工业互联网产业联盟：工业数字孪生白皮书（2021）-37页_15mb

报告摘要

工业数字孪生白皮书（2021）总结

核心内容

《工业数字孪生白皮书（2021）》系统梳理了工业数字孪生技术、产业和应用的发展现状，并对未来发展趋势进行了研判。工业数字孪生作为工业互联网数据闭环优化的核心使能技术，具备打通数字空间与物理世界、实现综合决策与闭环优化的功能，为企业智能化升级提供了新型应用模式。

主要观点

发展脉络：工业数字孪生经历了概念发展期、应用于航空航天行业、向多类行业拓展应用三个阶段。
定义及功能架构：工业数字孪生包括连接层、映射层和决策层，三者协同实现全生命周期实时映射、综合决策和闭环优化。
发展意义：数字孪生对国家、产业和企业均有重要意义，能够推动制造业高质量发展，缩短与国外工业软件差距，提升研发、生产、运维效率。
技术体系：包括数字支撑技术、数字线程技术、数字孪生体技术和人机交互技术，其中数字线程技术和数字孪生体技术是核心技术，数字支撑技术和人机交互是基础技术。
应用发展态势：数字孪生应用主要集中在提升孪生精度、延长孪生时间、拓展孪生空间三个方面，目前主要处于初级阶段，更多是“点状场景”能力提升。
垂直行业应用特点：流程行业、多品种小批量离散行业、少品种大批量离散行业分别有其典型应用场景和实施路径。
产业布局动向：产业体系分为数字线程工具供应商、建模工具供应商、孪生模型服务供应商和标准研制机构，各主体优势互补，相互合作，共同推动数字孪生应用。
主要国家发展态势：美国、德国、中国在数字孪生发展方面各有侧重，美国注重战略规划和应用实践，德国强调标准体系和模型互操作，中国市场活跃但创新有待提升。

关键信息

一、工业数字孪生内涵及意义

发展脉络：从概念提出、应用于航空航天、向多行业拓展。
定义：基于建模工具在数字空间构建精准物理对象模型，通过实时IOT数据驱动模型运转，实现综合决策和闭环优化。
意义：推动制造业高质量发展，提升工业软件水平，提升企业研发、生产、运维效率。

二、技术体系及关键技术

技术体系架构：包括数字支撑技术、数字线程技术、数字孪生体技术、人机交互技术。
数字支撑技术：涵盖数据获取、传输、计算、管理一体化，如传感器、IOT数据、新一代通讯、计算和数据模型管理。
数字线程技术：分为正向和逆向两种，正向技术以MBSE为代表，逆向技术以管理壳技术为代表。
数字孪生体技术：包括模型构建、融合、修正、验证，如几何建模、仿真建模、数据建模、业务建模。
人机交互技术：AR/VR技术提升可视化效果，与几何设计、仿真模拟融合，增强数字孪生应用效果。

三、应用发展态势

应用发展范式：孪生精度、孪生时间、孪生空间是评价数字孪生发展水平的三大要素。
典型应用场景：包括设备监控、工艺仿真、设备运维、产品研发、产线规划、供应链优化等。
垂直行业应用特点：
- 流程行业：重点在设备管理、工厂管控、安全水平提升。
- 多品种小批量离散行业：聚焦产品设计研发、远程运维、自主控制。
- 少品种大批量离散行业：涵盖产线规划、供应链优化、综合产品设计。

四、产业布局动向

产业体系分析：分为数字线程工具供应商、建模工具供应商、孪生模型服务供应商、标准研制机构。
主体合作：建模工具服务商与平台企业、新一代信息技术企业、垂直行业合作，构建多层次、多领域的数字孪生应用体系。
巨头企业布局：
- 西门子：通过收并购构建虚实互动的工厂级数字孪生解决方案。
- 达索：基于MBSE和管理壳技术，打造全生命周期服务。
- 施耐德：通过三步走战略，提升数字孪生应用能力。