數(shù)字孿生技術(shù)行業(yè)投資價值分析及發(fā)展前景預(yù)測

數(shù)字孿生技術(shù)行業(yè)投資價值分析及發(fā)展前景預(yù)測數(shù)字孿生行業(yè)前景目前全球數(shù)字孿生行業(yè)巨頭公司有西門子、PTC、達索、GE、百度、谷歌、騰訊等，國內(nèi)數(shù)字孿生主要以概念企業(yè)為主，以能科股份、東方國信、天夏智慧、延華智能、賽摩電氣為代表的國內(nèi)公司紛紛布局，國內(nèi)公司尚處于起步階段，預(yù)計隨著落地項目持續(xù)增長，國內(nèi)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)有望誕生龍頭企業(yè)。數(shù)字孿生是5G賦能產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)，作為5G衍生應(yīng)用，可以加速物聯(lián)網(wǎng)成型和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化，與5G三大場景之一的萬物互聯(lián)需求強耦合。在未來的5G時代，隨著新一代信息技術(shù)與實體經(jīng)濟的加速融合，工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化演進趨勢日益明顯，將催生一批制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型新模式、新業(yè)態(tài)，數(shù)字孿生日趨成為產(chǎn)業(yè)各界研究熱點，未來發(fā)展前景廣闊。隨著數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展浪潮，大多巨頭企業(yè)紛紛加入數(shù)字化轉(zhuǎn)型大軍，國內(nèi)外也把數(shù)字孿生定義為未來發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略。數(shù)字孿生建筑數(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，以反映相對應(yīng)的實體建筑的全生命周期過程。數(shù)字孿生建筑具有四大特點：精準映射、虛實交互、軟件定義、智能干預(yù)。數(shù)字孿生建筑通過各層面的傳感器布設(shè)，實現(xiàn)對建筑的全面數(shù)字化建模，以及對建筑運行狀態(tài)的充分感知、動態(tài)監(jiān)測，形成虛擬建筑在信息維度上對實體建筑的精準信息表達和映射。未來數(shù)字孿生建筑中，在建筑實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，不僅在實體空間，而且在虛擬空間得到極大擴充，虛實融合、虛實協(xié)同將定義建筑未來發(fā)展新模式。數(shù)字孿生建筑針對物理建筑建立相對應(yīng)的虛擬模型，并以軟件的方式模擬建筑人、事、物在真實環(huán)境下的行為，通過云端和邊緣計算，軟性指引和操控建筑的電熱能源調(diào)度等。通過在數(shù)字孿生建筑上規(guī)劃設(shè)計、模擬仿真等，將建筑可能產(chǎn)生的不良影響、矛盾沖突、潛在危險進行智能預(yù)警，并提供合理可行的對策建議，以未來視角智能干預(yù)建筑原有發(fā)展軌跡和運行，進而指引和優(yōu)化實體建筑的規(guī)劃、管理，改善服務(wù)。數(shù)字孿生建筑典型應(yīng)用場景有規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)實施、運營維護。數(shù)字孿生建筑典型應(yīng)用場景數(shù)字孿生建筑的核心環(huán)節(jié)在于BIM的應(yīng)用。具體到BIM軟件的核心領(lǐng)域，目前國內(nèi)廠商占建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件市場優(yōu)勢，建筑信息化模型軟件市場仍以國外廠商為主導。典型的數(shù)字孿生平臺有達索3Dexperience、ANSYSTwinBuilder、微軟Azure、上海優(yōu)也ThingswiseiDOS。全球數(shù)字孿生市場關(guān)注度提升，行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)增長數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。數(shù)字孿生是個普遍適應(yīng)的理論技術(shù)體系，在眾多領(lǐng)域中應(yīng)用，如產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造、醫(yī)學分析、工程建設(shè)等。作為科技發(fā)展主要需求技術(shù)之一，數(shù)字孿生已經(jīng)成為全球多個國家重點布局行業(yè)。例如，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)盟將數(shù)字孿生作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的核心和關(guān)鍵，德國工業(yè)4．0參考架構(gòu)將數(shù)字孿生作為重要內(nèi)容。數(shù)字孿生關(guān)注度不斷提升。截止2021年10月，全球數(shù)字孿生論文數(shù)量超5000個。隨著數(shù)字孿生重要性凸顯，全球市場規(guī)模持續(xù)擴大，2021年達74．7億元，預(yù)計2025年全球數(shù)字孿生市場規(guī)模將達264．9億元。數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈上下游情況（一）數(shù)字孿生行業(yè)與行業(yè)上下游關(guān)系本行業(yè)的上游行業(yè)為計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)及通用軟件行業(yè)；本行業(yè)的下游為各民用機場。（二）數(shù)字孿生行業(yè)與行業(yè)上下游關(guān)系說明1、數(shù)字孿生上游行業(yè)的影響本行業(yè)的上游行業(yè)為計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)及通用軟件行業(yè)，其產(chǎn)業(yè)特點為：上游市場為開放市場，計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件產(chǎn)品供應(yīng)充足，廠商間競爭充分，產(chǎn)品替代性強；技術(shù)更新快，產(chǎn)品生命周期短，價格變動大；高端設(shè)備、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等主要由外商提供，且價格較高。上游行業(yè)的技術(shù)進步、新產(chǎn)品的價格下降均將對主營業(yè)務(wù)產(chǎn)生積極的促進作用，有利于改進技術(shù)研發(fā)手段、完善產(chǎn)品性能、提高工程實施效率。2、數(shù)字孿生下游行業(yè)的影響本行業(yè)的下游為各民用機場。近年來，隨著國民經(jīng)濟的迅速增長，人們可支配收入的增長，飛機出行因其所具備的便捷性、舒適性和安全性成為人們的首選。根據(jù)國家民航局預(yù)測，我國民航業(yè)將保持10．5-13．5%的年增長率。民航業(yè)的快速發(fā)展，極大刺激了民用機場的建設(shè)需求，機場地理信息系統(tǒng)從機場的改擴建到開始運營都發(fā)揮著舉足輕重的作用。數(shù)字孿生數(shù)字孿生像一面鏡子一樣可以建立與真實世界一樣的虛擬世界，具有高保真的特性。但數(shù)字孿生又不僅僅是一面鏡子，因為它具有交互性，它通過物理世界的映射可以真實地感知、驗證以及預(yù)測物理世界系統(tǒng)運行狀態(tài)，不斷優(yōu)化直到系統(tǒng)最優(yōu)。數(shù)字孿生行業(yè)壁壘（一）數(shù)字孿生品牌壁壘機場數(shù)字孿生平臺及應(yīng)用可為機場規(guī)劃、機場建設(shè)、機場維護、機場安全管理提供專業(yè)地理信息、實時定位、全生命周期管理等服務(wù)，因此其系統(tǒng)的安全性、精準性和穩(wěn)定性尤為重要，更高的品牌知名度意味著更加成熟的產(chǎn)品和更為完善的服務(wù)體系，過往成功案例和品牌影響力對于機場方購買決策影響較大。而樹立一個一流品牌又需要長期的資金、技術(shù)投入和積累，并反復接受市場考驗。因此，新進入者很難快速建立并維持穩(wěn)定的業(yè)務(wù)渠道。（二）數(shù)字孿生人才壁壘數(shù)字孿生軟件及應(yīng)用，對專業(yè)技術(shù)人才的要求高。要求軟件開發(fā)人員既能綜合運用時空數(shù)據(jù)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、模擬仿真、人工智能等技術(shù)，還能針對特定場景進行獨有的特征定制研發(fā)，一般企業(yè)很難同時具備技術(shù)。同時，機場、航司、水利等重要設(shè)施環(huán)境的位置定位精準性要求非常高，但實際上的地理形態(tài)差別比較大，信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性又比較容易受到氣候和周圍電磁場的影響，這對軟件開發(fā)團隊的技術(shù)實力要求比較高。若依靠自身研究開發(fā)，需要較長時間的積累，并需要對核心技術(shù)的研發(fā)進行大規(guī)模、長時間的持續(xù)投入，因此形成了人才壁壘。（三）數(shù)字孿生技術(shù)壁壘作為知識密集型行業(yè)，需滿足不同學科的交叉融合和重點基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展更新的需要，技術(shù)壁壘較高。機場、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求多樣性進一步加大了產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)難度和創(chuàng)新要求。同時，由于人們對飛機出行普遍具有較高的時效性要求，但涉及公共交通安全，如何在客戶對時間緊迫性的要求和確保出行安全上作出權(quán)衡是機場建設(shè)中面對的一個非常棘手的問題，因此機場數(shù)字孿生平臺及應(yīng)用對穩(wěn)定性和安全性要求也相對較高。產(chǎn)品成熟度、系統(tǒng)完善性、定制開發(fā)效率、系統(tǒng)可擴展性與技術(shù)服務(wù)水平作為客戶購買的重要考慮因素，也使得擁有全面成熟的產(chǎn)品體系和領(lǐng)先研發(fā)技術(shù)的服務(wù)廠商在該領(lǐng)域內(nèi)具有明顯的競爭優(yōu)勢，也對潛在的市場進入者形成較高的技術(shù)壁壘。民航行業(yè)發(fā)展趨勢（一）民航發(fā)展趨勢民航局發(fā)布的《十四五民用航空發(fā)展規(guī)劃》，民用機場數(shù)量要從2020年的580個增長至2025年的770個；從旅客運輸量看，預(yù)計將從2020年的4．2億增長到2025年的9．3億，累計增長超過一倍以上，年均增長率將達17．2%。（二）民航智慧化發(fā)展趨勢環(huán)境生態(tài)綠色和諧，充分體現(xiàn)新時代高質(zhì)量發(fā)展要求的機場。其中要以智慧為引領(lǐng)，通過智慧化手段加快推動平安、綠色、人文目標的實現(xiàn)，由鞏固硬實力逐步轉(zhuǎn)向提升軟實力。智慧機場建設(shè)在四型機場中處于引領(lǐng)地位，是民航業(yè)近一段時期以及未來的重點發(fā)展方向，也是機場發(fā)展的必然趨勢。智慧機場主要運用地理信息、三維建模、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，全面覆蓋機場空側(cè)、航站樓、陸側(cè)區(qū)域，高度集成信息感知、傳輸、處理各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對建筑、航班、車輛、旅客精細化、協(xié)同化、可視化、智能化的運行與管理，建立功能更加完善、更加安全高效的機場。智慧機場除了為機場管理方提供及時、準確、有效的信息服務(wù)以外，也能為為空中交通管制、機場駐場單位、機場客戶等第三方提供服務(wù)。自2017年加快推進民航基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)并正式提出智慧機場概念以來，我國機場新建、擴建持續(xù)增速，信息化需求明顯提升。隨著民用航空進入十四五規(guī)劃時期，將全面開啟智慧民航新征程。堅持數(shù)字化、智能化、智慧化發(fā)展路徑，統(tǒng)籌存量和增量、傳統(tǒng)和新型基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)，瞄準重點領(lǐng)域，發(fā)揮新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的杠桿撬動和輻射放大作用。改變煙囪式的系統(tǒng)建設(shè)思想和項目推進方式，圍繞去中心化和中臺戰(zhàn)略，運用新一代面向服務(wù)的分布式架構(gòu)理念，強化航空運輸系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計，推動行業(yè)主體間數(shù)據(jù)的互聯(lián)和對接。強化數(shù)據(jù)共享和功能復用，建立優(yōu)勢互補、暢通共享、自主可控的開放型智慧民航生態(tài)體系。根據(jù)2022年1月中國民用航空局下發(fā)的《關(guān)于印發(fā)智慧民航建設(shè)路線圖的通知》（民航發(fā)〔2022〕1號），2025年，主要機場完成全要素數(shù)字化，開展機場數(shù)字孿生技術(shù)研究和試驗，完成飛行區(qū)感知設(shè)備智能互聯(lián)，加強多源信息融合，提升智能決策能力，實現(xiàn)場面風險辨識和預(yù)警；推進樞紐機場流程再造，實現(xiàn)多主體一體化運行。2030年，提升支線機場數(shù)字化水平和能力；樞紐機場構(gòu)建數(shù)字孿生環(huán)境，實現(xiàn)機場全要素態(tài)勢精準監(jiān)控與預(yù)測，基本實現(xiàn)航空器、車輛、場道、設(shè)施的智能協(xié)同；2035年，機－車－場道－設(shè)施智能協(xié)同技術(shù)在樞紐機場推廣應(yīng)用，構(gòu)建更高水平的多元主體協(xié)同運行和應(yīng)急響應(yīng)機制。民航行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國民航業(yè)發(fā)展迅速并且已經(jīng)取得了舉世矚目的成績。2019年全年我國定期航班線已經(jīng)突破5000條；全年旅客吞吐量超過13億人次;貨郵吞吐量達到1710萬噸。截止2019年，我國航空運輸規(guī)模已連續(xù)15年位居世界第二。北京首都機場、上海浦東機場和廣州白云機場的旅客量和貨物吞吐量已經(jīng)擠進全球航空運輸量排名TOP20的榜單。北京首都機場旅客吞吐量突破1億人次，全球排名第二；上海浦東機場貨郵吞吐量達到363．4萬噸，全球排名第三。2020年，新冠肺炎疫情給民航業(yè)造成巨大沖擊，全行業(yè)明確了保安全運行、保應(yīng)急運輸、保風險可控、保精細施策的防控工作要求，準確把握疫情形勢變化，科學決策，創(chuàng)造性應(yīng)對，因時因勢精準施策，統(tǒng)籌推進疫情防控和安全發(fā)展，中國民航在全球率先觸底反彈，國內(nèi)航空運輸市場成為全球恢復最快、運行最好的航空市場。2021年我國民用運輸