2.1.3 以虚仿实

在通向工业元宇宙的道路上，人们期待能够像在现实世界中一样体验产品。作为工业明珠，工业仿真技术是实现这一愿望的有力途径。与文旅元宇宙追求炫酷、突出特色的风格不同，工业元宇宙要做的“以虚仿实”，既不是将模型简化，也并非独立建立部分系统，而是高精度、全系统地呈现。

在这一阶段，仿真技术和大数据分析成为了工业元宇宙中的关键要素。通过构建高度逼真的虚拟环境，仿真技术能够模拟出各种复杂的工业场景，如设备运行、产品制造、工艺流程等。这种模拟不仅可以精确复制现实世界的物理特性和行为规律，还能够通过调整参数和变量，进行各种假设实验。

一方面，仿真技术的应用范围广泛，从产品设计的初期阶段到生产流程的优化，再到风险评估和管理，都离不开它的支持。在产品设计阶段，通过仿真技术可以模拟产品的性能、可靠性和耐久性，从而提前发现潜在的问题并进行改进。在生产流程优化方面，仿真技术可以模拟整个生产线的运行情况，找出瓶颈并提出优化方案。在风险评估领域，仿真技术可以模拟各种可能的风险场景，帮助企业提前制定应对措施。高精度的仿真软件也扮演着至关重要的角色。这些软件能够模拟各种物理现象，包括力学、热力学、流体动力学等，甚至可以模拟更为复杂的系统行为，如电气系统和化学反应。通过这些仿真，工程师可以在虚拟环境中评估设计的性能，优化产品的结构和材料选择，预测产品在实际使用中的耐久性和可靠性。此外，还涉及到对生产流程的仿真。在这里，仿真技术可以帮助企业优化生产线布局，提高生产效率，减少浪费。通过对生产流程的详细模拟，企业可以识别瓶颈，优化资源分配，实现精益生产。

另一方面，大数据分析也是“以虚仿实”阶段不可或缺的一部分。通过收集和分析来自现实世界的大量数据，大数据分析能够为仿真模型提供准确、全面的输入信息。这些数据可能来自物联网设备、传感器、生产线监控系统等多个来源，涵盖了设备的运行状态、生产效率、产品质量等多个方面。在数据分析的基础上，企业可以构建出更加精准的仿真模型。这些模型能够更准确地反映现实世界的复杂性和多变性，提高预测的准确性。同时，大数据分析还可以帮助企业发现隐藏在数据中的规律和趋势，为企业的决策提供有力支持。

西门子能源公司已使用元宇宙等相关技术对发电厂进行建模、预测维护需求，并通过最大限度地减少停机时间，每年为运营商节省17亿美元。西门子成都工厂也部署了相关管理系统，在生产过程中实现预测性维护，并引入基于AI的自动化技术来识别和处理多达16种生产废弃物，使单位产品能耗降低24%，生产废物减少48%。这些应用案例展示了“以虚仿实”阶段的实际应用和技术优势。

空中客车公司通过其“以虚仿实”的应用案例，展示了工业元宇宙在高端制造业中的转型潜力。该公司运用先进的仿真技术，在虚拟环境中对飞机设计进行细致的空气动力学分析、结构测试和系统功能验证，无需实体原型即可迭代和优化飞机模型。此外，空中客车利用这些技术进行风险评估，通过模拟极端飞行情境来预测和缓解潜在的安全问题。在生产阶段，仿真帮助公司优化生产线布局，提高制造效率并减少浪费。