数字孪生技术行业投资价值分析及发展前景预测

数字孪生技术行业投资价值分析及发展前景预测数字孪生行业前景目前全球数字孪生行业巨头公司有西门子、PTC、达索、GE、百度、谷歌、腾讯等，国内数字孪生主要以概念企业为主，以能科股份、东方国信、天夏智慧、延华智能、赛摩电气为代表的国内公司纷纷布局，国内公司尚处于起步阶段，预计随着落地项目持续增长，国内数字孪生产业有望诞生龙头企业。数字孪生是5G赋能产业链上的重要一环，作为5G衍生应用，可以加速物联网成型和物联网设备数字化，与5G三大场景之一的万物互联需求强耦合。在未来的5G时代，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。随着数字经济发展浪潮，大多巨头企业纷纷加入数字化转型大军，国内外也把数字孪生定义为未来发展的关键战略。数字孪生建筑数字孪生建筑是将数字孪生使能技术应用于建筑科技的新技术，简单说就是利用物理建筑模型，使用各种传感器全方位获取数据的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，以反映相对应的实体建筑的全生命周期过程。数字孪生建筑具有四大特点：精准映射、虚实交互、软件定义、智能干预。数字孪生建筑通过各层面的传感器布设，实现对建筑的全面数字化建模，以及对建筑运行状态的充分感知、动态监测，形成虚拟建筑在信息维度上对实体建筑的精准信息表达和映射。未来数字孪生建筑中，在建筑实体空间可观察各类痕迹，在建筑虚拟空间可搜索各类信息，建筑规划、建设以及民众的各类活动，不仅在实体空间，而且在虚拟空间得到极大扩充，虚实融合、虚实协同将定义建筑未来发展新模式。数字孪生建筑针对物理建筑建立相对应的虚拟模型，并以软件的方式模拟建筑人、事、物在真实环境下的行为，通过云端和边缘计算，软性指引和操控建筑的电热能源调度等。通过在数字孪生建筑上规划设计、模拟仿真等，将建筑可能产生的不良影响、矛盾冲突、潜在危险进行智能预警，并提供合理可行的对策建议，以未来视角智能干预建筑原有发展轨迹和运行，进而指引和优化实体建筑的规划、管理，改善服务。数字孪生建筑典型应用场景有规划设计、建设实施、运营维护。数字孪生建筑典型应用场景数字孪生建筑的核心环节在于BIM的应用。具体到BIM软件的核心领域，目前国内厂商占建筑结构设计软件市场优势，建筑信息化模型软件市场仍以国外厂商为主导。典型的数字孪生平台有达索3Dexperience、ANSYSTwinBuilder、微软Azure、上海优也ThingswiseiDOS。全球数字孪生市场关注度提升，行业市场规模持续增长数字孪生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，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，在众多领域中应用，如产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等。作为科技发展主要需求技术之一，数字孪生已经成为全球多个国家重点布局行业。例如，美国工业互联网盟将数字孪生作为工业互联网落地的核心和关键，德国工业4．0参考架构将数字孪生作为重要内容。数字孪生关注度不断提升。截止2021年10月，全球数字孪生论文数量超5000个。随着数字孪生重要性凸显，全球市场规模持续扩大，2021年达74．7亿元，预计2025年全球数字孪生市场规模将达264．9亿元。数字孪生产业链上下游情况（一）数字孪生行业与行业上下游关系本行业的上游行业为计算机、网络设备、操作系统及通用软件行业；本行业的下游为各民用机场。（二）数字孪生行业与行业上下游关系说明1、数字孪生上游行业的影响本行业的上游行业为计算机、网络设备、操作系统及通用软件行业，其产业特点为：上游市场为开放市场，计算机、网络设备等硬件产品供应充足，厂商间竞争充分，产品替代性强；技术更新快，产品生命周期短，价格变动大；高端设备、操作系统、数据库等主要由外商提供，且价格较高。上游行业的技术进步、新产品的价格下降均将对主营业务产生积极的促进作用，有利于改进技术研发手段、完善产品性能、提高工程实施效率。2、数字孪生下游行业的影响本行业的下游为各民用机场。近年来，随着国民经济的迅速增长，人们可支配收入的增长，飞机出行因其所具备的便捷性、舒适性和安全性成为人们的首选。根据国家民航局预测，我国民航业将保持10．5-13．5%的年增长率。民航业的快速发展，极大刺激了民用机场的建设需求，机场地理信息系统从机场的改扩建到开始运营都发挥着举足轻重的作用。数字孪生数字孪生像一面镜子一样可以建立与真实世界一样的虚拟世界，具有高保真的特性。但数字孪生又不仅仅是一面镜子，因为它具有交互性，它通过物理世界的映射可以真实地感知、验证以及预测物理世界系统运行状态，不断优化直到系统最优。数字孪生行业壁垒（一）数字孪生品牌壁垒机场数字孪生平台及应用可为机场规划、机场建设、机场维护、机场安全管理提供专业地理信息、实时定位、全生命周期管理等服务，因此其系统的安全性、精准性和稳定性尤为重要，更高的品牌知名度意味着更加成熟的产品和更为完善的服务体系，过往成功案例和品牌影响力对于机场方购买决策影响较大。而树立一个一流品牌又需要长期的资金、技术投入和积累，并反复接受市场考验。因此，新进入者很难快速建立并维持稳定的业务渠道。（二）数字孪生人才壁垒数字孪生软件及应用，对专业技术人才的要求高。要求软件开发人员既能综合运用时空数据、BIM、物联网、云计算、模拟仿真、人工智能等技术，还能针对特定场景进行独有的特征定制研发，一般企业很难同时具备技术。同时，机场、航司、水利等重要设施环境的位置定位精准性要求非常高，但实际上的地理形态差别比较大，信号传输的稳定性又比较容易受到气候和周围电磁场的影响，这对软件开发团队的技术实力要求比较高。若依靠自身研究开发，需要较长时间的积累，并需要对核心技术的研发进行大规模、长时间的持续投入，因此形成了人才壁垒。（三）数字孪生技术壁垒作为知识密集型行业，需满足不同学科的交叉融合和重点基础设施不断发展更新的需要，技术壁垒较高。机场、水利等基础设施建设需求多样性进一步加大了产品开发的技术难度和创新要求。同时，由于人们对飞机出行普遍具有较高的时效性要求，但涉及公共交通安全，如何在客户对时间紧迫性的要求和确保出行安全上作出权衡是机场建设中面对的一个非常棘手的问题，因此机场数字孪生平台及应用对稳定性和安全性要求也相对较高。产品成熟度、系统完善性、定制开发效率、系统可扩展性与技术服务水平作为客户购买的重要考虑因素，也使得拥有全面成熟的产品体系和领先研发技术的服务厂商在该领域内具有明显的竞争优势，也对潜在的市场进入者形成较高的技术壁垒。民航行业发展趋势（一）民航发展趋势民航局发布的《十四五民用航空发展规划》，民用机场数量要从2020年的580个增长至2025年的770个；从旅客运输量看，预计将从2020年的4．2亿增长到2025年的9．3亿，累计增长超过一倍以上，年均增长率将达17．2%。（二）民航智慧化发展趋势环境生态绿色和谐，充分体现新时代高质量发展要求的机场。其中要以智慧为引领，通过智慧化手段加快推动平安、绿色、人文目标的实现，由巩固硬实力逐步转向提升软实力。智慧机场建设在四型机场中处于引领地位，是民航业近一段时期以及未来的重点发展方向，也是机场发展的必然趋势。智慧机场主要运用地理信息、三维建模、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术，全面覆盖机场空侧、航站楼、陆侧区域，高度集成信息感知、传输、处理各个环节，实现对建筑、航班、车辆、旅客精细化、协同化、可视化、智能化的运行与管理，建立功能更加完善、更加安全高效的机场。智慧机场除了为机场管理方提供及时、准确、有效的信息服务以外，也能为为空中交通管制、机场驻场单位、机场客户等第三方提供服务。自2017年加快推进民航基础设施建设并正式提出智慧机场概念以来，我国机场新建、扩建持续增速，信息化需求明显提升。随着民用航空进入十四五规划时期，将全面开启智慧民航新征程。坚持数字化、智能化、智慧化发展路径，统筹存量和增量、传统和新型基础设施规划建设，瞄准重点领域，发挥新型基础设施建设的杠杆撬动和辐射放大作用。改变烟囱式的系统建设思想和项目推进方式，围绕去中心化和中台战略，运用新一代面向服务的分布式架构理念，强化航空运输系统基础架构设计，推动行业主体间数据的互联和对接。强化数据共享和功能复用，建立优势互补、畅通共享、自主可控的开放型智慧民航生态体系。根据2022年1月中国民用航空局下发的《关于印发智慧民航建设路线图的通知》（民航发〔2022〕1号），2025年，主要机场完成全要素数字化，开展机场数字孪生技术研究和试验，完成飞行区感知设备智能互联，加强多源信息融合，提升智能决策能力，实现场面风险辨识和预警；推进枢纽机场流程再造，实现多主体一体化运行。2030年，提升支线机场数字化水平和能力；枢纽机场构建数字孪生环境，实现机场全要素态势精准监控与预测，基本实现航空器、车辆、场道、设施的智能协同；2035年，机－车－场道－设施智能协同技术在枢纽机场推广应用，构建更高水平的多元主体协同运行和应急响应机制。民航行业发展现状近年来，我国民航业发展迅速并且已经取得了举世瞩目的成绩。2019年全年我国定期航班线已经突破5000条；全年旅客吞吐量超过13亿人次;货邮吞吐量达到1710万吨。截止2019年，我国航空运输规模已连续15年位居世界第二。北京首都机场、上海浦东机场和广州白云机场的旅客量和货物吞吐量已经挤进全球航空运输量排名TOP20的榜单。北京首都机场旅客吞吐量突破1亿人次，全球排名第二；上海浦东机场货邮吞吐量达到363．4万吨，全球排名第三。2020年，新冠肺炎疫情给民航业造成巨大冲击，全行业明确了保安全运行、保应急运输、保风险可控、保精细施策的防控工作要求，准确把握疫情形势变化，科学决策，创造性应对，因时因势精准施策，统筹推进疫情防控和安全发展，中国民航在全球率先触底反弹，国内航空运输市场成为全球恢复最快、运行最好的航空市场。2021年我国民用运输