工業互聯網場景痛點還沒解決,談什麼工業元宇宙?

工業互聯網場景痛點還沒解決,談什麼工業元宇宙?

圖片來源@視覺中國

文丨偲睿洞察,作者丨程雨

2022年春晚,沈騰一句“在元宇宙裏倒騰狗”內涵意味滿滿,似乎任何生意和元宇宙搭上邊,都會瞬間高大上且“錢”景無限。

自元宇宙爆火以來,它被看成是“未來十年最強風口”、“互聯網終極形態”、“人類靈魂最終歸宿”,只有你想不到,沒有元宇宙辦不到。

在遊戲元宇宙裏,24小時沉浸式體驗將不再是夢想;在社交元宇宙裏,人類分身有術,足不出户便可以虛擬化身進行社交活動;在消費元宇宙裏,所見即所得,線上線下購物的界限將不再明顯。

不過,冷靜下來想一想,以上這些元宇宙應用,均聚焦於C端。對於實體經濟而言,更多作用於拉動內需,而非刺激供給。

工業元宇宙則不同,它直接作用於實體經濟的供給側。目前無論是元宇宙還是工業元宇宙,都沒有權威定義。按照北京金山頂尖科技公司元宇宙研究院院長李正海的觀點,如果把元宇宙看成一種技術,那麼工業元宇宙,可以理解成元宇宙技術在工業領域的應用。它可以實實在在解決工業企業的痛點,從而產生經濟價值,促進工業改進、創新乃至革命。

甚至在由多位通信、數據、金融等領域專家撰寫的《元宇宙通證》一書中,已經將工業元宇宙奉為“一次留給中國製造業彎道超車的歷史性機遇”。而上一個“彎道超車機遇”的主語——工業互聯網,在中國的發展尚不足十年。

在元宇宙爆火的大背景下,工業元宇宙被提上了日程。一年時間裏,英偉達、阿里、工業富聯等大廠陸續釋放出佈局信號,工業互聯網卻被提到得越來越少。

那麼問題來了,排除掉元宇宙概念帶來的虛火,工業元宇宙是否真能扛起製造業彎道超車的大旗?從工業互聯網到工業元宇宙,是“扯虎皮拉大旗”,還是“順利交棒”?

01、工業互聯網:應用場景難尋

工業互聯網的火爆還得追溯到5年前。

2017年底,國務院明確提出工業互聯網發展目標——到2025年,形成3-5個達到國際水準的工業互聯網平台,培育百萬工業APP,實現百萬家企業上雲。中央定調後,到了2018年,工業互聯網產業集中爆發了。

這一年,工信部發布《工業互聯網發展行動計劃(2018-2020年)》,明確中國工業互聯網進入為期三年的建設起步階段;各地爭相出台政策,如上海、浙江、廣東等多地政府相繼建設了工業互聯網示範基地。

也是在這一年,蟄伏多年的互聯網巨頭和製造業龍頭都推出了自己的工業互聯網平台,到了年底,中國工業互聯網平台數量達到269個,超過其他國家數量的總和。

在各地政府與企業的推動下,中國建設工業互聯網的速度超快,截至2021年底,全國在建“5G+工業互聯網”項目超過1800個,應用案例更是數以萬計。

然而,量的繁榮,掩蓋不了工業互聯網應用場景的貧乏

在今年1月剛召開的國新辦“2021年工業和信息化發展情況新聞發佈會”上,工信部指出,“5G+工業互聯網”形成的典型應用場景有20個,重點行業領域有10個,這一數量並不算多。

具體到每個環節、每個場景的應用深度上,更是參差不齊。

根據中國信通院統計數據顯示,在1000多個工業互聯網應用案例中,工業互聯網技術更多地被應用於生產過程管控和運維服務環節,佔比分別達46%和17%,質量管理、能耗排放管理等傳統領域由於優化價值大、切入門檻低,故增速亮眼。

而在產品工藝研發、供應鏈協同優化等環節,由於基礎軟件、硬件設備發展薄弱,應用佔比不到10%。

工業互聯網場景痛點還沒解決,談什麼工業元宇宙?

(圖片來源:中國信通院)

從應用功能上看,得益於視覺算法、傳感器等技術進步,工業物聯網應用以可視化監控、工業視覺質檢等場景為主。根據IDC數據,2020年我國工業質檢軟件和服務市場規模達到1.42億美元,預計2022年將突破2億美元。然而,在需要預測性分析、安全預警等場景中,算法模型需要結合大量的生產現場數據進行訓練,數據、算力、算法都存在嚴重缺陷。

可以想見,20個典型場景中,排除掉還在試錯、建標杆案例的場景,真正能走向普及的場景屈指可數。

為什麼工業互聯網落地這麼困難?

工業互聯網的經典公式:OICT=OT(運營技術)+IT(信息技術)+CT(通訊技術),也即,通過把信息技術、通信技術,以及運營與自動化技術應用到工業領域中,實現設備和數據的全面聯結,使實時決策成為可能。

工業互聯網場景痛點還沒解決,談什麼工業元宇宙?

(圖片來源:林雪萍《終於説清楚了工業互聯網》|3T融合一朝稱王)

如果沒有IT領域的工業APP,生產工人就只能靠“按按鈕”、“拉電閘”來控制設備開關;如果沒有CT技術,設備不能連接上網絡,生產現場的數據就不可能傳輸到雲端數據中心,為管理者提供決策參考。

值得注意的是,IT、CT在工業中應用需要前提——現場生產設備起碼能通電、能聯網、能連接上軟件,工業控制軟件起碼能解耦、能互通協議、能迭代升級,這些軟件和硬件層面的要求可以統一歸為對工業OT技術(運營技術)的要求。

不難看出,IT、CT是工具,OT才是滋生應用場景的土壤

談及IT,中國的互聯網巨頭驚豔了全世界;談及CT,5G已成為中國名片;談及OT,差點意思,有點問題:

硬件方面,中國95%以上的高端PLC和工業網絡協議市場被GE、西門子、羅克韋爾、施耐德等國外廠商壟斷,本土品牌主要集中在國內低端工業控制系統市場。不知道設備的關鍵參數和運營技術,成為OICT融合的致命短板;

軟件層面,中國90%以上的CAD、CAE、MES、PLM高端工業軟件市場,被SAP、西門子、達索、PTC等國外廠商壟斷,本土企業的工業軟件大多集中在企業管理上。由於工業軟件不僅需要代碼,更需要工藝參數、工業知識、生產經驗等作為支撐,這也是其發展相對薄弱的根源所在。

軟硬件的短板,暴露出OT技術難以跨越的一座大山——如何將工業知識的積累和傳遞、人的經驗,翻譯成機器語言

換句話説,小到某個工序的參數設置,大到供應鏈的精益管理,都需要轉換成數據,工業互聯網應用才有可能,應用場景才會開拓。

但是,在工業互聯網的範疇下,APP、數據中心、指揮大屏呈現的一切都是二維的,如何能將機器設備的複雜運轉反映清楚?不借助機器學習、知識工程等前沿技術,人腦的經驗知識如何形成有效的數據模型?

02、工業元宇宙帶來更優解法

工業元宇宙的範疇遠比工業互聯網寬泛,因此,也帶來新的解題思路。

現在產業界普遍認同元宇宙包括六大底層技術:物聯網技術、區塊鏈技術、交互技術、電子遊戲技術、人工智能技術、網絡及運算技術。IT、OT、CT只能算其中極小的分支。

這些技術融合到極致,將會打造出一個三維的、完全平行於現實社會的虛擬世界。

將現實搬上虛擬世界將只是它的第一步。

在二維的互聯網世界中,工廠操作人員只能通過二維的數字大屏來觀測虛擬的工廠,需要鼠標點擊設備、工位等才能查看實時狀態。但在工業元宇宙中,理想情況下工廠操作人員只需要帶上VR/AR的設備,便能以虛擬化身進入到虛擬世界的工廠中,不僅體驗更逼真,而且信息傳輸也更及時,直接輸入指令,就可以知道目標信息。

以英偉達Omniverse平台為例,寶馬汽車正用它來模擬完整的工廠環境,在虛擬工廠裏,生產線、原材料、產品一一對應,甚至連物理規則都有嚴格設定。每輛車大小10GB左右,一個系統可同時模擬300輛車的生產過程。

據寶馬汽車管委會介紹,在數字工廠中,寶馬可以讓全球的工程師、設計師、專家等融合到一個場景中協作,共同從事產品規劃、設計、模擬等工作。也許等技術成熟後,數字工廠能完成從產品規劃,到最終上市的全流程。

工業互聯網場景痛點還沒解決,談什麼工業元宇宙?

(寶馬虛擬工廠,圖片來源:英偉達Omniverse平台截圖)

工業元宇宙還必須將現實中的軟件平台搬到三維世界中。

一家坐落在紐約的ShoP建築事務所,其團隊正在Omniverse平台上嘗試針對不同的任務使用不同的軟件,並將產生的所有數據彙總到Omniverse中集中部署和擴展。

ShoP事務所數字設計和交付合夥人Geof Bell表示:“通過Omniverse,我們能夠以同一種方式彙總來自多名專家的數據、整理這些數據,並在正確的時間呈現正確的信息,輔以高質量的視覺效果,從而實現精彩的智能化設計。”

工業元宇宙更大的想象空間還在於一個更“低成本”的平行世界,這意味着,工業互聯網中被卡脖子的基礎軟件、工業設備有了更高效率、低成本的解法。

以芯片為例,一位從事建模的業內人員曾向上海證券報表示,“古時候開個鐵匠鋪,哪裏放鍋爐,哪裏放鐵砧,影響不大,因為改錯的成本很低。現在做一個芯片生產車間,隨便一個小改動,現實環境裏就是幾億元的投入。”

若能在虛擬世界中模擬產品設計、規劃、生產、優化的全生命週期活動,就能避免在現實世界中實打實地投入這些成本。等到虛擬世界中將一切問題都解決後,現實世界工廠只負責生產,這一過程大大加快了產品設計迭代的速度。

國內某醫療機器人巨頭的機械研發人員告訴偲睿洞察:“理論上,如果(元宇宙)技術足夠成熟,我們將能夠把進口設備的一切部件在虛擬世界中拆解、復現出來,而後通過反覆調試和測試,反向得到設備參數,突破這一設備的技術難關。”

基礎軟件國產化問題也面臨着新的破局視角。

英偉達CEO黃仁勳就曾表示,“在未來,數字世界或虛擬世界將比物理世界大數千倍,可能會有一個新的上海、新的紐約,工廠和建築都將有一個數字孿生模擬和跟蹤它的實體版本。工程師和軟件程序員可以模擬出新的軟件,然後逐步應用到實際中。在現實世界中運行的軟件都會先在數字孿生中模擬,然後再下載到實體版本中。”

《元宇宙通證》中,專家們對這段話做了更直白的註解——傳統的CAD、CAM、CAE、EDA等工業軟件巨頭們市場地位穩固,元宇宙化的變革動力不足。而在元宇宙中,綜合集成、AI、沉浸感、虛實共生、經濟體系、開放性等方面差距較大,這也給了國產研發設計軟件企業一個彎道超車的大機遇,要把握住研發設計軟件元宇宙化的歷史性機遇

當然,這一切的設想還僅停留在理論層面,工業元宇宙可以是更高級的工業互聯網,也是解決當前工業互聯網發展難題的最優解,前提是,它能夠進化到足夠好用的一天。

03、關鍵是技術融合

和所有新事物一樣,元宇宙並非只有光明,“資本噱頭”、“新式騙局”、“虛無主義”、“無政府主義”等質疑聲不絕於耳,擁躉者和反對者輪番較量,誰也不能説服誰。

具體到工業元宇宙上,一個最大問題就是,工業互聯網還沒弄明白,工業元宇宙何必着急

確實,現階段工業元宇宙的相關產品,似乎只有Omniverse,其他種種設想連PPT都算不上,工業元宇宙概念重於實際,資本一旦撤退,泡沫就會迅速破滅。2022開年以來,Meta在資本市場一路暴跌的表現便充分説明了這一點。

但是,資本炒作並非完全貶義。

元宇宙的發展離不開錢,以XR產業為例,在經歷2018年行業低谷後,全球XR產業投融資表現一直不温不火,數據顯示,2018-2020年全球XR融資併購規模的年均複合增速僅31%。

而在元宇宙概念的烘托下,2021年上半年全球XR產業投融資規模的同比增速已經達到108%。

儘管元宇宙還在概念炒作期,但XR作為元宇宙的底層技術之一,明顯已經越過熱潮期、低谷期,迎來了快速發展期。

除此之外,元宇宙的另一項底層技術AI,當前已經開始走向大規模落地階段,眾所周知,其發展更是離不開“資本炒作”。

最關鍵的是,工業元宇宙提供了前所未有的“技術融合”視角。

“工業互聯網”、“工業元宇宙”都可以看作是一攬子前沿科技,或者説是一頂“導遊帽”,引導着“雲物大智移虛”等技術朝着共同方向努力。

奇點大學創始人彼得·戴曼迪斯和朋友史蒂芬·科特勒合作的《未來呼嘯而來》一書中,全面講述了決定未來人類社會的9大指數型技術,而開篇第一章不是任何單項技術,而是講到了技術融合帶來的衝擊力量。

“一項單獨的指數型技術可能會擾亂產品、服務和市場,就像奈飛(Netflix)輕鬆吃掉了百視達(Blockbuster)那樣,而融合為一體的多種指數型技術則會將產品、服務和市場沖刷得一乾二淨,甚至包括支撐它們的結構。”

作者認為,所有足夠顛覆的產品和應用,本質上都不是單一的技術支撐,而是許多技術融合在一起產生的。

比如,藥物開發的速度之所以不斷加快,不僅是因為生物技術正在以指數級的速度發展,還因為人工智能、量子計算、材料科學等技術也在向這個領域靠攏。

也就是説,技術演化的過程,不是單純的加法題,而是一道道乘法題。越是技術融合的地方,越容易發生“大爆炸”。

元宇宙概念所帶來的,便是這種巨大的衝擊力量。

工業互聯網的故事裏,IT、OT、CT是技術融合的主力,目前明顯遇到了問題。

而在工業元宇宙更宏大的敍事中,數字孿生、VR/AR、區塊鏈等技術走到台前,技術難度更高,融合度亦更高,衝擊力量更猛,這就是為何我們需要迫不及待地推出工業元宇宙。

還是那句老話,未來已來,但未來分佈並不均勻

如果在工業互聯網的範疇裏去發展中國製造業,就很有可能只着眼於IT、OT、CT融合,並且深受OT技術的限制。如果換成工業元宇宙的範疇,資金將會流向真正能帶來劇變的技術領域,例如數字孿生、VR/AR,從而解決中國智能製造當下缺乏場景的困境。

未來資本撤退了也沒關係,我們背後還有產業政策。

2021年以來,各地政府不斷就“元宇宙”出台了一系列產業政策,上海、合肥等地明確提出要將元宇宙與製造業相結合,一批“工業元宇宙”產業基地呼之欲出,在產業集羣效應下,技術融合必將不斷加速。

正如《未來呼嘯而來》一書中所提到的,工業元宇宙當前還沒有產生很大變化,是因為許多技術還處在“欺騙性階段”,很多力量不會馬上發生。它也許還要在這個階段停留很久,但一旦爆發,將會帶來徹底的顛覆。

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