智东西内参|元宇宙不只是玩游戏！也将改变你的工作，揭秘三大生产力巨变

以 CAD 软件为例，在 CAD 出现之前，一切机械、建筑设计都只能由工程师手绘完成，而CAD 则通过图形化的交互界面，大大简化设计过程，缩短工程周期。根据洛克希德公司数据，利用数控机床生产 C141 飞机的 1500 个零件，每条生产线的平均准备时间为 60 小时，而计算机制图软件可以节省超过 10 个小时的时间。随着 70 年代实体造型技术的不断完善，三维图样可以在 NC 中自动编程，CAD 真正实现了从辅助绘图到助力生产。典型 CAD 产品如 CAD 鼻祖 SKETCHPAD、全球 CAD 霸主 Autodesk 旗下的 AutoCAD。
智能化时代核心能力主要包括建模和仿真，通过软件重新定义生产流程。随着计算技术不断发展，算力及其应用方式实现创新突破，仿真和建模技术开始进入工业生产领域，以数字化的仿真改造流程、指导生产过程。这一时期的典型代表，如 20 世纪 70 年代前后出现的 CAE 产品，通过对工程和产品进行建模分析，从而在生产之前测试产品可用性和可靠性，减少实物样机实验带来的资源浪费；又如 20 世纪 80 年代左右出现的 MES 产品，以计算机建模复刻工业生产流程，从而实现对工厂生产过程的控制和管理。
以 CAE 软件为例，在 CAE 出现之前，传统生产过程需要经过“产品设计-样件制造加工-实验测试-成品试产-量产-销售”的过程，而 CAE 软件的出现，则通过计算机仿真分析，解放实验过程，以虚拟样机替代物理样机，将工程周期缩短为“产品设计-CAE 分析-成品试产-量产-销售”，节省大量费用开支。以飞机制造过程为例，需要从结构力学、流体力学、电磁学等层面，对飞机进行鸟撞分析、多体动力学分析、机翼静力分析等，而 CAE 的出现则为这类分析提供了虚拟化实现方式，避免了实验建造真实飞机带来的资源浪费。典型 CAE产品，如达索 SIMULIA、ANSYS Fluent、Altair HyperWorks 等等。
以沉浸式交互、大算力、人工智能为代表的元宇宙技术，为工业领域带来生产力升级。复盘数字化时代、智能化时代的工业生产变革，我们发现，在新技术驱动下，工业软件与工业流程往往共同演进、相伴相生。而随着元宇宙在工业领域的渗透，以沉浸式交互、大算力整合为代表的元宇宙技术开始为工业生产领域带来新的变化。如 AR/VR 技术的出现，使得工程专家能够远程指导生产过程；大算力的整合使得仿真效率提升，元宇宙 AI 路测成为训练自动驾驶系统的新选择。

文章插图
从数字化、智能化再到元宇宙，工业软件与工业流程共同演进
元宇宙带来的变化1：AR/VR 技术加持，打破生产协作时空限制。工业生产领域的办公协作在虚拟现实技术加持下突破物理空间限制。随着元宇宙概念催生大量 VR/AR 技术落地，用户可以通过穿戴 VR 头盔等设备进入虚拟现实场景中，实现沉浸式体验。当这一技术应用于工业场景时，现代工业生产过程有望打破时空限制，实现虚拟环节下的生产协作。
元宇宙带来的变化#2：整合大算力，突破仿真设计瓶颈。模拟仿真过程涉及大量计算过程，存在算力瓶颈。传统的仿真设计过程，往往需要使用 CAE软件实现对真实物理世界的建模还原，进行多物理场耦合，仿真过程极其复杂。仿真过程中涉及的物理场包括动力学场、化学场、静电场和磁场等，涉及学科包括理论力学、结构力学、声学、热力学等。因此，仿真模拟需要计算机提供大算力支持，以确定更佳的设计参数、实现更好的仿真效果。理论上来说，更大的算力支持往往意味着更加精确和真实的仿真结果。然而受制于个体算力瓶颈限制，企业较难以本地部署的方式进行 CAE 仿真设计，从而阻碍了仿真设计过程的顺利推进。

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