数字孪生作为一项关键技术和提高效能的重要工具,可以有效发挥其在模型设计、数据采集、分析预测、模拟仿真等方面的作用,促进数字化的经济与实体经济融合发展。在国家政策及下游需求的带动下,我国数字孪生技术市场规模出现了较快增长。2022年中国数字孪生市场规模为104亿元,同比增长35.0%,2020-2022年CAGR为65.4%。随着各行业数字化转型的推进,数字孪生渗透率也将上升,推动国内未来数字孪生市场规模增长,预计2025年国内市场规模将达375亿元,2022-2025年CAGR为54.3%。
数字孪生指将物理实体镜像映射到虚拟空间,生成一个“数字双胞胎”,在虚拟空间中的克隆体能够最终靠物联网实现数据实时双向相互连通,反映对应物理实体的全生命周期过程,在整合底层数据信息的基础上进行仿真预测,为优化决策赋能。根据复杂程度,数字孪生可以分成5级,级别越高,数字孪生越强大。
数字孪生行业主管部门是指工业与信息化部,其主要负责拟订实施行业规划、产业政策和标准;监测工业行业日常运行;推动重大技术装备发展和自主创新;管理通信业;指导推进信息化建设;协调维护国家信息安全等。
行业协会是指中国机电一体化技术应用协会,协会宗旨:贯彻执行国家方针政策;维护行业的共同利益,反映会员的意见、愿望和诉求,通过为政府、行业、会员和社会提供服务,成为联系政府与企业的桥梁和纽带;履行政府授权委托职能,协助政府完善行业管理,加强行业自律,规范行业建设;加强机械技术、电子技术、信息技术及智能技术的融合,促进机电一体化技术和智能装备产品的开发、应用、推广等。
随着“十四五”规划的出台,近年来数字孪生有关政策部署与落地明显提速,为产业提供良好的社会环境,助力其发展规范性逐步提升。2023年2月,中央、国务院发布《数字中国建设整体布局规划》,其中提出推动生态环境智慧治理,加快构建智慧高效的生态环境信息化体系,运用数字技术推动山水林田湖草沙一体化保护和系统治理,完善自然资源三维立体“一张图”和国土空间基础信息平台,构建以数字孪生流域为核心的智慧水利体系。2023年4月,工信部、文旅部发布《关于加强5G+智慧旅游协同创新发展的通知》,其中提出推动5G与物联网、虚拟现实、数字孪生等技术和产品的有效融合,引导5G+4K/8K超高清视频、5G智慧导览、5G+VR/AR沉浸式旅游等应用场景规模发展。
数字孪生在我国的发展历史较短。从政策层面来看,自2019年以来,中国政府陆续出台相关文件,推动数字孪生技术发展,2020年我国将数字孪生写入“十四五”规划,作为建设数字中国的重要发展趋势。工业互联网联盟(AII)也增设数字孪生特设组,开展数字孪生技术产业研究,推进有关标准制定,加速行业应用推广。2021年工信部发布《物联网新型基础设施建设三年行动计划》,再次指出要加快数字孪生研发技术与应用,行业目前正处于快速上升期。
技术壁垒大多数表现在掌握场景数量、多元异构数据处理能力及自研渲染引擎打磨能力等方面,而新进入者在短时间内难以掌握这些能力,从而构成较高的技术壁垒。在掌握场景数量方面,数字孪生需要针对各种实际场景进行建模和仿真,因此,对公司场景数据积累量要求比较高。在数据处理方面,数字孪生涉及海量异构多维时空数据,能否利用各类算法对数据来进行自动识别、挖掘、三维重建,并创建时空数据库,实现数据统一接入、交换和高效共享,是体现厂商数据处理能力的关键。在渲染引擎方面,随着“云边协同”时代的到来,云渲染引擎对于厂商而言至关重要,打磨自研的云渲染引擎以具备现场级修改能力,是企业能否从项目制向产品制演化的关键。
数字孪生项目需要对客户整体业务流程做改造,执行过程中触及到部分敏感数据,因此处于安全性及可靠性因素考虑,客户往往倾向于选择合作次数多,拥有良好渠道关系的厂商作为长期合作方。对于新进入者的厂商来说,由于缺乏在数据安全和隐私保护方面的历史记录和成功案例,往往面临客户的真实需求不足的问题。因此,数字孪生行业具有较高的客户壁垒。
数字孪生技术的研发和应用需要大量的资产金额的投入。由于数字孪生技术涉及建模、仿真、数据分析等多个领域,其研发过程复杂且漫长,需要持续的资金支持。此外,数字孪生解决方案的实施还需要购买和维护高性能的硬件设备,这也需要大量的资产金额的投入。对于新进入者而言,缺乏充足的资金可能会引起他们在研发技术和硬件采购方面受到限制,从而难以在市场中取得竞争优势。
从数字孪生行业产业链来看,上游最重要的包含通信网络基础设施、存储计算基础设施和融合基础设施三大类,是数字孪生建设的重要基础。通信网络基础设施为数字孪生系统提供了稳定、高效的数据传输通道,确保各环节之间的信息流通畅无阻。存储计算基础设施则负责海量数据的存储和处理,为数字孪生系统提供强大的数据处理能力。而融合基础设施则将这些不同的技术和资源融合在一起,形成一个统一、协同的数字孪生平台。下游是指数字孪生的主要应用领域,包括工业制造、城市管理、医疗医药、能源开采、航空航天、游戏文娱等。这些领域的发展将有利于扩大数字孪生的需求量,而通过应用数字孪生,则将有利于推动这些领域的创新和发展。
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