2021年中國(guó)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

2021年中國(guó)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析一、數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)概述數(shù)字孿生在數(shù)據(jù)整合、分析的基礎(chǔ)上,在數(shù)字空間實(shí)施構(gòu)建物理對(duì)象的數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)由實(shí)到虛物理信息傳遞到虛擬世界后,通過(guò)模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)和控制物理實(shí)體全生命周期行為，進(jìn)行最優(yōu)化決策以提高效率,最終實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)體對(duì)物理實(shí)體的反饋賦能。1、發(fā)展歷程回顧數(shù)字孿生的發(fā)展歷程，21世紀(jì)之前CAD/CAE系列軟件和系統(tǒng)工程等預(yù)先技術(shù)的誕生為數(shù)字孿生奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。概念早期起源于航空及空軍領(lǐng)域，近年來(lái)隨著概念發(fā)展，開(kāi)始逐步進(jìn)入城市管理、工業(yè)、交通等領(lǐng)域。同時(shí)，數(shù)字孿生的相關(guān)學(xué)術(shù)研究也呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2、數(shù)字孿生城市技術(shù)結(jié)構(gòu)圖目前中國(guó)數(shù)字孿生城市市場(chǎng)的技術(shù)提供方包括基礎(chǔ)設(shè)施解決方案提供商、平臺(tái)級(jí)解決方案提供商以及集成商三類角色。平臺(tái)層市場(chǎng)作為數(shù)字孿生城市市場(chǎng)核心，包括仿真推演、可視化、交互控制、城市信息模型等市場(chǎng)板塊，整體市場(chǎng)規(guī)模仍較小，但增速較高。3、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)以汽車研發(fā)環(huán)節(jié)為例，在造型階段，數(shù)字孿生解決數(shù)據(jù)滯后和難以回溯的問(wèn)題；在虛擬仿真階段解決傳統(tǒng)分布式仿真的系統(tǒng)性和協(xié)同性驗(yàn)證問(wèn)題；在樣機(jī)試驗(yàn)階段解決物理實(shí)驗(yàn)的故障風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題?？傮w而言，數(shù)字孿生在相同試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)下可節(jié)省約20%左右的時(shí)間和40%-45%的研發(fā)成本，其多維度、多領(lǐng)域的虛擬驗(yàn)證方式令其成為研發(fā)數(shù)字化關(guān)鍵的技術(shù)之一。二、數(shù)字孿生政策背景近年來(lái)多部委亦陸續(xù)出臺(tái)政策文件，指導(dǎo)加快數(shù)字孿生技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用?！疤剿鹘ㄔO(shè)數(shù)字孿生城市”首次納入《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，為數(shù)字孿生城市建設(shè)提供了國(guó)家戰(zhàn)略指引。三、市場(chǎng)規(guī)模1、市場(chǎng)規(guī)模就全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模變動(dòng)情況而言，數(shù)據(jù)顯示2020年全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模為52.2億美元，之后幾年會(huì)迎來(lái)高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到264.6億美元。隨著數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)字孿生技術(shù)也會(huì)更成熟，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，最終有望實(shí)現(xiàn)元宇宙的世界孿生。2、相關(guān)學(xué)術(shù)研究數(shù)字孿生城市文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。近五年來(lái)，“數(shù)字孿生”研究較為火熱，論文數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。數(shù)字孿生城市發(fā)展相對(duì)較晚，2017年全球僅有8篇相關(guān)論文，但近年來(lái)發(fā)文量顯著增長(zhǎng)，到2021年10月，累計(jì)數(shù)量達(dá)到445篇，從國(guó)別來(lái)看，美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)是數(shù)字孿生城市領(lǐng)域發(fā)表論文最多的三個(gè)國(guó)家。四、數(shù)字孿生競(jìng)爭(zhēng)格局目前全球數(shù)字孿生行業(yè)巨頭公司有西門子、PTC、達(dá)索、GE、百度、谷歌、騰訊等，國(guó)內(nèi)數(shù)字孿生主要以概念企業(yè)為主，以能科股份、東方國(guó)信、天夏智慧、延華智能、賽摩電氣為代表的國(guó)內(nèi)公司紛紛布局，國(guó)內(nèi)公司尚處于起步階段，預(yù)計(jì)隨著落地項(xiàng)目持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)有望誕生龍頭企業(yè)。五、數(shù)字孿生需求現(xiàn)狀1、應(yīng)用情況數(shù)字孿生城市通過(guò)對(duì)物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“虛擬世界”，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。通過(guò)建設(shè)城市數(shù)字孿生體，以定量和定性結(jié)合的形式，在數(shù)字世界推演天氣環(huán)境、人口土地、產(chǎn)業(yè)交通等要素的交互運(yùn)行，繪制“城市畫(huà)像”，支撐決策者在物理世界實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃的綜合效益最優(yōu)化布局，目前在公共服務(wù)/管理、社區(qū)發(fā)展和智能建筑等領(lǐng)域應(yīng)用較廣。2、智慧城市和CIM項(xiàng)目在技術(shù)進(jìn)步、城市實(shí)際需求、政策鼓勵(lì)的三重催化下，數(shù)字孿生城市近年開(kāi)始在相關(guān)試點(diǎn)城市快速發(fā)展。根據(jù)中國(guó)信通院統(tǒng)計(jì)，CIM相關(guān)標(biāo)的數(shù)從2018年的2項(xiàng)快速增長(zhǎng)至2021年10月的149項(xiàng)，招投標(biāo)的項(xiàng)目總費(fèi)用超過(guò)30億元，呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。智慧城市成為數(shù)字孿生技術(shù)的重點(diǎn)應(yīng)用方向。中國(guó)智慧城市市場(chǎng)規(guī)模居于世界前列，發(fā)展前景廣闊。在全球范圍內(nèi)，2020年中國(guó)智慧城市市場(chǎng)規(guī)模占全球比重為22.7%，僅次于美國(guó)與西歐地區(qū)。2014至2020年，我國(guó)智慧城市市場(chǎng)規(guī)模由0.74億元增長(zhǎng)至14.9億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為65%，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將到達(dá)25億元左右。六、數(shù)字孿生技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)落地?cái)?shù)字孿生城市強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，真實(shí)、即時(shí)的城市信息是保障數(shù)字孿生城市模型運(yùn)行的基礎(chǔ)。數(shù)字孿生城市技術(shù)架構(gòu)復(fù)雜，由數(shù)字化標(biāo)識(shí)、自動(dòng)感知、網(wǎng)絡(luò)連接、協(xié)同計(jì)算、新型測(cè)繪、3D建模等多種信息技術(shù)體系綜合支撐，每一種技術(shù)的發(fā)展與變革都會(huì)影響數(shù)字孿生城市建設(shè)過(guò)程。全域感知體系、邊緣計(jì)算、5G、人工