数字孪生技术应用白皮书

数字孪生技术应用白皮书 1 数字孪生技术应用白皮书 2 前言 随着经济社会数字化转型的持续推进，数字孪生逐渐成为产业各界关注的热点技术。数字孪生起源航天军工领域，近年来持续向智能制造、智慧城市等垂直行业拓展，实现机理描述、异常诊断、风险预测、决策辅助等应用价值，已成为助力企业数字化转型、促进数字经济发展的重要抓手。 本白皮书聚焦数字孪生关键技术和行业应用发展，梳理数字孪生整体发展情况，深入分析技术体系和典型垂直行业应用场景，旨在为产业界在规划实施数字孪生相关应用时提供参考借鉴，助力数字孪生技术演进和产业发展。 数字孪生技术应用白皮书 3 目录 前言 ........................................................................ 2 1 数字孪生概述 ............................................................... 5 1.1 数字孪生内涵与发展历程 ............................................. 5 1.2 数字孪生典型特征与概念辨析 ......................................... 6 1.3 数字孪生发展现状................................................... 7 2 数字孪生技术体系 .......................................................... 10 2.1 数字孪生技术架构概述.............................................. 10 2.2 基础技术：感知 ................................................... 11 2.3 基础技术：网络 ................................................... 13 2.4 关键技术：建模 ................................................... 16 2.5 关键技术：仿真 ................................................... 19 3 数字孪生赋能智慧城市 ...................................................... 22 3.1 总体情况 ......................................................... 22 3.2 核心价值 ......................................................... 24 3.2.1 促进多源数据互通融合 ..................................... 24 3.2.2 建设城市全生命周期管理体系................................ 24 3.2.3 打造多方建设的创新模式 ................................... 24 3.3 关键技术 ......................................................... 25 3.3.1 多源数据融合技术 ......................................... 25 3.3.2 多尺度建模技术 ........................................... 26 3.3.3 三维可视化技术 ........................................... 27 3.4 应用场景 ......................................................... 28 3.4.1 城市综合治理 ............................................. 28 3.4.2 城市规划建设 ............................................. 29 3.4.3 城市交通管理 ............................................. 30 3.5 典型案例 ......................................................... 31 3.5.1 数字孪生助力城市大脑高效指挥 .............................. 31 3.5.2 数字孪生助力区域时空信息管理 .............................. 33 4 数字孪生赋能智能制造 ...................................................... 36 4.1 总体情况 ......................................................... 36 4.2 核心价值 ......................................................... 37 4.2.1 实现生产流程可视化提高生产管控 ............................ 38 4.2.2 建设企业数字业务化降本增效................................ 38 4.2.3 打造高度协同生产制造价值链释放价值 ........................ 38 4.2.4 构筑数字孪生运营模式赋能转型升级 .......................... 38 4.3 关键技术 ......................................................... 38 4.3.1 多源异构数据集成技术 ..................................... 38 4.3.2 多模型构建及互操作技术 ................................... 39 4.3.3 多动态高实时交互技术 ..................................... 39 4.4 应用场景 ......................................................... 39 4.4.1 设备实时监控和故障诊断 ................................... 39 4.4.2 设备工艺培训 ............................................. 40 数字孪生技术应用白皮书 4 4.4.3 设备全生命周期管理 ....................................... 40 4.4.4 设备远程运维数 ........................................... 41 4.4.5 工厂实时状态监控 ......................................... 42 4.5 典型案例 ......................................................... 43 4.5.1 数字孪生助力医药生产制造异地协同管控 ...................... 43 4.5.2 数字孪生助力新能源装备制造智能化升级 ...................... 45 4.5.3 数字孪生助力汽车制造全流程数字化管理 ...................... 46 5 数字孪生赋能智慧网络 ...................................................... 49 5.1 总体情况 ......................................................... 49 5.2 核心价值 ......................................................... 50 5.2.1 沉浸式的管理体验 ......................................... 50 5.2.2 网络业务全生命周期管理 ................................... 51 5.2.3 网络风险和成本降低 ....................................... 51 5.2.4 网络实时闭环控制 ......................................... 51 5.3 关键技术 ......................................................... 51 5.3.1 网络数字孪生体建模技术 ................................... 51 5.3.2 数字线程技术 ............................................. 52 5.3.3 网络数字孪生可视化技术 ................................... 53 5.4 应用场景 ......................................................... 54 5.4.1 无线网络重保 ............................................. 54 5.4.2 智慧园区网络管理 ......................................... 55 5.5 典型案例 ......................................................... 57 5.5.1 数字孪生助力场馆重点区域网络保障 .......................... 57 5.5.2 数字孪生助力运营商光网络高效管理 .......................... 59 6 总结与展望 ................................................................ 61 7 缩略语.................................................................... 63 8 编写单位及作者 ............................................................ 64 数字孪生技术应用白皮书 5 1 数字孪生概述 1.1 数字孪生内涵与发展历程 数字孪生是一种数字化理念和技术手段，它以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程，最终形成智能决策的优化闭环。其中，面向的物理对象包括实物、行为、过程，构建孪生体涉及到的数据包括实时传感数据和运行历史数据，集成的模型涵盖物理模型、机理模型和流程模型等。 数字孪生的概念始于航天军工领域，经历了“技术探索、概念提出、应用萌芽、行业渗透”四个发展阶段。数字孪生技术最早在1969年被NASA应用于阿波罗计划中，用于构建航天飞行器的孪生体，反映航天器在轨工作状态，辅