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第一章 数字孪生技术基本概述 22
第一节 数字孪生基本介绍 22
一、 数字孪生的定义 22
二、 数字孪生的内涵 23
三、 数字孪生的特征 24
四、 数字孪生技术体系 25
五、 数字孪生关键技术 26
第二节 数字孪生技术应用分析 29
一、 数字孪生应用场景 29
二、 数字孪生应用功能 30
三、 数字孪生应用流程 39
四、 数字孪生产业特点 47
第三节 数字孪生与平行系统的异同分析 48
一、 平行系统的内涵 48
二、 两者相同点分析 52
三、 两者的区别分析 52
第二章 2019-2021年全球数字孪生技术发展分析 57
第一节 全球数字孪生技术发展综述 57
一、 数字孪生发展历程 57
二、 主要国家数字孪生政策 59
三、 数字孪生技术成熟度 59
四、 企业布局数字孪生技术 61
第二节 全球数字孪生融合行业发展分析 77
一、 推动仿真行业发展 77
二、 成为智能制造要素 80
三、 引领智慧城市建设 82
四、 发力军工领域应用 86
第三节 全球主要国家数字孪生技术发展动态 88
一、 美国 88
二、 德国 90
三、 法国 91
第三章 2019-2021年中国数字孪生技术发展分析 94
第一节 中国数字孪生技术发展驱动因素分析 94
一、 战略科技发展必然趋势 94
二、 5G赋能产业链环节发展 95
三、 工业互联网发展凸显优势 100
四、 新基建带来发展新机遇 101
五、 数字孪生得到政策支持 104
六、 区域数字孪生政策及项目进展 105
第二节 中国数字孪生技术发展状况 105
一、 技术研究进展 105
二、 技术发展动态 107
三、 企业布局情况 108
第三节 中国数字孪生标准体系研究状况 110
一、 数字孪生标准需求背景 110
二、 数字孪生标准需求分析 112
三、 数字孪生标准体系框架 115
四、 数字孪生标准体系结构 116
五、 数字孪生细分领域标准 117
第四节 中国数字孪生技术发展存在的问题及建议 128
一、 网络安全问题 128
二、 技术面临挑战 128
三、 标准体系缺失 128
四、 模型研究问题 129
第五节 中国数字孪生技术发展对策与建议 129
一、 加强顶层设计 129
二、 推进应用普及 130
三、 培育产业生态 130
四、 构建安全保障体系 130
第四章 2019-2021年中国数字孪生城市发展分析 132
第一节 中国数字孪生城市发展综述 132
一、 数字孪生城市发展背景 132
二、 数字孪生城市内涵特征 137
三、 数字孪生城市总体架构 138
四、 数字孪生城市核心平台 141
第二节 2019-2021年中国数字孪生城市发展现状 150
一、 数字孪生城市发展总况 150
二、 数字孪生城市建设阶段现状 153
三、 数字孪生城市研究工作发展 155
四、 数字孪生城市合作生态发展状况 157
五、 数字孪生城市建设企业布局状况 158
六、 数字孪生城市加快城市治理创新 160
七、 数字孪生城市技术和应用能力发展 160
八、 数字孪生缩短各行业数字化进程 161
九、 资本助力数字孪生城市 162
第三节 数字孪生城市核心能力要求分析 163
一、 物联感知操控能力 165
二、 数字化表达能力 167
三、 可视化呈现能力 171
四、 数据融合供给能力 175
五、 空间分析计算能力 177
六、 模拟仿真推演能力 181
七、 虚实融合互动能力 184
八、 自学习自优化能力 186
九、 众创扩展能力 187
第四节 数字孪生城市关键技术要素分析 188
一、 新型测绘 188
二、 标识感知 194
三、 协同计算 199
四、 全要素表达 202
五、 模拟仿真 210
六、 深度学习 214
第五节 中国数字孪生城市典型应用场景 218
一、 城市规划仿真 218
二、 城市建设管理 220
三、 城市常态管理 224
四、 交通信号仿真 228
五、 应急演练仿真 232
六、 公共安全防范 236
七、 公共服务升级 237
第六节 数字孪生城市当前主要问题 239
一、 发展目的和方向不明确 239
二、 城市信息模型重复建设 240
三、 缺乏统一标准规范 240
四、 关键技术亟待创新 241
第七节 中国数字孪生城市发展建议及未来展望 241
一、 数字孪生城市推进策略与建议 241
二、 数字孪生城市业务发展建议 244
三、 中国数字孪生城市发展建议 245
四、 中国数字孪生城市发展展望 246
第五章 2019-2021年中国数字孪生其他应用领域发展分析 248
第一节 航天航空领域运用 248
一、 航天航空领域应用状况 248
二、 航天制造车间应用分析 255
三、 航空发动机运维应用分析 266
四、 航天航空领域应用挑战 277
第二节 智能制造 277
一、 工业制造应用情况 277
二、 智能工厂应用分析 278
三、 智能制造应用案例 281
四、 技术应用面临挑战 290
五、 技术应用发展展望 291
第三节 水利工程 292
一、 水利工程运行现状 292
二、 应用理论融合分析 293
三、 应用运行机制分析 294
四、 应用实施方案分析 299
五、 应用关键技术分析 300
第四节 石化行业 300
一、 石化行业运行现状 300
二、 技术应用融合分析 303
三、 应用系统建设分析 303
四、 应用前景发展展望 307
第五节 能源互联网 308
一、 能源互联网数字孪生的定义 308
二、 能源互联网数字孪生的构建 308
三、 能源互联网数字孪生的应用 309
四、 数字孪生的能源互联网规划 310
第六节 其他应用领域 310
一、 车联网 310
二、 智慧医疗 312
三、 智慧园区 313
四、 智慧校园 315
五、 工程建设 318
第六章 2019-2021年数字孪生技术企业布局分析 319
第一节 国外企业 319
一、 微软 319
二、 达索 320
三、 西门子 321
四、 Bentley 324
五、 SAP 325
六、 PTC 326
第二节 传统智慧城市建设服务企业 326
一、 阿里云 326
二、 华为 327
三、 科大讯飞 328
四、 软通动力 333
五、 紫光云 333
第三节 空间信息企业 336
一、 超图 336
二、 泰瑞数创 337
三、 51World 339
第四节 智能制造服务企业 340
一、 中兴 340
二、 能科科技 340
三、 东方国信 340
四、 佳都科技 341
第七章 2018-2021年中国数字孪生技术重点上市企业经营状况分析 342
第一节 能科科技股份有限公司 342
一、 企业发展概况 342
二、 经营效益分析 342
三、 业务经营分析 343
四、 财务状况分析 344
五、 核心竞争力分析 346
六、 公司发展战略 348
七、 未来前景展望 348
第二节 北京东方国信科技股份有限公司 349
一、 企业发展概况 349
二、 经营效益分析 349
三、 业务经营分析 350
四、 财务状况分析 351
五、 核心竞争力分析 354
六、 公司发展战略 357
七、 未来前景展望 358
第三节 佳都科技集团股份有限公司 358
一、 企业发展概况 358
二、 经营效益分析 359
三、 业务经营分析 360
四、 财务状况分析 360
五、 核心竞争力分析 363
六、 公司发展战略 365
七、 未来前景展望 366
第四节 上海延华智能科技（集团）股份有限公司 366
一、 企业发展概况 366
二、 经营效益分析 366
三、 业务经营分析 368
四、 财务状况分析 368
五、 核心竞争力分析 371
六、 未来前景展望 373
第五节 赛摩智能科技集团股份有限公司 374
一、 企业发展概况 374
二、 经营效益分析 374
三、 业务经营分析 375
四、 财务状况分析 376
五、 核心竞争力分析 378
六、 公司发展战略 381
七、 未来前景展望 382
第六节 神州数码集团股份有限公司 382
一、 企业发展概况 382
二、 经营效益分析 383
三、 业务经营分析 384
四、 财务状况分析 384
五、 核心竞争力分析 387
六、 未来前景展望 390
第八章 2019-2021年中国数字孪生技术相关产业发展分析 392
第一节 2019-2021年中国工业互联网产业发展分析 392
一、 行业政策环境 392
二、 产业经济规模 401
三、 产业生态体系 401
四、 平台发展状况 403
五、 网络基础建设 404
六、 企业竞争格局 405
七、 行业创新发展 406
八、 行业发展展望 409
第二节 2019-2021年中国智慧城市建设发展分析 410
一、 智慧城市产业链条 410
二、 智慧城市发展阶段 412
三、 智慧城市支出规模 413
四、 区域建设格局分析 414
五、 智慧城市评价结果 414
六、 企业竞争合作格局 417
七、 智慧城市发展态势 418
八、 智慧城市发展展望 424
九、 智慧城市发展前景 426
第三节 2019-2021年中国智能制造产业发展分析 427
一、 行业发展促进政策 427
二、 智能制造发展态势 431
三、 智能制造发展规模 433
四、 智能制造行业格局 434
五、 智能制造发展机遇 435
六、 智能制造发展趋势 437
七、 智能制造发展战略 437
第四节 2019-2021年中国5G产业发展分析 440
一、 5G产业链条结构 440
二、 5G产业政策环境 440
三、 5G技术发展历程 441
四、 5G产业发展进程 442
五、 5G商业模式分析 445
六、 5G商用企业布局 447
七、 5G业务发展趋势 448
八、 5G应用愿景展望 450
第九章 中国数字孪生技术投资及发展前景展望 451
第一节 数字孪生技术带来的投资机会分析 451
一、 数字孪生的潜在商业价值 451
二、 实景三维行业投资新热点 452
三、 数字孪生模型正成为焦点 456
四、 数字孪生企业投融资动态 457
第二节 数字孪生技术发展趋势 459
一、 关键技术发展趋势 459
二、 技术应用发展态势 459
三、 技术未来研究方向 460
第三节 数字孪生技术发展前景 462
一、 市场规模预测 462
二、 技术发展展望 462
三、 技术发展前景 462
 

图表目录
图表 1 数字孪生发展历程沿革 24
图表 2 数字孪生体系架构及核心要素 25
图表 3 数字孪生发展阶段 27
图表 4 企业数字孪生驱动价值实现 29
图表 5 资源能源优化配置 33
图表 6 数字孪生行业应用-开发流程图 40
图表 7 数字孪生行业应用-客户调研逻辑视点 40
图表 8 数字孪生应用开发-系统设计的三个层次 43
图表 9 数字孪生行业应用-开发的四个步骤 45
图表 10 平行系统的研究框架 49
图表 11 基于ACP的平行系统架构体系 50
图表 12 平行系统架构 55
图表 13 西门子车辆数字孪生 63
图表 14 基于Mindsphere平台的西门子数字孪生 63
图表 15 ANSYS构建的泵数字孪生 65
图表 16 各定位单元协同引导装配过程 69
图表 17 GE风力涡轮机的数字孪生 71
图表 18 MapleSim创建数字孪生的流程图 72
图表 19 51WORLD智慧城市运维平台 76
图表 20 数字孪生城市架构 83
图表 21 数字孪生城市的典型应用有七大场景 84
图表 22 数字孪生城市的作用 84
图表 23 数字孪生体参考架构及其生命特征 95
图表 24 ITU确定的5G三大应用场景 96
图表 25 历代移动网络技术的演变 98
图表 26 数字孪生体成熟度模型 99
图表 27 数字孪生体进化论 99
图表 28 中国数字孪生城市相关政策 104
图表 29 数字孪生城市新型企业阵营 109
图表 30 虚拟工厂信息模型框架 112
图表 31 数字孪生标准体系框架 116
图表 32 数字孪生标准体系结构 117
图表 33 数字孪生基础共性相关标准及主要内容 118
图表 34 数字孪生关键技术相关标准 119
图表 35 物理实体相关标准及主要内容 120
图表 36 虚拟实体相关标准及主要内容 121
图表 37 孪生数据相关标准及主要内容 122
图表 38 连接与集成相关标准及主要内容 123
图表 39 服务相关标准及主要内容 124
图表 40 数字孪生工具/平台相关标准及主要内容 125
图表 41 数字孪生测评相关标准及主要内容 126
图表 42 数字孪生安全相关标准及主要内容 127
图表 43 城市数字孪生概念模型 137
图表 44 数字孪生城市总体架构 140
图表 45 数字孪生城市核心平台与传统智慧城市平台关系 140
图表 46 泛在感知与智能设施管理平台功能架构 141
图表 47 城市大数据平台的功能架构 143
图表 48 城市信息模型平台的三层架构 147
图表 49 共性技术赋能与应用支撑平台功能架构 148
图表 50 百度智能云+应用支撑赋能平台架构 149
图表 51 国家部委出台相关政策 151
图表 52 各地数字孪生城市相关政策 152
图表 53 省级政府明确提出数字孪生城市的相关政策 154
图表 54 全球“数字孪生”论文数量年度累计图 156
图表 55 全球“数字孪生城市”论文数量年度累计图 156
图表 56 数字孪生城市各类企业主导生态圈 157
图表 57 核心技术代表企业图谱 159
图表 58 数字孪生启发行业加速转型 162
图表 59 数字孪生城市核心能力与技术架构对应关系图 164
图表 60 数字孪生城市核心能力与典型特征关系图 165
图表 61 城市全息物联感知体系 166
图表 62 主要建模方式分类 167
图表 63 城市图层模型示意图 169
图表 64 全要素地理实体模型表达 170
图表 65 室内细粒度实体与地下空间实体表达 170
图表 66 物理实体的BIM模型数据更新 171
图表 67 游戏引擎与WebGL引擎渲染效果 171
图表 68 城市实体的可视化渲染效果图 172
图表 69 大数据可视化效果图 173
图表 70 消防告警处置业务流程可视化 174
图表 71 超大场景动态加载效果 174
图表 72 雨雪条件下的场景渲染效果 175
图表 73 建筑物与业务系统数据集成图 176
图表 74 实体数据模型融合 177
图表 75 空间限高分析计算 178
图表 76 空间面积计算 178
图表 77 基于光照点的空间阴影分析 179
图表 78 基于观察点的可视域分析 180
图表 79 空间路径规划 180
图表 80 空间对象搜索 181
图表 81 人流疏散仿真 182
图表 82 工厂生产流程仿真 182
图表 83 应急预案按照流程在数字空间推演 183
图表 84 港口工业作业流程仿真 183
图表 85 智慧园区实时视频融合案例 184
图表 86 河道无人机实时视频融合监控 185
图表 87 植被倾斜摄影数据与模型动态整合 185
图表 88 基于计算机视觉的城市治理问题自动发现 186
图表 89 规划方案对比智能自动比对 187
图表 90 基于区域特性的智能精准招商 187
图表 91 L1-L5 场景渲染标准 206
图表 92 城市语义化建模表达 208
图表 93 规范管控一张图 219
图表 94 城市风貌建模 220
图表 95 铁路选线设计 221
图表 96 VR/AR 交互 222
图表 97 工程模拟与施工现场 222
图表 98 施工进度管控场景 223
图表 99 模拟施工场景 223
图表 100 基于数字孪生的建筑运维管理 224
图表 101 上海临港“虚拟城市” 226
图表 102 数字孪生城市运营中心 226
图表 103 无人机现场执法喊话 228
图表 104 数字孪生交通路网 228
图表 105 数字孪生优化交通 229
图表 106 数字孪生之空中交通管理 230
图表 107 自动驾驶仿真平台 231
图表 108 自动驾驶模拟仿真 232
图表 109 受灾现场三维重建 233
图表 110 室内消防设施信息实时映射 234
图表 111 消防救援路线仿真 234
图表 112 室内逃生路线仿真 234
图表 113 郑州消防应急指挥系统 236
图表 114 基于数字孪生的骨折修复手术 238
图表 115  现代化 VR 超感教室 239
图表 116 基于数字孪生的寿命预测过程 249
图表 117 不同维护策略下的单次飞行失败率 250
图表 118 不确定性降低前后的维护成本 251
图表 119  数字孪生伴飞系统框架 252
图表 120 数字孪生“建模与分析模块”的核心技术体系架构 253
图表 121 数字孪生伴飞系统的功能 254
图表 122 航天制造数字孪生车间架构 257
图表 123 航天制造数字孪生车间组成 259
图表 124 数字孪生车间分层管控模式 261
图表 125 孪生数据驱动的生产设备闭环控制 262
图表 126 孪生数据驱动的制造执行闭环控制 263
图表 127 基于实时数据仿真的车间 运行管控 264
图表 128 基于虚实融合的 MI 应用 265
图表 129 基于虚实融合的 BI 应用 266
图表 130 数字孪生技术在航空发动机运行维护中的应用落地场景图 269
图表 131 不同模型在计算精度速度上的比较 271
图表 132 航空发动机运维数字孪生 272
图表 133 精准监测功能 273
图表 134 故障诊断功能 274
图表 135 性能预测功能 275
图表 136 控制优化功能 276
图表 137 机械产品可靠性测试数字孪生商业模式示意图 282
图表 138 基于数字孪生的机械产品可靠性测试框架示意图 284
图表 139 可完全物理模拟场景的流程示意图 286
图表 140 不可完全物理模拟场景的流程示意图 287
图表 141 数字孪生在智能建造中的应用价值 291
图表 142 运行机制 295
图表 143 系统级水利工程数字孪生系统运行机制 297
图表 144 SoS 级水利工程数字孪生系统运行机制 298
图表 145 系统总体架构图 304
图表 146 物耗降低效益估算 307
图表 147 西门子车辆数字孪生 323
图表 148 基于Mindsphere平台的西门子数字孪生 323
图表 149 阿里云数字孪生三步走战略 327
图表 150 能科科技经营效益分析 342
图表 151 能科科技业务经营分析 343
图表 152 能科科技财务状况分析 344
图表 153 东方国信经营效益分析 349
图表 154 东方国信业务经营分析 350
图表 155 东方国信财务状况分析 351
图表 156 佳都科技经营效益分析 359
图表 157 佳都科技业务经营分析 360
图表 158 佳都科技财务状况分析 360
图表 159 延华智能经营效益分析 366
图表 160 延华智能业务经营分析 368
图表 161 延华智能财务状况分析 368
图表 162 赛摩智能经营效益分析 374
图表 163 赛摩智能业务经营分析 375
图表 164 赛摩智能财务状况分析 376
图表 165 神州数码经营效益分析 383
图表 166 神州数码业务经营分析 384
图表 167 神州数码财务状况分析 384
图表 168 中国工业互联网产业政策重点话题 393
图表 169 中国工业互联网产业相关主要政策(一) 394
图表 170 中国工业互联网产业相关主要政策(二) 395
图表 171 中国工业互联网产业相关主要政策(三) 396
图表 172 中国工业互联网产业相关主要政策(四) 397
图表 173 各省市支持工业互联网发展的政策汇总(一) 398
图表 174 各省市支持工业互联网发展的政策汇总(二) 399
图表 175 各省市支持工业互联网发展的政策汇总(三) 400
图表 176 各省市支持工业互联网发展的政策汇总(四) 401
图表 177 工业互联网平台与工业软件产业范围 404
图表 178 工业互联网平台竞争格局分析 406
图表 179 智慧城市产业链结构图 411
图表 180 智慧城市产业链生态图谱 412
图表 181 中国智慧城市行业支出规模统计及预测 414
图表 182 智能制造相关政策 428
图表 183 中国工业自动控制系统装置制造业市场规模统计 433
图表 184 中国智能制造行业市场竞争分析 435
图表 185 5G产业链条结构 440
图表 186 5G产业相关政策 441
图表 187 5G背景下的个人和家庭市场典型商业模式 446
图表 188 5G背景下的垂直行业市场典型商业模式 447
图表 189 2022-2028年我国数字孪生行业核心市场规模预测 462

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