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在剛剛閉幕的2025年CES大會(huì)上，英偉達(dá)發(fā)布了Cosmos世界基礎(chǔ)模型--可以預(yù)測(cè)和生成虛擬環(huán)境未來狀態(tài)的物理感知視頻的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。如同大語言模型一樣世界基礎(chǔ)模型屬于基礎(chǔ)類模型。這類模型使用包括文本、圖像、視頻和運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)來生成和仿真虛擬世界，以準(zhǔn)確模擬場(chǎng)景中物體的空間關(guān)系及其物理交互。

【編者按】通過世界基礎(chǔ)模型，我們可以在數(shù)字世界部署工業(yè)元宇宙，重建工業(yè)企業(yè)的全部生產(chǎn)工藝，通過模擬仿真即時(shí)呈現(xiàn)企業(yè)的工藝、流程甚至戰(zhàn)略調(diào)整的結(jié)果。這對(duì)企業(yè)現(xiàn)在習(xí)以為常的決策體系，帶來全新的挑戰(zhàn)。企業(yè)如何擁抱世界模型？本刊邀請(qǐng)理特咨詢相關(guān)專家，就世界模型、工業(yè)元宇宙如何為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，以及企業(yè)如何規(guī)劃工業(yè)元宇宙的部署，展開討論。

從工業(yè)4.0到工業(yè)元宇宙

工業(yè)元宇宙關(guān)注的是使用虛擬化技術(shù)更好地執(zhí)行各種工業(yè)任務(wù)，旨在實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)營(yíng)效率和效果、更低的成本和更好的質(zhì)量。工業(yè)元宇宙到底是一個(gè)全新的概念？抑或僅僅是現(xiàn)有數(shù)字技術(shù)在工業(yè)4.0概念下的新標(biāo)簽？

工業(yè)4.0指的是“第四次工業(yè)革命”，于2015年被首次提出，以概括網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)所產(chǎn)生的變革性影響。那么為什么人們將關(guān)注的重點(diǎn)從工業(yè)4.0轉(zhuǎn)移到工業(yè)元宇宙呢？筆者認(rèn)為有以下5點(diǎn)原因值得思考。

一是技術(shù)融合，工業(yè)元宇宙結(jié)合了5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高效的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)。二是虛擬協(xié)作，即通過虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨地域的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和遠(yuǎn)程工作。三是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，工業(yè)元宇宙注重利用大數(shù)據(jù)分析和集成，優(yōu)化決策過程，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。四是創(chuàng)新與定制化，即在工業(yè)元宇宙中探索新的商業(yè)模式，提供個(gè)性化和定制化的產(chǎn)品和服務(wù)。五是教育與培訓(xùn)，即利用工業(yè)元宇宙中的虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，提供沉浸式教育和培訓(xùn)，提高員工技能和安全意識(shí)。

這五個(gè)維度概括了工業(yè)元宇宙轉(zhuǎn)型的核心要素，旨在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新和升級(jí)。

如圖 1所示，作為工業(yè)4.0組成部分的許多技術(shù)與工業(yè)元宇宙也高度相關(guān)，包括人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)、區(qū)塊鏈、虛擬工作場(chǎng)所和數(shù)字孿生。事實(shí)上，虛擬模型、仿真技術(shù)和數(shù)字孿生在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用已經(jīng)存在了近十年之久，而數(shù)字設(shè)計(jì)工具的時(shí)間則更長(zhǎng)。

圖 1 與工業(yè)元宇宙相關(guān)的工業(yè)4.0技術(shù)

那么，工業(yè)元宇宙有什么亮點(diǎn)呢？它的不同之處在于，關(guān)鍵技術(shù)的融合使得模擬仿真能力產(chǎn)生了質(zhì)的變化（圖 2）。

圖 2 工業(yè)元宇宙技術(shù)的發(fā)展和融合

到目前為止，數(shù)字孿生主要用于離散的產(chǎn)品、零部件、生產(chǎn)線或工廠，主要針對(duì)操作和維護(hù)性能的改進(jìn)。但隨著復(fù)雜系統(tǒng)仿真、數(shù)據(jù)可視化和人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，加上物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和協(xié)作技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，在算力不斷增強(qiáng)的支持下，數(shù)字孿生連接多個(gè)設(shè)施和系統(tǒng)的可能性正在成為逐步增強(qiáng)。

這將數(shù)字仿真從操作改進(jìn)和設(shè)計(jì)輔助工具的層面進(jìn)行了擴(kuò)展和提升，成為跨系統(tǒng)乃至整個(gè)全球工業(yè)企業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略決策的關(guān)鍵工具。

為什么企業(yè)應(yīng)該持續(xù)追求工業(yè)元宇宙？

過去幾年，工業(yè)系統(tǒng)的復(fù)雜性急劇增加。在過去兩年，企業(yè)數(shù)據(jù)的體量就增長(zhǎng)了40%以上，超過2Pb，合作伙伴網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性也大幅增加。與此同時(shí)，變化的速度和不可預(yù)測(cè)性正在加快。人類認(rèn)知的局限性意味著，在這些快速變化、不可預(yù)測(cè)的系統(tǒng)中做出正確的決定是困難的。更重要的是，可持續(xù)性的必要性意味著端到端的復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)控制正變得越來越重要。

傳統(tǒng)的戰(zhàn)略決策很難應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，因?yàn)樗ǔＲ蕾囉趯?duì)復(fù)雜系統(tǒng)的過度簡(jiǎn)單化。這意味著它經(jīng)常錯(cuò)過意想不到的系統(tǒng)影響，反應(yīng)滯后，無法足夠快地預(yù)測(cè)和反應(yīng)快速的變化。工業(yè)元宇宙提供了一種可能性，允許公司基于動(dòng)態(tài)、前瞻性、全系統(tǒng)的方法做出明智的管理層決策。這將更快、更有效地確定業(yè)績(jī)改進(jìn)計(jì)劃和變化的影響，并有助于管理總體效應(yīng)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增長(zhǎng)。

即使是在短期內(nèi)，工業(yè)元宇宙的商業(yè)利益也是顯而易見的。

正如我們所指出的，即使完全連接的全工業(yè)系統(tǒng)數(shù)字孿生技術(shù)還需要幾年時(shí)間，企業(yè)仍然可以從現(xiàn)有應(yīng)用中獲得顯著的好處，其中許多應(yīng)用與工業(yè)4.0重疊。相關(guān)應(yīng)用方向可以分為四個(gè)類別。

一是優(yōu)化。工業(yè)元宇宙可以用于改進(jìn)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)、產(chǎn)品質(zhì)量、供應(yīng)鏈和客戶服務(wù)等。二是培訓(xùn)。包括使用虛擬現(xiàn)實(shí)等工具開展運(yùn)營(yíng)、安全、遠(yuǎn)程和產(chǎn)品等相關(guān)領(lǐng)域的培訓(xùn)。三是工業(yè)元宇宙可作為技術(shù)工具，如設(shè)計(jì)/施工一體化、資產(chǎn)檢查/維護(hù)和遠(yuǎn)程故障排除等。四是將其作為管理工具，如開展虛擬會(huì)議，進(jìn)行工作協(xié)作、交易和交互等。

隨著數(shù)字孿生從離散的工廠延伸到整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)，其影響將遠(yuǎn)超生產(chǎn)力和效率的范疇，它所帶來的更有效的戰(zhàn)略決策將對(duì)整體增長(zhǎng)、利潤(rùn)率和股東價(jià)值產(chǎn)生更大的潛在影響。米其林公司應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，優(yōu)化全球采購戰(zhàn)略的做法，可以提供一個(gè)有益的借鑒。

全球輪胎制造商米其林擁有70家生產(chǎn)工廠，業(yè)務(wù)遍及170多個(gè)國家，產(chǎn)品型號(hào)不斷增加。2021年，公司的物流成本為19億歐元。由于米其林的戰(zhàn)略是在銷售點(diǎn)附近制造產(chǎn) 品，全球采購是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。米其林正在尋找一種方法來交互測(cè)試不同的采購策略和方案，以確定能夠優(yōu)化成本、服務(wù)質(zhì)量、碳足跡和庫存水平的最佳行動(dòng)。

盡管米其林在產(chǎn)品開發(fā)中使用數(shù)字孿生已有約30年的歷史，但鑒于全球采購系統(tǒng)的復(fù)雜性，包括其多個(gè)元素、關(guān)系和嵌套子系統(tǒng)，米其林尚未將該技術(shù)應(yīng)用于采購系統(tǒng)。

米其林與技術(shù)服務(wù)方Cosmo Tech合作，構(gòu)建了一個(gè)復(fù)雜的全球采購系統(tǒng)數(shù)字模型，包括服務(wù)水平、二氧化碳排放、庫存、分銷和工廠產(chǎn)能等關(guān)鍵指標(biāo)。這涵蓋了1700個(gè)產(chǎn)品型號(hào)，所有產(chǎn)品都在一個(gè)復(fù)雜的制造和分銷矩陣中。這一“模擬數(shù)字孿生”使米其林能夠運(yùn)行8萬多次模擬，每個(gè)模擬有3000多個(gè)不同和動(dòng)態(tài)的決策變量， 并內(nèi)置優(yōu)化算法來確定要采用的最佳策略。

由此，米其林能夠?yàn)槲磥砦迥甏_定一個(gè)可行的戰(zhàn)略采購計(jì)劃，該計(jì)劃將使其物流成本每年減少1000萬歐元。這也使全球利潤(rùn)率優(yōu)化了幾個(gè)百分點(diǎn)，并將運(yùn)輸和海關(guān)成本降低了60%以上。

如何更好地實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的實(shí)用化

基于模擬能力逐步升級(jí)的情況，我們可以將工業(yè)元宇宙定義為：“一個(gè)互聯(lián)的、全系統(tǒng)數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)，具有與環(huán)境中的真實(shí)世界交互的功能，使決策者能夠更好地了解過去和預(yù)測(cè)未來。”

工業(yè)元宇宙的核心是“全系統(tǒng)數(shù)字孿生”，它最終可能代表一個(gè)完整的端到端產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，不僅包括有形資產(chǎn)，還包括流程、功能、資源和組織。它將超越公司的界線，包括整個(gè)公司合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)參與者，包括上游和下游，以及他們直接的互動(dòng)。最終還可能包括公司運(yùn)營(yíng)所處的更廣泛的環(huán)境。它需要被構(gòu)建為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，以便能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)和動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)行為進(jìn)行建模。廣泛的“假設(shè)”模擬功能是它的關(guān)鍵部分。模擬不僅基于過去的數(shù)據(jù)，還基于現(xiàn)在和未來的數(shù)據(jù)。

圖 3顯示了支持此功能的五個(gè)關(guān)鍵技術(shù)模塊，并由計(jì)算能力也就是“算力”技術(shù)模塊提供支持。在很大程度上，這些技術(shù)已經(jīng)存在。然而，它們都需要進(jìn)一步發(fā)展，以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)模和復(fù)雜性。增加的計(jì)算能力本身是實(shí)現(xiàn)非常大的、相互連接的數(shù)字孿生模擬的關(guān)鍵因素。

圖 3 工業(yè)元宇宙的功能和模塊

總體而言，這幅圖景表明，在真正的全系統(tǒng)數(shù)字孿生技術(shù)可行之前，還需要五年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，但是在此期間，涉及日益復(fù)雜的系統(tǒng)的數(shù)字孿生的中間步驟仍然是可行的。

早在2020年，全球知名的生命科學(xué)企業(yè)拜耳集團(tuán)，通過采用前沿的數(shù)字孿生技術(shù)，對(duì)其商業(yè)戰(zhàn)略進(jìn)行了重大調(diào)整。該技術(shù)涉及創(chuàng)建公司生產(chǎn)設(shè)施的精確虛擬副本，使得拜耳能夠在一個(gè)安全的數(shù)字環(huán)境中模擬和測(cè)試不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

據(jù)拜耳作物科學(xué)公司數(shù)據(jù)卓越中心的負(fù)責(zé)人納文·辛格拉（Naveen Singla）介紹，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用極大地推進(jìn)了公司業(yè)務(wù)流程的重新思考，它允許通過機(jī)器學(xué)習(xí)和模擬技術(shù)來優(yōu)化決策過程。

利用這項(xiàng)技術(shù)，拜耳已經(jīng)成功構(gòu)建了其在北美的九個(gè)玉米種子生產(chǎn)基地的虛擬模型。這些詳盡的模型涵蓋了設(shè)備、流程、產(chǎn)品流特性、物料清單和操作規(guī)則等關(guān)鍵要素。通過這些模型，公司能夠進(jìn)行復(fù)雜的"假設(shè)"分析，快速評(píng)估新產(chǎn)品推出或定價(jià)策略變化可能帶來的影響。

辛格拉還提到，數(shù)字孿生技術(shù)在幫助公司做出資本購買決策、制定長(zhǎng)期商業(yè)計(jì)劃、發(fā)現(xiàn)新的創(chuàng)新機(jī)會(huì)以及改進(jìn)流程方面發(fā)揮了重要作用。他強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)技術(shù)使得公司能夠?qū)㈤L(zhǎng)達(dá)10個(gè)月的運(yùn)營(yíng)流程分析壓縮至短短兩分鐘內(nèi)，極大地提高了決策效率。

企業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)？

企業(yè)需要在更長(zhǎng)遠(yuǎn)的數(shù)字轉(zhuǎn)型規(guī)劃的背景下考慮其工業(yè)元宇宙戰(zhàn)略。除非數(shù)字化已經(jīng)相當(dāng)成熟，否則企業(yè)無法輕易地跨越到完全的工業(yè)元宇宙實(shí)施。

每家企業(yè)都有自身的發(fā)展訴求和不同的發(fā)展階段，因此不同企業(yè)所適用的發(fā)展戰(zhàn)略是不一樣的。基于多年服務(wù)企業(yè)的實(shí)踐，理特建議企業(yè)管理層可以先從以下三個(gè)步驟考慮自身的數(shù)字化戰(zhàn)略、工業(yè)元宇宙規(guī)劃等長(zhǎng)期議題：

一是，重新審視企業(yè)目前的數(shù)字化戰(zhàn)略、歷程和定位。企業(yè)需要為其整個(gè)數(shù)字化規(guī)劃設(shè)置明確的愿景和路徑。了解現(xiàn)階段企業(yè)在數(shù)字化進(jìn)程中的位置有助于確定：

在開始工業(yè)元宇宙開發(fā)之前，在數(shù)字化基礎(chǔ)方面還需要做些什么（例如數(shù)據(jù)可用性和基礎(chǔ)設(shè)備）？接下來應(yīng)保持怎樣的步調(diào)更符合實(shí)際？與數(shù)字化進(jìn)程的后續(xù)進(jìn)展保持方向一致的可行目標(biāo)是什么？

二是，發(fā)現(xiàn)增值機(jī)會(huì)并制定路線圖。在已有眾多應(yīng)用程序和用例的情況下，公司在制定路線圖時(shí)應(yīng)考慮：

哪些潛在的應(yīng)用程序和應(yīng)用案例會(huì)增加最大的價(jià)值？工業(yè)元宇宙的最初應(yīng)用可能是可操作性的，目標(biāo)是隨著時(shí)間的推移擴(kuò)展到更具戰(zhàn)略意義的應(yīng)用。今天在技術(shù)上已經(jīng)可行的是什么，而與之對(duì)應(yīng)，未來幾年最具潛力的又是什么？正如我們所看到的，盡管目前有許多可行的機(jī)會(huì)，但大規(guī)模復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)模擬仍有一段路要走。在五年以上的規(guī)劃中，企業(yè)工業(yè)元宇宙應(yīng)用程序的愿景和目標(biāo)是什么？未來的規(guī)模很大程度上取決于公司已經(jīng)承諾的數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)模。

在制定路線圖時(shí)，公司應(yīng)該避免在一開始就采取過于強(qiáng)勢(shì)的詳細(xì)建模，以免禁錮初期的進(jìn)展。除了用例本身，路線圖還應(yīng)該考慮需要哪些新流程來訪問、更新、分析、解釋和處理所需的數(shù)據(jù)。

三是，實(shí)施試點(diǎn)，采用測(cè)試和學(xué)習(xí)方法，主動(dòng)管理變化。一種靈活且反應(yīng)迅速的測(cè)試和學(xué)習(xí)方法將是最有效的。這意味著從小項(xiàng)目開始，選擇容易復(fù)制、回報(bào)時(shí)間相對(duì)較短、不需要外部利益相關(guān)者廣泛參與的初始試點(diǎn)項(xiàng)目。對(duì)人員的的管理是關(guān)鍵，例如，新的角色和技能需要在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)得到企業(yè)的支持。

理特咨詢?cè)诜?wù)一家國際領(lǐng)先的軌道交通運(yùn)輸企業(yè)的過程中發(fā)現(xiàn)，企業(yè)可以按照常規(guī)思路制定自身的數(shù)字化戰(zhàn)略和工業(yè)元宇宙規(guī)劃，也可以在內(nèi)部變革阻力較大的情況下，縮小變革范圍，以試點(diǎn)為切入口，驗(yàn)證思路和方向。

由于工業(yè)元宇宙的價(jià)值不僅通過內(nèi)部運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)，還通過合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這就需要與商業(yè)合作伙伴共享比之前多得多的數(shù)據(jù)，這需要企業(yè)接受一種新的思維方式和文化。在過往的項(xiàng)目實(shí)施過程中，理特咨詢發(fā)現(xiàn)相對(duì)于長(zhǎng)期性的戰(zhàn)略規(guī)劃，企業(yè)主通常面臨一些短期的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能是心理上的、預(yù)期上的風(fēng)險(xiǎn)，很可能會(huì)拖累企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程，讓企業(yè)主躊躇不前。

企業(yè)應(yīng)該清楚地向合作伙伴展示互惠互利的好處：例如更快的客戶響應(yīng)、更少的營(yíng)運(yùn)資金、更順暢的客戶或供應(yīng)商接口以及更好地管理可持續(xù)影響。數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)以及足夠的數(shù)據(jù)安全也是關(guān)鍵。

可是信任是貴的貨幣，如何能夠有效的促進(jìn)合作伙伴之間的數(shù)據(jù)共享呢？理特咨詢結(jié)合相關(guān)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，給出以下10大建議，它不能解決所有問題，但一定可以促進(jìn)數(shù)據(jù)的共享：

建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：合作伙伴之間需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)，以確保數(shù)據(jù)的互操作性和一致性。這可以通過制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或采用通用的數(shù)據(jù)交換格式來實(shí)現(xiàn)。使用區(qū)塊鏈技術(shù)：區(qū)塊鏈提供了一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和驗(yàn)證機(jī)制，可以確保數(shù)據(jù)的安全性和不可篡改性。這有助于建立合作伙伴間的信任，并促進(jìn)數(shù)據(jù)的共享。構(gòu)建安全的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：工業(yè)元宇宙需要一個(gè)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)來保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)。這可能包括使用加密技術(shù)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）和防火墻等。開發(fā)協(xié)作平臺(tái)：利用工業(yè)元宇宙中的虛擬空間，合作伙伴可以共同開發(fā)和使用協(xié)作平臺(tái)，如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）應(yīng)用，這些平臺(tái)可以提供直觀的協(xié)作環(huán)境。實(shí)施數(shù)據(jù)訪問控制：通過實(shí)施嚴(yán)格的數(shù)據(jù)訪問控制和權(quán)限管理，可以確保只有授權(quán)的合作伙伴能夠訪問特定的數(shù)據(jù)集，從而保護(hù)數(shù)據(jù)隱私和安全。采用云技術(shù)：云技術(shù)提供了可擴(kuò)展和靈活的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案，合作伙伴可以通過云服務(wù)共享數(shù)據(jù)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和同步。使用APIs和集成工具：通過應(yīng)用程序編程接口（APIs）和集成工具，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)和平臺(tái)之間的無縫數(shù)據(jù)交換。增強(qiáng)數(shù)據(jù)可視化：通過高級(jí)的數(shù)據(jù)可視化工具，合作伙伴可以更直觀地理解數(shù)據(jù)，這有助于促進(jìn)跨組織的數(shù)據(jù)共享和討論。建立信任機(jī)制：在合作伙伴之間建立信任機(jī)制，如通過第三方審計(jì)和合規(guī)性檢查，可以增加合作伙伴共享數(shù)據(jù)的信心。持續(xù)的溝通和教育：持續(xù)的溝通和教育可以幫助合作伙伴了解數(shù)據(jù)共享的好處、最佳實(shí)踐和潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而促進(jìn)更廣泛的數(shù)據(jù)共享。

通過這些方法，工業(yè)元宇宙可以為合作伙伴提供一個(gè)安全、可靠且高效的環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)作，從而推動(dòng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新和增長(zhǎng)。