數(shù)字孿生（DigitalTwin）的設(shè)想首次出現(xiàn)于2003年前后Grieves教授在美國密歇根大學(xué)的產(chǎn)品全生命周期管理課程上，意思是在虛擬空間構(gòu)建的數(shù)字模型與物理實體交互映射，忠實地描述物理實體全生命周期的運行軌跡。根據(jù)Gartner新興技術(shù)成熟度曲線，2018年，數(shù)字孿生到達(dá)新興技術(shù)成熟度曲線的頂點，2019年，數(shù)字孿生未出現(xiàn)在曲線中，標(biāo)志著已進(jìn)入主流技術(shù)行列。同時，得益于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生的實施已逐漸成為可能。我國《關(guān)于國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》決議中也提到探索建設(shè)數(shù)字孿生城市,數(shù)字孿生不再是一種技術(shù)，而是成為一種發(fā)展新模式和推動各行業(yè)深刻變革的新動力。
在此背景下，六棱鏡研究院依托sixlens全球?qū)＠度谫Y情報系統(tǒng)，分析數(shù)字孿生行業(yè)整體概況及典型應(yīng)用場景。
·數(shù)字孿生行業(yè)整體概況·
◆近五年來，數(shù)字孿生相關(guān)專利申請量呈現(xiàn)井噴趨勢，年復(fù)合增長率204%
Sixlens數(shù)據(jù)顯示，近五年來，數(shù)字孿生相關(guān)專利申請量呈現(xiàn)井噴趨勢，由2016年的4件增長到2020年的342件，近五年復(fù)合增長率204%。
◆具有數(shù)字孿生專利布局的企業(yè)達(dá)到上百家，分布在能源、智能制造、軌道交通等行業(yè)
Sixlens數(shù)據(jù)顯示，具有數(shù)字孿生專利布局的企業(yè)達(dá)到上百家。從行業(yè)分布來看，上百家企業(yè)主要分布在能源、智能制造、軌道交通、建筑、煙草、軟件設(shè)計、信息技術(shù)、煤礦等行業(yè)；從技術(shù)布局來看，技術(shù)布局方向包括數(shù)字孿生在具體行業(yè)中的應(yīng)用、數(shù)字孿生仿真系統(tǒng)、數(shù)字孿生對智能制造技術(shù)的優(yōu)化、城市數(shù)字孿生可視化等。
◆從企業(yè)類型來看，數(shù)字孿生布局的企業(yè)類型包括巨頭企業(yè)、上市公司、初創(chuàng)企業(yè)等
從企業(yè)類型來看，包括巨頭企業(yè)、上市公司、初創(chuàng)企業(yè)等，其中，數(shù)字孿生相關(guān)的巨頭企業(yè)包括百度、谷歌、西門子、GE等，上市公司包括賽摩電氣、能科股份、東方國信、天夏智慧等,初創(chuàng)企業(yè)包括江豐生物、八維通、上海至數(shù)、純白矩陣等。
◆數(shù)字孿生專利布局的城市包括北京市、上海市、南京市等。其中，南京市在數(shù)字孿生方面布局較早
從我國的城市分布來看，數(shù)字孿生專利布局企業(yè)數(shù)量排名前十的城市分別為北京市、上海市、南京市、深圳市、廣州市、蘇州市、杭州市、武漢市、西安市、重慶市。其中，南京市在數(shù)字孿生方面布局較早，2019年6月，南京江北新區(qū)率先建設(shè)“全國數(shù)字孿生第一城”；2020年7月，南京市印發(fā)《南京市數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展三年行動計劃(2020—2022年)》，提出推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實體經(jīng)濟(jì)深度融合發(fā)展，打造數(shù)字政府和數(shù)字孿生城市。
·數(shù)字孿生的典型應(yīng)用場景·
◆數(shù)字孿生已經(jīng)成為智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用熱點，典型應(yīng)用場景包括智能工廠的運行實時模擬和遠(yuǎn)程監(jiān)控、產(chǎn)品的運行監(jiān)控和智能運維等
數(shù)字孿生已經(jīng)成為智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用熱點。數(shù)字孿生技術(shù)在智能工廠中的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在通過虛實映射來改進(jìn)產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品運行的安全性以及工廠的數(shù)據(jù)透明程度，并提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率、降低能耗等。其典型應(yīng)用場景包括智能工廠的運行實時模擬和遠(yuǎn)程監(jiān)控、產(chǎn)品的運行監(jiān)控和智能運維等。
Sixlens顯示，布局智能制造數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)企業(yè)包括長虹電器、振華重工、中國重型機(jī)械研究院、哲達(dá)科技、利元亨智能裝備、華制智能、八維通、達(dá)美軟件等。2021年3月9日，達(dá)美盛軟件獲得數(shù)字孿生的相關(guān)專利授權(quán)：一種用于控制及顯示的實時數(shù)字孿生工廠系統(tǒng)。
該發(fā)明專利涉及用于控制及顯示的實時數(shù)字孿生工廠系統(tǒng)，包括彼此建立通信連接的二維模塊、三維模塊和設(shè)備模塊，設(shè)備模塊包括被控對象和控制單元，二維模塊用于以二維的方式顯示被控對象，以便操作方控制其狀態(tài)；三維模塊用于以三維的方式顯示被控對象，以便操作方顯示其當(dāng)前控制或查看的被控對象。
2021年4月2日，海克斯康收購CADLM公司，增強(qiáng)智能制造與數(shù)字孿生能力，CADLM公司是計算機(jī)輔助工程(CAE)與人工智能(AI)、機(jī)器學(xué)習(xí)的先驅(qū)，其技術(shù)可變革仿真技術(shù)，并提升產(chǎn)品設(shè)計效率。
◆能源互聯(lián)網(wǎng)的布局企業(yè)主要是電力公司，關(guān)鍵技術(shù)在于量測感知、數(shù)字空間建模、仿真分析決策以及云計算環(huán)境等
能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生是充分利用能源互聯(lián)網(wǎng)的物理模型、在線量測數(shù)據(jù)、歷史運行數(shù)據(jù)，并集成電氣、流體、熱力、計算機(jī)、通信、氣候、經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科知識進(jìn)行的多物理量、多時空尺度、多概率的仿真過程，通過在虛擬空間中完成對能源互聯(lián)網(wǎng)的映射，反映能源互聯(lián)網(wǎng)的全生命周期過程。
Sixlens顯示，布局能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生技術(shù)的企業(yè)包括中國電力科學(xué)研究院有限公司、南方電網(wǎng)、國網(wǎng)上海市電力公司、國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院、廣東電網(wǎng)等。
能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)包括：物理系統(tǒng)的量測感知、數(shù)字空間建模、仿真分析決策以及云計算環(huán)境。
◆智慧醫(yī)療：智慧醫(yī)療保健是數(shù)字孿生智能化應(yīng)用的重要組成部分，主要應(yīng)用場景包括臨床試驗設(shè)計、醫(yī)療器械設(shè)計、藥物研發(fā)、護(hù)理服務(wù)等
智慧醫(yī)療保健是數(shù)字孿生智能化應(yīng)用的重要組成部分。通過移動監(jiān)測、移動診室、無線遠(yuǎn)程會診、醫(yī)療信息云存儲等智能技術(shù)手段，可提升診療覆蓋面與效率，促進(jìn)醫(yī)療資源的合理化分配。進(jìn)一步實現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備的小型化、無線化、發(fā)展智慧家庭健康保健、智能健康監(jiān)護(hù)，可大幅降低城市公眾醫(yī)療負(fù)擔(dān)，緩解城市醫(yī)療資源緊缺的壓力。尤其是在新冠肺炎疫情器件，數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)揮了很大的作用。當(dāng)前，數(shù)字孿生技術(shù)在醫(yī)療健康的主要應(yīng)用場景包括臨床試驗設(shè)計、醫(yī)療器械設(shè)計、藥物研發(fā)、護(hù)理服務(wù)等。
Sixlens顯示，布局智慧醫(yī)療數(shù)字孿生技術(shù)的國外企業(yè)包括達(dá)索、西門子醫(yī)療、美敦力等，國內(nèi)企業(yè)包括江豐生物、榮科科技、海信等。據(jù)悉，達(dá)索使用磁共振圖像（MRI）和心電圖（ECG）測量結(jié)果開發(fā)了一種數(shù)字孿生模型，可以模擬人心臟的結(jié)構(gòu)和某些生理功能。
