2021年數(shù)字孿生行業(yè)發(fā)展規(guī)模及行業(yè)發(fā)展分析

2021年數(shù)字孿生行業(yè)發(fā)展規(guī)模及行業(yè)發(fā)展分析一、數(shù)字孿生基本概況數(shù)字孿生,可簡(jiǎn)單理解為,是一個(gè)和真實(shí)世界同步變化的虛擬系統(tǒng).從數(shù)字孿生的定義可以看出,數(shù)字孿生具有以下幾個(gè)典型特點(diǎn)：序號(hào)序號(hào)典型特點(diǎn)具體概述1互操作性數(shù)字孿生中的物理對(duì)象和數(shù)字空間能夠雙向映射、動(dòng)態(tài)交互和實(shí)時(shí)連接，因此數(shù)字孿生具備以多樣的數(shù)字模型映射物理實(shí)體的能力，具有能夠在不同數(shù)字模型之間轉(zhuǎn)合并和建立“表達(dá)”的等同性。2可擴(kuò)展性數(shù)字孿生技術(shù)具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力，3實(shí)時(shí)性數(shù)字孿生技術(shù)要求數(shù)字化，即以一種計(jì)算機(jī)可識(shí)別和處理的方式管理數(shù)據(jù)以對(duì)隨時(shí)間軸變化的物理實(shí)體進(jìn)行表成物理實(shí)體實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)字虛體映射。4保真性數(shù)字孿生的保真性指描述數(shù)字虛體模型和物理實(shí)體的接近性。要求虛體和實(shí)體不僅要保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，例如工況場(chǎng)景中可能只要求描述虛體的物理性質(zhì)，并不5閉環(huán)性數(shù)字孿生中的數(shù)字虛體，用于描述物理實(shí)體的可視化模分析推理、優(yōu)化工藝參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)決策功能，即賦予數(shù)字虛體和物理實(shí)體一個(gè)大腦。因此數(shù)字孿生具數(shù)字?jǐn)伾蔷哂袛?shù)據(jù)連接的特定物理實(shí)體或過程的數(shù)字化表達(dá),該數(shù)據(jù)連接可以保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間的同速率收斂,并提供物理實(shí)體或流程過程的整個(gè)生命周期的集成視圖,有助于優(yōu)化整體性能.數(shù)字孿生可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、智慧城市、大數(shù)據(jù)醫(yī)療等領(lǐng)域.數(shù)字孿生應(yīng)用領(lǐng)域二、數(shù)字孿生行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)字孿生是5G賦能產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán),5G時(shí)代數(shù)字孿生不可或缺.隨著新一代信息技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的加速融合,工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化演進(jìn)趨勢(shì)為產(chǎn)業(yè)各界研究熱點(diǎn),未來發(fā)展前景廣闊.2020年全球互聯(lián)傳感器與端點(diǎn)將多達(dá)超過200億,數(shù)字孿生將服務(wù)于數(shù)十?dāng)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策和協(xié)作、簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)流程和新的業(yè)務(wù)模型,改變傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈.2020年全球頭部600家企業(yè)都會(huì)使用數(shù)字孿生來提供產(chǎn)品創(chuàng)新,2020年全孿生市場(chǎng)規(guī)模將突破260億美元的大關(guān).、智慧城市以智慧城市為例,數(shù)字孿生,簡(jiǎn)單來說就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)“物理實(shí)體”的基礎(chǔ)上,創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字版的“虛擬模型”.數(shù)字孿生城市通過對(duì)物理世界的人、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.數(shù)字孿生城市主要有新型基礎(chǔ)設(shè)施、智能運(yùn)行中樞、智慧應(yīng)用體系三大橫向的分層：數(shù)字孿生城市架構(gòu)指標(biāo)過程管控、智慧工地監(jiān)管、社區(qū)風(fēng)格管理、產(chǎn)業(yè)網(wǎng)區(qū)運(yùn)營(yíng)、生態(tài)空間治理.理數(shù)字孿生城市的典型應(yīng)用有七大場(chǎng)景：數(shù)字孿生城市通過對(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.數(shù)字孿生城市不僅賦予了城市政府全局規(guī)劃和實(shí)時(shí)治理能力,更帶給所有市民能感受到的品質(zhì)生活體驗(yàn).數(shù)字孿生城市的作用數(shù)字孿生城市品質(zhì)具體概述生活提升城市規(guī)劃質(zhì)量數(shù)字孿生城市執(zhí)行快速的“假設(shè)”分析和虛擬規(guī)劃，可迅和水平速摸清城市“家底”，把握城市運(yùn)行脈搏；在規(guī)劃前期和建設(shè)早期了解城市特性、評(píng)估規(guī)劃影響，避免在不切實(shí)際的規(guī)劃設(shè)計(jì)上浪費(fèi)時(shí)間，防止在驗(yàn)證階段重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，以更少的成本、更快的速度，推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)支撐智慧城市推動(dòng)以人為核心的城市設(shè)計(jì)出行軌跡、收入水準(zhǔn)、家庭結(jié)構(gòu)、日常消費(fèi)等，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并納入模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算。同時(shí)，通過在信息空間上預(yù)測(cè)人口結(jié)構(gòu)和遷徙軌跡、推演未來的設(shè)施布局、評(píng)估商業(yè)項(xiàng)目影響等。優(yōu)化智慧城市建設(shè)并評(píng)估其成效，輔助政府在信息化、智慧化建設(shè)中的科學(xué)決策，避免走彎路或重復(fù)、低效建設(shè)。節(jié)省市民出行時(shí)間第一時(shí)間感知路況、事故報(bào)警、擁堵分流。為市民消除設(shè)總成本與安全感。營(yíng)造更加文明的社對(duì)于踐踏草坪、非機(jī)動(dòng)車占用機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車逆行等會(huì)風(fēng)氣作2、數(shù)字孿生建筑智慧城市建設(shè)發(fā)展已近十年,至今卻無一個(gè)城市自我標(biāo)榜已建成了智慧城市.事實(shí)上,智慧城市面臨技術(shù)和非技術(shù)兩大瓶頸難以突破,可謂舉步維艱.基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、量子通信等技術(shù)的原始創(chuàng)新極度缺乏,未出現(xiàn)殺手級(jí)應(yīng)用,各功能模塊有機(jī)融合的ONEICT架構(gòu)未能實(shí)現(xiàn),造成創(chuàng)新只停留在表面,城市運(yùn)行和治理的水平有量的提升,但沒有質(zhì)的改變.近日,由工信部牽頭編寫的2020年數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書正式發(fā)布,重點(diǎn)介紹了數(shù)字孿生技術(shù)在智慧制造、智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧建筑、智慧健康6個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展.數(shù)字孿生技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用,通常作為生態(tài)環(huán)境治理包括智慧城市建設(shè)中.中國(guó)以“智慧城市”和“新基建”為代表的建設(shè)模式雖然起步較晚,但爆發(fā)城市,占全球數(shù)量的48%.根據(jù)智慧城市行業(yè)與市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告,2019年中國(guó)新型智慧城市規(guī)模超過1.3萬億元.“數(shù)字孿生建筑”是將數(shù)字孿生使能技術(shù)應(yīng)用于建筑科技的新技術(shù),簡(jiǎn)單說就是利用物理建筑模型,使用各種傳感器全方位獲取數(shù)據(jù)的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,以反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體建筑的全生命周期過程.數(shù)字孿生建筑具有四大特點(diǎn)：精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互、軟件定義、智能干預(yù).數(shù)字孿生建筑的特點(diǎn)序號(hào)序號(hào)特點(diǎn)具體分析1精準(zhǔn)映射數(shù)字孿生建筑通過各層面的傳感器布設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的全面數(shù)字化建模，以及對(duì)建筑運(yùn)行狀態(tài)的充分感知、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，形成虛擬建筑在信息維度上對(duì)實(shí)體建筑的精準(zhǔn)信息表達(dá)和映2虛實(shí)交互未來數(shù)字孿生建筑中，在建筑實(shí)體空間可觀察各類痕跡，在建筑虛擬空間可搜索各類信息，建筑規(guī)劃、建設(shè)以及民眾的各類活動(dòng)，不僅在實(shí)體空間，而且在虛擬空間得到極大擴(kuò)充，虛實(shí)融合、虛實(shí)協(xié)同將定義建筑未來發(fā)展新模式。3軟件定義數(shù)字孿生建筑針對(duì)物理建筑建立相對(duì)應(yīng)的虛擬模型，并以軟件的方式模擬建筑人、事、物在真實(shí)環(huán)境下的行為，通過云端和邊緣計(jì)算，軟性指引和操控建筑的電熱能源調(diào)度等。4智能干預(yù)通過在“數(shù)字孿生建筑”上規(guī)劃設(shè)計(jì)、模擬仿真等，將建筑可能產(chǎn)生的不良影響、矛盾沖突、潛在危險(xiǎn)進(jìn)行智能預(yù)警，并提供并提供合理可行的對(duì)策建議，以未來視角智能干預(yù)建筑原有發(fā)展軌跡和運(yùn)行，進(jìn)而指引和優(yōu)化實(shí)體建筑的規(guī)劃、管理，數(shù)字孿生建筑典型應(yīng)用場(chǎng)景有規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施、運(yùn)營(yíng)維護(hù).數(shù)字孿生建筑典型應(yīng)用場(chǎng)景BIMBIM軟件的核心領(lǐng)域,目前國(guó)內(nèi)廠商占建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),建筑信息化模型軟件市場(chǎng)仍以國(guó)外廠商為主導(dǎo).4、典型的數(shù)字孿生平臺(tái)典型的數(shù)字孿生平臺(tái)有達(dá)索——3Dexperience、ANSYS——TwinBuilder、微軟——Azure、上海優(yōu)也——ThingswiseiDOS.典型的數(shù)字孿生平臺(tái)三、數(shù)字孿生的意義數(shù)字孿生的概念逐步擴(kuò)展到了模擬仿真、虛擬裝配和3D打印這些領(lǐng)域,2014年以后,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展,更多的工業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備具備了智能的特征,而數(shù)字孿生