全球数字孪生行业现状及竞争分析市场规模持续增长中国企业迎发展良机

2023-01-12 09:17

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一、全球数字孪生市场关注度提升，行业市场规模持续增长

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

根据观研报告网发布的《中国数字孪生行业现状深度研究与投资趋势分析报告（2022-2029年）》显示，数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，在众多领域中应用，如产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等。作为科技发展主要需求技术之一，数字孪生已经成为全球多个国家重点布局行业。例如，美国工业互联网盟将数字孪生作为工业互联网落地的核心和关键，德国工业4.0参考架构将数字孪生作为重要内容。

数字孪生关注度不断提升。截止2021年10月，全球数字孪生论文数量超5000个。随着数字孪生重要性凸显，全球市场规模持续扩大，2021年达74.7亿元，预计2025年全球数字孪生市场规模将达264.9亿元。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、政策支持及智慧城市建设加快，驱动国内数字孪生行业发展

数字孪生是一种“能将物理世界和数字世界打通实现虚实融合”的复合技术，在我国，数字孪生也得到了政策支持。目前数字孪生城市已成为我国各地政府推进智慧城市建设的主流模式选择，产业界也将其视为技术创新的风向标、发展的新机遇，数字孪生应用已在智能市政、智慧交通、智能环保等领域率先展开，行业持续向好。

我国数字孪生行业相关政策

时间	政策	部门	主要内容
2019.11	(关于推进先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见》(发改产业[2019]1762号)	发改委第15部门	突破工业机理建模、数字孪生、信息物理系统等关键技术。深入实施工业互联网创新发展战略，加快构建标识解析、安全保障体系，发展面向匿点行业和区域的工业互联网平台。推动重点行业数字化转型，推广一批行业解决方案，推动企业内外网升级改造。
2020.04	(关于推进“上云用数赋智”行动培养新经济发展实施方案) (发改高科科技[2020]652号)	发改委、中央网信部	支持在具备条件的行业领城和企业范围探索大数据，人工智能、云计算、数字孪生、5G、物联网和区块链等新一代数字技术应用和集成创新。鼓励研究机构、产业联盟举办形式多样的创新活动，围绕解决企业数字化转型所面临数字基础设施、通用软件和应用场景等难题，聚焦数字孪生体专业化分工中的难点和瘠点，引导各方参与提出数字孪生的解决方案。
2020.12	《工业互联网创新发展行动计划《2021-2023年) ) ( 工信部信管[2020]197号)	工信部	支持建设云仿真、数字孪生等技术专业型平台，加快信息技术创新应用，研发构建数字孪生创新工具，打造创新解决方案，发展基于数字孪生技术的工业智能解决方案
2021.03	《中华人民共和国经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》	国务院	完善城市信息模型平台和运行管理服务平台，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设，探索建设数字孪生城市
2021.07	(工业互联网综合标准化体系建设指南(2021版) 》(工信部联科[2021]291号)	工信部、标准委	规范工业数宇孪生架构、技术和系统等相关要求，包括工业数字孪生参考架构、开发引擎和管理系统功能要求，数字孪生体在速度、精度、尺度、广度、安全性、可靠性、稳定性等方面的性能要求，以及数字主线、数字孪生建模等标准

资料来源：观研天下整理

我国数字孪生主要应用领域

领域	应用情况
智能市政	在过去的城市化建设过程中，由于市政规划不合理造成堵城、睡城等现象严重，土地资源经济能效低。为解决以上问题，在数字孪生城市的建设过程中，需要基于城市数字孪生体，依靠大数据和人工智能等技术，通过挖掘城市不同样本特征，对多源异构数据进行融合，从点规划、线规划到面规划，为城市管理者提供智能市政管理解决方案。
智能运行	基于数字孪生体与GPS卫星定位、智能传感、智能摄像等技术，可突破传统模式，实现城市地上地下空间的运行异常状态智能监控，指导数字孪生城市的建设、评估和运行管理。如通过城市信息模型建立起三维城市空间模型，实现城市规划、建设、运行管理的全面立体可视化管理，支持城市模拟仿真、分析验证等，实现城市运行智能化监管。
智慧交通	基于城市交通数字孪生体可对车流量数据和道路设施实时传递数据进行分析预判，同时可对交通信号灯进行实时优化控制。基于城市交通历史数据，可预判某个区域未来10分钟至一小时的交通态势，帮助交通管理部门在交通堵点出现前制定应急预案、提前实施交通疏导措施。如根据赛事演出活动、天气数据预判特定时间段的交通状况。
智能环保	造成环境污染是由多方面因素引起的，比如大气、土壤、水质、噪声、固废等，随着大数据、物联网、云计算等技术的快速发展，城市管理者可基于数字孪生城市中的海量环境数据来进行监测和预测演进态势，最终得以用更加精细和动态的方式实现城市环保治理和决策，如通过打通环保局、气象局、交管局等各个系统的数据，并利用城市大数据和人工智能技术对环保数据进行分析，辅助管理部门进行事前规划、实时监测、未来预测和历史溯源，及时锁定污染源头，快速进行城市环保问题的精准治理。
智能安防	基于城市智能化基础设施视频监控探头，结合视频图像的智能识别分析功能,可实现对各类警情、灾情、生态破坏、道路违章、环境卫生等的可视化展示，从而实现城市安全防范预警、提示、资源优化管理等。如某地发生危害社会公共安全、被拐或走失人员等事件，视频监控可以自动识别，在安防管理系统上显示并进行精准分析、整体研判和协同指挥，同时调动附近警力进行处置，实现对警力的优化配置。
智慧医疗	智慧医疗保健是数字孪生城市智能化应用的重要组成部分。通过移动监测、移动诊室、无线远程会诊、智慧处方、医疗信息云存储等智能技术手段，可提升城市诊疗覆盖面与效率，促进城市医疗资源的合理化分配。进一步利用物联网技术构建“电子医疗”服务体系，实现医疗监护设备的小型化、无线化、发展智慧家庭健康保健、智能健康监护，可大幅降低城市公众医疗负担，缓解城市医疗资源紧缺的压力。
智能服务	基于数字孪生城市下万物互联产生的海量数据，建立跨部门跨地区业务协同、共建共享的信息服务体系，创新发展教育、就业、社保、养老、医疗以及文化的服务模式，通过聚合社保、交通、医疗等应用，使市民足不出户即可享受方便快捷、优质高效的生活服务。
智慧社区	基于数字孪生城市建设，智慧社区为城市社区居民建立一个安全、便利的数字生活社区，从而形成一种以数字化、智能化为基础的新社区管理模式。集成利用先进的物联网技术、智能化统计和计算建筑内空调、电灯、电视等各项能耗数据，根据居民生活习惯进行预测和动态调控。还可以通过远程反应监测老年人用电用气安全，如老人在做饭时忘关闭天然气，发现不符合以往习惯的异常情况，则系统可以及时发出警报，减少事故发生，保证老年人的居住安全。
智慧景区	基于景区数字孪生体对景区地理、自然资源、旅游者行为、景区工作人员、景区基础设施和服务设施进行全面、透彻、及时的感知，对游客、景区工作人员行动实现可视化管理，优化再造景区业务流程和数字化智能运营管理,提高服务质量，实现景区环境、社会和经济的全面、协调和可持续发展。对于景区管理机构和商业机构来说，可基于景区数字孪生体，对旅游淡旺季的游客数据、意外和应急处理事件、景区设施利用率和故障率、景区商业销售数据等进行模拟仿真分析，并进行未来预测，并根据预测结果进行持续优化调整。

资料来源：观研天下整理

数据显示，2021年我国新型智慧城市市场规模达10727亿元，较上年同比增长13.4%。2021年我国数字孪生行业市场规模为19.3亿元，较上年同比增长29.53%。

数据来源：观研天下数据中心整理

三、全球数字孪生市场集中，落地项目增长下国内企业将迎发展良机

目前全球数字孪生行业巨头公司有西门子、PTC、达索、GE、百度、谷歌、腾讯等，排名前三的企业分别为通用电气、IBM、美国参数技术公司（PTC），市场集中度高。国内数字孪生尚处于起步阶段，大部分企业仍处于可视化阶段，技术整体仍在快速演进中，因此，市场竞争格局分散且集中度较低。

国内外数字孪生主要企业

类别	企业名称	简介
国外企业	通用电气	是世界上最大的提供技术和服务业务的跨国公司，总部位于美国波士顿。自从托马斯·阿尔瓦·爱迪生创建了通用电气公司以来，GE在公司多元化发展当中逐步成长为出色的跨国公司，业务遍及世界上100多个国家。
	IBM	总公司在纽约州阿蒙克市。1911年托马斯·约翰·沃森创立于美国，是全球最大的信息技术和业务解决方案公司，拥有全球雇员 31万多人，业务遍及160多个国家和地区。该公司创立时的主要业务为商业打字机，之后转为文字处理机，然后到计算机和有关服务。2013年9月19日，IBM收购了英国商业软件厂商Daeja Image Systems，打算将其并入软件集团和企业内容管理（ECM）业务。2014年1月9日，IBM宣布斥资10亿美元组建新部门，负责公司最新电脑系统Watson。
	美国参数技术公司	1985年成立，公司总部位于美国马萨诸塞州。自 1985 年以来，PTC 一直为顶尖的客户提供服务、收购重要的公司并创造在业内领先的产品，以帮助用户获得持久的产品和服务优势。该公司的技术解决方案改变了在整个产品生命周期（从概念和设计到采购和服务）中创造产品和提供产品服务的方式。
国内企业	深圳桑达	是一家以电子整机产品、新兴电子元器件等电子高新技术产品为主导的企业。公司主要产品包括手机、税控收款机、高速公路紧急电话等电子整机产品和高清数字电视FBT、DC－AC电源等电子元器件。
	神州数码	公司主营业务为云计算和数字化转型业务、信息技术应用创新业务、信息技术应用创新业务。主要产品为云管理服务（MSP）、数字化解决方案（ISV）、视频云产品和服务、超算中心云上服务、信息技术应用创新业务、信息技术应用创新业务。2021年，荣获第二届鼎信杯、金融赛道信息技术应用创新优秀应用产品奖、中国数字化年会年度数据安全产品奖以及2021行业信息化最佳产品。
	众合科技	公司主要从事智慧交通及泛半导体业务。智慧交通领域的主要产品为全自动列车运行控制系统、自动售检票系统、列车智能化、综合智能运维、智慧工务、时空大数据平台等。泛半导体领域以半导体单晶硅材料为核心，产品涵盖单晶硅锭、3－8英寸研磨片和抛光片等，并通过自主发展、并购、参股等多种方式对半导体材料、半导体设备、国产替代通用或专用集成电路、传感器等核心技术领域进行了重点布局，促成了“一个核心，多个亮点”的产业发展格局。