全球经济正在经历数字化转型。随着全球数字贸易的频繁互动，政府、企业等主体都面临着数字化升级。数据日益成为新的生产要素，使世界经济运行机制呈现出新的特点。数字技术的社会化应用带来了数字社会的兴起，塑造了以数据为特征的数字经济形态。数字经济发展带动社会经济高质量发展。我们要以人民为中心，推动人民共享数字经济发展红利，贡献人民获得感、幸福感，构建数字空间命运共同体，实现全球共享数字经济新格局。

从数字经济理论的发展来看，数字经济的概念一直在深化，从信息经济到数字经济的概念。20世纪40年代，微电子学领域出现了突破。上世纪八九十年代，数字技术与信息网络技术融合，带动数字经济发展，传统的信息技术模式和商业模式发生了变化。这推动了云计算、大数据等数字技术的快速发展。数字经济的概念最早由美国学者唐·泰普斯科特于1996年提出，随后美国商务部发表了一份关于新兴数字经济的研究报告。近年来，与中国数字经济相关的出版物呈爆炸式增长，如《数字经济导论：《理论、实践与战略》，由中国信息通信研究院于2022年出版，以及《数字经济的理论与治理》（2021年），由董扬和徐新宇撰写。基于此，本文通过CNKI数据库，重点梳理了国内数字经济研究的相关文献。

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2.研究设计和总体分析

2.1.数据来源和研究方法

本文以CNKI数据库为数据源，选取时间不限，按照主题=“数字经济”选取北京大学核心期刊、CSSCI期刊、CSCD期刊。截至2022年4月29日，已检索到4060份文档。经文献处理后，共选取3643篇文献作为样本数据，排除了作者、标题、关键词、会议通知等信息的缺失。

本文利用CNKI数据库、VOSviewer、SPSS等软件对我国数字经济研究现状进行了可视化分析。具体来说，一是对数字经济论文的年产量进行统计。二是统计作者和期刊发表的文章数量。三是绘制高频关键词系统聚类图，分析相关主题情况。通过以上研究，本文梳理分析了数字经济的发展趋势和主题脉络。

2.2.时间分布分析

通过我国数字经济研究文献的时间分布，可以直观判断数字经济学术研究的发展状况。如图1所示，文件发布的历史趋势大致分为三个阶段。第一阶段（1992-1998年），文献量基本在1 - 2篇之间波动，1995 - 1996年甚至没有发表相关主题的文章。第二阶段（1999-2016年），文献数量在5 - 22篇之间波动，呈现稳定趋势。第三阶段（2017-2020年）呈平稳增长，2018年开始呈现指数级增长，其中2021年发文数量达到历史峰值。可见，中国数字经济研究整体趋势异常火热，呈现井喷态势。

图1

文学的时间分布。

2.3.作者统计分析

利用UCINET软件绘制作者共现图（图2），共有49位作者发表了6篇以上（含）的文章（含合作;表1）。其中，前五位作者分别是齐玉东（25篇）、陈兵（23篇）、杨冬（20篇）、任保平（16篇）、夏杰昌（16篇）。学术合作包括以齐玉东为核心的团队（包括刘翠华、丁书磊、李永健、杨东、刘成、夏杰昌、姚占奇），徐先春、裴长虹、张美慧合作团队，王磊、黄春新、王丹合作团队;刘启超和曹明晓的合作。姜殿春和盛斌有合作，其他作者多为单打独斗，这在一定程度上反映了国内数字经济研究聚合研究的现状。

图二

作者共现图。

发展数字经济，有赖于传统产业结构的数字化转型和数字技术相关产业体系的建设，实现两者的相互协同，驱动经济社会高质量发展。特别是人工智能、5G等新技术的融合创新发展，是数字经济的重要标志，拓展了各种数字化应用场景，重构了人们的生产关系和生活方式，最终，为数字时代的到来提供了技术框架。例如，腾讯、华为、阿里巴巴、TikTok等互联网企业已成为数字经济行业的领军企业，驱动着中国经济的数字化转型，为数字中国建设贡献力量。

3.2.宏观政策与税收研究

第二组侧重宏观政策环境研究，包括关键词数字服务税、国际税收规则、价值创造、“一带一路”、国际税收、税收征管、税收治理、增值税。国际国内双循环发展格局是国家“十四五”规划的内容，从供给和需求的双向发展来推动我国数字经济的发展。在一定程度上，以双循环为抓手，积极提升数字技术发展水平，促进产业链数字协同，进而完善数字经济治理体系，构建相应的制度体系，促进数字经济均衡发展[4]。

数字化浪潮已经成为全球经济的主旋律。尤其是后疫情时代，世界各国政府都在利用数字智能技术参与疫情控制和民众生活物资的调配。数字化创新价值体系的构建关系到国际竞争和国家战略发展。提升数字技术创新能力、推动传统产业数字化转型、加强平台系统治理，成为我国数字经济生态圈建设的重要方向。

数据交易为数字经济创造价值，也对现行税收征管体系提出挑战。我国缺乏相应的数据交易税收制度，数字税在一定程度上成为数据媒介服务贸易的壁垒。对于价值创造能力强但分布分散的数据交易，通过对美国和欧盟数字经济税制的比较，为本土化数据交易税制建设提供思路[5]。数字税收立法的原则应以差异性、经济性、规制性、可征税性四项原则为基础，揭示数字税收立法的必要性和可行性，厘清立法的价值与规范、目标、手段之间的内在联系。通过对公平与效率、秩序与自由、安全与发展的考量，有助于上述三对价值导向，为数字税收立法原则之间的协同提供价值选择，进而推动数字税收制度的生成[6]。

3.3.数字乡村建设研究

第三组重点研究数字乡村建设。关键词包括乡村振兴和数字乡村。全面推进乡村振兴，关键在于乡村产业振兴，乡村产业振兴为数字乡村建设提供了发展机遇。数字技术基础设施是乡村产业发展的硬件基础。通过数字物流基础设施建设，可以重构城乡空间格局，加速城乡要素流动，以数字技术赋能农村产业发展，促进农村一二三产业融合发展通过培育新产业、新业态，促进农村产业多元化、综合化发展，吸引和培育新型农村数字农民。让农民成为乡村产业繁荣的发展主体和受益主体，形成推动乡村全面振兴的内生动力[7]。

中国数字乡村建设是新时代乡村振兴的必然举措。数字经济的“虹吸效益”为数字乡村建设赋能，从四个方面为推进数字乡村建设奠定了基础：数字产业化、产业数字化、数字治理、数据价值。探索推进农村“数字基础设施与实践”建设的四种方式，构建“数字基础设施与实践”模式，全面推进农村基础设施建设，实施数字治理。探索推进“数字基础设施与实践”四条路径，推进农村基础设施建设与实施“数字治理”[8]。

3.4.数据保护与治理研究

第4组重点关注数字保护和治理。关键词包括数据治理、数据安全和跨境数据流。数据要素驱动经济产生乘数效应，促进企业高效决策、提高效率、驱动创新，实现公共治理有序发展。数据元素需要相应的机制来释放其潜在的价值。数据治理体系确保数据要素驱动经济发展。其中，数据治理政策体系包括数据隐私保护、数据产权、数据竞争和监管政策[9]。个人隐私数据的保护模式和监管机制关系到数字经济的有序发展。单纯从市场机制或政府监管的角度来看，都不是最佳策略。要构建政府监管与市场机制联动的隐私权保护体系;从传统的国家经验来看，单一强调私契约概念或人格权保护概念都不是最佳解决方案，而应将人格权保护与私契约相结合。政府监管体制是一个平衡多个目标和多个利益相关者之间关系的制度。隐私保护需要提高个人隐私保护和防范能力，强化企业的主体责任和多主体之间的契约责任[10]。

数字经济发展带动经济社会转型。为确保法律的制度与经济社会发展相一致，法律制度改革应避免僵化，坚持包容审慎原则，注重社会共治，建立定期评估制度，推进政府监管体制改革[11]。从国家立法角度看，政府数据开放的立法途径是保障数据要素高效流通、释放数字红利的现实需要。立法理念应确保数据开放效率与安全的平衡。立法框架要以开放为主线，确保政府数据开放的范围和标准，构建数据开放的保密审查和安全管理制度，规范数据开放平台的管理和建设，明确相应的责任，以不断优化数字经济营商环境，实现数字中国[12]。数据风险管控是数字时代改革面临的风险之一。传统的治理范式已不足以应对新时代的风险问题。从国家安全的角度发展，保障数据安全立法的数据法律的制度设计顶层设计，通过数据安全保护体系应对风险管控，保障国家数据安全风险。建立重要数据身份识别和标识制度，规定重要数据处理者的安全保护义务，将重要数据安全审查纳入网络安全审查，建立重要数据出境管制制度[13]。数据所有权和使用权关系到数据产权和数据市场机制建设，数据的控制、开发、许可和转让应在非歧视、公平和合理的原则下进行[14]。针对数据要素产权的界定和收益分配机制的建立，我们需要分析数据要素的生产过程，即数据产权的归属应该属于数据生产者。借助市场机制，对原始数据的市场主体给予适当补偿。数据要素参与分配，同时兼顾公平和效率，促进发展成果全民共享[15]。

3.5.数字智能技术嵌入支撑的数字经济研究

第五类聚焦数字智能技术，关键词是大数据、人工智能、互联网。颠覆性的数字智能技术改变了传统的社会经济结构体系。从技术进步和企业经营发展出发，企业数字化转型与企业创新之间存在内在联系。数字化是推动企业创新的外在动力，企业创新是实现数字化转型的内在需求。转变管理思维方式，重新认识人与技术的关系，需要明确发展目标和营造良好的创新氛围，提高企业的经营能力，为企业发展模式的创新提供相应的对策和建议[16]。数字化、工业化、生态化的协同融合进程推动着中国特色社会主义经济发展[17]，数字技术创新体系和基础设施水平影响着全球价值链分工地位的变化。在提高数字生产力、加快构建数字治理体系、保障普通劳动者权益的同时，避免数字垄断和数字歧视，促进社会公平，提高社会福利[18]。

组织韧性的分析框架着眼于数字经济新业态的发展，确保零售行业在不确定过程中具有韧性，在不同阶段呈现不同的细分能力，并通过直播、社交电商等方式探讨零售新业态的发展现状和能力建设[19]。肖等发表了一系列关于数字经济创新逻辑的文章，包括数据驱动的产品创新[20]、大数据合作资产的适应性创新[21]、数据驱动的组织结构的适应性创新[22]、数据驱动的技术契约的适应性创新[23]、数字化转型与生产方式的适应性创新[24]、即从数字产品、数字技术、数字生产结构和生产方式等方面来考察数字经济。

3.6.数字经济融入传统真实的经济发展研究

第六组团重点研究数字经济融入传统真实的经济发展。关键词包括新发展格局、双循环、数字经济、高质量发展、数字鸿沟、共同繁荣、全球价值链、制造业、数字化、新经济、产业结构、中间效应、技术创新、全要素生产率、数字普惠金融、经济增长、金融科技、创新、真实的经济等。疫情下经济的数字化转型为发展提供新动力，深化改革，推动构建命运共同体制度体系。在国内国际双循环过程中，以数据要素为抓手，助力数字经济高质量发展，满足人民群众需求，为构建中国经济发展新格局奠定基础[25]。但我国数字经济高质量发展仍面临诸多制约因素，主要包括数字经济初级创新研发薄弱、数字经济对外开放度不高、在全球数字经济治理中话语权不强等。推动我国数字经济高质量发展，必须促进数字化在产业间和产业内均衡发展，加大数字经济领域对外开放和对内开放力度，给予政府和市场各得其所，着力优化数字经济高质量发展的营商环境[26]。

从宏观、中观、微观三个维度来看待数字经济。从宏观上分析，大数据的应用拓展了计划经济下资源配置的边界，有助于政府与市场的协调。从这个角度看，数字经济的创新机制改变了传统的市场结构和权力结构，迫使买卖双方在完全竞争的模式下进行交易。从微观上看，数字经济融合了规模经济，打破了传统经济的盈利模式[27]。27].全球价值链形态呈现不确定性图景，需要重新思考世界经济发展格局失衡的局面，构建以要素流动为基础的全球资源配置和利益分配平衡。亟待解决要素自由流动与数字鸿沟的矛盾，纠正数据价值链的收入错配[28]。28].

在数字时代，企业边界突破成为一种发展趋势，其演进途径和理论逻辑根植于信息和知识成为数字时代关键核心生产要素，对企业核心能力和扩张力至关重要。具体而言，企业的核心能力已经从对有形资源的控制转变为对无形资源的共享。数据驱动成为创新业务发展的关键逻辑，即企业培养数据获取和挖掘的能力，从而为其数字化转型和创新发展贡献力量[29]。监管机制需要与数字经济发展相匹配。不能再用传统的监管机制来适应日新月异的发展要求，建立完善的监管法律的体系，健全平台+政府的双中心协同治理主体建设体系，坚持包容审慎原则，推进共享开放，鼓励创新，维护市场运行规律，并确保有活力和有效的监管机制和政策[30]。产品适应性创新具有高频互动、实时反馈、用户主导等特点。形成产品、用户、企业多方互动机制。通过对用户需求的挖掘，可以快速匹配用户需求，从而实现适应性创新[31]。

数字经济推动全球价值链分工体系细化，突破原有的时空限制，推动全球价值链分工体系演进[32]。从全球经济贸易出发，数字经济带来的数字贸易冲击了传统贸易属性，也带来了相应的治理挑战。现有的多边贸易协定缺乏对数字贸易壁垒和数字风险的有效规定。现有的货物贸易和服务贸易框架分类，需要与服务贸易和货物贸易属性相适应的数字产品贸易开放规则和措施。特别是数据流通壁垒导致的数据流通限制、禁止设施本地化、强制披露源代码等，是应对数字贸易数据流通的规定。在一定程度上，它对国家安全和消费者隐私造成了危害，给了政府控制数据风险的政策空间[33]。

3.7.数字经济理论体系与具体实践研究

集群7侧重于数字经济理论和具体实践的研究。关键词包括平台经济、防病毒、互联网平台、数据、生产要素、数字贸易、数字贸易规则、电子商务、数字治理、数字政府、数字中国、新冠肺炎、产业链、数字化转型、共享经济、数字平台、数字劳动力等。本文从数字经济学的学科定位、研究方法、研究内容等学科框架体系的构建出发，从技术创新的维度看待数字经济学学科范式的变革与发展，重视数字经济人才的培养，进而构建数字经济研究的学术共同体[34]。数字经济学不仅有助于社会生产方式的数字化转型，也有助于重塑经济管理理论的基本逻辑。本文结合数字经济的内涵特征、数据要素的非竞争性、生产与消费的统一性，探讨数字技术带来的社会变革和经济理论叙事范式的变革，以期为数字经济学的研究贡献一份力量。

数字经济理论的内涵和学科发展框架研究是基于技术经济学范式和复杂经济学理论展开的。数字技术的发展带动了经济学研究方法论的创新，如机器学习、联邦学习等应用于经济学研究，推动了传统计量方法的更新，并借助大数据深入挖掘经济活动规律和经济周期性，为数字经济学的发展做出了贡献。数字经济是以智能技术群为驱动力、以数据为生产要素的各种经济活动的综合体，包括驱动力、新形态结构、价值创造活动等。技术演进的不确定性、社会发展的不可知性、政策制度的滞后性、数字主权的凸显性，限制了数字经济技术经济范式的发展。数字经济的发展必然带来经济发展范式的迭代和阶段性融合。从协调平衡原则出发，推动基础理论突破，完善顶层设计，从技术设施建设和制度适应上加快新经济发展[35]。

技术革命塑造了新的经济形态，如智能经济、体验经济、共享经济、空间经济等，这不仅在理论上需要构建新的经济形态，而且在实践中需要指明转型的方向。新经济形态不是对原有经济形态的否定，而是创新发展。是新技术群体对旧经济体系的改造、优化和提升[36]。伴随着数字技术在经济体系中的应用和赋能货币体系的转型升级，数字货币应运而生。国际私人数字货币引发通货膨胀或通货紧缩，颠覆传统货币支付体系，将削弱主权货币地位。中国应加快法律的数字货币落地，推动人民币国际化，探索中国数字货币发展模式[37]。发展数字经济，要做到补短板和铸长板并重、消费端和产业端并重、效率端和普惠端并重、市场机制和制度优势并重，在不断优化体制机制和政策体系的基础上，营造数字经济高质量发展的环境[38]。

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4.结论

数字经济是当前学术研究的前沿，也是多学科融合研究的课题。本文对CNKI数据库中有关数字经济的文献进行了研究;借助VOSviewer、SPSS、UCINET等软件绘制知识图谱;分析作者共现、关键词和其他映射;梳理了我国数字经济研究的现状、主题脉络等主题。本研究通过对中国数字经济研究范畴的结构分析，一定程度上反映了当前阶段性的研究现状，但关键词分类效果存在一定误差，如一定程度上与宏观政策和具体现实问题交叉。对于具体的实践过程，需要我们总结和预测未来的发展。笔者结合高频热词总结了未来的研究方向，具体如下。

一是按照数字产业化、产业数字化、数字治理、数据价值的框架，数字经济的研究体系已经成为现实。这在一定程度上反映了数字经济研究的现状。未来，数字经济创新体系的变革性发展，将带动社会-空间结构和相应功能的质变。它将从经济、文化、政治、技术等维度分析数字技术、数字贸易、数字金融、数字政府、数字安全的机制变化，为全球经济治理提供战略支撑和相应指导[39]。

其次，数字经济带来社会经济空间的整体数字化转型，并走向日常化、具体化、细微化。在数字化融合的过程中，构建以人为中心的数字化社会空间，提高人们的数字素养，将成为未来研究的重要课题。比如，农村数字化转型需要一体化、全方位重塑乡村，借助数字智能技术驱动农村发展方式转变。这不仅需要农村经济和产业结构的数字化驱动，也需要整个农村运行体系的数字化重塑。明确数字化转型的目的和模式。在为城市发展赋能的同时，最终的价值诉求要体现人民群众的价值诉求，最终，真正实现发展成果在人民群众中共享。

再次，从学科发展来看，数字经济学科正在生成自己独特的叙事范式，成为一门学科，不断挑战传统经济学研究框架。数字经济学科发展框架包括数字经济的内涵、本质特征、演进发展模式、动力机制、驱动机制、政策体系、经验借鉴、发展困境、优化路径等。在一定程度上，数字经济学科的发展将引领未来经济学理论的发展方向。

最后，数字主权、数字权利、数据隐私保护成为研究的重点。数据不再是传统的数据。数据已经成为生产领域的生产要素，成为数字经济的重要组成部分;在数字经济驱动的社会转型发展过程中，生产力数字化带动生产关系全面数字化。在日常生活和消费领域，数据隐私、大数据挖掘、用户画像成为平台经济关注的焦点，范围从个人到企业、国家。数字时代的数字风险、数字伦理、数字治理成为学术界关注的焦点，迫切需要多学科领域专家的跨学科研究，为数字伦理与治理提供建设性的解决方案。

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数字经济、技术进步与城市出口贸易

摘要式

发展数字经济有利于外贸创新发展，有利于我国形成“双循环”发展格局。本文基于2005 - 2019年中国285个地级市的面板数据，考察了数字经济对城市出口贸易的影响及其异质性。并利用中介效应模型探讨了技术进步在上述影响中可能的中介作用。结果发现：（1）数字经济的发展可以促进城市出口;（2）数字经济对城市出口规模增长的促进是异质性的，在地理位置相对偏远的西部和东北部城市，以及经济发展相对落后的三线及以下城市更为显著。(3)技术进步在促进数字经济出口增长方面发挥了重要作用。因此，加大对数字经济基础设施的投资，关注不同城市发展过程的差异，对中国具有重要意义。支持信息技术基础研发，以数字经济推动我国外贸高质量发展。

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导言部分

改革开放以来，我国对外贸易实现了跨越式增长。出口从1978年的167.6亿元扩大到2021年的217.3亿元，年均增长17.7%。但是，中国对外贸易的早期发展依赖于其低要素成本的比较优势。实现贸易创新和可持续发展是中国面临的严峻问题。“十三五”（2016-2020年）期间，中国重视数字经济，多次提到建设“数字中国”。此外，中国还出台了一系列相关政策文件和措施，助力数字经济建设。“十四五”规划（2021-2025年）也再次强调。理事会办公厅出台了“促进外贸高质量创新发展”的政策，以创新的商业模式为外贸业注入新的动力，为跨境电子商务的发展提供了新的动力。在相关措施的激励下，数字贸易已成为我国外贸的另一增长引擎。

与此同时，我国数字贸易额从“十三五”初期的11万亿元增长到2020年的39.2万亿元。据中国互联网络信息中心（CNNIC）数据，到2021年6月，我国互联网普及率将达到71.6%。以国内市场为主体、国内市场与海外市场相互促进的双循环发展新格局，为互联网经济带来了进一步的消费拉动。消费在质和量两个方面都得到了提升。新的网购模式和电子商务产业催生了国内市场，跨境电子商务为国内外市场注入了活力。因此，数字经济成为我国外贸特别是出口贸易创新发展的坚实支撑。

随着数字技术浪潮的不断推进，数字经济发展对出口的影响越来越受到学者的关注。从国家、行业和企业层面的分析大多认为，数字技术降低了贸易成本，打破了传统交易时间和交易场所的限制，增加了出口。在国家层面，一些学者支持数字技术由于克服地理限制而促进出口[1 - 3]。此外，Kurihara和福岛发现，与亚洲发达国家相比，数字化在促进发展中国家出口方面发挥了更突出的作用[4]。在行业层面，Elia et al. B2C行业（设计和家具、时尚、食品和饮料）的专家认为，数字化促进了出口，时尚和服装行业更多地受益于数字技术[5]。随后，随着微观数据库的逐渐丰富，学者们将分析从宏观层面转向微观层面。Denicolai等人研究发现，数字技术推动了出口，不同规模和行业的公司有不同的倾向从事数字出口[6]。上述研究从不同方面验证了数字经济对出口的促进作用，但也发现其具有异质性效应，如因经济发展水平、产业特征、企业类型而异。

再者，数字经济基于数字化与经济发展的广泛融合，对技术进步提出了更高要求。一方面，数字化作为“润滑剂”，通过促进资本积累和研发能力，加速要素资源流动，助推技术进步&[7 - 9]。此外，它支持产业整合，并通过贸易链的延伸导致更多的“技术溢出效应”[10]。另一方面，关于技术进步与出口贸易的关系，大多数文献研究的是出口的技术溢出效应，认为出口促进了技术进步。尽管如此，一些文献也发现，技术进步可以提高生产和经营效率，从而提高贸易竞争力，促进出口增长[11，12]。那么，结合上述两个方面，是否可以认为数字经济最终是通过技术进步的中介作用影响出口贸易的呢？

综上所述，现有研究对数字经济对出口贸易的影响进行了各种讨论。它表现出以下特点：第一，从国家和行业层面分析的文献较多，而以城市为研究对象的文献较少，无法揭示可能存在的异质性影响。其次，探讨数字经济对出口贸易影响中潜在中介作用的文献较少，难以全面揭示它们之间的影响机制。为了弥补现有文献的不足，本文试图从以下几个方面对现有研究进行延伸：首先，我们发现数字经济对城市出口贸易具有促进作用，并且这种促进作用因城市的地理位置和综合经济实力而异;其次，以绿色全要素生产率衡量技术进步，揭示了其在数字经济对出口贸易影响中的显著中介作用。

理论分析与研究假设

随着大数据、云计算、物联网等数字技术在社会生活、生产、流通等领域的广泛应用，数字经济对出口贸易的影响引起了众多学者的关注。从不同方面对数字经济的效应进行了实证检验。据此，本文结合现有相关研究的分析思路，主要从直接效应和间接效应两部分，对数字经济如何影响城市出口贸易进行理论分析，并提出相应的研究假设。

数字经济对城市出口贸易的直接影响

数字经济的出现和快速发展深刻改变了贸易的方式、对象和内容。数字技术可以极大地降低贸易成本，并跨越距离和时间扩大贸易市场，从而促进出口增长。为此，我们可以从以下两个维度分析数字经济对出口贸易的直接效应：一是数字经济可以降低城市出口贸易成本。新经济地理学认为，贸易成本是贸易区位选择、空间集聚、经济活动扩散的关键[13，14]，而出口增长主要来自跨境贸易成本的降低[15 - 17]。一般来说，交易成本主要包括交易成本、搜寻成本、沟通成本和运输成本[18]。数字经济的发展将有助于降低上述贸易成本。具体而言，数字经济中制造商与消费者之间的交易过程更加便捷高效。“脱媒”效应逐渐避免了通过中介交易产生的一系列成本。随着数字化的广泛普及和应用，业务双方的信息都可以通过网络进行搜索，从而降低了搜索成本。即需要通过邮件或电报传递的内容，可以通过互联网进行实时通信，从而降低通信成本。Verhoef等人相信区块链和人工智能中的数字技术可以降低物流成本[19]。

二是数字经济拓展了贸易市场。现代信息和通信技术已成为经济行为的一个基本因素。基于数字经济的发展，出口贸易市场的参与主体和经营范围打破了原有的地域限制[1，20]。从参与主体来看，数字经济的发展使真实的经济和虚拟经济统一起来，越来越多突破地域限制、提高贸易效率的虚拟企业应运而生。从业务范围来看，信息技术的进步丰富了金融和教育产品，弱化了不同地点对服务贸易的限制。服务产品实现数字化、可交易化[14]，从而促进业务发展。基于以上两个维度的理论分析，本文提出以下研究假设：

假设1：数字经济可以促进出口规模的增长。

此外，数字经济对城市出口贸易的促进作用可能因地区发展阶段而异。非均衡发展理论认为，经济增长在空间和时间上是不同步的，经济的发展必然伴随着各种生产要素从外围地区向中心地区的转移。数字经济的故事在很大程度上取决于研发的投入&、熟练劳动力的能力，以及该地区的数字基础设施建设水平[21，22]，如光纤宽带用户数量、网络覆盖、IPv6地址数量等[23]。但由于城市间经济发展阶段不同，各类生产要素在区域内聚集程度不同，数字经济发展呈现出空间不均衡的特点[24]。领先城市，对技术、资本、劳动力等生产要素的吸引力更大，有利于数字经济基础设施的建设和完善，在对外出口贸易中更具竞争优势[25]。

同时，有学者发现，数字经济在效率提升和价值创造方面遵循边际效应递减规律[26]。对于经济发展水平较高的地区，更多的数字化建设投资对出口贸易的边际贡献效应递减[27]。相反，数字经济对出口贸易的边际贡献对于欠发达城市来说更为显著。在生产要素缺乏导致数字经济发展缓慢的地方，基础设施的微小改善所产生的规模经济和范围经济更为明显[28]。因此，数字经济对不同城市出口的促进作用会存在异质性。基于此，本文提出以下研究假设：

假设二：对于处于不同经济发展阶段的城市，数字经济对出口的影响是异质的。

数字经济对城市出口贸易的间接影响

现有研究表明，数字经济有效提升了城市技术创新能力，促进了城市出口贸易的发展。市场中的信息通常是不对称的，影响了市场配置资源的效率。数字化加快了市场信息的流动，降低了信息传递的成本，从而提高了技术和生产效率。根据Antonopoulos et al.[29]，Lyytinen et al.[30]和Meltzer [31]，数字经济在提高生产、管理和运营效率方面发挥着短期和长期的重要作用。是推动技术进步和效率提高的重要原因。

另一方面，技术进步有利于城市出口的增长。首先，技术进步作为城市经济发展的内生动力[32]，可以通过提高生产效率和创新能力，激励更多的经济主体参与国际贸易和竞争，从而促进出口贸易发展。第二，贸易自由化在低技术和高技术经济主体之间重新分配生产要素[33]。由于外国市场的进入壁垒，出口中存在“自我选择”效应，只有高技能和高生产率的经济主体选择出口[5，34 - 37]。据此，我们提出以下研究假设：

假设三：技术进步在数字经济促进城市出口增长中起中介作用。

综上所述，数字经济对城市出口贸易的影响可分为直接影响和通过技术进步产生的间接影响。具体影响途径见图1。

面向智能制造的沉浸式虚拟现实应用：应用与艺术设计

摘要式

智能制造（IM），有时也称为智能制造（SM），是在生产过程中使用实时数据分析，机器学习和人工智能（AI）来实现上述效率。人机交互技术是近年来智能制造领域的一个热点问题。虚拟现实（VR）创新的独特交互性使得创建虚拟世界并允许用户与该环境进行交流成为可能，为用户提供沉浸在智能工厂数字世界中的界面。而虚拟现实技术旨在最大限度地激发创作者的想象力和创造力，用于在虚拟环境中重构自然世界，产生新的情感，在熟悉和陌生的虚拟世界中超越时空。近年来，智能制造和虚拟现实技术的发展有了很大的飞跃，但很少有人将这两个流行趋势结合起来。为了填补这一空白，本文特别采用系统评价和荟萃分析（PRISMA）指南的首选报告项目，对虚拟现实在智能制造中的应用进行系统评价。此外，还将讨论实际挑战和未来可能的方向。

1. 导言部分

工业化现在已经过渡到一个新的阶段，所有国家都在支持智能制造的入侵。一个国家机械工业创新和进步的主要灵感来源，以及该领域变革和进步的关键路线，来自智能制造[1]。[1].这是创建工业强国的根本战略。目前已有数千家企业采用了这一模式[2]。[2].现代制造业正在解决劳动力短缺和劳动力成本高的问题，提高生产效率，缩短交货时间，减少能源和资源消耗，这对于降低成本至关重要，特别是在提高产品水平的同时[3，4]。[3, 4].在市场争夺战中，许多拥有数字化装配线、工作场所和工厂的企业处于有利地位。

人工智能（AI）研究是智能制造的源泉。AI是在计算机上开发的一种自主方法。沿着产品的性能、结构的丰富性和复杂性以及产品的多样化特征，产品或服务中的设计和过程信息的份额急剧增加。此外，生产设备内的数据流也增加了[5]。在过程和管理工作中的数据量将不可避免地急剧增加，因此加工进步的热点和前沿已经转向提高生产数据处理爆炸性增长的框架的能力，效率和规模，如图1所示。这些技术在工业4.0中发挥着越来越重要的作用。

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图1.国际货币基金组织 智能工厂的应用领域，包括虚拟现实、增材制造、大数据、云计算、人工智能、网络物理系统、增强现实（AR）、柔性制造系统和仿真（来源：由作者处理）。

据专家介绍，工业系统正在从能源驱动转向信息驱动，需要智能和灵活性，因为如果没有智能和灵活性，管理如此大量的信息输出将是一项挑战[6]。第二，激烈竞争的复杂环境和不断变化的市场需求要求生产系统表现出更大的灵活性、机动性和智能性。因此，对智能制造的兴趣正在增长[7]。尽管智能制造在全球范围内仍处于理论和实验阶段，但一些政府已将其纳入国家发展战略，并积极推动其采用[8]。美国在1992年采取了新的数字战略，并大力支持总统的关键技术清单，其中包括工业，新的制造技术和信息系统。

近年来，VR开发了许多创新的显示器和输入技术[10]。市场现在提供具有合理定价结构的新硬件。VR为创造新技术做出了贡献[11]。有新兴的想法来解决当前VR技术的软件和硬件问题[12]。软件和设备开发与已经在很大程度上实现了新的可访问技术Mazuryk的成熟科学界不一致，该技术由对虚拟现实感兴趣的爱好者领导[12]。对于商品VR，包括触觉仪器、控制器、服装、全向模拟器、跟踪技术和用于运动交互的视觉扫描仪在内的设备比头戴式显示器（HMD）更重要，无论它们是基于电缆的还是可移动的[13]。

这些技术目前足够准确和可靠，可用于专业活动和科学研究。涵盖的主题包括新技术和解决方案的常见问题，包括运动到光子延迟，桶形畸变和有限的显示[14]。还提供了针对市场的选择的其他分析。VR将根据所选的实施策略[ 15 ]提供一个分类法，对最近的进展进行分类。本研究考察了该领域的技术发展状况，并对与未来硬件和软件更新相关的最新趋势进行了全面分析[16]。

本文探讨了目前该领域的技术发展状况，并对未来硬件和软件更新的最新发展进行了全面分析[17]。当有效使用时，VR可以帮助智能制造公司做出最佳决策，最大限度地提高产品性能，提高产品质量，保存与生产相关的成本，提高品牌影响力，并抓住市场机会。

先进的制造技术和生产线之间的基本联系现在是VR创新[19]。该技术可以应用于工业项目，以改进产品设计，通过虚拟装配最小化或消除仿真模型的创建，加快开发时间，并保存成本。同时，通过创建数字工厂，可以通过图形化展示工厂，装配线，产品模拟示例以及整个生产过程，使员工培训，真实的制造和程序评估变得更加容易[20]。它促进了公司必要部门之间的沟通，这不仅大大缩短了产品创造的时间，而且增加了公司产品销售和推广的机会[21]。

本文件的其余部分组织如下。第2节介绍了本次审查的方法。第3节提供了智能制造中沉浸式虚拟现实应用的术语。第4节描述了用于智能制造的沉浸式虚拟现实应用的最新进展。第5节讨论了最新技术水平、当前挑战和未来趋势，第6节总结了本文并为本文提供了结论。

2. 方法学

通过使用系统评价和荟萃分析（PRISMA）指南的首选报告项目，对最近发表的关于智能制造的虚拟现实应用的文献进行了系统评价。入选标准为：（i）在Web of Science、Scopus和ProQuest数据库中编入索引的出版物;（ii）出版日期在1990年至2022年之间;（iii）以英语书写;（iv）是一份检讨文件或创新的实证研究;及（v）所涵盖的若干检索词;（i）编辑材料，（ii）会议记录，（iii）书籍从研究中删除。采用了系统性综述数据库（SRDR），这是一种用于收集、处理和检查系统性综述数据的软件程序。指定的学术来源的质量进行了评估，通过使用混合方法评估工具。在提取和分析可公开访问的论文作为证据后，在开始我们的研究之前不需要机构伦理批准（图2）。

在1990年4月至2022年10月（主要在2022年），对Web of Science、ProQuest和Scopus数据库进行了系统的文献综述，检索词包括“虚拟现实与智能制造”、“虚拟现实在智能制造中的应用”、“虚拟工程与智能制造”、“虚拟设计与智能制造”、“虚拟现实与工业4.0”、“虚拟现实与智能制造系统”和“可持续物联网制造系统与虚拟现实”。检索关键词确定为研究文献中最常用的单词或短语。由于研究是在2018年至2022年之间发表的，因此只有359篇出版物符合资格要求。我们选择了227个主要的经验来源，排除了模棱两可或有争议的发现（不充分/不相关的数据），没有得到重复证实的结果，过于广泛的材料，或具有几乎相同的标题（表1和表2）。

3. 智能制造中沉浸式虚拟现实应用术语

人机交互最近已经成为智能制造中的一个突出话题。VR创新的独特交互性使用户能够构建一个虚拟世界并与之互动，使他们能够沉浸在ifactory的数字世界中。近年来，智能制造领域涌现出许多新的VR创新，如虚拟工程、虚拟设计、虚拟三维建模、虚拟维护、虚拟检测、安全培训、操作员4.0、人机工程学评估等，如图3所示，涉及的关键技术分别如图4和图5所示。具体而言，所涉及的VR技术包括三维（3D）建模、立体显示、实时渲染、人机交互以及碰撞检测。同时，云计算、物联网（IoT）、实时定位系统和网络安全是智能制造的关键技术。所有这些概念将在本节中详细讨论。

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图3.国际货币基金组织 VR在智能制造中的应用，包括虚拟工程、虚拟设计、虚拟3D建模、虚拟维护、虚拟检测、安全培训、操作员4.0和人体工程学评估 [23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37].

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图4.国际货币基金组织 VR在智能制造中的关键技术，包括3D建模、立体显示、实时渲染、人机交互、碰撞检测等（来源：由作者处理）。

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图5.国际货币基金组织 智能制造的关键技术，包括云计算、物联网（IoT）、实时定位系统和网络安全（来源：由作者处理）。

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3.1. 虚拟实境

一种增强的人机交互称为虚拟现实（VR），试图重建一个现实的世界。此外，玩家可以在这个虚拟现实环境中漫游[22]，从不同的角度查看它，掌握它，并修改它。理想的虚拟现实环境通常被认为是在网络空间中[38]。它类似于计算机的平行宇宙，其中数据是照明的城市。信息专业人员使用特定的VR创新来访问网络并导航他们的信息高速公路[39]。此外，本文还介绍了VR的最新进展。

一旦VR底层技术使创建和实现有用和有效的VR应用程序变得可行，理解VR就至关重要[40]。这项深入而平易近人的调查旨在帮助您抓住这一机会，并为您提供必要的知识，以识别并准备好VR在您的行业中的潜在用途，无论主题如何。

由于VR所涵盖的学科、应用领域和系统类型的广泛性，以及其特定的研究目标和应用需求，可以从不同的角度创建不同类别的VR系统[42]。VR技术广泛应用于各个行业，包括电视和电影业务，教育，设计，医疗保健，航空航天部门，军事等[43]。通过计算机，VR创新创造了一个模拟环境，人们可以通过听觉，视觉和触觉直接参与其中。它还以多种方式帮助工人。

VR是指通过使用计算机创建模拟世界的创新，允许用户拥有第一手的听觉，视觉和触觉。多年来，中国市场的VR技术变得更加发达和合理。VR的融合和进步正在加速，因为包括物联网，云服务和5G网络在内的因素。值得注意的是，最近讨论的新技术思想，如元宇宙和数字孪生（DT），为VR带来了无限的创造潜力，并重新点燃了对工业增长的兴趣。VR创新的主要区别特征一般来说是：先浸泡。由于它的使用，用户可以完全参与VE世界。在这个计算机创造的世界里，人们可以与周围的环境互动。概念如下。可以通过VR为用户创建虚拟空间。通过与外部世界的广泛接触，用户可以扩大他们的视野，并逐渐信任VR环境。

3.2. 智能制造

现代监控，网络，机器人化和人工智能是智能制造创新的基础[44，45]，通过感知，人机交互，决策，实施和反馈实现业务运营，工业设计以及制造流程[46]。可以说，它将加强数据研究与创新的融合[47]。

智能制造作为一种综合性的制造理念已经稳步发展多年[49，50]，[51，52，53，54]总结并介绍了智能制造的最新研究进展。[49, 50], and [51, 52, 53, 54] summarized and introduced the latest research advancements in intelligent manufacturing.在这一领域，包括智能制造在内的某些范例通常与智能制造互换使用[50，55]。[50, 55].工业4.0背景下的智能制造文献通常在大量文章中从不同方面进行审查[56，57，58]，特别是工业4.0的解决方案。[56, 57, 58], especially the solutions to Industry 4.0. [60、61]。60, 61].

自动化和智能之间的根本区别在于如何定义知识[62]。智能的基础是对科学的理解，智能生产更多地基于知识而不是实践[63]。因此，智能制造包括材料和非材料加工过程。为了持续不断地产生高质量的技能和产业，除了产学研合作之外，还需要可靠稳定的知识生产链。此外，它还具有完整和灵活的资源供应链[64]。高价值的新产品是通过创新产生的，行业也必须不断发展和进步[65]。

智能制造是一种可持续的制造原型[66]，它改进了产品设计和制造，同时减少了材料、能源和各种废物的消耗[67]。它借助数字建模、数据处理、交互和数据系统来实现这一点。认识到污染预防、减排和循环利用的重要性。

智能制造涵盖了广泛的应用，如操作员4.0和工业5.0。操作员4.0是一个“聪明而有经验的操作员，如果必要的话，他会在机器的帮助下完成工作”[68]。操作员4.0类型学对于更好地理解人类和机器人在人类网络物理系统行业中的未来角色非常重要[69，70]。传统的制造业组织可以通过建立可用资产和人才的类型学和成绩单，很容易地将人类在工业4.0中的未来贡献纳入其中。那些与机器人和智能机器合作的人被称为“工业5.0”[71]。它是关于使用物联网（IoT）和大数据等尖端技术，使机器人能够帮助人类更有效、更快速地工作。它使工业4.0的效率和自动化支柱更具人性化。

3.3. 艺术设计

将审美意识应用于与日常生活直接相关的风格，这就是“艺术设计”的含义。“因此，它既符合实用主义又符合美学目的[72]。换句话说，艺术创作（从大到空间环境，从小到生活必需品）都是以人为先。它是人类社会成长过程中物质活动和精神活动的充分融合。换句话说，它可能被认为是当代文明发展的不可避免的副产品[73]。

独立性和全面性。与传统艺术类别相比，艺术设计始终是一个自主的艺术领域，具有广泛的研究主题和服务产品[74]。艺术设计由于其广泛的主题而影响广泛的方面，包括社会，文化，经济，商业，技术等。而这些东西都对它的审美标准有影响。因此，艺术是生活的产物，并通过行为和思想影响生活。艺术设计的基础是创造性和实践性，这反映了设计师的整体特征（如表达能力、感知能力和想象能力）。美学，节奏，平衡和“大设计”概念的其他元素的标准是相同的，尽管不同的专业对设计专业知识的重视程度不同[75]。建筑师必须首先了解设计项目，无论是二维设计还是三维设计：对设计对象的背景文化、地质、历史和文学的有效掌握[76]。由于创意设计的特点，艺术家既是思想者，又是表演者。

可修复性。创造性地改变一种生活方式，为人类提供新的生存潜力，是艺术设计的主要动机，而不是表达。艺术创作使人们无论是在日常生活还是在经济活动中都能拥有更有意义和更有质量的生活。美学设计的最终目的是让生活更轻松、更愉快、更自然、更有效。精湛的产品是艺术生产的顶峰;不是设计师对自我的纯粹表达造就了一个出色的产品。例如，iPhone改变了人们今天的行为方式，但乔布斯在创建苹果时考虑到了客户[73]。

工业4.0与智能制造

“工业4.0”一词暗指第四次工业革命，即使它涉及的主题是智能城市，这些主题本身并不经常被归类为行业应用。最近，工业4.0与虚拟现实的关系成为热门研究话题，下面将列举最新研究进展。

随着智能制造在各个工业领域的普及，制造业必须率先创新，以应对全球竞争的要求。关于增强现实和虚拟现实的争论与工业4.0中新系统设置中的自动模拟相结合，据R。Dhanalakshmi等人[57]。研究结论阐述了未来工厂（FoF）研究领域智能制造的问题和最新进展。

为了真实的预测生产并提供支持，工业4.0结合了智能和网络化生产技术，从而实现可持续的组织绩效。在[82]中，Katarina Valaskova et al.斯洛伐克汽车出口公司对斯洛伐克增值汽车出口的众多潜力进行了彻底的审查。Katarina Valaskova及其同事还研究了PSA集团斯洛伐克的案例研究，该研究强调了工业4.0理念在促进该国出口扩张方面的价值。然而，由于这项研究仅在一个国家进行，数据尚未公开，因此具有一定的局限性。

过去的研究已经研究了工作与工业4.0技术之间的联系。为了将这些信息系统化为关于工业4.0方法和工作的统一和全面的观点，Dornelles等人。在[83]中选择了一种彻底的文献综述技术。该研究通过展示工业4.0技术如何支持各种生产操作和工人技能，为工业4.0背景下的未来研究和操作程序的开发提供了有用的信息。

行业专业人士使用智能和精益制造来增强工业4.0中的车间管理系统。车间管理用于提高产量，同时限制运营绩效。在[84]中，Varun Tripathi et al.利用智能制造理念建立了一种开放式发明技术，以提高工业4.0中工厂车间框架的可持续性。在工业4.0的范围内，建议的技术将在车间管理系统中提供可持续性。

人们生活中的几乎每一个元素都受到大趋势的影响，包括个性化、气候变化、排放、能源和资源短缺、城市化和人类福祉。许多研究已经研究了各种方法，新的研究集中在工业4.0和智能制造技术上，许多研究工作集中在城市生产上。作为对当前大趋势的响应，Seyed et al.在[85]中，研究了将智能工厂技术与城市生产相结合。为了研究其优势、困难和联系，还对相关学科进行了文献分析，包括大规模个性化、可持续产品、城市工厂和智能工厂。城市智能工厂将智能工厂技术与城市制造相结合，具有三个关键特征：它们具有复原力、可持续性和以人为本。据作者所知，从来没有提出过这种定义。

4.1.2.智能制造中的数字孪生

随着第四次工业革命时代的智能制造，数字孪生（DT）变得越来越重要。本节将回顾当前关于数字孪生和虚拟现实问题的论文。

为了实现智能工厂，有各种研究在真实的制造现场调整和检查DT，但重要的是要仔细评估DT的哪个方面被使用以及它在生产中的用途。在[86]中，Son et al.使用参考体系结构模型工业4.0的层次轴、DT的预期功能以及其他产品生命周期管理阶段对早期出版物进行了分析和分类。本文提出了未来的研究DT和系统架构，可以进行所有的DT的职责，通过彻底检查以前和目前的研究的缺点的选项。

未来的技术进步将影响我们现在所知道的世界工业，包括数字孪生的创造。因此，为了进一步创新和提升所有行业的工作流程，必须把握数字孪生、智能制造和工业4.0之间的关系。利用来自Web of Science的数据，Moiceanu和Paraschiv在[87]中对先进自动化和智能制造的科学论文的产出进行了文献计量分析，重点是工业4.0。

智能制造系统（SMS）定期更改，以满足产品定制的需求。基于数字孪生驱动技术提供了一种用于测试和评估工业软件的半物理仿真方法，以快速评估程序的可靠性和灵活性，同时为新的或改进的产品订单更改SMS。在[88]中，Keqiang Cheng et al.探讨了数字孪生在智能制造工业化软件应用抗压强度测试中的应用，提出了基于数字孪生的SMS操作系统半实物仿真测试与评估技术。通过建立步进电机半物理仿真生产线模型，验证了所提方法的有效性和可行性，大大缩短了工业软件的测试和验证时间。

信息可视化中的一个挑战是与大量数据进行交互和可视化。在[89]中，Somnath等人展示了具有远程监控仪表板的智能制造工作场所的数字孪生模型。讨论了数字孪生模型的构建，然后展示了传感器仪表板界面和可视化功能的三个用户测试。

由于传统的仿真技术不能与实际的制造系统融合，可重构的生产线需要人为地为每次重构创建生产线模型。在[90]中，Jinho Yang et al.提出了一种基于数字孪生的集成重构评估应用程序，该应用程序与实时制造数据同步，并提供准确的自动仿真功能来构建和分析制造系统。研究结果表明，与目前的方法相比，建议的应用程序提供更快，更精确的重新配置评估。这项研究的结果应该更容易做出准确和一致的决策时，评估各种生产线的性能指标。

在智能工厂中采用数字双胞胎，模拟当前的生产系统条件并真实的更新，从而提高生产率，降低成本和能源使用。Friederich等人提出了一种通用的数据驱动架构，用于自动开发系统，作为工业4.0数字孪生的基础。在[91]中。他们建议的框架的独特之处在于其数据驱动的方法，该方法利用了机器学习和流程挖掘方法的最新发展以及正在进行的模型验证。这项研究已经减少，并完全定义-如果不是完全消除-的要求，专门的专业知识，以提取适当的模拟模型。

数字孪生以数字化的方式创建物理实体的虚拟模型，促进物理世界与信息世界的交互与融合，为工业信息集成搭建可靠的桥梁。随着数字孪生的快速发展，其在智能制造中的应用越来越广泛。Lianhui Li等人在[ 92 ]中证明了这一点。基于数字孪生驱动的智能制造绿色绩效定量评价（GPEoSM）系统是有效的，提高了智能制造的绿色评价水平。结果表明，数字孪生驱动的GPEoSM框架的效率，以及它如何提高智能制造的绿色绩效评估。

4.1.3.虚拟工程、设计和培训

自动化程度、产品和工艺流程、生产调度、供应商协议和设施布局只是影响制造公司生产系统生产效率的众多变量中的一小部分。在[93]中，丹尼尔Nfors和Björn Johansson继续了八年的创新活动，以了解布朗菲尔德工厂布局设计中的困难，以及利用精确模型的虚拟工程是否可以减少或消除这些困难。该论文表明，通过使用虚拟工程，企业可以简化规划布朗菲尔德工厂布局的过程，并做出明智的选择，通过减少代价高昂的错误的可能性，提高员工参与度，减少差旅，提高可持续性。

数字人体模型（DHM）是对人的虚构描述。除其他事项外，他们受雇于人体工程学工厂布局评估的发展。DHM软件工具很难操作，因此工程师在使用之前必须接受广泛的培训。在[94]中，工程师可以很容易地与DHM一起工作，这要归功于盖革等人的VR应用程序。描述。VATS布局与用户研究中的当前WIMP界面进行了对比。他们的软件提供了一个基于现实的用户界面，使用户能够在虚拟现实中组装物体，同时用自己的双手操纵环境。

在当前全球竞争环境中，利用现代信息和通信技术对于制造企业的长期可持续性至关重要。根据Gabajová等人的说法，日利纳大学工业工程系的数字工厂子系统具有虚拟和增强现实的应用。在[95]中。在所谓的洞穴中，使用者必须佩戴特殊的眼镜，并且他的移动性被限制在由墙壁构成的特定区域内，如图6所示。本研究的主要目的是调查和描述沉浸式技术在课堂教学中的潜在好处。

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图6.国际货币基金组织 计算机辅助虚拟环境 [95].

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在某些过程中可能需要使用来自不同制造商的机器人，因此这些多机器人系统的设计对于确保最高水平的质量和效率至关重要[96]。Pérez等人提出了一种用于智能制造设计、改进实施和实时跟踪操作的新科学方法。在[97]中。它基于制造过程的数字孪生模型的创建，具有沉浸式虚拟现实界面，在物理实施之前用作虚拟测试平台。

建筑行业（AECO-建筑、工程、施工和运营）在努力降低其事故率方面具有若干挑战和障碍，该事故率是所有行业中最高的之一，并且在相对稳定的时期之后目前再次增加。在[98]中，Mora-Serrano et al.研究了现有OHS培训方法和VR可能性的交叉点，使用一系列被确定为对个性化治疗进展至关重要的项目，这些个性化治疗积极参与工人的教育，促进这些VR体验形成的机械化。根据这项研究，技术的进步使得虚拟现实技术能够为行业专家提供培训场景，并且生产时间越来越短。

在[99]中，Chad McDonald et al.概述了两项举措，旨在通过利用VR等改进的学习方法进行培训，并加强儿童福利和医疗保健专家之间的合作，使儿童福利系统越来越有能力和效率。从这两个案例研究的结果可以用来规划和执行长期的变化，在儿童福利战略的家庭和儿童谁被报告为可疑的虐待。

采用实验培训是必不可少的，在减少发生在建筑工地，因为缺乏经验为基础的培训已成为事故的主要贡献者，可能已经很容易地防止在施工区域。由于缺乏培训资源，无法建立实际的试验场地并复制施工场景。根据Zheng Xu和Nan Zheng在[100]中的说法，采用建议的VR平台可能会产生几个好处，包括成为建筑教学和刺激人机交互研究的理想工具。这项研究表明，建议的VR平台的提名可能有几个优点，作为一个有用的工具，教育建筑工人，并鼓励研究人机交互。

4.1.4.虚拟现实在生产和运营管理中的应用

随着技术的进步，VR和智能制造在制造业中变得越来越重要。列奥纳多Frizziero等人在[101]中提出了一个应用于创建新运动轿车的IDES案例研究。该项目被分解为一系列阶段，每个阶段都有一个明确的目标，最终在生产阶段达到高潮。工厂生产线的主要功能是虚实数据同步通信和VR映射技术，这使得使用虚拟现实技术[ 102 ]对对象进行超真实的数字化模拟。根据Tripathi et al.在[84]中，该技术可能提供可持续的生产系统和解决问题的技能，这些技能对于在工业4.0的背景下管理该工厂车间的生产至关重要。这些文章表明，虚拟现实和智能制造在生产过程中是有益的，它们不仅降低了装配线上的成本，还使生产管理变得更加容易。

为了实现制造业中的混合自动化，人机交互的思想近年来得到了很多关注。人类和机器人之间的有益互动正受益于一种混合自动化[103，104，105]。Ali Ahmad Malik等人创建了一个统一的框架。在[106]中，将VR与人机模拟相结合。他们研究虚拟现实的技术进步，以创建以人为本的生产系统。为了设计工艺计划、优化布局和开发机器人控制程序，事件驱动仿真有助于估计人与机器人之间的周期持续时间。

基于模型的框架可以更好地满足用户配置需求，同时还可以为如何在大数据分析管道中执行流程和数据处理提供更大的清晰度和透明度。在[107]中，为理论家和管理专家提供了有用的证据，用于管理实际的数据分析和实施解决特定分析目标的工作流，由用户需求和开发人员模型驱动。

需求预测、库存管理和生产管理长期以来一直是这些行业的关键问题，特别是在全球经济衰退的情况下。Yuk-Ming Tang等人在[ 108 ]中使用的调查。是一家小型纺织品公司，它作为一种手段，说明了建议的数字框架，在商店以及销售预测和库存管理的结果。

作为工业4.0的四大智能维度之一，智能工作（SW）通过将尖端技术集成到员工的日常任务中，对企业的运营活动产生了重大影响。在[109]中，Marko et al.提供了一个完整的审查软件解决方案，特点，区分他们，他们的应用程序的目的，以及动机的建议，应用一个成熟的，全面的模型来衡量软件系统和技术的性能。

为了评估和验证合作的工作场所从人体工程学的角度来看，特奥多里科Caporaso等人。[110]提供了一个革命性的虚拟现实系统，使用可穿戴传感器（图7）。主要目标是在沉浸式虚拟世界中真实的演示基于肌肉活动分析的人体工程学评估[111]。研究结果表明，该方法可以成功地用于人机交互的研究，为工人提供一种自我意识，对他们的身体状况。

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图7. 系统体系结构的示意图。左侧显示了实际情况的图示：用户佩戴可佩戴传感器（例如加速计和sEMG）和VR设备（即，耳机和控制器）。DHM教学的照片序列（顶部）和虚拟世界的图片组成了“虚拟仿真”块，位于右下角（底部）。带有输入数据的“人体工程学评估”块（包括虚拟模拟和“初步MVC“）位于右上角。“EMG真实的处理”的图像显示在顶部的框中，“最终人体工程学评估”的图像显示在底部 [110].

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DHM或数字人体模型对于涉及虚拟制造的应用是必要的。此外，研究新的DHM应用已经发展成为一个重要的学术研究领域。使用虚拟现实为智能制造提供决策的理论和分析基础由Wenmin Zhu等人在[112]中提供。研究表明，DHMs的使用可以提高虚拟制造的有效性和真实性，在不久的将来，DHMs将被更彻底地研究和使用在各种制造业。

数字技术在智能交通中的应用见[113]。在这项研究中，实时（RT）制造优化利用仿真模型，VR技术和工具的基本阶段。这篇文章的主要贡献是使用虚拟现实方法和离散系统模拟的实时决策。

与体力劳动相关的最常见疾病之一是肌肉骨骼疾病。地球仪各地的雇主都在预防和治疗方面花费了大量开支。Ilona Kačerová等人[114]提出了一种用于设计人机工程学工作场所新方法。图8显示了使用MoCap系统进行人体工程学测试之前的设置。这种方法利用了现代技术，不仅促进了整体改进的制造工艺设计，而且促进了人体工程学的改进。研究结果表明，装配工作站可以使用VR技术和MoCap套装进行人体工程学评估。通过精确的评估能力，可以检查人在整个活动中所采取的所有工作位置，而不仅仅是上肢。

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图8. 2002年12月31日终了年度报告 研究分为以下阶段：VRb、弗拉、NonVR和Classic。该图显示了示例VRb方向 [114].

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在工业物流中集成智能系统，可以观察到提高欧盟内部以及全球宏观和微观经济实体的生产力和国际竞争力的重要可能性。Woschank等人在[115]中，他专注于制造企业中工业运输的研究主题，以研究智能集成的可能性。作者还为智能交通在工业企业中的应用提供了一个框架。

4.1.5.智能制造中与虚拟现实相关的创新

自主机器人实体和人的共存使高效、安全和可靠的控制范式的发展变得复杂。在[116]中，Alessandro Umbrico et al.主张整合现代人工智能、控制和AR技术，以提高协作系统的适应性和灵活性。在图9中，在Android平板电脑Samsung Galaxy S4和增强现实耳机Microsoft HoloLens 2上运行的两个应用程序用于启动HS-SH交互模块。在现实世界的生产场景中成功实施的技术模块证明了该战略的技术可行性。未来的研究将研究建议的策略与用户具有各种人才和属性，以及在车间的适用性。

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图10 - 11 演示器设置和HS-SH交互模块 [116].

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技术设备维护对于生产至关重要，可以在尽可能少的停机时间内保持生产力。采用AR技术可能有助于消除意外中断和实时监控设备健康状况[117]。Joel Murithi Runji等人在[ 118 ]中对2017年至2021年工业组织维护中的AR技术的现有研究进行了全面审查。评价特别着眼于这些研究如何满足用户的要求，并确定需要更多调查的领域。

企业使用AR设备来增强生产加速程序的情况正在增加。虽然这些小工具看起来很有用，但人们对它们如何影响工作场所的行为和生产力知之甚少。在[119]，大卫Wuttke et al.提出的经验事实连接到AR的设置生产爬坡，检查AR的优点和缺点，并测试了四个假设，从而更全面地了解AR在生产过程中的使用爬坡。

尽管数字孪生在制造业中提供了各种优势，但仍需要更多的工作来充分实现这一想法，特别是在现实世界的应用方面。Mario Catalano等人在[120]中提出并讨论了基于数字孪生的XR应用的理论基础。可以使用建议的框架来确定在生产区域中使用的操作员和自动引导车辆的最实际数量。未来的大部分工作将集中在使用5G网络的试验上，该网络可以在物理世界和数字孪生之间提供准确及时的实时对齐。

随着许多部门和学术界意识到其应用的价值，AR和AI的结合预计将成为未来几年的下一个重要途径。在[121]中，Jeevan S.对支持AI的AR平台，技术，方法和应用程序的当前发展以及将AI应用于AR的困难进行了全面分析。[121], a thorough analysis of current developments in AI-enabled AR platforms, techniques, methodologies, and applications, as well as the difficulties associated with applying AI to AR, was offered by Jeevan S. Devagiri等人

AR还可以为操作员提供沉浸式界面，以提高质量部门的生产力，准确性和自主性，其中许多生产过程需要高质量和接近零的错误率，以满足最终用户的需求和安全性。在[122]中，Phuong Thao Ho et al.进行了一次系统性文献综述（SLR），以总结在工业4.0背景下使用AR作为质量部门辅助技术的新兴兴趣。为了将文章分类到不同的层并最终将其集成到系统的设计和开发方法中，改进了AR架构层框架。这将有助于在未来为质量部门创建长期的基于AR的解决方案。

效率和质量是任何制造企业的基本指标。在许多企业中，整个生产线上都严重缺乏熟练的技术人员来进行复杂的装配活动。Ze-Hao Lai等在[123]中提供了一种以工人为中心的系统，该系统由多模态AR指令组成，并在深度学习网络的帮助下进行工具识别，以减少装配操作中的时间和错误。虚拟现实技术为仿真技术的发展提供了更加丰富的仿真环境。在集成系统的帮助下，开发了一个高效、适应性强的智能AR培训系统，该系统可以感知需求，描述需求并提高员工绩效。

由于高速传输和处理的快速发展，AR和VR正在发展成为下一代显示平台，用于更深层次的人机交互。为了构建以人为中心的生产系统，VR技术正在探索[124]。它还试图建立一个统一的框架，将人机模拟器与VR结合起来。研究表明，由于最近开发的微发光二极管，具有高峰亮度和良好稳定性的紧凑型微显示器现在是可能的。由于设备工程和制造技术的未来改进，预计超表面/SRG和微LED在AR和VR应用中表现更好。

大多数工人避开传统制鞋的几个程序，因为噪音大，工作环境不安全。为了创建自动化过程，需要基于机器人的鞋生产系统。在[125]中，本文提出了一种新的基于机器人的鞋制造自动化系统，该系统包括用于取代鞋面和鞋底的手动制造过程的自动机器人解决方案。根据模型生产线中的评估试验，所建议的系统和程序可以用于鞋面和鞋底制造过程。

在过去的二十年里，智能制造概念和技术在工业实践中的应用受到了广泛的关注。这些举措得到了欧洲研究和创新计划的资助，这些计划将研究和应用方聚集在一起。Grefen等人在[126]中概述了在欧洲层面上旨在推进智能制造的四个相互关联的项目。这些项目的重点是将企业级业务活动与工业机械以及智能制造车间的流程联系起来。未来的学术倡议和智能行业数字化辅助的商业进步都可以从本文的研究结果中受益。

即将到来的制造业革命阶段正在由智能技术驱动。袁舟等介绍了在模拟环境中实现定制的虚拟现实应用和人机交互。在[127]中。根据这项研究，中国制造企业可以通过一些非线性路径在智能制造的三种技术范式之间切换。根据这一结论，中国企业可能会根据自己的技能和行业特点，规划自己的智能制造升级路径，这也可以适用于其他追赶型经济体。本文为制造企业、决策者和投资者提供了一个战略路线图，作为一个解释。

在这一被称为“工业4.0“的转型中，机器人现在与人类操作员一起在工厂生产中工作。在这种环境中，人和机器人的安全对于成功的生产周期至关重要。在[128]中，Kiangala等人提出了一种创新的安全响应系统。对于小型制造设施，机器人可以通过它学习没有障碍物的路径，并在紧急情况下导致最近的安全逃生。

COVID-19问题导致许多活动和部门停止，但由于数字技术，个人现在可以更有效地利用资源，从而更好地获得公共服务。在[129]中，Silvia Fernandes发起了一场关于疫情后物联网关键需求和发展的对话。创造和城市智慧之间的联系进行了调查，以确定关键的贡献和限制方面，以及确定未来的方法，以更好的服务。

为了通过数字化辅助整个先进制造链，Christian Thomay等人在[ 130 ]中提出了AQUILA系统，为供应链中断和旅行选择因COVID-19大流行而受到限制的情况下的质量保证奠定了基础。该框架将使用可穿戴眼动跟踪与增强现实显示器和智能眼镜相结合，以提供过程相关交互的免提显示，心理负荷监测和基于凝视的交互方法。这些技术将共同努力，以实现质量保证和测试方法，以及实现循证培训方案。

自从引入增强现实和虚拟现实以来，工业4.0一直在改变智能制造的整个工业体验：利润-经济增长大幅增加，奠定了坚实的基础，使客户能够从纯自动化和人工智能流程中受益。

4.2.VR和智能制造的挑战和好处

工业部门在整个制造业中发挥创新领导作用，以满足全球竞争环境的需求。从客户到制造的整个供应链必须完全自动化。所有类型的制造系统，包括智能制造，都将面临困难[131，132，133]。VR在智能制造中的应用将面临障碍，因为传感器和基本智能技能在制造业的发展中至关重要[134]。佩戴者的舒适度是VR的主要问题之一。根据研究，长时间使用VR设备可能会使用户感到不舒服，在重新进入设备时感到虚弱和迷失方向[135]。

VR和其他技术已经改变了整个行业。教育和娱乐的转变是最直接影响普通民众的转变之一[135]。VR正在改变我们现在的教育方式，增加了在线和远程学习的多样性和吸引力[136]。VR在医疗保健领域的应用也令人印象深刻。例如，VR有助于远程医疗诊断技术的发展，并使阻止病毒传播变得更容易。它还为医疗培训环境提供了可靠，有效和经济高效的模拟。VR在智能制造中的应用将是本文的主要主题。VR的出现在一定程度上加速了智能制造业的增长[56]。这对于工业设备的智能化具有重要意义。

5. 相关工作

近年来，虚拟现实和智能制造发展迅速，两者的结合越来越紧密。与此同时，许多学者对与该领域相关的许多概念进行了探索和评论，例如延展实境（XR），增强现实和数字孪生。本节将回顾最近发表的关于虚拟现实在智能制造中的应用及其相关概念的评论。

文献的一致性定义，通过思考，表示，并在技术上发展的智能制造（SM）或智能制造（IM）的想法没有得到太多的关注，从进化的角度来看。为了填补这一空白，Baicun Wang et al.[59]对研究文献进行定性和定量的调查，系统比较SM和IM的内在差异，阐明SM和IM之间的关系。SM和IM的增长的研究提供了切实可行的建议，理解和实施SM和IM的组织或地区与SM和IM的发展程度低。由于制造商是SM和IM的主要实施者，因此建议更多地关注CPS，大数据，云计算，IoT和AI等关键技术，以及针对其特定情况的人员/员工培训，无论使用哪种SM/IM范式。

大数据驱动分析是人工智能的关键技术之一，通过利用工业大数据的潜在和隐藏的知识价值来增强制造市场的竞争力。它还帮助企业领导者在各种复杂的制造环境中做出明智的决策。Chunquan Li等[137]提出了大数据驱动创新指导智能制造决策的理论分析基础，充分论证了大数据驱动技术在智能制造领域的适用性，包括关键效益和内在动力。具体而言，本文提出了一个使用工业大数据驱动技术的智能决策的概念范式，为该领域的难题和潜在的未来研究路径提供了有见地的想法。这两个研究学科之间的距离是本研究的主要缺点。在这项研究中，沿着软件系统的创建及其在工业制造中的应用，该框架进行了扩展和彻底的调查。

工业部门正在工业4.0的框架下从自动化向智能化过渡。通过系统的文献调查，周丽萍等。[138]讨论最先进的，当前的问题，和潜在的未来方向的IM相关的生产和运营管理（POM）的研究。五个研究主题-价值生成机制，生产计划，资源配置和能力规划，调度和物流-是研究和辩论的主要议题。就实际应用而言，本研究的结论与启示可提供广泛的支持，以加强POM相关技术在实际生产管理中的应用。

虚拟现实、增强现实和混合现实是延展实境技术的示例，它们在各种环境中改进和帮助工业4.0。为了传播这样一个革命性的环境，Leonor Adriana Cárdenas-Robledo et al.[139]重点分析了延展实境的本质和应用，并报告了对2011年至2022年收集的287种方法的评估，并按拟议的分类法进行了分类。研究结果表明，工业4.0已经接受了这些技术的应用，基于样本的研究工作。本研究展示了XR应用程序中使用的工具和主要工具，列出了关键应用领域，并重点介绍了不同的任务。此外，它还提供了有关未来应用程序可能增长的提示，这些应用程序除了对工业4.0之外，还将对家庭和工作中的各种人类活动产生重大影响。

在过去的几年里，跨越多个维度、方面和层次的AR/MR应用引起了智能制造领域学者的兴趣。在[140]中，Wang et al.回顾了最新的作品，并调查了在过去30年中出现在现有的研究，计划和实践中的手动操作说明的技术要素。值得注意的是，这项工作为创建基于AR的装配指令提供了深入的学术知识，为相关领域的研究人员提供了不寻常的见解。从本质上讲，它将帮助研究人员创建AR指令。

在工业4.0时代，包含新的集成制造技术的生产过程被称为智能工厂。当前生产环境的复杂性增加了人机界面（HMI）的重要性。在[141]中，为了从人为因素和HRI的角度识别智能工厂操作，任务，信息种类，接触方式及其对人类工人的影响，Naveen Kumar和Seul ChanLee对HMI进行了系统的文献综述。[141], to identify intelligent factory operations, tasks, information kinds, contact modalities, and their influence on human workers from the viewpoints of human factors and HRI, Naveen Kumar and Seul ChanLee performed a systematic literature review of HMIs.此外，本文还分析了HMI在智能工厂中实际应用的背景，并为设计人员、用户和研究人员提供了HMI建议。这些发现揭示了HMI是如何在现代智能工厂中创建的。

“工业4.0”的概念越来越被认为是与众不同的。它假设通信和信息技术将得到广泛使用，这将提高组织的灵活性和绩效。Mohd Javaid等人探索了工业4.0及其柔性制造系统（FMS）的潜力。在[142]中。不同的灵活的工业4.0技术为基础的方法，在这项研究中描述了几个工业4.0的做法，提高FMS的效率进行了检查。提高灵活性是使用服务提供商支持的虚拟基础架构的最重要优势之一。通过使用自动缩放功能，底层计算机资源可以根据波动的利用率进行调整，这是云服务的一个功能。通过提高生产灵活性，工业4.0使工厂能够快速响应市场发展。

研究人员和实践者正在探索将两者联系起来的方法，以提高人们在各种学科中的生活，因为现实和虚拟生活之间的界限变得越来越模糊。设计数字双胞胎（DT）是一个前沿的想法，具有广泛的影响和应用，包括教育，培训，工人保护和生产。Künz等人在[ 143 ]中对探索MR和AR用于DT的学术出版物和期刊文章进行了基于PRISMA的研究综述。这项研究的主要结论是，评估的文章放在了很多的重点放在技术本身，而忽略了用户相关的变量。因此，该领域的研究人员应该考虑可用性的价值，并在工作的各个阶段纳入消费者。

COVID-19的突然发展和无限制的全球传播说明了目前的医疗保健系统无法快速应对公共卫生灾难。Ishwa Shah等人在[144]中提供了对区块链，AI，AR/VR和物联网用于对抗COVID-19的当前评估，考虑到各种应用。[144] provided a current assessment of the utilization of blockchain, AI, AR/VR, and IoT for battling the COVID-19, taking into account diverse applications.这些创新提供了全新的、尖端的努力和COVID-19用例。本文介绍了区块链技术、AR/VR、AI和物联网在抗击COVID-19疫情中的应用。这些创新提供了全新的、尖端的努力和COVID-19大流行的用例。

VR用户可能会出现晕动病症状，通常称为VR病或晕电病。眼睛疲劳、困惑和恶心只是使消费者的VR体验不那么愉快的几个症状。在本文中讨论了将VR技术用于近眼显示设备的问题作为可能的解决方案[145]。研究结果表明，虚拟世界中的模式数量可以影响VR疾病的高保真效果。这一发现提出了一种可能性，即为了减轻疼痛，可能需要多感官信息。

6. 讨论情况

综上所述，虚拟现实是一种先进的技术，它可以生成虚拟环境来模拟现实世界或可视化人眼看不到的现象。本文通过对国内外近百篇虚拟现实技术在智能制造中应用的研究文献进行综述，总结了该领域的研究现状、存在问题以及发展趋势。

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