2020版数字孪生应用白皮书
数字孪生应用白皮书2020版主编单位： 中国电子技术标准化研究院 树根互联技术有限公司2020年11月中国电子技术标准化研究院 编委会主 编：赵 波副主编：程多福 贺东东编写组中国电子技术标准化研究院 郭 楠 韦 莎 马原野 贾仕齐 李瑞琪 周 航 李 佳 张 晖 焦国涛 程雨航 胡 琳 王成然 夏娣娜 许 威 纪婷钰 廖胜蓝 何宏宏 张 欣 胡成林 左 鹏 崔文雅树根互联技术有限公司 刘 洁 沈 鹏 周 旸 彭 雪 郑志喜 陈立峰 段文娟特斯联科技集团有限公司 安 韧 孙 鹏 徐 超 关普璟 侯博月中机生产力促进中心 肖承翔 李根梓 尚耀明当家移动绿色互联网技术集团有限公司（51WORLD） 刘晓伦 张 帆 张焜棋中汽研汽车工业工程（天津）有限公司 包伟伟 石华军 刘 莹 门 峰 苏青福中船第九设计研究院工程有限公司 汪彦钧 熊冠楚 王 真中国汽车技术研究中心有限公司 高 岳 刘静榕 闫相文 陈日强 董方岐中国电子技术标准化研究院 北京航空航天大学 陶 飞 张 萌 马 昕东华大学 鲍劲松 黄德林 李 婕上海优也信息科技有限公司 林诗万 柴 正 李志芳 刘祯祺 金 周泰瑞数创科技（北京）有限公司 刘俊伟 唐莉萍 王金兰 黄 栋 黄慧敏阿里巴巴（中国）有限公司 张 磊 伍 剑 胡 宁中国汽车工程研究院股份有限公司 王红钢 李剑平 王 锐 朱红国腾讯云计算（北京）有限责任公司 李永韬 王永霞 李 晋 刘莫闲软通智慧科技有限公司 尹洪涛 柏 翔 雒冬梅国家管网集团北方管道有限责任公司管道科技研究中心 李 博 薛向东 盖健楠北京和利时智能技术有限公司 朱毅明西门子（中国）有限公司 朱国良 张 珺安世亚太科技股份有限公司 段海波中国电子技术标准化研究院 深圳华龙讯达信息技术股份有限公司 龙小昂 陈 曦 张亚杰 赵 东 聂道龙中机研标准技术研究院（北京）有限公司 潘康华中国电子技术标准化研究院 1前言.....................................................................................................................1一、数字孪生概述.............................................................................................1（一）数字孪生发展背景 ..........................................................................1（二）数字孪生的定义及典型特征 ..........................................................3（三）数字孪生与其他技术的区别 ..........................................................5二、数字孪生相关概念及内涵.........................................................................8（一）相关术语 ..........................................................................................8（二）相关概念 ........................................................................................13三、数字孪生应用发展综述...........................................................................16（一）应用需求方向 ................................................................................16（二）数字孪生产业图谱 ........................................................................26（三）应用发展现状 ................................................................................37（四）数字孪生技术体系 ........................................................................73（五）推动条件 ........................................................................................92四、数字孪生标准化当前工作、现状及需求...............................................99（一）标准化工作概述 ............................................................................99（二）智能制造领域数字孪生标准化现状及需求 ..............................105目录中国电子技术标准化研究院 数字孪生应用白皮书2（三）智慧城市领域数字孪生标准化现状及需求 ...............................110（四）智慧交通领域数字孪生标准化现状及需求 ...............................112（五）智慧健康领域数字孪生标准化现状及需求 ...............................113五、存在的挑战..............................................................................................115（一）数据相关的挑战 ...........................................................................115（二）基础知识库相关的挑战 ...............................................................117（三）安全相关的挑战 ...........................................................................119（四）商业模式相关的挑战 ..................................................................120（五）人才相关的挑战 ..........................................................................122（六）多系统融合的挑战 ......................................................................123（七）互联互通互操作的挑战 ..............................................................124六、典型应用案例.........................................................................................126（一）智能制造领域 ..............................................................................126（二）智慧城市领域 ..............................................................................208（三）智慧交通领域 ..............................................................................241（四）智慧能源领域 ..............................................................................266（五）智慧建筑领域 ..............................................................................278（六）智慧健康领域 ..............................................................................292七、结论与展望.............................................................................................300（一）趋势的展望 ..................................................................................300（二）支持与监管政策相关建议 ..........................................................301（三）技术开发与应用相关建议 ..........................................................303中国电子技术标准化研究院 1数字化转型是我国经济社会未来发展的必由之路。习近平总书记指出，世界经济数字化转型是大势所趋。当前，世界正处于百年未有之大变局，数字经济已成为全球经济发展的热点，美、英、欧盟等纷纷提出数字经济战略。数字孪生等新技术与国民经济各产业融合不断深化，有力推动着各产业数字化、网络化、智能化发展进程，成为我国经济社会发展变革的强大动力。未来，所有的企业都将成为数字化的公司，这不只是要求企业开发出具备数字化特征的产品，更指的是通过数字化手段改变整个产品的设计、开发、制造和服务过程，并通过数字化的手段连接企业的内部和外部环境。数字孪生技术作为推动实现企业数字化转型、促进数字经济发展的重要抓手，已建立了普遍适应的理论技术体系，并在产品设计制造、工程建设和其他学科分析等领域有较为深入的应用。在当前我国各产业领域强调技术自主和数字安全的发展阶段，数字孪生技术本身具有的高效决策、深度分析等特点，将有力推动数字产业化和产业数字化进程，加快实现数字经济的国家战略。本白皮书力求以较为浅显易懂的方式对数字孪生相关定义、特征进行阐述，并针对当前数字孪生的技术热点、应用领域、产业情况和标准化工作进展进行了分析。白皮书涵盖了6个领域共计31个数字孪生应用案例。本白皮书通过梳理数字孪生技术和产业应用发展情况，分析数字孪前言中国电子技术标准化研究院 数字孪生应用白皮书2生技术热点、行业动态和未来趋势，提出相关的标准化工作需求，希望可以作为数字孪生技术领域、产业发展和标准化之间的初始连接纽带，加快推动数字孪生发展应用。中国电子技术标准化研究院 1一、数字孪生概述（一）数字孪生发展背景“孪生”的概念起源于美国国家航空航天局的“阿波罗计划”，即构建两个相同的航天飞行器，其中一个发射到太空执行任务，另一个留在地球上用于反映太空中航天器在任务期间的工作状态，从而辅助工程师分析处理太空中出现的紧急事件。当然，这里的两个航天
