数字孪生作为智慧城市整体建设中最前沿、最先进的技术之一，为城市运行、政府运营管理和市民生活的优化注入新动能。在政府政策的大力推进下，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设，探索建设数字孪生城市已经成为了重要趋势。
▲图源网络
数字孪生作为智能化时代下的一大热词，想来大家并不陌生。其受关注程度和云计算、AI、5G等技术一样，已上升到国家高度。
那它到底是什么呢？它在行业智慧化升级中发挥着怎样的作用，又是如何赋能各行业发展的呢？今天我们将从多角度出发，了解数字孪生的真正含义。
数字孪生是什么
数字孪生（Digital Twin）是起源于军事和航天领域的数字化技术，其将物理实体数字化，通过可视化的方式实现对本体全生命周期的动态映射及交互，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。
▲来源：艾瑞咨询整理
简言之，通过数字孪生，现实世界中的物理实体可以被完整复刻在虚拟世界中，形成现实与虚拟之间的映射关系。虚拟世界实时且精确地映射物理世界的整个生命周期，以达到模拟、监测、预测和优化等目的。
以工厂数字孪生为例，企业可实时访问数据以确保设备启动并运行，并及时进行检查、监控操作条件和功耗水平、自动警报等。数字孪生可协助企业减少制造过程中的废料，或将产品材料换成更优的选择。通过收集不同的数据，捕获有关资产和生产性能的实时信息，从而提高运营效率。
2020年，＂新基建＂首次写入政府工作报告，在对于该项热点的讨论中，＂数字孪生＂被不少代表和委员提及．．．近年来，政策的不断加持，让数字孪生技术拥有充足的发展沃土，并为行业带来了更多的发展机遇。
据了解，数字孪生行业的上游行业主要是芯片、传感器、监控设备等行业。上游行业市场呈完全竞争状态，产品价格会随市场变化产生一定的波动。
▲数字孪生产业链结构 来源：共研网整理
数字孪生行业的下游行业包括航空航天、电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环境保护等行业。下游行业规模庞大，潜在需求较大。在国内经济持续发展的带动下，我国的数字孪生行业面临着前所未有的发展机遇。
数字化发展方向落地开花
数字孪生作为一项关键技术和提高效能的重要工具，可以有效发挥其在模型设计、数据采集、分析预测、模拟仿真等方面的作用，促进数字经济与实体经济融合发展。目前其已与各类技术展开了深度融合与发展，如5G和人工智能。
1、数字孪生＋5G
随着数字孪生技术的日益成熟，国家和地方政府纷纷将其纳入智慧城市顶层设计框架。5G的应用及发展，使得云和端之间建立了更紧密的连接，更多的数据将被采集并集中在一起。海量的数据，可以帮助构建更强大的数字孪生体。
数字孪生是5G赋能产业链上的重要一环，作为5G衍生应用，其可加速物联网成型和物联网设备数字化。随着新一代信息技术与实体经济的加速融合，工业数字化、网络化、智能化演进趋势日益明显，将催生一批制造业数字化转型新模式、新业态，数字孪生日趋成为产业各界研究热点，未来发展前景广阔。
2、数字孪生＋AI
人工智能作为数字孪生生态的底层关键技术之一，其在数字孪生中发挥着重要作用。其通过匹配最佳算法，可在无需数据专家的参与下，自动执行数据准备、分析、融合，对孪生数据进行深度挖掘，从而生成各类型服务。
AI的加持，可大幅提升数字孪生中数据的价值以及各项服务的响应能力和服务准确性。现阶段，除了航空航天领域，AI和数字孪生的融合还被应用于电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环境保护等行业，特别是在智能制造领域，数字孪生被认为是一种实现制造信息世界与物理世界交互融合的有效手段。
▲来源：前瞻产业研究院整理
数字孪生技术以其高效、低成本的优势在智能制造等各领域渗透发展。越来越多的企业也在尝试利用数字孪生促进产品全生命周期管理，为远程操控、智慧城市管理、健康监测与管理等方面提供了更多可能。
赋能数智升级，前景亦可期
现阶段，全球范围内，数字孪生技术发展时间短，尚处于起步阶段。欧美等发达国家虽然发展起步早，但技术成熟度也不高，未来还有较大的提升空间。
受我国国情需要以及数字孪生技术发展时间较短等因素影响，我国数字孪生技术主要应用领域为机械制造、航空航天与国防、能源与公用事业等。在国家政策及下游需求的带动下，我国数字孪生技术市场规模出现了较快增长。2014年中国数字孪生技术市场规模约为27亿元，2020年增长到约137亿元，复合增长率31．1％。
数字孪生在不改变原有物理世界的情况下，运用数字孪生技术，克隆出与之对应的虚拟世界，我们可以在虚拟世界中进行各种创新性尝试与改革，提前在虚拟世界中模拟运行，可大大减少试错成本，并且可以不断调优，使得决策更加助力于现实环境。
据悉，数字孪生在相同试验标准下可节省约20％左右的时间和40％－45％的研发成本，其多维度、多领域的虚拟验证方式令其成为研发数字化关键的技术之一。未来，其将带来更多高效的应用，为行业数智升级注入更多动能！
