工业元宇宙赋能纺织服装产业高质量发展研究——作用机理、应用场景与推进对策

沈馨怡 杨康

(1.苏州市职业大学管理学院 江苏苏州 215104；2.南京林业大学管理学院 江苏南京 210037)

1 引言

元宇宙作为数字经济领域的新赛道，集区块链技术、交互技术、人工智能技术各种数字技术，已成为虚拟世界与现实社会交互的重要平台，在重组要素资源、重塑产业结构、加快与实体经济深度融合发展的过程中发挥着承载新领域、新赛道的重要功能。工业和信息化部发布《制造业数字化转型三年行动计划(2021—2023年)》强调，在长期信息化打造新型工业化的基础上，找准元宇宙风口，从着力消费界数字化转向注重制造业数字化，求新做实元宇宙的创新应用。为此，不少学者提出元宇宙与制造业虚实融合，产生了“工业元宇宙”(Industrial metaverse)概念，即在新一代信息技术与数字技术的引领下，借助新时代各类新技术群跨界融合，实现工业领域中“人、虚拟空间与现实空间”虚实映射、交互、融合，以虚促实、以虚强实的工业全要素链、全产业链、全价值链协同、开放、互联的复杂数字工业经济系统。

相关研究指出，工业元宇宙是一种空间化的数字经济与关系网络，能够打破现实社会与网络社会的物理隔阂，加速中国新型工业化进程，对我国传统产业的高质量发展产生全方位、深层次和革命性的巨大影响。当前研究主要集中于工业元宇宙理论阐释与战略价值分析，缺乏产业元宇宙化发展的案例研究，对工业元宇宙赋能传统制造业的作用机理及其经济后果的研究也较为匮乏。为此，本文聚焦工业元宇宙与传统制造业融合发展，分析工业元宇宙技术在纺织服装产业中的赋能效益与应用前景，探讨其可能带来的机遇和挑战，为纺织服装产业转型升级提供发展思路。

2 工业元宇宙赋能纺织服装产业高质量发展的作用机理

当前，针对工业元宇宙赋能传统制造的研究主要集中在基础概念、关键技术和发展逻辑等方面。作为把元宇宙技术引入现实世界、实体经济的接口，工业元宇宙是元宇宙在工业领域的应用，因此有必要先梳理元宇宙的概念研究。当前，元宇宙的概念尚未形成统一定论，其中具有代表性的观点如表1所示[2-7]。结合元宇宙的概念研究，本文认为工业元宇宙是一种复杂的数字工业经济系统，具有庞大工程科学需求的技术(XR、AI、LOT、云计算、区块链、数字孪生)载体，能够实现人、机、物、环境、系统等的无缝连接，从而构建覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，是产业数字化、智能化发展的全新阶段。工业元宇宙的本质是数字经济与实体工业经济深度融合的工业生态，有望重塑传统制造业的发展新优势。

表1 国内外专家学者对元宇宙概念的界定

关于工业元宇宙的关键技术，学者进行了不同程度的探讨，包括物联网、人机交互、人工智能、区块链、数字孪生、虚实空间交互与融合技术等。作为把元宇宙技术引入现实世界、实体经济的接口，工业元宇宙形成了互联网制造、人工智能制造等数字化新业态、新模式，推动制造业向信息化、数字化与智能化三方面转型，也为提升制造业产业链韧性提供了新动力。因而，有学者认为工业元宇宙更关注解决确切场景中的确切问题，其价值或远大于消费元宇宙(徐迎雪、张麦燕，2022)。同时，工业元宇宙的发展需要实体制造业的支撑。在制造业发展领域，以工业元宇宙为发展导向，推动新一代信息技术与先进制造技术的深度融合，促进制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展，表现为智能制造理念和技术的运用。

智能制造引领元宇宙技术走向更集成的环境，支撑工业元宇宙应用领域的拓展。因而，产业元宇宙化发展成为了热门研究方向，现有研究奠定了前期基础：国内学者对工业元宇宙新业态有了理论层面的初步探讨，也强调工业元宇宙通过协同创新、跨界创新与融合创新，在传统制造业升级与结构优化方面发挥着重要作用。总结国内外学者的研究成果，本文从柔性生产、研发设计、知识共享、跨界合作等层面出发，探究工业元宇宙赋能纺织服装产业的作用机制，如图1所示。但目前的一系列研究中实践研究成果偏少，特别是从现实层面考虑工业元宇宙的应用实例，在纺织服装产业转型升级中也缺少相关应用解决方案。

图1 作用机制图

3 工业元宇宙赋能纺织服装产业高质量发展的应用场景与推进对策

3.1 现实挑战

工业元宇宙在纺织服装领域的推进仍然面临技术发展不成熟问题，挑战主要源于技术应用风险。一是投资成本上升。工业元宇宙涉及虚拟现实、物联网、人工智能多种技术，其实施和应用需要较高的技术投资和成本。对中小型企业来说，技术成本可能是技术推进的最大阻碍，企业需要权衡投资回报与风险；二是数据隐私与安全问题。工业元宇宙应用涉及大量数据的收集、传输和存储，其中可能包含敏感的个人信息和企业信息，特别是在面临网络攻击和数据泄露威胁时，保护数据隐私和确保信息安全成为一项重要挑战。同时，当前数据要素市场发展存在数据供需不平衡、数据运营加工产业不成熟、数据交易流通规则体系尚未形成，数据交易市场规模化发展缓慢等问题，表现为数据资源往往在各领域发挥局部作用，“数据孤岛”与“数据垄断”等现象极大阻碍了数据潜在价值的释放；三是专业人才培养不足。智能化阶段是人工辅助智能机器，一线操作依然需要大批专业性技能人才，能够实现“人机协作”的高技能型人员。同时，工业元宇宙技术的应用需要相关专业人才，而纺织服装产业仍然面临专业技术人才短缺和流失问题；四是标准应用场景、兼容与共享问题。目前，工业元宇宙的技术标准尚未完全统一，不同供应商的产品可能存在无法兼容的问题。在应用过程中，确保不同系统之间的无缝衔接和信息交流可能需要跨界合作和实施标准化建设。工业元宇宙的用户体验设计是一个重要挑战，确保技术能够提供便捷、高效和愉悦的体验，需要与用户密切合作，不断优化和改进框架规则。探索架构人工智能与数字化元宇宙协同设计涉及多创新主体，因此需要加强产业合作与生态建设，建立良好的产业合作关系和创新融合生态系统是当前技术落地的重要路径；五是产业数字化程度低，定制化规模小。纺织服装产业特性企业产品和工艺设计至关重要，但行业间数字化基础差距较大且需求各异，硬件智能产品制造技术、软件应用服务技术成熟度不高，产品研发设计能力不强，产品供给多样化不够，仍然是“大批量、标准化”生产与单一性服务方式，不符合“定制化、柔性化”的新趋势；六是数字化管理技术处于初级阶段。企业数字化高效运行、精准管理、绿色发展运营是关键技术有效应用的前提，不少纺织服装企业虽然重视数字技术的引进，但由于技术同化程度不高及技术与管理的匹配程度低等原因，抑制了数字技术的赋能作用。因而，企业需要推进组织内部管理者、技术人员等对新技术的理解和应用，强化技术与管理的高效匹配和协同能力。

3.2 应用场景

工业元宇宙在纺织服装领域的应用场景非常广阔，具体可分为以下几个部分，如图2所示：一是服装设计与创意的虚拟化展示。工业元宇宙为纺织服装领域应用3D建模和虚拟原型提供了更加高效的设计工具，设计师在虚拟空间中快速创建和展示纺织服装产品，从而加快设计和开发流程，提高设计效率，并减少实际样品的制作成本；二是智能制造与生产流程优化。工业元宇宙将虚拟现实和物联网技术相结合，实现生产过程的数字化和智能化。生产线上的传感器可以实时监测设备状态和生产数据，通过数字孪生等技术将生产制造过程可视化，提高了企业的精准制造、敏捷制造能力，并通过数据分析优化生产流程，降低资源消耗和环境污染；三是虚拟试衣与个性化定制。依托工业元宇宙构建“个性化定制—虚拟试衣”消费者参与模式，客户可在虚拟现实环境中进行试衣，减少线下试衣的烦琐，也能满足每一位细分客户的需求，根据个人身材和喜好定制衣物，帮助客户精准购物；四是供应链管理与物流优化。构建工业元宇宙平台应用系统，实现整个供应链资源的优化配置与协同共享，运用虚拟连接技术，从原材料采购到产品销售，供应链中的各个环节都将实现实时数据共享和协同决策，提高供应链的协同度和透明度，加强信息资源共享，优化物流和库存管理，降低库存成本和运输成本；五是数字化营销与用户体验。下游链主企业应深度布局全媒体营销领域，例如在虚拟环境中展示产品、举办线上活动等，并打通线上、线下互动场景的阻滞点，提高客户的体验度与满意度，进而带动整个产业链实现精准制造；六是人机协作和智能工厂。从印染到服装、家纺的整个产业生态链上，通过将物理世界与虚拟世界相融合，持续推进以数字化设计、数字化制造、数字化管理、数字化服务为主要特征的灯塔工厂试点示范。例如，探索构建可视可管、可预测的虚拟工厂，借助APS、MES、QMS等智能生产系统优化生产流程制造，提供更多创新工具和虚拟设计平台，实现设备、生产线和供应链的数字化管理和智能化控制，提高生产效率和资源利用率，推动智能工厂的建设，打造人机协作的智能工厂；七是产品质量与品牌形象提升。通过虚拟检验和仿真测试，可以在产品设计与生产过程中发现问题，提高产品质量、降低瑕疵率；运用大数据分析，在服装服饰、家纺等终端行业推广个性化定制与批量定制，直接对接消费者需求，提高消费者的品牌忠诚度，提高产品附加值和品牌竞争力(见图2)。

图2 应用场景概念模型

3.3 推进对策

工业元宇宙的发展可以带来纺织服装产业的转型升级，需要对纺织服装产业底层架构进行改造和升级，促使参与企业具备多元主体协同化的共创属性，才能构建数字化、智能化和协作化的工业元宇宙应用生态。因此，纺织服装龙头企业，核心企业、链主企业要积极抓住大数据、云计算、人工智能等技术的应用趋势，围绕企业数字化智能制造的新技术，搭建贯通产业全链条的数据流动渠道，促进数字孪生、人工智能、区块链等技术在智能制造场景的应用，开展工业元宇宙解决方案的研究，开展场景试验实践，并针对中小企业提供更富有针对性的元宇宙应用解决方案，形成元宇宙应用生态。中小企业可通过产业链条捆绑和利益关联方式开展协作，参与工业元宇宙产业链分工，参与搭建产业跨界融合、企业协作融通创新生态体系，并向产业空间开放化及产业全链条聚合化、生态化方向演进，形成“全场景数据驱动+柔性数智制造”的融通创新生态体系。特别是“专精特新”企业、单项冠军、独角兽企业应当参与以政府主导、大型企业牵头、行业联盟参与的智能制造技术标准规划。通过制定行业标准、打造技术专利池等方式构筑技术架构的主导规制，从而开发面向各垂直行业的产品，形成一批专业技术发明专利、技术标准规范，探索构建可视可管、可预测的虚拟工厂。例如，“数字孪生+个性化定制+多维度优化”的示范车间与灯塔工厂，以统一操作和三维可视化界面与真实的工业环境建立交互，打造“工业元宇宙标杆企业”。

首先，政府应当综合运用财税金融手段支持产业优化升级、支柱产业培育发展、信息化和工业化深度融合，通过多种途径加大奖励力度，设定更加灵活的补贴门槛，推动工业元宇宙与纺织服装产业的融合发展；其次，深化区域间技术合作与分工，增强核心企业的联结与辐射作用，提高小微企业的资源吸附能力，发挥元宇宙网络的“稳定器”作用，形成开放竞争、合作共赢的资源共享局面，提高区域纺织服装产业的整体创新能力。政府应制定区域间鼓励人才交流方面的政策，尽可能消除地区保护和地区壁垒，实现区域创新协同发展；最后，政府应从战略高度充分重视工业知识产权建设问题的研究，加快建设与技术创新知识产权保护相关的工作，将知识产权保护作为促进原创性创新的重要抓手，为开源企业开展创新活动获得的垄断利润提供法律保障，助力企业纾困解难，从而促进区域科技成果转化水平的提升，形成一批深耕纺织服装领域、拥有核心技术自主产权的龙头骨干企业。

4 结语

综上所述，工业元宇宙发展将为纺织服装产业带来革命性变革和长期发展的新动力，通过柔性生产、研发设计、知识共享、跨界合作等方式，产生“集聚效应”和“正向反馈效应”，提高产业链交错性，促进纺织服装产业创新和可持续发展，弱化环境复杂性和不确定性带来的负面冲击。然而，工业元宇宙的探索仍在初级阶段，在观念、技术、制度等实践应用上仍然存在诸多不确定因素。因而，从产业元宇宙化发展角度，推动纺织服装产业与工业元宇宙融合发展将是一个长期过程，不仅需要政府支持，还需要产业主体共同发力，以期形成“政府强力推进+企业点状突破”的发展态势，推动纺织服装产业数字化、网络化和智能化发展。