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數字孿生是一種通過多個重要的、相互關聯的裝備系統的數字映射來達到設備全生命周期管理目標的仿真技術

　　數字孿生為實體對象從物理實際到數字世界的一種映射，數字孿生實現的映射不僅為對象特征的映射，也是對象運行機制的映射。同時，數字孿生是實體對象的虛擬模型，能夠跨越映射對象的生命周期，并從映射對象上的傳感器發送的實時數據作為模型輸入參數，從而獲得觀察對象的預測運行狀態。

　　數字孿生技術包含數字支撐技術、孿生構建技術與人機交互技術三大類，三大技術的演進與發展，共同提升數字孿生的交互性、靈活性

　　數字孿生技術包含數字支撐技術、孿生構建技術與人機交互技術三大類，三大技術的演進與發展，共同提升數字孿生的交互性、靈活性、精確性和實時性。數字支撐技術是數字孿生產業的底層基礎，可以分為數字線程、人工智能融合與實時網絡通信技術，而孿生構建技術是數字孿生產業的核心技術層，是實現映射對象模擬仿真的核心驅動力，其中包括輕量化建模及仿真、幾何建模及展示和模型渲染與AI分析。在頂層應用上，目前數字孿生的主要下游應用場景分別為城市領域、工業領域和交運領域。

　　數字孿生系統主要由基礎支撐層、數據互動曾、模擬構建層與仿真分析層、共性應用層和和行業應用層組成。基礎支撐層由應用基礎設備組成

　　數字孿生系統主要由基礎支撐層、數據互動曾、模擬構建層與仿真分析層、共性應用層和和行業應用層組成。基礎支撐層由應用基礎設備組成，而數據互動層包含數據采集、數據傳輸和數據處理等內容。模型構建與仿真分析層包括數據建模、數據仿真和控制；共性應用層則包含描述、診斷、預測、決策四個方面。 　 　

來源：艾瑞咨詢 　　隨著城鎮化進程加快、城鎮化與信息化的廣泛滲透和深度融合，城市治理和運行水平有所提升，但各種城市病仍然存在甚至局部加劇。不是城市信息化建設失效了，而是過往的技術方案無法匹配城市日新月異的發展速度和需要。在新型城鎮化建設和新型智慧城市建設的新階段，數字孿生提供了一種全要素、全天候、全生命周期、實時感知監測、交互控制、推演預測、科學決策的顛覆性的創新理念，迅速成為了我國以及世界各國、各地區城市運營管理的抓手。 　　數字孿生城市從概念提出至今不足十年，期間世界各國雖積極推動建設，但目前仍處于單場景、部分功能實現的起步探索階段。我國早在2018年雄安新區規劃綱要中就提出了數字孿生城市的概念，而后“十四五”規劃綱要中明確提出完善城市信息模型平臺，探索建設數字孿生城市 ，為數字孿生城市營造了良好的發展環境，引導全國各省市加速建設落地，數字孿生城市市場機遇與挑戰并存 。 　 數字孿生城市

　　數字孿生概念定義

　　數字孿生這一概念發源于NASA，廣泛應用于工業，并迅速成為了各地政府城市運營和管理的抓手。隨著數字孿生技術完善和行業滲透，孿生對象從微觀的資本密集型產品/設備向宏觀的大型復雜城市空間拓展，數字孿生城市市場機遇與挑戰并存。 　　數字孿生城市是指在數字世界中創建一個同物理實體城市外觀一致、行動一致、思想一致的數字虛擬城市，實現對現實世界的監測、診斷、回溯、預測和決策控制，用于實體城市的規劃、建設、治理和優化等全生命周期管理，提高城市運行效率和市民居住體驗。

　　數字孿生城市和智慧城市的關系

　　二十余年來，我國城市信息化發展經歷了數字城市、智慧城市到新型智慧城市三個階段，城市信息化也從數字化向網絡化、智能化發展。 　　新型智慧城市總結了前期建設中存在的問題（數據煙囪等），強調以人為本，以數字孿生城市為核心理念，以城市信息模型為新型智慧城市建設的核心支撐，以智慧空間治理、解決城市病為核心應用，賦能新型城鎮化發展。簡單的說，新型智慧城市包含了數字孿生城市，數字孿生城市是新型智慧城市建設的組成部分和當前最優解決方案，是數字城市、智慧城市乃至城市信息化的高級階段，是未來新型城鎮化建設的工作重點。 數字孿生城市如何實現

　　數字孿生城市的技術體系總覽

　　數字孿生城市不是單一技術，而是以積木式組裝結合了物聯網、大數據、BIM、GIS、人工智能等多項前沿技術的“巨技術”，其技術復雜性和建設難度不言而喻 ，但與此同時具有一定的歷史積累和產業基礎。目前前端傳感器設備產業鏈相對完善，穩定高速的通信隨著5G普及有望實現，在技術進步及利好政策驅動下云服務的應用逐漸深入，數字孿生城市亟需解決的技術難點主要聚焦在數據管理、信息模型和仿真分析三個環節，本章后續頁面將針對其中的重點內容展開分析。多技術融合，自下而上、由實入虛再入實，形成了支撐數字孿生城市技術理念的、運行機制閉環的技術堆棧。

數字孿生城市政策現狀

　　住建部重點推進CIM平臺建設，十四五規劃引發政策高峰期

　　“行業+”政策頻頻出臺推進應用發展，地方政策上行下效

數字孿生城市標準制定現狀

　　我國標準化工作已正式起步，國內相關產學研用單位協同開展標準體系研究工作

　　構建標準體系，重點研制、動態完善，系統解決標準缺失問題

　　2021年3月，全國信標委智慧城市工作組成立了城市數字孿生專題組，負責城市數字孿生標準體系和關鍵標準研究，推動標準試驗驗證與應用示范工作。目前已完成國內城市數字孿生標準第1部分：技術參考架構的預研究工作，進入國家標準申報流程。城市數字孿生標準體系結構圖由“01總體”“02數據”“03技術與平臺”“04安全”“05運維/運營”“06應用”六部分標準分體系組成，參考單一標準狀態，技術與平臺標準和安全標準進度相對靠前，應用標準進度相對滯后。

具體內容如下

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來源：阿里研究院 時間：2022-09-30 16:01:09 作者：

　　在當今“數據+算力+算法”定義的新時代，企業如何利用數字技術打造新的增長動力，并創造新的發展機遇，通過數字化轉型不斷推進組織升級、帶動價值增長、突破成長瓶頸、實現自我躍遷，是所有管理決策者都需要深刻思考并付諸實踐的現實問題。 　 　　阿里云研究院攜手羅蘭貝格與釘釘共同發布《數智躍遷——企業全生命周期數字化轉型路徑》研究報告，結合企業在初創期、成長期、成熟期和蛻變期等不同發展階段的典型特征與需求，從“戰略-業務-組織-技術”的系統性視角提出了數字化轉型的整體框架和發展路徑，以戰略引領、業務重構、組織升級、技術賦能為目標，嘗試為不同發展階段和規模的企業提供數字化轉型升級的全方位路線圖，助力企業在邁向未來領軍者的道路上打造數字化核心能力。 　 數智化時代企業發展的新趨勢

　　數智化時代，數字經濟與實體經濟的深度融合發展，帶來了全行業的產業升級，新產業、新業態、新商業模式逐漸涌現。在這樣的時代背景下，企業在生產經營和組織管理上面臨了新機遇和新挑戰。

　　宏觀層面

　　數字經濟與實體經濟深度融合發展數字經濟成為經濟發展的核心支撐要素，得益于數字經濟的快速發展，人類處理大數據的能力與效率大幅提高，諸多行業通過數字化轉型實現超越性發展，也推動工業經濟完成信息經濟-知識經濟-社會經濟的形態轉化。 　　數字經濟通過數據向實體經濟賦能，極大地降低生產制造成本，增加生產效率，提高產品附加值，促進產品創新，成為推動實體經濟實現質量變革、效率變革和動力變革的加速器。

　　中觀層面

　　產業升級，新產業、新業態、新商業模式的涌現在制造行業，智能工廠搭載智能倉儲、智能車間、智能品質管控模塊，提高生產過程可控性，實施智能調控生產計劃與進度，優化人員成本，使傳統制造產業全面升級。 　　在零售行業，智慧門店從“人-貨-場”三方面全面升級已有業態，實現了客群分析、客流軌跡、商品識別、經營分析等更加精確的新零售商業模式。 　　在交通運輸行業，特別是自動駕駛領域，“無人駕駛貨運車”在部分產業園區提供內部貨物運輸、網購的快遞由無人配送車派發等，越來越多的應用場景陸續呈現，充滿科技魅力的“未來城市”初具雛形。

　　微觀層面

　　數字化轉型成為企業提產增效的助推器企業當下面臨內外部環境的劇烈動蕩，生產經營和組織管理上面臨的新機遇和新挑戰，尤其是面臨反復出現的疫情等黑天鵝事件，企業需要時刻保持敏捷和韌性。 　　在VUCA時代下，企業應該對環境變化、行業變化、業務變化和技術變化保持敏銳度，及時做出戰略方向的調整加以積極應對。企業還應提升資本韌性，讓企業有充足現金流度過危機；提升組織韌性，增加雇主吸引力，用愿景和價值觀吸引和激勵員工；提升業務韌性，利用數智化手段，提升企業核心業務競爭力。

數智化時代企業發展的新動力

　　互聯網、云計算、物聯網、大數據、人工智能等數字技術的創新發展構筑了新型基礎設施并提供新型公共基礎服務，而數據也成為最重要的生產要素，促進經濟社會全面數字化、網絡化、智能化。面對未來的不確定性，數字化轉型已成為驅動業務轉型和管理變革的核心動力，為企業帶來了全新的發展機遇，推動企業的管理模式、商業模式和創新模式的變革，驅動組織不斷升級和進化，并不斷釋放組織的增長潛力。 　　數字化轉型已然成為企業打造新的增長動力、構建新的增長曲線，并實現持續創新發展的必然選擇和內在需求。

圖1：數智化新動力驅動業務轉型和組織升級

企業全生命周期數字化轉型路徑

　　從把握風口、駛入藍海，到擴大規模、快速成長，到穩健發展、多元擴張，再到創新突破、煥發新生，數字化轉型為每一個發展階段的企業都鋪就了創新發展的新路徑。以云計算、物聯網、大數據、人工智能為代表的數字技術以其開放性、融合性、普惠性為企業注入全新動力，驅動企業朝全局感知、在線協同、智能洞察、實時響應、敏捷創新的全新方向升級演進。 　　企業數字化轉型并沒有統一標準答案，既不是一蹴而就，也切忌全線出擊，而是需要基于企業自身所在的發展階段和內外部環境，明晰具體的戰略定位、業務發展、組織管理、技術能力的核心目標和需求，結合關鍵痛點找到高頻剛需的應用場景作為破局點，再由點及面，逐步展開數字化轉型升級。

圖2：企業全生命周期數字化轉型路徑

　　初生牛犢：初創期數字化轉型路徑

　　企業的初創期是創始人從孕育想法到付諸實踐的過程，也是產品從構想到落地的爬升期。這一時期的企業風險系數大，產品結構單一，市場份額小，市場接受度不高，無一不在考驗著初創團隊“活下去”的能力。考慮到企業規模和資源，這一階段數字化轉型的建設目標更多表現于在線化和透明化，力求通過簡捷高效的方式幫助團隊直觀有效地推動業務發展。

　　破繭成蝶：成長期數字化轉型路徑

　　從初創期進入到成長期，企業逐漸確立了核心產品線，銷售收入持續增長，主營業務開始產生效益，也擁有了較好的資金流。隨著業務規模的快速擴大，這一階段企業更聚焦在跨業務的流程規范以及跨部門的效率提升，通過數字化手段實現跨業務、跨部門、跨系統的集成，以數據驅動業務流程，減少業務斷點、部門壁壘和信息孤島。

　　雄鷹馳騁：成熟期數字化轉型路徑

　　成熟期企業在整體規模與營收水平上均已實現突破，市場規模與占有率進一步穩步提升，盈利能力進一步加強。但伴隨企業規模的不斷增長，通常擁有更加復雜多元的業務模式和組織架構。此階段企業的數字化建設可通過“前中后臺”的架構進一步提升業務敏捷能力與組織治理能力，向全局智能化和產業鏈上下游協同升級演進，實現企業的全局數據智能和內外部網絡協同。 　 　大象跳舞：蛻變期數字化轉型路徑

　　企業經過長期穩定的發展，傳統管理方式已無法應對高速變化的內外部環境帶來的諸多挑戰，唯有扎實推進數字化轉型變革，提升核心競爭力與可持續發展的能力，才能從根本上提升生產力，提高生產效率，形成中長期的應變能力和迭代能力。企業通過數字化轉型，使企業管理的廣度、深度、精度、效率不斷得到提升，提高資源整合配置能力，同時推動新賽道探索以及產業生態圈擴展，打破企業邊界并塑造組織的自我驅動與進化能力，最終實現蛻變和新生。 　　隨著數字化轉型逐漸進入深水區，企業管理者不僅需要考慮如何利用數字技術化解當下的經營與管理挑戰，更需要洞悉技術本質，洞察發展規律，著眼于未來，制定中長期的數字化戰略規劃，拓展轉型范圍，延伸技術價值，加速業務創新，不斷修煉企業洞察性、預見性和前瞻性能力，提升組織的敏捷與韌性，持續打造面向未來的競爭力，從而穿越周期，實現基業長青。

具體內容如下

隨著企業對采購精細化管理的要求，數字化采購開始由ERP時代邁向SRM時代。狹義的數字化采購即SRM（供應商關系管理）軟件，覆蓋從采購尋源到交付結算、供應商評估的整個生命周期，能夠對主營物資、非主營物資進行不同顆粒度的管理。

　　企業采購流程復雜、品類繁多，供應鏈流轉效率低、成本居高不下制約企業發展。科學運用數字化采購的手段，可以幫助企業低成本、高效率地構建緊密采購與供應關系，提高庫存周轉率，加快供應鏈響應速度，減少資金占用。

　　以SRM軟件的收入口徑核算目前已采買數字化采購軟件的市場規模，2021年中國數字化采購市場規模達到16億元，同比增長17.9%。考慮企業節流意識的不斷增強，預計到2024年市場規模將達到32億元，其中SaaS收入將成為市場增長的主要動力。

　　相比CRM、ERP等企業級軟件，數字化采購尚處在發展的極早期階段。中國SRM軟件的潛在市場空間約1200億元，當前滲透率僅在1%左右。隨著數字化采購應用成熟度的提升，SRM軟件將遵循由超大型企業向大型企業進而向中小企業滲透的路徑。

　　數字化采購廠商拓展收入來源、增強競爭力的方向包括：1）開展供應鏈金融業務，促進資金高效利用，提高客戶對管理工具的粘性；2）構建商業協同網絡，聚集海量采購方與供應商，通過供需雙方的高效連接形成網絡效應。

數字孿生與元宇宙對偶，是元宇宙在生產制造領域的映射。

　　數字孿生可視為工業元宇宙：通過實時IOT數據在數字孿生模型中推動工業全業務流程閉環優化，并持續通過數據修正和完善物理模型。隨著工業互聯網、邊緣計算、5G、云計算等技術成熟度提升，數字孿生有望逐步從概念走向現實。數字孿生的本質是設備可識別標識、工程人員知識經驗及管理層關鍵決策在系統流程中的閉環傳遞，最終實現高水平的智能化轉型。

　　數字孿生包括連接層、映射層和決策層：連接層具備采集感知和反饋控制功能，是數字孿生賦能制造業的關鍵環節；映射層具備信息互通、模型互通和數據集市功能，基于信息模型構建和融合實現工業通信優化，打通數據孤島；決策層以低成本的方式將指令反饋至物理實體，實現閉環控制。

　　數字孿生應用以分立的單場景及精細化為主：在增加數字孿生深度、拓展數字孿生維度和精細化數字孿生顆粒度三個方向中，精細化數字孿生顆粒度累計占比高達87%，遠超過其他兩個方向。綜合分析各方向占比，2021年數字孿生落地應用情況以分立的單場景應用及精細化為主，而對于全生命周期優化及復雜場景的賦能不足，發展水平及成熟度處于較初級的階段。

　　綜合考量數字孿生的應用維度、發展成熟度及對場景的賦能水平，最具投資價值的應用場景是物料需求預測及良品率提升。另一方面，數字孿生在生產和安全環節實用性得分最高，投資價值最高，原因在于生產環節涉及大量設備，自動化程度較高從而對實時性要求高，數字孿生可低成本實現實時系統，而安全環節對人的依賴性強，亟需數字孿生仿真降低成本。

來源：中國信息通信研究院、中國互聯網協會和中國通信標準化協會

　　2021年，中國信通院依托中國互聯網協會“數字孿生技術應用工作委員會”以及中國通信標準化委員會“數字孿生標準子組”平臺，繼續聯合業界企事業單位，第四次發布數字孿生城市白皮書，觀察數字孿生城市發展最新動態，持續引領行業發展。

　　白皮書從政產學研用、五大技術領域等多視角系統分析今年以來數字孿生城市發展十大態勢，梳理數字孿生城市發展中的標準體系和應用場景，并提出了具體創新舉措。

　　白皮書指出，在政產學研用協同推進下，數字孿生城市發展呈現良好態勢，面臨問題與挑戰也更加突出，標準引領、應用驅動的發展方向逐步明晰。

　　一是數字孿生城市共識逐漸形成。隨著數字孿生城市的發展興起，城市信息模型、實景三維城市、物模型、城市仿真等相關概念與技術得以加速發展。業界普遍認為，各條技術路線最終都將走向數字孿生城市，應綜合以上各領域的突出優勢，集地理信息、物聯感知、信息模型、算法仿真、虛實交互等技術能力于一體，支撐構建未來城市發展新形態。

　　二是數字孿生城市發展呈現協同推進態勢。從數字孿生城市主要涉及領域看，物模型標準興起，推動城市感知設施孿生互通互認；空間地理信息進入新型基礎測繪階段，有力支撐孿生底座構建；城市信息模型市場活躍，模型數據深度融合有望實現；城市跨學科仿真、云化仿真推進步伐加快；虛實交互呈現出供給側低代碼構建、需求側跨終端智能體驗的發展態勢。

　　三是進入探索建設期后，標準規范與應用場景將成為數字孿生城市驅動之雙輪。在標準方面，應圍繞地理信息、物聯感知、信息模型、城市仿真、交互控制五大技術體系的集成與互通，加強布局研究、聚焦總體謀劃、建設推進、后期運營三環節全過程的痛點堵點。在應用方面，應進一步體現時代特征與問題導向，發揮數字孿生技術精準映射、虛實互動、智能操控等特點優勢。

數字孿生是一種“實踐先行、概念后成”的新興技術理念，與物聯網、模型構建、仿真分析等成熟技術有非常強的關聯性和延續性。

來源 | 中國移動通信有限公司研究院（轉載請注明來源）

編輯 | 蒲蒲 數字孿生是一種數字化理念和技術手段，它以數據與模型的集成融合為基礎與核心，通過在數字空間實時構建物理對象的精準數字化映射，基于數據整合與分析預測來模擬、驗證、預測、控制物理實體全生命周期過程，最終形成智能決策的優化閉環。其中，面向的物理對象包括實物、行為、過程，構建孿生體涉及到的數據包括實時傳感數據和運行歷史數據，集成的模型涵蓋物理模型、機理模型和流程模型等。

隨著經濟社會數字化轉型的持續推進，數字孿生逐漸成為產業各界關注的熱點技術。數字孿生起源航天軍工領域，近年來持續向智能制造、智慧城市等垂直行業拓展，實現機理描述、異常診斷、風險預測、決策輔助等應用價值，已成為助力企業數字化轉型、促進數字經濟發展的重要抓手。

《數字孿生技術應用白皮書（2021）》聚焦數字孿生關鍵技術和行業應用發展，梳理數字孿生整體發展情況，深入分析技術體系和典型垂直行業應用場景，旨在為產業界在規劃實施數字孿生相關應用時提供參考借鑒，助力數字孿生技術演進和產業發展。

白皮書指出，從政策層面來看，數字孿生成為各國推進經濟社會數字化進程的重要抓手；從行業應用層面來看，數字孿生成為垂直行業數字化轉型的重要使能技術；從企業主體層面來看，數字孿生被納入眾多科技企業戰略大方向，成為數字領域技術和市場競爭主航道；從標準化層面來看，數字孿生標準體系初步建立，關鍵領域標準制修訂進入快車道。

數字孿生具有四個典型的技術特征：

（一）虛實映射。數字孿生技術要求在數字空間構建物理對象的數字化表示，現實世界中的物理對象和數字空間中的孿生體能夠實現雙向映射、數據連接和狀態交互。

（二）實時同步。基于實時傳感等多元數據的獲取，孿生體可全面、精準、動態反映物理對象的狀態變化，包括外觀、性能、位置、異常等。

（三）共生演進。在理想狀態下，數字孿生所實現的映射和同步狀態應覆蓋孿生對象從設計、生產、運營到報廢的全生命周期，孿生體應隨孿生對象生命周期進程而不斷演進更新。

（四）閉環優化。建立孿生體的最終目的，是通過描述物理實體內在機理，分析規律、洞察趨勢，基于分析與仿真對物理世界形成優化指令或策略，實現對物理實體決策優化功能的閉環。

作為發展數字經濟的重要使能技術，數字孿生近年來備受業界關注，技術體系不斷發展，核心技術快速演進，產業生態持續完備，行業應用走深向實，成為促進工業、城市、交通、網絡等垂直行業實現數智化轉型的重要抓手。

但同時也需要注意，數字孿生作為一項新興技術理念，尚處于發展初期，仍存在許多短板問題亟待破解。

一是實施成本高企。數字孿生技術的實現涉及到企業研發、生產、供應鏈、管理等系統的改造，投資大、沉沒成本高。受限于此，目前數字孿生往往僅能成為大企業“錦上添花”的高端技術應用，而難以成為廣大小企業“雪中送炭”的普適技術應用。

二是產業基礎薄弱。數字孿生產業鏈長、分工細致、碎片化程度高，跨領域之間的技術融合性較差、資源整合難，存在IT企業不懂行業機理、OT企業難以報團的突出痛點，亟需產業整合者的出現。

三是商業模式不成熟。不同垂直行業對數字孿生的需求差異大，垂直行業內需求“長尾效應”顯著，解決方案的可復制性不強，導致數字孿生應用多以項目交付型為主，平臺化、模塊化程度較低，不利于高效推廣。

四是技術短板凸顯。在機理建模、仿真分析、數據集成等方面的技術短板制約了數字孿生技術整體的應用深度，同時部分核心技術被國外龍頭企業壟斷，“安可”有潛在風險。

整體上來看，為進一步促進數字孿生技術融合發展，形成產業合力，推廣技術應用，打造賦能千行百業的通用技術底座，業界需要從頂層設計、技術攻關、生態構建和標準化四個層面重點突破。

一是頂層設計層面，在相關部委指導下聯合產業多方智庫力量盡快研究明確數字孿生中長期發展規劃，為技術產業發展指明方向和路徑。同時建立完備的數字孿生評價體系，從建模精度、數據互通性、同步演進性、智能化程度、系統間數據的共享程度等多種維度構建評價指標，牽引數字孿生向高階演進。

二是技術攻關層面，聚焦數字孿生基礎理論及關鍵核心技術，鼓勵產學研聯合研發，在信息建模、機理建模、模型同步、模型融合、智能決策、智能感知和信息安全等方面突破一批技術瓶頸，形成基礎扎實、穩定成熟的技術體系。

三是生態構建層面，數字孿生產業鏈長，技術體系復雜，垂直行業壁壘高筑，需要產業各方協同創新、優勢互補、形成合力，特別是在基礎設施共建、跨領域技術融合、數據共享互認、能力開放互用等方面形成長效協同機制，依托產業聯盟、創新中心等方式加深產業鏈的交流合作與需求對接，構建優勢互補、協同共贏的產業生態。

四是標準化層面，在技術發展初期，盡快完善術語、通用架構等基礎共性標準，形成統一的話語體系和規范性指導框架。在此基礎上，進一步對信息模型、數據集成、平臺等數字孿生核心要素和垂直行業應用模式進行規范統一，力求快速形成覆蓋數字孿生基礎共性、關鍵技術和行業應用的標準體系。