摘要：數(shù)字孿生作為一項(xiàng)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(jì)、數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)測(cè)、模擬仿真等方面的作用，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。在國(guó)家政策及下游需求的帶動(dòng)下，我國(guó)數(shù)字孿生技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模出現(xiàn)了較快增長(zhǎng)。2022年中國(guó)數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模為104億元，同比增長(zhǎng)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(jìn)，數(shù)字孿生滲透率也將上升，推動(dòng)國(guó)內(nèi)未來數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)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(shí)體鏡像映射到虛擬空間，生成一個(gè)“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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)雙向互聯(lián)互通，反映對(duì)應(yīng)物理實(shí)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(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，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(jí)，級(jí)別越高，數(shù)字孿生越強(qiáng)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(fù)責(zé)擬訂實(shí)施行業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策和標(biāo)準(zhǔn)；監(jiān)測(cè)工業(yè)行業(yè)日常運(yùn)行；推動(dòng)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(jìn)信息化建設(shè)；協(xié)調(diào)維護(hù)國(guó)家信息安全等。

行業(yè)協(xié)會(huì)是指中國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)，協(xié)會(huì)宗旨：貫徹執(zhí)行國(guó)家方針政策；維護(hù)行業(yè)的共同利益，反映會(huì)員的意見、愿望和訴求，通過為政府、行業(yè)、會(huì)員和社會(huì)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(qiáng)行業(yè)自律，規(guī)范行業(yè)建設(shè)；加強(qiáng)機(jī)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(jìn)機(jī)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(tái)，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(huì)環(huán)境，助力其發(fā)展規(guī)范性進(jìn)一步提升。2023年2月，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》，其中提出推動(dòng)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(yùn)用數(shù)字技術(shù)推動(dòng)山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理，完善自然資源三維立體“一張圖”和國(guó)土空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)，構(gòu)建以數(shù)字孿生流域?yàn)楹诵牡闹腔鬯w系。2023年4月，工信部、文旅部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)5G+智慧旅游協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展的通知》，其中提出推動(dòng)5G與物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、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(chǎng)景規(guī)模發(fā)展。

三、發(fā)展歷程

數(shù)字孿生在我國(guó)的發(fā)展歷史較短。從政策層面來看，自2019年以來，中國(guó)政府陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)文件，推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展，2020年我國(guó)將數(shù)字孿生寫入“十四五”規(guī)劃，作為建設(shè)數(shù)字中國(guó)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(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)計(jì)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?qǐng)鼍皵?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(jìn)入者在短時(shí)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?qǐng)鼍皵?shù)量方面，數(shù)字孿生需要針對(duì)各種實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行建模和仿真，因此，對(duì)于企業(yè)場(chǎng)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(shí)空數(shù)據(jù)，能否利用各類算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、挖掘、三維重建，并創(chuàng)建時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)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(shí)代的到來，云渲染引擎對(duì)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(chǎng)級(jí)修改能力，是企業(yè)能否從項(xiàng)目制向產(chǎn)品制演化的關(guān)鍵。

2、客戶壁壘

數(shù)字孿生項(xiàng)目需要對(duì)客戶整體業(yè)務(wù)流程進(jìn)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(zhǎng)期合作方。對(duì)于新進(jìn)入者的廠商來說，由于缺乏在數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)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(gè)領(lǐng)域，其研發(fā)過程復(fù)雜且漫長(zhǎng)，需要持續(xù)的資金支持。此外，數(shù)字孿生解決方案的實(shí)施還需要購(gòu)買和維護(hù)高性能的硬件設(shè)備，這也需要大量的資金投入。對(duì)于新進(jìn)入者而言，缺乏充足的資金可能導(dǎo)致他們?cè)诩夹g(shù)研發(fā)和硬件采購(gòu)方面受到限制，從而難以在市場(chǎng)中取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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(chǔ)計(jì)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(chǔ)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施則負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，為數(shù)字孿生系統(tǒng)提供強(qiáng)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(gè)統(tǒng)一、協(xié)同的數(shù)字孿生平臺(tái)。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(kuò)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(dòng)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(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司

中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司

中國(guó)電信集團(tuán)有限公司

中國(guó)衛(wèi)通集團(tuán)股份有限公司

存儲(chǔ)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施

華為云計(jì)算技術(shù)有限公司

阿里云計(jì)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(jì)算(北京)有限責(zé)任公司

融合基礎(chǔ)設(shè)施

北京東方國(guó)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(tuán)有限公司

上游

神州數(shù)碼控股有限公司

軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司

海爾集團(tuán)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(duì)AI大模型、遙感GIS一體化、Web GPU、知識(shí)圖譜、低代碼等技術(shù)進(jìn)一步融合創(chuàng)新，不斷完善與優(yōu)化SuperMap GIS產(chǎn)品。同時(shí)，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(tái)等，相關(guān)業(yè)務(wù)毛利率得到提升，不僅實(shí)現(xiàn)了業(yè)績(jī)上漲，公司業(yè)務(wù)條線也進(jìn)一步豐富，綜合競(jìng)爭(zhēng)力得以夯實(shí)。從企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)來看，2023年前三季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入12.71億元，同比增長(zhǎng)26.48%；歸母凈利潤(rùn)為1.35億元，同比增長(zhǎng)117.67%。預(yù)計(jì)未來在各行業(yè)應(yīng)用信創(chuàng)加速推進(jìn)的大環(huán)境下，在多業(yè)務(wù)條線的發(fā)力驅(qū)動(dòng)之下，公司業(yè)績(jī)有望再上臺(tái)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智能制造和智能電氣先進(jìn)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(shí)結(jié)合的生產(chǎn)線和測(cè)試臺(tái)等解決方案。2023年，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)的深度融合，數(shù)字化建設(shè)將持續(xù)推進(jìn)工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，公司整體經(jīng)營(yíng)情況保持了韌性和突破。從企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)來看，2023年前三季度，公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)總收入10.85億元，同比增長(zhǎng)34.05%；歸母凈利潤(rùn)1.65億元，同比增長(zhǎng)51.49%。

六、行業(yè)現(xiàn)狀

數(shù)字孿生作為一項(xiàng)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(jì)、數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)測(cè)、模擬仿真等方面的作用，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。在國(guó)家政策及下游需求的帶動(dòng)下，我國(guó)數(shù)字孿生技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模出現(xiàn)了較快增長(zhǎng)。2022年中國(guó)數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模為104億元，同比增長(zhǎng)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(jìn)，數(shù)字孿生滲透率也將上升，推動(dòng)國(guó)內(nèi)未來數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)375億元，2022-2025年CAGR為54.3%。

七、發(fā)展因素

1、機(jī)遇

（1）智慧城市為數(shù)字孿生發(fā)展帶來機(jī)遇

數(shù)字孿生作為智慧城市整體建設(shè)中最前沿、最先進(jìn)的技術(shù)之一，為城市運(yùn)行、政府運(yùn)營(yíng)管理和市民生活的優(yōu)化注入新動(dòng)能。如在政府運(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的精準(zhǔn)映射和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。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(yùn)行流程，提升城市治理水平。同時(shí)，數(shù)字孿生還為政府提供了強(qiáng)大的決策支持工具，通過模擬和預(yù)測(cè)城市發(fā)展的各種情景，幫助政府制定更加科學(xué)、合理的政策。

（2）數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動(dòng)行業(yè)發(fā)展

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要驅(qū)動(dòng)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(jí)的基礎(chǔ)上，對(duì)組織活動(dòng)、流程、業(yè)務(wù)模式和員工能力進(jìn)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(yùn)營(yíng)方式，而數(shù)字孿生技術(shù)作為實(shí)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(shí)現(xiàn)整個(gè)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(yùn)營(yíng)和維護(hù)的效率和質(zhì)量。

（3）國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)

隨著國(guó)家對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的重視度不斷提升，出臺(tái)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(dòng)計(jì)劃（2023－2025年）》中，提出推動(dòng)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(shí)數(shù)字孿生電網(wǎng)，促進(jìn)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(jìn)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(jī)構(gòu)加強(qiáng)研發(fā)合作。該政策的發(fā)布將有利于擴(kuò)大數(shù)字孿生的應(yīng)用，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)水平的提高。

2、挑戰(zhàn)

（1）數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)

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(jī)密信息、個(gè)人的隱私信息或國(guó)家的國(guó)防數(shù)據(jù)。如果這些數(shù)據(jù)被泄露或被濫用，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全問題，對(duì)組織和個(gè)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(dāng)操作，也可能來自于外部攻擊者的惡意攻擊。

（2）更新迭代風(fēng)險(xiǎn)

在數(shù)字化時(shí)代，技術(shù)更新的速度日新月異，對(duì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(zhǔn)確性都可能得到顯著提升，從而在市場(chǎng)中獲得更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如果企業(yè)未能跟上這一技術(shù)更新的趨勢(shì)，其數(shù)字孿生系統(tǒng)可能會(huì)迅速變得過時(shí)，不僅在性能上無法與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的系統(tǒng)相匹敵，而且在功能、用戶體驗(yàn)等方面也可能存在明顯差距。這將導(dǎo)致企業(yè)在市場(chǎng)中處于不利地位，可能面臨市場(chǎng)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(gè)學(xué)科領(lǐng)域的交叉融合，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、工程等。因此，具備跨學(xué)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(shí)，隨著數(shù)字孿生技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)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(chǎng)上具備這樣能力的人才相對(duì)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(duì)這一挑戰(zhàn)，企業(yè)可以通過加強(qiáng)人才培養(yǎng)、引進(jìn)高端人才、建立合作機(jī)制等方式，提升技術(shù)團(tuán)隊(duì)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(jìng)爭(zhēng)格局

數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，包括制造業(yè)、醫(yī)療、交通、能源等多個(gè)領(lǐng)域。這些行業(yè)對(duì)數(shù)字孿生的需求日益增長(zhǎng)，為數(shù)字孿生企業(yè)提供了巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。然而，這也吸引了許多企業(yè)進(jìn)入，導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)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(rùn)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(shì)

數(shù)字孿生技術(shù)作為推動(dòng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(jì)制造、工程建設(shè)和其他學(xué)科分析等領(lǐng)域有較為深入的應(yīng)用。在當(dāng)前我國(guó)各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域強(qiáng)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(diǎn)，將有力推動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程，加快實(shí)現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的國(guó)家戰(zhàn)略。未來我國(guó)數(shù)字孿生的發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：