摘要：數(shù)字孿生作為一項關鍵技術和提高效能的重要工具，可以有效發(fā)揮其在模型設計、數(shù)據采集、分析預測、模擬仿真等方面的作用，促進數(shù)字經濟與實體經濟融合發(fā)展。在國家政策及下游需求的帶動下，我國數(shù)字孿生技術市場規(guī)模出現(xiàn)了較快增長。2022年中國數(shù)字孿生市場規(guī)模為104億元，同比增長35.0%，2020-2022年CAGR為65.4%。隨著各行業(yè)數(shù)字化轉型的推進，數(shù)字孿生滲透率也將上升，推動國內未來數(shù)字孿生市場規(guī)模增長，預計2025年國內市場規(guī)模將達375億元，2022-2025年CAGR為54.3%。

一、定義及分類

數(shù)字孿生指將物理實體鏡像映射到虛擬空間，生成一個“數(shù)字雙胞胎”，在虛擬空間中的克隆體可以通過物聯(lián)網實現(xiàn)數(shù)據實時雙向互聯(lián)互通，反映對應物理實體的全生命周期過程，在整合底層數(shù)據信息的基礎上進行仿真預測，為優(yōu)化決策賦能。根據復雜程度，數(shù)字孿生可以分成5級，級別越高，數(shù)字孿生越強大。

二、行業(yè)政策

1、主管部門和監(jiān)管體制

數(shù)字孿生行業(yè)主管部門是指工業(yè)和信息化部，其主要負責擬訂實施行業(yè)規(guī)劃、產業(yè)政策和標準；監(jiān)測工業(yè)行業(yè)日常運行；推動重大技術裝備發(fā)展和自主創(chuàng)新；管理通信業(yè)；指導推進信息化建設；協(xié)調維護國家信息安全等。

行業(yè)協(xié)會是指中國機電一體化技術應用協(xié)會，協(xié)會宗旨：貫徹執(zhí)行國家方針政策；維護行業(yè)的共同利益，反映會員的意見、愿望和訴求，通過為政府、行業(yè)、會員和社會提供服務，成為聯(lián)系政府與企業(yè)的橋梁和紐帶；履行政府授權委托職能，協(xié)助政府完善行業(yè)管理，加強行業(yè)自律，規(guī)范行業(yè)建設；加強機械技術、電子技術、信息技術及智能技術的融合，促進機電一體化技術和智能裝備產品的開發(fā)、應用、推廣等。

2、行業(yè)相關政策

隨著“十四五”規(guī)劃的出臺，近年來數(shù)字孿生相關政策部署與落地明顯提速，為產業(yè)提供良好的社會環(huán)境，助力其發(fā)展規(guī)范性進一步提升。2023年2月，中共中央、國務院發(fā)布《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》，其中提出推動生態(tài)環(huán)境智慧治理，加快構建智慧高效的生態(tài)環(huán)境信息化體系，運用數(shù)字技術推動山水林田湖草沙一體化保護和系統(tǒng)治理，完善自然資源三維立體“一張圖”和國土空間基礎信息平臺，構建以數(shù)字孿生流域為核心的智慧水利體系。2023年4月，工信部、文旅部發(fā)布《關于加強5G+智慧旅游協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展的通知》，其中提出推動5G與物聯(lián)網、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生等技術和產品的有效融合，引導5G+4K/8K超高清視頻、5G智慧導覽、5G+VR/AR沉浸式旅游等應用場景規(guī)模發(fā)展。

三、發(fā)展歷程

數(shù)字孿生在我國的發(fā)展歷史較短。從政策層面來看，自2019年以來，中國政府陸續(xù)出臺相關文件，推動數(shù)字孿生技術發(fā)展，2020年我國將數(shù)字孿生寫入“十四五”規(guī)劃，作為建設數(shù)字中國的重要發(fā)展方向。工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟(AII)也增設數(shù)字孿生特設組，開展數(shù)字孿生技術產業(yè)研究，推進相關標準制定，加速行業(yè)應用推廣。2021年工信部發(fā)布《物聯(lián)網新型基礎設施建設三年行動計劃》，再次指出要加快數(shù)字孿生技術研發(fā)與應用，行業(yè)目前正處于快速上升期。

四、行業(yè)壁壘

1、技術壁壘

技術壁壘主要體現(xiàn)在掌握場景數(shù)量、多元異構數(shù)據處理能力以及自研渲染引擎打磨能力等方面，而新進入者在短時間內難以掌握這些能力，從而構成較高的技術壁壘。在掌握場景數(shù)量方面，數(shù)字孿生需要針對各種實際場景進行建模和仿真，因此，對于企業(yè)場景數(shù)據積累量要求較高。在數(shù)據處理方面，數(shù)字孿生涉及海量異構多維時空數(shù)據，能否利用各類算法對數(shù)據進行自動識別、挖掘、三維重建，并創(chuàng)建時空數(shù)據庫，實現(xiàn)數(shù)據統(tǒng)一接入、交換和高效共享，是體現(xiàn)廠商數(shù)據處理能力的關鍵。在渲染引擎方面，隨著“云邊協(xié)同”時代的到來，云渲染引擎對于廠商而言至關重要，打磨自研的云渲染引擎以具備現(xiàn)場級修改能力，是企業(yè)能否從項目制向產品制演化的關鍵。

2、客戶壁壘

數(shù)字孿生項目需要對客戶整體業(yè)務流程進行改造，執(zhí)行過程中觸及到部分敏感數(shù)據，因此處于安全性及可靠性因素考慮，客戶往往傾向于選擇合作次數(shù)多，擁有良好渠道關系的廠商作為長期合作方。對于新進入者的廠商來說，由于缺乏在數(shù)據安全和隱私保護方面的歷史記錄和成功案例，往往面臨客戶需求不足的問題。因此，數(shù)字孿生行業(yè)具有較高的客戶壁壘。

3、資金壁壘

數(shù)字孿生技術的研發(fā)和應用需要大量的資金投入。由于數(shù)字孿生技術涉及建模、仿真、數(shù)據分析等多個領域，其研發(fā)過程復雜且漫長，需要持續(xù)的資金支持。此外，數(shù)字孿生解決方案的實施還需要購買和維護高性能的硬件設備，這也需要大量的資金投入。對于新進入者而言，缺乏充足的資金可能導致他們在技術研發(fā)和硬件采購方面受到限制，從而難以在市場中取得競爭優(yōu)勢。

五、產業(yè)鏈

1、行業(yè)產業(yè)鏈分析

從數(shù)字孿生行業(yè)產業(yè)鏈來看，上游主要包括通信網絡基礎設施、存儲計算基礎設施和融合基礎設施三大類，是數(shù)字孿生建設的重要基礎。通信網絡基礎設施為數(shù)字孿生系統(tǒng)提供了穩(wěn)定、高效的數(shù)據傳輸通道，確保各環(huán)節(jié)之間的信息流通暢無阻。存儲計算基礎設施則負責海量數(shù)據的存儲和處理，為數(shù)字孿生系統(tǒng)提供強大的數(shù)據處理能力。而融合基礎設施則將這些不同的技術和資源融合在一起，形成一個統(tǒng)一、協(xié)同的數(shù)字孿生平臺。下游是指數(shù)字孿生的主要應用領域，包括工業(yè)制造、城市管理、醫(yī)療醫(yī)藥、能源開采、航空航天、游戲文娛等。這些領域的發(fā)展將有利于擴大數(shù)字孿生的需求量，而通過應用數(shù)字孿生，則將有利于推動這些領域的創(chuàng)新和發(fā)展。

數(shù)字孿生行業(yè)產業(yè)鏈

通信網絡基礎設施

中國移動通信集團有限公司

中國聯(lián)合網絡通信集團有限公司

中國電信集團有限公司

中國衛(wèi)通集團股份有限公司

存儲計算基礎設施

華為云計算技術有限公司

阿里云計算有限公司

北京金山云網絡技術有限公司

騰訊云計算(北京)有限責任公司

融合基礎設施

北京東方國信科技股份有限公司

北京千方科技股份有限公司

浙江宇視科技有限公司

宏橋高科技集團有限公司

上游

神州數(shù)碼控股有限公司

軟通動力信息技術(集團)股份有限公司

海爾集團控股有限公司

科大訊飛股份有限公司

中游

工業(yè)制造

城市管理

醫(yī)療醫(yī)藥

能源開采

航空航天

游戲文娛

下游

2、行業(yè)領先企業(yè)分析

（1）北京超圖軟件股份有限公司

北京超圖軟件股份有限公司成立于1997年，是全球第二大、亞洲最大的地理信息系統(tǒng)軟件廠商，主要從事地理信息系統(tǒng)和遙感（RS）等地理信息軟件技術研發(fā)與應用服務。2023年，超圖軟件對AI大模型、遙感GIS一體化、Web GPU、知識圖譜、低代碼等技術進一步融合創(chuàng)新，不斷完善與優(yōu)化SuperMap GIS產品。同時，公司積極開展相關應用產品研發(fā)，比如企業(yè)數(shù)字孿生平臺等，相關業(yè)務毛利率得到提升，不僅實現(xiàn)了業(yè)績上漲，公司業(yè)務條線也進一步豐富，綜合競爭力得以夯實。從企業(yè)經營業(yè)績來看，2023年前三季度實現(xiàn)營業(yè)收入12.71億元，同比增長26.48%；歸母凈利潤為1.35億元，同比增長117.67%。預計未來在各行業(yè)應用信創(chuàng)加速推進的大環(huán)境下，在多業(yè)務條線的發(fā)力驅動之下，公司業(yè)績有望再上臺階。

（2）能科科技股份有限公司

能科科技股份有限公司成立于2006年，并于2016年10月在上交所上市，是國內領先的智能制造和智能電氣先進技術提供商。早期，公司主要專注于智能電氣業(yè)務，為工業(yè)企業(yè)提供軟硬件一體化的系統(tǒng)集成解決方案。經過多年的發(fā)展，公司業(yè)務逐漸向新能源、基礎設施等行業(yè)拓展，并提供云產品與服務、軟件系統(tǒng)與服務、數(shù)字孿生產線與服務等類型的數(shù)字化轉型解決方案。其中，數(shù)字孿生產線與服務主要為向客戶交付虛實結合的生產線和測試臺等解決方案。2023年，隨著數(shù)字經濟與工業(yè)經濟的深度融合，數(shù)字化建設將持續(xù)推進工業(yè)企業(yè)的轉型和升級，公司整體經營情況保持了韌性和突破。從企業(yè)經營業(yè)績來看，2023年前三季度，公司實現(xiàn)營業(yè)總收入10.85億元，同比增長34.05%；歸母凈利潤1.65億元，同比增長51.49%。

六、行業(yè)現(xiàn)狀

數(shù)字孿生作為一項關鍵技術和提高效能的重要工具，可以有效發(fā)揮其在模型設計、數(shù)據采集、分析預測、模擬仿真等方面的作用，促進數(shù)字經濟與實體經濟融合發(fā)展。在國家政策及下游需求的帶動下，我國數(shù)字孿生技術市場規(guī)模出現(xiàn)了較快增長。2022年中國數(shù)字孿生市場規(guī)模為104億元，同比增長35.0%，2020-2022年CAGR為65.4%。隨著各行業(yè)數(shù)字化轉型的推進，數(shù)字孿生滲透率也將上升，推動國內未來數(shù)字孿生市場規(guī)模增長，預計2025年國內市場規(guī)模將達375億元，2022-2025年CAGR為54.3%。

七、發(fā)展因素

1、機遇

（1）智慧城市為數(shù)字孿生發(fā)展帶來機遇

數(shù)字孿生作為智慧城市整體建設中最前沿、最先進的技術之一，為城市運行、政府運營管理和市民生活的優(yōu)化注入新動能。如在政府運營管理方面，數(shù)字孿生技術通過構建城市的虛擬模型，實現(xiàn)了對現(xiàn)實世界的精準映射和實時監(jiān)測。這種技術使得政府能夠更加高效地管理城市資源，優(yōu)化城市運行流程，提升城市治理水平。同時，數(shù)字孿生還為政府提供了強大的決策支持工具，通過模擬和預測城市發(fā)展的各種情景，幫助政府制定更加科學、合理的政策。

（2）數(shù)字化轉型推動行業(yè)發(fā)展

數(shù)字化轉型是推動數(shù)字孿生技術廣泛應用的重要驅動力。數(shù)字化轉型是企業(yè)在數(shù)字化轉換和數(shù)字化升級的基礎上，對組織活動、流程、業(yè)務模式和員工能力進行全面、徹底的重新定義。這一轉型過程為企業(yè)提供了更加高效、靈活和智能的運營方式，而數(shù)字孿生技術作為實現(xiàn)數(shù)字化轉型的關鍵技術之一，能夠幫助企業(yè)建立完整的數(shù)字化模型，實現(xiàn)整個生命周期的數(shù)字化管理，從而提高產品開發(fā)、生產制造、運營和維護的效率和質量。

（3）國家產業(yè)政策的推動

隨著國家對數(shù)字孿生技術的重視度不斷提升，出臺了一系列相關政策，為數(shù)字孿生行業(yè)的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。2023年8月發(fā)布的《元宇宙產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃（2023－2025年）》中，提出推動數(shù)字孿生技術在電力行業(yè)的應用，構建全域全時數(shù)字孿生電網，促進電力企業(yè)元宇宙化轉型，提升供電服務水平。積極穩(wěn)妥推進數(shù)字孿生等技術開展臨床研究，支持元宇宙企業(yè)與醫(yī)療機構加強研發(fā)合作。該政策的發(fā)布將有利于擴大數(shù)字孿生的應用，推動行業(yè)技術水平的提高。

2、挑戰(zhàn)

（1）數(shù)據安全風險

一方面，數(shù)字孿生需要處理大量的數(shù)據，這些數(shù)據可能涉及到公司的機密信息、個人的隱私信息或國家的國防數(shù)據。如果這些數(shù)據被泄露或被濫用，將會引發(fā)嚴重的安全問題，對組織和個人造成重大損失。另一方面，數(shù)字孿生的數(shù)據或模型可能被惡意篡改，導致決策失誤或系統(tǒng)失效。這種篡改可能來自于內部人員的不當操作，也可能來自于外部攻擊者的惡意攻擊。

（2）更新迭代風險

在數(shù)字化時代，技術更新的速度日新月異，對于依賴數(shù)字孿生技術的企業(yè)來說，緊跟技術發(fā)展的步伐顯得尤為重要。競爭對手一旦迅速采用新技術，其數(shù)字孿生系統(tǒng)的性能、效率和準確性都可能得到顯著提升，從而在市場中獲得更大的競爭優(yōu)勢。如果企業(yè)未能跟上這一技術更新的趨勢，其數(shù)字孿生系統(tǒng)可能會迅速變得過時，不僅在性能上無法與競爭對手的系統(tǒng)相匹敵，而且在功能、用戶體驗等方面也可能存在明顯差距。這將導致企業(yè)在市場中處于不利地位，可能面臨市場份額的下降、客戶流失等問題。

（3）人才供給不足

數(shù)字孿生涉及多個學科領域的交叉融合，包括計算機科學、數(shù)學、物理、工程等。因此，具備跨學科背景和綜合能力的技術人才是數(shù)字孿生領域急需的。同時，隨著數(shù)字孿生技術的不斷發(fā)展，對技術人才的創(chuàng)新能力也提出了更高的要求。但是目前市場上具備這樣能力的人才相對稀缺，導致行業(yè)在人才招聘方面面臨挑戰(zhàn)。為了應對這一挑戰(zhàn)，企業(yè)可以通過加強人才培養(yǎng)、引進高端人才、建立合作機制等方式，提升技術團隊的整體能力和水平，為數(shù)字孿生技術的發(fā)展提供有力的人才保障。

八、競爭格局

數(shù)字孿生的應用場景非常廣泛，包括制造業(yè)、醫(yī)療、交通、能源等多個領域。這些行業(yè)對數(shù)字孿生的需求日益增長，為數(shù)字孿生企業(yè)提供了巨大的商業(yè)機會。然而，這也吸引了許多企業(yè)進入，導致市場競爭進一步加劇。目前數(shù)字孿生相關企業(yè)包括北京超圖軟件股份有限公司、能科科技股份有限公司、陜西天潤科技股份有限公司、亞信科技控股有限公司等。

九、發(fā)展趨勢

數(shù)字孿生技術作為推動實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉型、促進數(shù)字經濟發(fā)展的重要抓手，已建立了普遍適應的理論技術體系，并在產品設計制造、工程建設和其他學科分析等領域有較為深入的應用。在當前我國各產業(yè)領域強調技術自主和數(shù)字安全的發(fā)展階段，數(shù)字孿生技術本身具有的高效決策、深度分析等特點，將有力推動數(shù)字產業(yè)化和產業(yè)數(shù)字化進程，加快實現(xiàn)數(shù)字經濟的國家戰(zhàn)略。未來我國數(shù)字孿生的發(fā)展方向主要有以下幾個方面：