由虚向实”实现“虚实协同”

工业元宇宙，与“数字孪生”概念类似，两者区别在于，数字孪生是现实世界向虚拟世界的1:1映射，通过在虚拟世界对生产过程、生产设备的控制来模拟现实世界的工业生产；工业元宇宙则比数字孪生更具广阔的想象力，工业元宇宙所反映的虚拟世界不止有现实世界的映射，还具有现实世界中尚未实现甚至无法实现的体验与交互。另外，工业元宇宙更加重视虚拟空间和现实空间的协同联动，从而实现虚拟操作指导现实工业。

（三）工业元宇宙助力智能制造全面升级

智能制造基于新一代信息技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，是致力于推动制造业数字化、网络化、智能化转型升级的新型生产方式。工业元宇宙则更像是智能制造的未来形态，以推动虚拟空间和现实空间联动为主要手段，更强调在虚拟空间中映射、拓宽实体工业能够实现的操作，通过在虚拟空间的协同工作、模拟运行指导实体工业高效运转，赋能工业各环节、场景，使工业企业达到降低成本、提高生产效率的目的，促进企业内部和企业之间高效协同，助力工业高质量发展，实现智能制造的进一步升级。

展望未来，工业元宇宙的应用场景将

实现产品全生命周期覆盖

现阶段工业元宇宙的大部分案例更趋近于“数字孪生”技术的应用。展望未来，工业元宇宙的应用场景将覆盖从研发到售后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。以下从研发设计、生产优化、设备运维、产品测试、技能培训等多个环节切入，展望工业元宇宙可能的应用场景。

展望工业元宇宙赋能的工业场景

（一）研发设计

相比现阶段利用工业软件进行产品设计，工业元宇宙相关技术应用下的研发设计将在更大程度上提高产品开发效率、降低产品开发成本。在产品设计方面，通过工业元宇宙平台可控制产品应用时的环境因素，并基于在工业元宇宙平台中设计的产品模型对产品各零部件的作用方式做出直观、精准的模拟，能够有效验证产品性能。在协同设计方面，工业元宇宙能够打破地域限制，支持多方协同设计，用户也可以在工业元宇宙平台上参与产品设计并体验其设计的产品。在用户体验方面，工业元宇宙平台上的产品研发经过用户的深层参与，更加贴近用户需求，并能在更大程度上增强用户体验。

（二）生产优化

通过工业元宇宙平台，能够沉浸式体验虚拟智能工厂的建设和运营过程，与虚拟智能工厂中的设备、产线进行实时交互，可以更加直观、便捷地优化生产流程、开展智能排产。在智能工厂建设前期，可利用工业元宇宙平台建设与现实智能工厂的建筑结构、产线布置、生产流程、设备结构一致的虚拟智能工厂，从而能够实现对产能配置、设备结构、人员动线等方面合理性的提前验证。对于智能工厂生产过程中的任何变动，都可以在虚拟智能工厂中进行模拟，预测生产状态，实现生产流程优化。例如，宝马与英伟达正开展虚拟工厂相关合作，宝马引入英伟达元宇宙平台（Omniverse平台）协调31座工厂生产，有望将宝马的生产规划效率提高30%。

（三）设备运维

相对于现阶段利用大数据分析的预测性维护，基于工业元宇宙的设备运维能够打破空间限制，有效提高设备运维响应效率和服务质量。在工业元宇宙平台建立的虚拟空间中，运维人员将不受地域限制，在生产设备出现问题时，能够实现远程实时确认设备情况，及时修复问题。对于难度大、复杂程度高的设备问题，可以通过工业元宇宙平台汇聚全球各地的专家，共同商讨解决方案，从而提高生产效率。

（四）产品测试

对于应用标准高、测试要求复杂的产品，工业元宇宙能够提供虚拟环境以开展试验验证和产品性能测试。通过虚实结合实现物理空间和虚拟空间的同步测试，更加直观地感受产品的内外部变化，提高测试认证效率和准确性。例如，相对于民用消费级芯片产品，车规级AI芯片由于工作环境多变、安全性要求高等因素，功能设计复杂，其研发、测试、认证流程十分严苛，需满足多项国际国内行业标准。工业元宇宙可为车规级AI芯片提供虚拟测试空间，工程师可以用较低的成本对车规级AI芯片进行测试，也可以模拟和体验搭载AI芯片的自动驾驶汽车，提高车规级AI芯片的测试、认证效率。

（五）技能培训

工业元宇宙能够有效提高教学培训效率，为高等院校、企业等组织提供培训学生、员工专业技能的虚拟设备，让学员更加直观地操作生产设备。同时，对于地震、失火等极端特殊情况，可以通过工业元宇宙平台搭建虚拟空间，供相关人员演习逃生路线和检验事故处理办法。

筑牢基础

迎接“工业元宇宙”时代的到来

工业元宇宙打造现实世界与虚拟世界互通发展，呈现虚实融合互相影响的形态，需要强大的算力、网络等基础技术作为底座，也需要强大的芯片、传感器、光学镜头、VR/AR设备等硬件设备支撑工业元宇宙的想象和发展。为促进工业元宇宙从概念落实到应用，需要进一步开展多方面研究和建设。对于工业元宇宙，我们倡议政府和企业可以布局和发展工业元宇宙相关技术，不要过度吹捧概念，避免基础不牢导致“泡沫”过多。

一方面，要加速数字化、算力等新型基础设施建设，加强云计算、大数据、人工智能等基础技术研究。

一是持续推进数字化基础设施建设，推进“双千兆”网络部署与应用，支持工业企业运用新型网络技术和先进适用技术改造建设企业网络，为工业元宇宙提供高带宽、低延时、高可靠的网络接入能力。

二是加速建设数据中心，开展算力提升行动，推进国家枢纽节点之间进一步打通网络传输通道，加快实施“东数西算”工程，提升跨区域算力调度水平。三是鼓励高校、科研院所、企业等组织推进云计算、大数据等技术研究，加速工业元宇宙转化进程。

另一方面，应加强VR/AR等相关硬件设备研发与应用，推进光学镜头、显示面板、主控芯片、传感器、存储器等关键设备技术升级。

一是推进关键核心技术“揭榜挂帅”行动，针对芯片、传感器、存储器等核心技术和工具设备研发设立专项研究课题，面向高等院校、科研院所、企业等组织“揭榜挂帅”，呼吁有能力的组织围绕薄弱环节开展自主研发或联合研究。

二是加速推进建模、仿真类工业软件开发，支持有基础的企业持续开发和完善研发设计类工业软件，鼓励社会资本、产业基金支持我国研发设计类工业软件发展，拉近当前我国研发设计类工业软件与国外的差距，加速补齐短板，为元宇宙赋能工业奠定基础。

来源：工业IT老男孩，中国工业报，科创板日报