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引言

數(shù)字孿生是在數(shù)據(jù)整合分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建與物理實(shí)體相對應(yīng)的平行虛擬實(shí)體，并最終實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)體對物理實(shí)體的反哺賦能。作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)及產(chǎn)業(yè)元宇宙發(fā)展的重要抓手，近年來我國數(shù)字孿生行業(yè)開始受到廣泛關(guān)注，但整體尚處于起步階段，發(fā)展時(shí)間較短。國際數(shù)據(jù)公司(IDC)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2025年，全球數(shù)字孿生市場規(guī)模將增至264.6億美元，2020-2025年復(fù)合年均增長率高達(dá)38.35%。

01

概述

數(shù)字孿生（Digital Twin）是一種先進(jìn)的建模技術(shù)，它通過創(chuàng)建一個物理實(shí)體的虛擬復(fù)制品，以實(shí)時(shí)模擬、預(yù)測和優(yōu)化實(shí)體的行為和性能。這個虛擬模型會同步收集和分析來自其物理對應(yīng)物的數(shù)據(jù)，從而提供關(guān)于其運(yùn)行狀況、性能和潛在問題的實(shí)時(shí)反饋。

數(shù)字孿生是元宇宙的重要技術(shù)基礎(chǔ)之一，二者的區(qū)別在于前者強(qiáng)調(diào)復(fù)現(xiàn)物理對象的狀態(tài)使其更加貼近現(xiàn)實(shí)，更多使用于B端領(lǐng)域，后者強(qiáng)調(diào)人及其感知，更加貼近C端消費(fèi)場景。另外根據(jù)復(fù)雜程度，數(shù)字李生可以分成5級，級別越高，數(shù)字孿生越強(qiáng)大。

數(shù)字孿生等級劃分 圖源：艾瑞咨詢

目前，數(shù)字孿生技術(shù)正被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)制造、工程建設(shè)、智慧城市、汽車駕駛、政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)學(xué)分析及文旅創(chuàng)意等諸多領(lǐng)域。

在工業(yè)領(lǐng)域，數(shù)字孿生的使用將大幅推動產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)及維修等環(huán)節(jié)的變革。通過數(shù)字孿生技術(shù)，不僅能夠?qū)S設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)判和及時(shí)維修，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程維修，極大降低運(yùn)營成本，提高安全性。

在醫(yī)療領(lǐng)域，個人的健康監(jiān)測與管理通過數(shù)字孿生可以更清楚地了解身體的變化，對疾病做出及時(shí)預(yù)警。未來可通過各種新型醫(yī)療檢測和掃描儀器以及可穿戴設(shè)備，完美地復(fù)制出一個數(shù)字化身體。通過追蹤這個數(shù)字化身體的運(yùn)動與變化，來更好地進(jìn)行健康監(jiān)測和管理。

在智慧城市領(lǐng)域，無人機(jī)群將為城市提供基于圖像掃描的城市數(shù)字模型，使街道、社區(qū)、娛樂、商業(yè)等各功能模塊都可擁有數(shù)字模型，便于人類對城市智慧化管理。

02

產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈由下至上可劃分為“基礎(chǔ)支撐”、“數(shù)據(jù)互動”、“模型構(gòu)建”、“仿真分析”、“共性應(yīng)用”、“行業(yè)應(yīng)用”6大核心模塊，對應(yīng)從設(shè)備、數(shù)據(jù)到行業(yè)應(yīng)用的全生命周期。

基礎(chǔ)支撐層是物聯(lián)網(wǎng)的終端，主要包括芯片、傳感器等設(shè)備，用于數(shù)據(jù)的采集以及向網(wǎng)絡(luò)端發(fā)送;數(shù)據(jù)互動層主要功能為信息采集、信息傳輸與同步以及信息增強(qiáng);仿真分析層主要負(fù)責(zé)建立物理對象的數(shù)字化模型，并對其進(jìn)行分析預(yù)測，又可分為工業(yè)仿真軟件和復(fù)雜系統(tǒng)(交通和物流等)仿真軟件;模型構(gòu)建層是數(shù)字化的核心技術(shù)，包含測繪掃描、幾何建模、網(wǎng)格剖分、系統(tǒng)建模、流程建模、組織建模等技術(shù);共性應(yīng)用層為數(shù)字孿生的構(gòu)建和應(yīng)用提供平臺支持;行業(yè)應(yīng)用層則針對具體行業(yè)需求為智慧城市、智慧交通、工業(yè)生產(chǎn)等不同領(lǐng)域提供服務(wù)。

數(shù)字孿生行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈 圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)支撐層高端參與者多為國外企業(yè)，例如高通、英特爾、博世、意法半導(dǎo)體等，國內(nèi)企業(yè)主要包括?？低?、華為、寒武紀(jì)等;數(shù)據(jù)互動層代表企業(yè)有高德地圖、霍尼韋爾、SmartEarth、SuperMap等;仿真分析和模型構(gòu)建層主要運(yùn)用的軟件市場完全被外資產(chǎn)品占據(jù)，包括ANSYS、海克斯康、Altair、西門子等;應(yīng)用層代表企業(yè)則有微軟、達(dá)索、ANSYS、上海優(yōu)也等。

數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)結(jié)構(gòu)圖譜 圖源：36氪研究院

03

商業(yè)模式與行業(yè)參與者主體

數(shù)字孿生行業(yè)的商業(yè)模式多種多樣，取決于公司的核心業(yè)務(wù)、目標(biāo)客戶和提供的具體服務(wù)。但是，一般來說，數(shù)字孿生行業(yè)的商業(yè)模式可以分為以下五類。這些商業(yè)模式可以單獨(dú)使用，也可以組合使用，取決于公司的業(yè)務(wù)策略和市場需求。

軟件和服務(wù)銷售：許多數(shù)字孿生公司會開發(fā)并銷售自己的軟件平臺，以支持創(chuàng)建和管理數(shù)字孿生。這種模式的收入主要來自軟件許可證的銷售、訂閱費(fèi)用和相關(guān)服務(wù)（如實(shí)施、培訓(xùn)和支持）的收費(fèi)。

解決方案提供商：一些公司以提供完整的數(shù)字孿生解決方案作為其業(yè)務(wù)模式。這種模式通常包括定制軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)分析和咨詢服務(wù)等。

平臺即服務(wù)（PaaS）：一些公司提供一個可以創(chuàng)建和管理數(shù)字孿生的云平臺?？蛻艨梢栽谶@個平臺上創(chuàng)建自己的數(shù)字孿生，而無需自行開發(fā)和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施。這種模式的收入主要來自平臺使用費(fèi)和數(shù)據(jù)存儲費(fèi)。

數(shù)據(jù)分析和咨詢：一些數(shù)字孿生公司專注于利用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和提供咨詢服務(wù)，幫助客戶解決特定的業(yè)務(wù)問題。

行業(yè)特定應(yīng)用：有些公司專門開發(fā)針對特定行業(yè)（如制造業(yè)、能源、運(yùn)輸?shù)龋┑臄?shù)字孿生應(yīng)用。這種模式的收入主要來自應(yīng)用銷售和相關(guān)服務(wù)。

近年來，數(shù)字孿生行業(yè)參與者主體逐漸擴(kuò)充，傳統(tǒng)參與者主要有GIS、測繪企業(yè)，建模、仿真企業(yè)，建筑信息模型(BIM)企業(yè)和集成商、運(yùn)營商四大類，隨著行業(yè)熱度的不斷提升，越來越多的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、大數(shù)據(jù)公司、人工智能科技企業(yè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)院等也開始進(jìn)入行業(yè)。

04

競爭格局

全球數(shù)字孿生行業(yè)整體處于發(fā)展初期，參與企業(yè)數(shù)量眾多，包括傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)、軟件企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等，根據(jù)Meticulous Research排名數(shù)據(jù)顯示，目前數(shù)字孿生領(lǐng)域全球排名前十的企業(yè)分別是：通用電氣、IBM、美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）、微軟、安思系統(tǒng)、西門子、樹液（SAP）、甲骨文、游泳人工智能、博世。

目前我國數(shù)字孿生注冊企業(yè)主要分布在北京、江蘇等為首的發(fā)達(dá)省市，其中北京市數(shù)字孿生行業(yè)數(shù)量最高，達(dá)到370家以上，江蘇省數(shù)字孿生行業(yè)企業(yè)數(shù)量排名第二，近350家。

中國數(shù)字孿生行業(yè)企業(yè)數(shù)量區(qū)域分布（單位：家）

來源：米可維大數(shù)據(jù)