【元宇宙】元宇宙之梦正在消亡，制造业让它继续存在

让马克·扎克伯格对虚拟现实会议的愿景再沉淀沉淀吧；工业元宇宙以一种真正有用的方式连接了数字世界和物理世界。

过去，当宝马改装工厂以生产新车时，汽车制造商检查底盘是否适合生产线的唯一方法是派遣一个团队乘飞机前往现场，在生产过程中实际推动车身，并记录下任何故障。

现在，工艺工程师只需运行仿真，将汽车的3D模型发送到工厂几乎完全相同的数字孪生模型即可。任何错误都会在生产线建成之前被发现，从而节省时间和成本。

这就是工业元宇宙的力量。别再像马克·扎克伯格在2021年将Facebook更名为Meta时设想的那样，把自己的虚拟形象发送到远程同事的虚拟会议，或者与远方朋友的扑克之夜；元宇宙的理念已经在制造业找到了杀手级应用。

虽然消费级元宇宙发展缓慢，但根据世界经济论坛的报告，到2030年，工业级元宇宙的全球价值预计将达到1000亿美元。在此背景下，“元宇宙”的概念指的是包括模拟、传感器、增强现实和3D标准在内的多种技术的融合。德勤英国人工智能战略与创新实践负责人Varvn Aryacetas更倾向于将其描述为空间计算。“它是连接物理世界和数字世界的桥梁，”他说道。这包括虚拟现实培训、数字产品设计以及工厂等物理空间的虚拟模拟。

2022年，游戏图形公司英伟达（Nvidia） ——如今利用其GPU驱动人工智能——发布了Omniverse，这是一套用于构建模拟、运行数字孪生和驱动自动化的工具。它充当着工业元宇宙的平台。“这是一项通用技术——它可以用于各种各样的事物，”英伟达Omniverse和模拟技术副总裁Rev Lebaredian说道。“我的意思是，在计算机模拟中呈现现实世界对很多事情都非常有用——但对于构建任何具有自主性的系统来说，这绝对是必要的。”

家居装饰连锁店劳氏（Lowe's）使用该平台在数字孪生模型中测试新的布局，然后再将其应用于实体店。扎哈·哈迪德建筑事务所（Zaha Hadid Architects）为其项目创建了虚拟模型，用于远程协作。亚马逊（Amazon）模拟仓库，以训练虚拟机器人，然后再让真正的机器人投入使用。宝马（BMW）为其所有工厂建立了虚拟模型，包括位于匈牙利德布勒森的最新工厂，该工厂在建设前进行了虚拟规划和测试。

为了模拟整个制造流程，宝马在其虚拟工厂中构建了车辆、设备甚至人员的 3D 模型。宝马虚拟工厂专家 Matthias Mayr 解释说，这些元素采用皮克斯 (Pixar) 首创的开源文件格式 Universal Scene Description (OpenUSD) 创建，Omniverse 为虚拟模型提供了技术基础，而宝马则在其上层构建了自己的软件层。

“想象一下，一座工厂从一边走到另一边需要半小时，你就能想象它也是一个相当大的模型，”迈尔说道。因此，他们向一家游戏公司寻求技术——他们知道如何渲染可以让你快速浏览的场景。虚拟工厂的早期版本甚至有游戏风格的WASD键盘导航，但后来被放弃了，取而代之的是类似于在浏览器中浏览谷歌街景的点击式界面，这样任何人都可以轻松找到方向。

宝马还使用 Omniverse 进行汽车设计协作，并为客户实现定制可视化，但其关键优势在于能够对生产线进行建模。新车意味着新的装配流程，而改造工厂则是一个艰巨的过程。以前，关键信息各自为政——生产团队了解装配流程的细节，外部供应商掌握新零件或机械的规格，建筑师掌握详细的建筑图纸——每一次延误或失误都会增加成本。“问题发现得越晚，情况就越糟糕，”Lebaredian 说。

现在，问题可以通过虚拟方式解决，标准化数据可以集中保存。但人为因素依然至关重要：绘制工厂地图需要将激光扫描仪绑在工厂内穿梭的人员身上，以捕捉所有部件排列的点云数据。设计工程师还需要为汽车组装的每个阶段创建3D模型。这种精细程度使宝马能够虚拟测试装配过程，并模拟机器人、机器甚至人工操作，因为宝马拥有追踪员工组装一个零件所需时间的数据。

其核心理念是避免错误——那台机器真的适合那里吗？ ——但该系统也能进行优化，例如将一排组件移近特定工位，以节省人工装配步骤。“你可以先进行优化，在首次生产时大幅提高效率，在建造阶段，错误也会减少，”Mayr 说，“它不容易出错。”

Omniverse 是英伟达的平台，AI 自然是其下一个目标。宝马已在其虚拟模型中分层应用生成式 AI，以帮助导航——这些模型规模庞大，以至于在数字工厂中找到特定点仍然需要向人类专家寻求指导。但其目标是利用 AI 来优化生产线。“因为你拥有完整的数据，而不仅仅是一家工厂的数据，所以它能够提出很好的建议，”Mayr 说道——一家工厂的经验教训可以更容易地应用到其他工厂。

然后是机器人和其他自主系统。Omniverse 可以在部署到现实世界之前提供一个数字测试空间，但它也可以通过运行模拟来生成合成训练数据，就像无人驾驶汽车系统使用 AI 生成的虚拟视频片段进行训练一样。“现实世界的经验并非主要来自现实世界，而是来自模拟，”Lebaredian 说。

Aryacetas 预测，工业化元宇宙带来的最大影响将是实体化或物理化的人工智能——换句话说，就是机器人。“机器人还没有完全达到这个水平，但它们正在快速训练，以理解周围的物理世界——而这一切都得益于这些底层的空间计算技术，”他说。

元宇宙的未来不是虚拟世界中的化身；而是数字孪生教工业机器人如何进入物理世界。

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