民航數(shù)字孿生應用全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

民航數(shù)字孿生應用全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究數(shù)字孿生應用領(lǐng)域數(shù)字孿生行業(yè)的上游行業(yè)主要是芯片、傳感器、監(jiān)控設(shè)備等行業(yè)。上游行業(yè)市場呈完全競爭狀態(tài)，產(chǎn)品價格會隨市場變化產(chǎn)生一定的波動。數(shù)字孿生行業(yè)的下游行業(yè)包括航空航天、電力、船舶、城市管理、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、健康醫(yī)療、環(huán)境保護等行業(yè)。下游行業(yè)規(guī)模龐大，潛在需求較大。在國內(nèi)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的帶動下，中國的數(shù)字孿生行業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機遇。數(shù)字孿生技術(shù)應用到領(lǐng)域數(shù)字孿生可以應用在智能制造、航空航天、智慧醫(yī)療、智慧電廠、智慧水廠、智慧城市、軌道交通、區(qū)域應急、智慧園區(qū)、智能監(jiān)所、數(shù)字流域、智慧交通、智慧高鐵、機場管理、礦廠、智慧文旅等等數(shù)字孿生賦能行業(yè)。（一）智能制造在生產(chǎn)制造業(yè)上，通過數(shù)字孿生，在建設(shè)實體工程的同時，構(gòu)建一個虛擬工廠，將實體工廠的每個車間、流水線、設(shè)備等映射在虛擬工廠上，通過虛擬的數(shù)字孿生實時監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)，就可以及時發(fā)現(xiàn)問題，提高生產(chǎn)效率和管控水平。（二）智慧電廠數(shù)字孿生智慧電廠是在數(shù)字化和信息化的基礎(chǔ)上融入工廠全過程管理，將先進的傳感測量、信息通信、自動控制、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、三維可視化等信息技術(shù)和發(fā)電生產(chǎn)過程的工業(yè)化技術(shù)、電廠管理技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建數(shù)字化、信息化、智能化的管理平臺，全面提升發(fā)電生產(chǎn)、管理、運營的信息化、數(shù)字化、智能化水平。（三）智慧水廠數(shù)字孿生的應用可以讓智慧水廠獲得一個立體感知的能力，數(shù)字孿生智慧水廠基于BIM、GIS、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、GIS引擎和UE引擎等技術(shù)，無需下載任何插件就可以在web端瀏覽和顯示復雜的三維模型，將所有資產(chǎn)和監(jiān)測信息可視化。在水廠的運作工程中，可以隨時查看實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)曲線，在水廠設(shè)備發(fā)生異常時，系統(tǒng)也可自動監(jiān)測并且報警，通過交互界面引導工作人員開展水廠的維護工作。（四）智慧城市基于數(shù)字孿生的智慧城市將引發(fā)城市智能規(guī)劃、管理和服務(wù)的重大創(chuàng)新，成為智慧城市建設(shè)的重要技術(shù)支撐。通過數(shù)字孿生城市的規(guī)劃、設(shè)計和模擬。智能預警城市可能產(chǎn)生的不利影響、沖突和潛在危險，并提供合理有效的解決措施。比如廣州的穗智管城市運行管理中樞。它與現(xiàn)實的廣州一樣，包括環(huán)境、建筑、道路、人在內(nèi)的點點滴滴，都在數(shù)字化的城市信息模型上一一對應，如影隨形同生共長。這就是數(shù)字孿生城市。它賦予實體城市新的數(shù)字基因，使不可見的城市隱形秩序顯性化。（五）數(shù)字流域數(shù)字流域是綜合運用遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體及虛擬現(xiàn)實等現(xiàn)代高新技術(shù)對全流域的地理環(huán)境、自然資源、生態(tài)環(huán)境、人文景觀、社會和經(jīng)濟狀態(tài)等各種信息進行采集和數(shù)字化管理，構(gòu)建全流域綜合信息平臺和三維影像模型，使各級部門能夠有效管理整個流域的經(jīng)濟建設(shè)，做出宏觀的資源利用與開發(fā)決策。數(shù)字流域可以將地形、河流基于衛(wèi)星GIS數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)重建的，模型可以用CAD圖紙或者航拍建模，實現(xiàn)系統(tǒng)與現(xiàn)實完全一一對應。（六）智慧醫(yī)療《促進互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康發(fā)展的意見》進一步從頂層設(shè)計層面為云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與醫(yī)療健康事業(yè)的深度融合發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，智慧醫(yī)療也開始持續(xù)發(fā)展。數(shù)字孿生技術(shù)的應用讓出現(xiàn)了智慧醫(yī)療解決方案。智慧醫(yī)療運營管理系統(tǒng)，以數(shù)字孿生為依托為，助力醫(yī)院實現(xiàn)信息聚合、數(shù)字建模，三維映射，搭建一個智能化數(shù)字空間，依托數(shù)據(jù)治理、知識圖譜、輕量建模技術(shù)，提升醫(yī)院運營管理效率。數(shù)字孿生智慧醫(yī)療一般功能主要包括線上查房、移動護理、住院服務(wù)等，智慧醫(yī)院具有信息化、提升醫(yī)護效率、促進醫(yī)患溝通和改善住院條件等等優(yōu)勢。（七）倉儲物流在物流行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)也發(fā)揮著重要作用。通過對真實世界的物流設(shè)備進行虛擬，能夠依賴大數(shù)據(jù)和機器學習，對海量物流數(shù)據(jù)進行分析、優(yōu)化倉庫的存儲結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)備的運行效率，并協(xié)助決策與維護，為企業(yè)釋放極大潛力。數(shù)字孿生行業(yè)壁壘（一）數(shù)字孿生品牌壁壘機場數(shù)字孿生平臺及應用可為機場規(guī)劃、機場建設(shè)、機場維護、機場安全管理提供專業(yè)地理信息、實時定位、全生命周期管理等服務(wù)，因此其系統(tǒng)的安全性、精準性和穩(wěn)定性尤為重要，更高的品牌知名度意味著更加成熟的產(chǎn)品和更為完善的服務(wù)體系，過往成功案例和品牌影響力對于機場方購買決策影響較大。而樹立一個一流品牌又需要長期的資金、技術(shù)投入和積累，并反復接受市場考驗。因此，新進入者很難快速建立并維持穩(wěn)定的業(yè)務(wù)渠道。（二）數(shù)字孿生人才壁壘數(shù)字孿生軟件及應用，對專業(yè)技術(shù)人才的要求高。要求軟件開發(fā)人員既能綜合運用時空數(shù)據(jù)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、模擬仿真、人工智能等技術(shù)，還能針對特定場景進行獨有的特征定制研發(fā)，一般企業(yè)很難同時具備技術(shù)。同時，機場、航司、水利等重要設(shè)施環(huán)境的位置定位精準性要求非常高，但實際上的地理形態(tài)差別比較大，信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性又比較容易受到氣候和周圍電磁場的影響，這對軟件開發(fā)團隊的技術(shù)實力要求比較高。若依靠自身研究開發(fā)，需要較長時間的積累，并需要對核心技術(shù)的研發(fā)進行大規(guī)模、長時間的持續(xù)投入，因此形成了人才壁壘。（三）數(shù)字孿生技術(shù)壁壘作為知識密集型行業(yè)，需滿足不同學科的交叉融合和重點基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展更新的需要，技術(shù)壁壘較高。機場、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求多樣性進一步加大了產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)難度和創(chuàng)新要求。同時，由于人們對飛機出行普遍具有較高的時效性要求，但涉及公共交通安全，如何在客戶對時間緊迫性的要求和確保出行安全上作出權(quán)衡是機場建設(shè)中面對的一個非常棘手的問題，因此機場數(shù)字孿生平臺及應用對穩(wěn)定性和安全性要求也相對較高。產(chǎn)品成熟度、系統(tǒng)完善性、定制開發(fā)效率、系統(tǒng)可擴展性與技術(shù)服務(wù)水平作為客戶購買的重要考慮因素，也使得擁有全面成熟的產(chǎn)品體系和領(lǐng)先研發(fā)技術(shù)的服務(wù)廠商在該領(lǐng)域內(nèi)具有明顯的競爭優(yōu)勢，也對潛在的市場進入者形成較高的技術(shù)壁壘。數(shù)字孿生建筑典型應用場景數(shù)字孿生建筑的核心環(huán)節(jié)在于BIM的應用。具體到BIM軟件的核心領(lǐng)域，目前國內(nèi)廠商占建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件市場優(yōu)勢，建筑信息化模型軟件市場仍以國外廠商為主導。典型的數(shù)字孿生平臺有達索3Dexperience、ANSYSTwinBuilder、微軟Azure、上海優(yōu)也ThingswiseiDOS。數(shù)字孿生數(shù)字孿生像一面鏡子一樣可以建立與真實世界一樣的虛擬世界，具有高保真的特性。但數(shù)字孿生又不僅僅是一面鏡子，因為它具有交互性，它通過物理世界的映射可以真實地感知、驗證以及預測物理世界系統(tǒng)運行狀態(tài)，不斷優(yōu)化直到系統(tǒng)最優(yōu)。政策支持及智慧城市建設(shè)加快，驅(qū)動國內(nèi)數(shù)字孿生行業(yè)發(fā)展數(shù)字孿生是一種能將物理世界和數(shù)字世界打通實現(xiàn)虛實融合的復合技術(shù)，在我國，數(shù)字孿生也得到了政策支持。目前數(shù)字孿生城市已成為我國各地政府推進智慧城市建設(shè)的主流模式選擇，產(chǎn)業(yè)界也將其視為技術(shù)創(chuàng)新的風向標、發(fā)展的新機遇，數(shù)字孿生應用已在智能市政、智慧交通、智能環(huán)保等領(lǐng)域率先展開，行業(yè)持續(xù)向好。數(shù)字孿生，可簡單理解為，是一個和真實世界同步變化的虛擬系統(tǒng)。數(shù)字孿生中的物理對象和數(shù)字空間能夠雙向映射、動態(tài)交互和實時連接，因此數(shù)字孿生具備以多樣的數(shù)字模型映射物理實體的能力，具有能夠在不同數(shù)字模型之間轉(zhuǎn)換、合并和建立表達的等同性。數(shù)字孿生技術(shù)具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力，能夠針對多尺度、多物理、多層級的模型內(nèi)容進行擴展。數(shù)字孿生技術(shù)要求數(shù)字化，即以一種計算機可識別和處理的方式管理數(shù)據(jù)以對隨時間軸變化的物理實體進行表征。表征的對象包括外觀、狀態(tài)、屬性、內(nèi)在機理，形成物理實體實時狀態(tài)的數(shù)字虛體映射。數(shù)字孿生的保真性指描述數(shù)字虛體模型和物理實體的接近性。要求虛體和實體不僅要保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，在狀態(tài)、相態(tài)和時態(tài)上也要仿真。值得一提的是在