工业元宇宙行业创新城市白皮书(2023年).pdf
《工业元宇宙行业创新城市白皮书(2023年).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工业元宇宙行业创新城市白皮书(2023年).pdf(75页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 工业元宇宙创新城市白皮书(2023 年)工业元宇宙协同发展组织工业元宇宙协同发展组织 工业和信息化部工业文化发展中心工业和信息化部工业文化发展中心 2 2023023 年年 1212 月月 sXhUmWdVnXyXaQ9R9PpNrRtRsOiNrRnOkPrQpN9PrQqNuOoMxPxNsPqN编写说明 本白皮书是在工业和信息化部工业文化发展中心和工业元宇宙协同发展组织的指导和组织下,由工业和信息化部工业文化发展中心工业元宇宙实验室会同工业云制造(四川)创新中心有限公司等单位编写完成。其中,工业元宇宙概念、技术体系等内容是基于在调研了工业元宇宙协同发展组织内外近百家企业,以及咨询清华大
2、学、北京航空航天大学、中国传媒大学、大连理工大学等高校院所相关专家的基础上编写形成,并得到李伯虎院士团队的指导和支持。工业元宇宙协同发展组织组建了专题研究组,在广泛调研并查阅公开资料和数据的基础上,选取发布了支持元宇宙发展政策和布局了相关产业园区的十个典型城市进行深入研究,城市之间不予排名,只根据研究需要进行归类。本白皮书的亮点在于尝试提出了工业元宇宙城市发展实施框架,专题研究组对这一框架进行了广泛的讨论和征求意见,得到了成都市经济和信息化局市新经济发展委员会、大连市工业和信息化局、苏州市工业和信息化局等单位元宇宙相关部门的支持和反馈,在此一并致谢!此外,受编写时间仓促、编写人员知识积累有限、
3、产业发展尚在初期等因素的影响,内容或有疏漏,敬请指正。前 言 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要(以下简称“十四五”规划纲要)提出,要发展壮大战略性新兴产业,着眼于抢占未来产业发展先机;加快数字化发展,以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。“十四五”规划纲要明确了数字经济七大重点产业:大数据、云计算、物联网、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实与增强现实;数字化十大应用场景:智能交通、智慧能源、智能制造、智慧农业及水利、智慧教育、智慧医疗、智慧文旅、智慧社区、智慧家居、智慧政务。元宇宙是数字与物理世界融通作用的沉浸式互联空间,是新一代
4、信息技术集成创新和应用的未来产业,是数字经济与实体经济融合的高级形态,对推动产业链、技术链、创新链全面提升至关重要。今年九月,工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国务院国资委、广电总局联合印发元宇宙产业创新发展三年行动计划(2023-2025 年),将从科技创新、产业融合、人才培养等多维度为中国元宇宙发展带来重要影响。支撑元宇宙实现的技术储备和装备基础来自工业产业,元宇宙技术和装备能促进传统制造业转型升级,在这个过程中不断产生新的应用场景,乃至拓展到交通、能源、教育、医疗、文旅、农业等其他行业。工业元宇宙是元宇宙在工业领域的落地与拓展,是新型工业数字空间,是新型工业智慧互联网系统,是数字经济
5、与实体经济融合发展的新型载体。工业元宇宙技术体系是由多种技术群综合而成,其热点技术包括大数据处理、云计算、物联网/CPS、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实与增强现实、网络通讯、新材料等。工业元宇宙的主要技术与“十四五”规划纲要中数字经济七大产业有着高度的交叉与融合,能够赋能数字化十大应用场景;工业元宇宙作为数实融合的新载体,与现代产业体系有着紧密关联,有助于推进新型工业化,是未来产业的代表性方向之一。通过工业元宇宙发展相关产业,可以促进数字技术迭代升级与深化应用,加强数字基础建设、推动数字经济与实体经济深度融合。城市是随着社会分工而形成、随着工业发展而不断发展的,是现代经济社会发展的重要
6、承载空间,是数字经济发展的物理空间和重要载体。“十四五”规划纲要提出推进新型智慧城市建设,推进城市数据大脑建设,探索建设数字孪生城市。许多城市敏锐地捕捉到了元宇宙产业与智慧城市、数字化城市建设之间的紧密联系,纷纷发布支持元宇宙发展的政策,从不同角度和侧重点对元宇宙相关产业进行布局。可以预见,未来几年内,元宇宙相关产业将进入快速而有序的发展阶段,工业元宇宙相关技术和创新产品将在交通、能源、制造、教育、医疗、文旅、社区、政务等诸多场景得到大量应用,逐步成为智慧化、数字化城市发展的重要方向和城市竞争力的重要体现。由工业和信息化部工业文化发展中心牵头成立的工业元宇宙协同发展组织,致力于推动新技术与新场
7、景的结合、新业态与新价值的探索,致力于推动工业元宇宙相关产业基础高级化、产业链现代化。为全面了解我国城市元宇宙产业发展情况,推动工业元宇宙有效促进各地经济高质量发展,工业元宇宙协同发展组织组建了专题研究组,选取发布了元宇宙相关发展行动计划、政策和布局相关产业园区的各类典型城市共十个进行了广泛调研,联合相关单位编制了工业元宇宙创新城市白皮书。本白皮书阐述了工业元宇宙与城市创新发展、数字经济发展之间的关系,系统研究了典型城市工业元宇宙相关产业的技术路径、基础设施、融合应用、发展特点,梳理了其工业元宇宙场景建设与产业生态建设情况,总结了工业元宇宙发展现状、发展趋势、面临的问题与挑战。在此基础上,本白
8、皮书探索构建了工业元宇宙城市发展实施框架,从政策环境、技术支撑、应用场景、安全协同、运营运维五个维度分析了十个典型城市及相关企业案例,梳理了城市工业元宇宙发展现状、发展趋势、面临的问题与挑战,以期为地方数字经济的发展及投资者提供参考。I 目录 一、工业元宇宙概述与发展态势.1(一)工业元宇宙概述.1 1工业元宇宙的定义.1 2工业元宇宙技术体系与发展趋势.2 3工业元宇宙融合应用.4(二)工业元宇宙的发展态势.5 1工业元宇宙发展现状.5 2工业元宇宙基础设施与产业生态.6 3工业元宇宙发展阶段.8(三)工业元宇宙应用场景.9 1工业系统各层级的应用.10 2产品全生命周期的应用.12 3跨行
9、业、全场景应用.16 二、工业元宇宙与城市创新发展.18(一)工业元宇宙与产业创新.19 1.工业元宇宙创新应用.19 2.工业元宇宙自身发展将塑造新的产业.20 3.改变产业的生产方式和效率.21 4.带来新的产业机会和市场.22 5.改变产业结构和组织形式.22 6.产业的需求和趋势反过来影响技术的发展.23(二)工业元宇宙与消费创新.24(三)工业元宇宙与智慧城市建设.25(四)工业元宇宙城市发展实施框架.30 三、代表城市工业元宇宙发展情况.37(一)科研创新及人才驱动型.38 1.上海.39 2.广州.41 3.合肥.42 II(二)市场投融资及政策驱动型.43 1.武汉.44 2.
10、大连.46 3.济南.47(三)文旅及消费场景驱动型.49 1.成都.49 2.苏州.52 3.杭州.55 4.厦门.58 四、工业元宇宙发展趋势及面临问题.59(一)城市工业元宇宙的发展趋势.59 1.城市数字化转型加速.59 2.人工智能与自动化高度融合.59 3.智慧城市数据共享与合作生态系统建立.60 4.跨行业和跨领域的应用将被拓展.61(二)工业元宇宙发展面临的问题与应对办法.61 1.关键技术有待突破.61 2.高成本制约应用规模.62 3.缺乏标准与互操作性.63 4.数据安全与隐私保护.63(三)工业元宇宙在城市中创新发展的建议.64 1.智慧城市规划与设计.64 2.数字基
11、础设施建设.65 3.工业元宇宙与智慧产业的融合.65 4.创新应用场景开发,拓展应用领域.65 5.人才培养和技术创新.66 6.数据安全和隐私保护.66 7.智慧治理与公共服务.66 8.跨界合作与交流.67 参考文献.68 1 1 一、工业元宇宙概述与发展态势一、工业元宇宙概述与发展态势 (一)工业元宇宙概述(一)工业元宇宙概述 1 1工业元宇宙的定义工业元宇宙的定义 2023 年 9 月 8 日,工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国务院国资委、广电总局等五部委联合印发元宇宙产业创新发展三年行动计划(2023-2025 年),指出:元宇宙是数字与物理世界融通作用的沉浸式互联空间,是新
12、一代信息技术集成创新和应用的未来产业,是数字经济与实体经济融合的高级形态,提出“构建工业元宇宙、赋能制造业为主要目标”。中国工程院院士李伯虎认为,工业元宇宙是元宇宙在工业领域的落地与拓展。工业元宇宙协同发展组织发布的工业元宇宙创新发展三年行动计划(2022-2025 年)中,采纳并扩展了李伯虎院士这个观点,将工业元宇宙定义为:在新发展理念指引下,在新一代信息技术引领下,借助新时代各类新技术群跨界融合,实现工业领域中“人、虚拟空间与现实空间”虚实映射、交互、融合,以虚促实、以虚强实的工业全要素链、全产业链、全价值链(三链)智慧,协同、开放、服务、互联的复杂数字工业经济系统,是元宇宙在工业领域的落
13、地与拓展,是数字经济与实体经济融合发展的新型载体。本书中关于工业元宇宙的论述均基于这个定义展开。这与李伯虎院士团队于 2022 年 12 月在前沿科学发布的文章工业元宇宙:工业发展新阶段的赋能者中的观点大体一致。该文还对一些针对元宇宙的流行异议做出了回应。有部分学者认为元宇宙概念与近年来数字孪生技术无明显差别。事实上,任何新技术、新应用的诞生都不是空中楼阁、凭空创造。工业元宇宙与仿真、数字孪生、元宇宙及工业物理世界,是一脉相承、密不可分却又各自侧重的关系。工业元宇宙继承了仿真技术对“现实物理时间的逼真模拟”,也强化了数字孪生关注的“数据/模型”及“虚实交互”,并充分吸收了元宇宙作为一种数字经济
14、系统在自然人机交互、数字化资产及社交网络等方面的特点,实现了对工业现实世界中六要素(人、技术/设备、组织、数/知、材料、资金)、六流(人才流、技术流、产业流、数/知流、物流、资金流)的虚实有机融合,如图 1 所示。2 2 图 1 本书关于工业元宇宙与仿真、数字孪生、元宇宙及工业物理世界关系的理解 一些来自产业界的研究者对工业元宇宙提出了更加具体的定义。四川省工业云制造创新中心研究所所长张星智在 2023 中国数字经济创新发展大会上提出,工业元宇宙是一种数字化、虚拟化的工业生态系统,它通过连接物理设备、传感器、人员和系统,将实时数据收集、处理和分析与物理制造过程紧密结合,它的核心理念是将现实世界
15、与虚拟世界无缝集成,使得在虚拟世界中对物理设备进行仿真、优化和控制成为可能。他还简单阐述了工业元宇宙的四个发展阶段:虚实映射、虚实结合、以实控虚、以虚强实。2 2工业元宇宙技术体系与发展趋势工业元宇宙技术体系与发展趋势 工业元宇宙主要由五大体系构成,包括技术体系、标准体系、产品体系、服务体系和保障体系等。工业元宇宙的技术体系目前主要由“时空引擎+实时渲染+大规模建模技术”、自然交互技术、区块链技术、网络通讯与算力技术、人工智能技术、物联网/传感技术、数字孪生技术等构成。其中,工业元宇宙的热点技术包括5G/6G、算力网络、虚拟现实/增强现实技术、数字孪生技术、人工智能技术、区块链技术、工业元宇宙
16、平台及先进计算等。2023 年 9 月,国家知识产权局印发了关键数字技术专利分类体系(2023),文件涉及的元宇宙技术分类体系也适用于对工业元宇宙领域关键数字技术专利发展状况进行宏观统计监测,适用于各地方有关部门和社会各界结合实际需要开展相关产业专利统计分析工作。元宇宙技术体系包括沉浸式计 3 3 算、WEB3.0、新型基础设施 3 个一级技术分支,下设 13 个二级技术分支,45 个三级技术分支,79 个四级技术分支,54 个五级技术分支,共计 194 个技术分支,是人工智能、高端芯片、量子信息、物联网、区块链、工业互联网和元宇宙等七大关键技术中技术分支最多的技术体系,如图 2 所示。图 2
17、 元宇宙技术分支架构关键数字技术专利分类体系(2023)工业元宇宙技术体系参照图 2 的元宇宙技术分支架构,尚处于不断演进与发展的阶段,其发展趋势从以下几个方面阐述。首先,技术成熟度和普及度不断提高。随着虚拟现实、增强现实、人工智能等技术的不断发展,工业元宇宙技术体系将逐渐成熟,并得到更广泛的应用和普及。其次,工业元宇宙技术体系将与工业制造领域的数字化转型深度融合,成为数字化转型的关键技术。通过数字孪生、人工智能等技术,实现生产过程的自动化、智能化和可视化,提高生产效益和降低成本。人工智能、5G/6G、数字孪生等技术将深度融合成统一的元宇宙技术生态系统,在未来的发展中,工业元宇宙技术体系将与人
18、工智能、5G/6G、物联网等技术深度融合,形成更加强大、智能、高效的工业制造生态系统。这些技术的融合将有助于实现工业制造的全面数字化、智能化和网络化。4 4 此外,工业元宇宙技术体系的发展将促进工业制造领域的优化和升级。通过数字孪生、人工智能等技术实现对生产过程的实时监控、预测和优化,提高生产效率和产品质量,同时降低能源消耗和环境污染。通过工业元宇宙技术体系,构建全新的工业制造服务模式。在传统的生产过程中,企业主要关注生产效率和产品质量,而在新的服务模式下,企业通过数字孪生、人工智能等技术,提供更加个性化、智能化和高效化的服务模式。3 3工业元宇宙融合应用工业元宇宙融合应用 工业元宇宙是数字经
19、济与实体经济融合发展的新型载体,带来了全场景和数实融合运用。工业元宇宙通过数字孪生技术将现实世界的工业场景进行虚拟化,构建虚实融合的场景,包括工厂环境、设备运行状态、产品研发设计流程等,如图 3 所示。图 3 工业元宇宙的融合应用 工业元宇宙通过扩展现实技术提供沉浸式体验,让人们身临其境地感受工业场景中的各个环节和细节,提供更加广阔的创意空间。在工业元宇宙场景中,设计师通过虚拟现实技术进行交互式创作,对虚拟化的工业场景进行修改、调整和优化。这种交互式创作使得设计师更加便捷地进行创作,同时提高了创作的灵活性和准确性。工业元宇宙的融合应用使得实体经济不再局限于传统的表现形式,而是向多元化方向发展。
20、例如,创作者通过虚拟现实技术将工业场景转化为数字艺术作品,或者通过增强现实技术将虚拟元素与现实场景进行结合,创造出全新的 5 5 艺术形式。可见,工业元宇宙与内容创造的融合应用使得创作变得更加多元化、智能化和高效化,同时也为工业领域提供了更加丰富的创意空间和艺术表达形式,见图 4。图 4 真实加工厂作品 目前认为,互联网经过 Web 1.0、Web 2.0 阶段,正在向 Web 3.0 与元宇宙时代发展,工业元宇宙的内容创造方式也在不断地变化,内容产业也将迎来数字化转型的关键时期。内容创造方式更加依赖 AI 技术生成内容,即 AIGC(AI-Generated Content,AI 生成内容)
21、技术,内容的生产主体不再是人类,而是人工智能。从应用场景来看,工业元宇宙与 AIGC 的相通之处很多,不仅着力于数字世界的创建,更着力于影响及改造现实世界。在数字原生领域,AIGC 能通过AI 创作工具提升 UGC 创作能力,而在数字孪生领域,AIGC 能够通过自动创作、设计、渲染等提升数字孪生模型生产效率。总之,AIGC 的融合应用将为工业元宇宙产业带来巨大变革。它提高了元宇宙内容生产效率,丰富其多样性,提供可交互的个性化、定制化元宇宙场景。同时也降低了元宇宙的应用门槛,实现大规模应用,弥补内容生产缺口,助力工业元宇宙内容智能生产和各种场景的实现。(二)工业元宇宙的发展态势(二)工业元宇宙的
22、发展态势 1 1工业元宇宙发展现状工业元宇宙发展现状 工业元宇宙的发展现状可以从以下几个方面来看。6 6 技术发展技术发展:目前,工业元宇宙已经集合了多种前沿技术,包括虚拟现实、增强现实、5G 通信、大数据分析、AI 智能等,这些技术为工业元宇宙的发展提供了强大的支撑。同时,量子计算等领域也在不断发展,在未来将大大推动工业元宇宙的技术进步。投资活跃度波动投资活跃度波动:中国元宇宙行业的融资活跃度在 2022 年达到高峰后有小幅震荡,但一直保持在较高的位置,部分投资者对工业元宇宙产业有信心,未来将继续支持该领域的发展,从而进一步提升工业元宇宙产业发展水平。全球发展全球发展:随着技术的发展,工业元
23、宇宙产业及其应用正在全球范围内发展,不仅在国内拥有广泛的应用,而且还在全球范围内获得广泛的关注和支持。应用场景不断扩大应用场景不断扩大:目前,工业元宇宙的应用场景已经涵盖了能源管理、制造过程优化、产品设计和创新、供应链管理、设备维护和故障预测等多个领域。随着技术的不断进步和应用的深入挖掘,工业元宇宙的应用场景范围还将不断扩大。未来,工业元宇宙将以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,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和探索工业元宇宙创新应用模式三个方向发力。基于当前现状的发展方向,为建设工业元宇宙基础通用模型数据库,打造高精度、可交互、沉浸式的工业虚拟映射空
24、间。部分城市的产业园区和企业已经开始探索基于元宇宙的产线运维、产品监测新模式,打造工业元宇宙的营销平台和虚拟培训系统。未来会开发面向不同产品的个性化全生命周期管理系统,围绕资产设备、订单数据等开展供应链金融服务等,这也是通过发展工业元宇宙赋能新型工业化的重要措施。2 2工业元宇宙基础设施与产业生态工业元宇宙基础设施与产业生态(1 1)“硬性”与“软性”基础设施)“硬性”与“软性”基础设施 工业元宇宙的基础设施包括“硬性”和“软性”基础设施两大类。“硬性”基础设施主要体现为硬件及底层基础设施的技术支撑,“软性”基础设施主要体现为保障体系、标准体系和服务体系的建设,如图 5 所示。7 7 图 5
25、工业元宇宙基础设施 在硬件及底层基础设施搭建上,需要建设 5G-A/6G、千兆光网/万兆光网、FTTR、卫星互联网等新型网络,满足工业元宇宙高速率、低时延、全域立体覆盖的应用需求。建设云边一体、算网一体、智能调度、绿色低碳的新型算力1,为工业元宇宙超高内容拟真度、实时交互自由度提供算力保障。发展工业元宇宙信任的“硬性”基础设施,试点去中心化场景应用,支撑元宇宙可信存储需求。此外,还需打造元宇宙基础设施综合管理平台,实现计算、存储和通信能力的分布式协同,提升运营效率与可靠性。工业元宇宙的软性基础设施中,保障体系和服务体系的详细内容将在第二章第四节进行阐述。工业元宇宙的标准体系尚处于发展的萌芽阶段
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工业 宇宙 行业 创新 城市 白皮书 2023
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【Stan****Shan】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【Stan****Shan】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。