數(shù)字孿生行業(yè)分析報(bào)告數(shù)字孿生行業(yè)分析報(bào)告一、定義數(shù)字孿生（DigitalTwin）是指通過(guò)數(shù)字技術(shù)手段，在數(shù)字世界中對(duì)現(xiàn)實(shí)物體進(jìn)行建模和仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體狀態(tài)及相關(guān)環(huán)境信息的全方位監(jiān)控和管理。數(shù)字孿生技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，具有高精度、高可靠、高效能等優(yōu)點(diǎn)，具備對(duì)工業(yè)、城市、交通、能源等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景。二、分類(lèi)特點(diǎn)數(shù)字孿生技術(shù)可分為工程數(shù)字孿生、生命數(shù)字孿生、物理數(shù)字孿生三類(lèi)。其中，工程數(shù)字孿生主要應(yīng)用于整體方案設(shè)計(jì)、裝配調(diào)試、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等領(lǐng)域；生命數(shù)字孿生則主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域，包括人體數(shù)字孿生、植物數(shù)字孿生、動(dòng)物數(shù)字孿生等；物理數(shù)字孿生則主要應(yīng)用于建筑、城市規(guī)劃、土地利用等領(lǐng)域。數(shù)字孿生的特點(diǎn)包括：一是高精度，通過(guò)數(shù)字化建模和仿真，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物體狀態(tài)及環(huán)境信息的全方位監(jiān)控和管理，可對(duì)物體進(jìn)行精細(xì)控制和調(diào)度；二是高可靠，數(shù)字孿生技術(shù)可以對(duì)物體的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，遇到異常情況可以及時(shí)預(yù)警和處理，提高物體運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性；三是高效能，數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物體運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度，提高物體運(yùn)行的效率和效益。三、產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈包括硬件、軟件、服務(wù)三大塊。硬件方面主要包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器、云計(jì)算服務(wù)器、高性能計(jì)算機(jī)等；軟件方面主要包括數(shù)字化建模和仿真軟件、數(shù)據(jù)處理和分析軟件、人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)軟件等；服務(wù)方面主要包括數(shù)字孿生系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)維等服務(wù)。四、發(fā)展歷程數(shù)字孿生技術(shù)起源于美國(guó)，最早由斯坦福大學(xué)的邁克爾·蓋斯教授提出，隨后被應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、城市規(guī)劃、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。2016年，德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將數(shù)字孿生技術(shù)納入其中，推動(dòng)了數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的普及和應(yīng)用。2017年，中國(guó)政府發(fā)布《中國(guó)制造2025》，提出大力發(fā)展數(shù)字孿生技術(shù)，加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。目前，數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)成為全球科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新熱點(diǎn)。五、行業(yè)政策文件及主要內(nèi)容2020年7月，國(guó)家發(fā)改委、工信部、科技部、生態(tài)環(huán)境部等11部門(mén)聯(lián)合發(fā)布了《數(shù)字孿生跨領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，提出了數(shù)字孿生領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)和政策措施。行動(dòng)計(jì)劃的主要內(nèi)容包括：一是加強(qiáng)數(shù)字孿生基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與數(shù)字孿生技術(shù)的融合應(yīng)用；二是打造數(shù)字孿生創(chuàng)新平臺(tái)，加強(qiáng)數(shù)字孿生技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，加快數(shù)字孿生普及和應(yīng)用；三是推進(jìn)數(shù)字孿生跨領(lǐng)域應(yīng)用，重點(diǎn)應(yīng)用于智慧城市、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療健康、能源環(huán)保等領(lǐng)域，提高數(shù)字孿生應(yīng)用水平和產(chǎn)業(yè)化程度。六、經(jīng)濟(jì)環(huán)境數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展受到宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響。目前，跨國(guó)貿(mào)易摩擦、新冠疫情等因素對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了沖擊，加重了中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的困難和壓力。但是，數(shù)字孿生技術(shù)在智能制造、智慧城市、醫(yī)療健康等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)力。七、社會(huì)環(huán)境數(shù)字孿生技術(shù)在推動(dòng)智慧城市建設(shè)、醫(yī)療健康服務(wù)、環(huán)境保護(hù)等方面具有重要意義，可以為人們提供更安全、健康、便捷、環(huán)保的生活和工作環(huán)境。同時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)也帶來(lái)了一些社會(huì)問(wèn)題，如數(shù)據(jù)安全、個(gè)人隱私保護(hù)等方面的挑戰(zhàn)，需要加強(qiáng)法制和規(guī)范化管理。八、技術(shù)環(huán)境數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展得益于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，目前已經(jīng)形成一套完整的數(shù)字孿生技術(shù)生態(tài)。但是，數(shù)字孿生技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用還存在一些技術(shù)問(wèn)題，如數(shù)字孿生建模與仿真技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、人機(jī)交互與決策支持技術(shù)等方面，需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)。九、發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素?cái)?shù)字孿生技術(shù)發(fā)展主要受到以下因素的驅(qū)動(dòng)：一是政策支持，政府相關(guān)政策文件的出臺(tái)和實(shí)施為數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展提供了有力支持；二是市場(chǎng)需求，數(shù)字孿生技術(shù)在智能制造、智慧城市、醫(yī)療健康、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用需求，可以推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展；三是技術(shù)進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷進(jìn)步，為數(shù)字孿生技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)；四是人才支持，數(shù)字孿生技術(shù)需要具備復(fù)合型人才，包括數(shù)字化建模與仿真、數(shù)據(jù)處理與分析、人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)等方向的高級(jí)工程師和技術(shù)研究人員。十、行業(yè)現(xiàn)狀目前，數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)在物流、能源、制造、城市規(guī)劃、醫(yī)療健康等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在工業(yè)領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制、檢修維護(hù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等多種應(yīng)用；在智慧城市領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通、能源消耗、環(huán)境污染等方面的監(jiān)測(cè)和管理；在醫(yī)療健康領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)可幫助醫(yī)生對(duì)患者進(jìn)行個(gè)性化診療等。數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用效果顯著，但目前在行業(yè)應(yīng)用方面仍存在一定的局限性，如安全性考慮、普及度等方面需要不斷完善。十一、行業(yè)痛點(diǎn)數(shù)字孿生技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，還存在一些行業(yè)痛點(diǎn)：一是數(shù)據(jù)采集與處理不規(guī)范，導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量下降，不能滿足實(shí)際應(yīng)用需求；二是數(shù)字孿生建模與仿真技術(shù)研發(fā)仍存在一定難度，模型精度有待提高；三是數(shù)字孿生技術(shù)與其他技術(shù)的整合應(yīng)用仍有待進(jìn)一步深化；四是人才缺口較大，導(dǎo)致數(shù)字孿生技術(shù)人才供需矛盾突出。十二、行業(yè)發(fā)展建議在數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，需要加強(qiáng)以下方面的建設(shè)和完善：一是強(qiáng)化數(shù)字孿生基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與數(shù)字孿生技術(shù)的深度融合；二是加強(qiáng)數(shù)字孿生技術(shù)研發(fā)，提高數(shù)字孿生建模和仿真技術(shù)的精度和穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)采集和處理能力的質(zhì)量和效率、人機(jī)交互與決策支持能力的智能化和視覺(jué)化；三是推進(jìn)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化，提高數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用水平和普及程度，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)注入新動(dòng)力；四是加強(qiáng)數(shù)字孿生人才培養(yǎng)，建設(shè)數(shù)字孿生研究院和創(chuàng)新企業(yè)，培養(yǎng)一批高素質(zhì)人才，推動(dòng)數(shù)字孿生行業(yè)快速發(fā)展。十三、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景數(shù)字孿生技術(shù)已成為全球關(guān)注的新興技術(shù)，未來(lái)幾年將快速發(fā)展。預(yù)計(jì)到2025年，全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到5000億美元以上。中國(guó)數(shù)字孿生技術(shù)市場(chǎng)的發(fā)展前景也非常廣闊，其中人工智能與數(shù)字孿生技術(shù)的深度融合將成為數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展的重要方向。十四、競(jìng)爭(zhēng)格局目前，數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局較為復(fù)雜，主要技術(shù)巨頭包括GE、西門(mén)子、ABB、IBM、華為等。其中，西門(mén)子、ABB等企業(yè)對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行了廣泛的布局和應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，阿里巴巴、百度、騰訊、華為等一批科技巨頭也在數(shù)字孿生領(lǐng)域開(kāi)展了相關(guān)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品推廣。十五、代表企業(yè)目前在數(shù)字孿生領(lǐng)域比較有代表性的企業(yè)有：西門(mén)子：西門(mén)子數(shù)字孿生平臺(tái)Simcenter，主要應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、電子等領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模擬測(cè)試、自動(dòng)化控制等方面。ABB：ABBAbility數(shù)字孿生解決方案，主要應(yīng)用于電力、工業(yè)自動(dòng)化、建筑等領(lǐng)域的運(yùn)維管理、故障檢測(cè)等方面。GE：GEPredix數(shù)字孿生平臺(tái)，主要應(yīng)用于制造、能源、航空等領(lǐng)域的機(jī)器監(jiān)測(cè)、質(zhì)量管理、操作優(yōu)化等方面。華為：華為數(shù)字孿生解決方案，主要應(yīng)用于城市規(guī)劃、交通管理、安防監(jiān)控等領(lǐng)域的智慧城市建設(shè)。十六、產(chǎn)業(yè)鏈描述數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈包括硬件、軟件、服務(wù)三大塊。其中，硬件方面主要包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器、云計(jì)算服務(wù)器、高性能計(jì)算機(jī)等；軟件方面主要包括數(shù)字化建模和仿真軟件、數(shù)據(jù)處理和分析軟件、人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)軟件等；服務(wù)方面主要包括數(shù)字孿生系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)維等服務(wù)。十七、SWOT分析SWOT分析是對(duì)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)劣勢(shì)、機(jī)會(huì)和威脅進(jìn)行分析。優(yōu)勢(shì)：數(shù)字孿生技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，具備高精度、高可靠、高效能等優(yōu)點(diǎn)，可為工業(yè)、城市、交通、能源等領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)注入新動(dòng)力。劣勢(shì)：數(shù)字孿生技術(shù)在安全性考慮、普及度等方面還存在一定問(wèn)題，需要加強(qiáng)完善。機(jī)會(huì)：政府支持、市場(chǎng)需求、技術(shù)進(jìn)步、人才支持等因素對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展具有有利影響。威脅：數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)安全、個(gè)人隱私保護(hù)等方面面