摘要：數(shù)字孿生作為一項關(guān)鍵技術(shù)和提高效能的重要工具，可以有效發(fā)揮其在模型設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)測、模擬仿真等方面的作用，促進數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)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(shù)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(zhuǎn)型的推進，數(shù)字孿生滲透率也將上升，推動國內(nèi)未來數(shù)字孿生市場規(guī)模增長，預(yù)計2025年國內(nèi)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(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時雙向互聯(lián)互通，反映對應(yīng)物理實體的全生命周期過程，在整合底層數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上進行仿真預(yù)測，為優(yōu)化決策賦能。根據(jù)復(fù)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(chǎn)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(shù)裝備發(fā)展和自主創(chuàng)新；管理通信業(yè)；指導(dǎo)推進信息化建設(shè)；協(xié)調(diào)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(shù)應(yīng)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(wù)，成為聯(lián)系政府與企業(yè)的橋梁和紐帶；履行政府授權(quán)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(shè)；加強機械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)及智能技術(shù)的融合，促進機電一體化技術(shù)和智能裝備產(chǎn)品的開發(fā)、應(yīng)用、推廣等。

2、行業(yè)相關(guān)政策

隨著“十四五”規(guī)劃的出臺，近年來數(shù)字孿生相關(guān)政策部署與落地明顯提速，為產(chǎn)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(wù)院發(fā)布《數(shù)字中國建設(shè)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(gòu)建智慧高效的生態(tài)環(huán)境信息化體系，運用數(shù)字技術(shù)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(chǔ)信息平臺，構(gòu)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(guān)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(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生等技術(shù)和產(chǎn)品的有效融合，引導(dǎo)5G+4K/8K超高清視頻、5G智慧導(dǎo)覽、5G+VR/AR沉浸式旅游等應(yīng)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(guān)文件，推動數(shù)字孿生技術(shù)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(shè)數(shù)字中國的重要發(fā)展方向。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(AII)也增設(shè)數(shù)字孿生特設(shè)組，開展數(shù)字孿生技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究，推進相關(guān)標準制定，加速行業(yè)應(yīng)用推廣。2021年工信部發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動計劃》，再次指出要加快數(shù)字孿生技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，行業(yè)目前正處于快速上升期。

四、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在掌握場景數(shù)量、多元異構(gòu)數(shù)據(jù)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(nèi)難以掌握這些能力，從而構(gòu)成較高的技術(shù)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(jù)積累量要求較高。在數(shù)據(jù)處理方面，數(shù)字孿生涉及海量異構(gòu)多維時空數(shù)據(jù)，能否利用各類算法對數(shù)據(jù)進行自動識別、挖掘、三維重建，并創(chuàng)建時空數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入、交換和高效共享，是體現(xiàn)廠商數(shù)據(jù)處理能力的關(guān)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(guān)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(chǎn)品制演化的關(guān)鍵。

2、客戶壁壘

數(shù)字孿生項目需要對客戶整體業(yè)務(wù)流程進行改造，執(zhí)行過程中觸及到部分敏感數(shù)據(jù)，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(guān)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(jù)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(shù)的研發(fā)和應(yīng)用需要大量的資金投入。由于數(shù)字孿生技術(shù)涉及建模、仿真、數(shù)據(jù)分析等多個領(lǐng)域，其研發(fā)過程復(fù)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(shè)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(dǎo)致他們在技術(shù)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(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

從數(shù)字孿生行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游主要包括通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、存儲計算基礎(chǔ)設(shè)施和融合基礎(chǔ)設(shè)施三大類，是數(shù)字孿生建設(shè)的重要基礎(chǔ)。通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為數(shù)字孿生系統(tǒng)提供了穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)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(chǔ)設(shè)施則負責海量數(shù)據(jù)的存儲和處理，為數(shù)字孿生系統(tǒng)提供強大的數(shù)據(jù)處理能力。而融合基礎(chǔ)設(shè)施則將這些不同的技術(shù)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(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域的發(fā)展將有利于擴大數(shù)字孿生的需求量，而通過應(yīng)用數(shù)字孿生，則將有利于推動這些領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。

數(shù)字孿生行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

中國移動通信集團有限公司

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)設(shè)施

華為云計算技術(shù)有限公司

阿里云計算有限公司

北京金山云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司

騰訊云計算(北京)有限責任公司

融合基礎(chǔ)設(shè)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(shù)(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(lǐng)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(shù)研發(fā)與應(yīng)用服務(wù)。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(shù)進一步融合創(chuàng)新，不斷完善與優(yōu)化SuperMap GIS產(chǎn)品。同時，公司積極開展相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品研發(fā)，比如企業(yè)數(shù)字孿生平臺等，相關(guān)業(yè)務(wù)毛利率得到提升，不僅實現(xiàn)了業(yè)績上漲，公司業(yè)務(wù)條線也進一步豐富，綜合競爭力得以夯實。從企業(yè)經(jīng)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(yù)計未來在各行業(yè)應(yīng)用信創(chuàng)加速推進的大環(huán)境下，在多業(yè)務(wù)條線的發(fā)力驅(qū)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(nèi)領(lǐng)先的智能制造和智能電氣先進技術(shù)提供商。早期，公司主要專注于智能電氣業(yè)務(wù)，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(jīng)過多年的發(fā)展，公司業(yè)務(wù)逐漸向新能源、基礎(chǔ)設(shè)施等行業(yè)拓展，并提供云產(chǎn)品與服務(wù)、軟件系統(tǒng)與服務(wù)、數(shù)字孿生產(chǎn)線與服務(wù)等類型的數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案。其中，數(shù)字孿生產(chǎn)線與服務(wù)主要為向客戶交付虛實結(jié)合的生產(chǎn)線和測試臺等解決方案。2023年，隨著數(shù)字經(jīng)濟與工業(yè)經(jīng)濟的深度融合，數(shù)字化建設(shè)將持續(xù)推進工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級，公司整體經(jīng)營情況保持了韌性和突破。從企業(yè)經(jīng)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(guān)鍵技術(shù)和提高效能的重要工具，可以有效發(fā)揮其在模型設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)測、模擬仿真等方面的作用，促進數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)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(shù)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(zhuǎn)型的推進，數(shù)字孿生滲透率也將上升，推動國內(nèi)未來數(shù)字孿生市場規(guī)模增長，預(yù)計2025年國內(nèi)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(shè)中最前沿、最先進的技術(shù)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(shù)通過構(gòu)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(shù)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(yù)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(zhuǎn)型推動行業(yè)發(fā)展

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是推動數(shù)字孿生技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要驅(qū)動力。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)換和數(shù)字化升級的基礎(chǔ)上，對組織活動、流程、業(yè)務(wù)模式和員工能力進行全面、徹底的重新定義。這一轉(zhuǎn)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(shù)作為實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)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(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造、運營和維護的效率和質(zhì)量。

（3）國家產(chǎn)業(yè)政策的推動

隨著國家對數(shù)字孿生技術(shù)的重視度不斷提升，出臺了一系列相關(guān)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(chǎn)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(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用，構(gòu)建全域全時數(shù)字孿生電網(wǎng)，促進電力企業(yè)元宇宙化轉(zhuǎn)型，提升供電服務(wù)水平。積極穩(wěn)妥推進數(shù)字孿生等技術(shù)開展臨床研究，支持元宇宙企業(yè)與醫(yī)療機構(gòu)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(yīng)用，推動行業(yè)技術(shù)水平的提高。

2、挑戰(zhàn)

（1）數(shù)據(jù)安全風險

一方面，數(shù)字孿生需要處理大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)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(jù)。如果這些數(shù)據(jù)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(jù)或模型可能被惡意篡改，導(dǎo)致決策失誤或系統(tǒng)失效。這種篡改可能來自于內(nèi)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(shù)更新的速度日新月異，對于依賴數(shù)字孿生技術(shù)的企業(yè)來說，緊跟技術(shù)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(shù)，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(shù)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(dǎo)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(lǐng)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(shù)人才是數(shù)字孿生領(lǐng)域急需的。同時，隨著數(shù)字孿生技術(shù)的不斷發(fā)展，對技術(shù)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(dǎo)致行業(yè)在人才招聘方面面臨挑戰(zhàn)。為了應(yīng)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(shù)團隊的整體能力和水平，為數(shù)字孿生技術(shù)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(yīng)用場景非常廣泛，包括制造業(yè)、醫(yī)療、交通、能源等多個領(lǐng)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(dǎo)致市場競爭進一步加劇。目前數(shù)字孿生相關(guān)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(shù)作為推動實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、促進數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要抓手，已建立了普遍適應(yīng)的理論技術(shù)體系，并在產(chǎn)品設(shè)計制造、工程建設(shè)和其他學科分析等領(lǐng)域有較為深入的應(yīng)用。在當前我國各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域強調(diào)技術(shù)自主和數(shù)字安全的發(fā)展階段，數(shù)字孿生技術(shù)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(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進程，加快實現(xiàn)數(shù)字經(jīng)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：