数字孪生产业技术白皮书（2022版）

数字孪生产业技术白皮书 White paper for industrial technology of digital twins （2022 版） 主编单位：山西省数字产业协会 2022 年 3 月 数字孪生技术与应用白皮书（2022版） I 编写组 太原理工大学 5G+XR联合实验室 通信时空网联合创新中心 5G+云+AI联合创新中心 山西省工业与信息技术学校 山西益通电网保护自动化有限责任公司 山西晋盛达智能后勤服务有限公司 山西晋电电力科技有限公司 山西省虚拟现实产业技术研究院有限公司 陈莹 程忱 杜子尧 樊兆月 高英豪 郭海峰 郭浩 郭武胜 贾燕冰 贾振华 靳峰 李健 李晓亮 李洋 李瑶 李英娜 刘成林 马军伟 马腾 马万里 马卫 庞宇 荣榕 尚方信 邵同旭 申润州 王栋 王峰 王星 王志 徐陵惠 薛磊 薛义飞 杨艳丽 张东霞 张栋 张峰 张建亮 张凯 张巍 赵涛 郑慧（按姓氏拼音排序） 数字孪生技术与应用白皮书（2022版） II 前言 2021年11月21日，国家主席习近平在出席二十国集团领导人第十五次峰会时强调，要主动应变、化危为机，以科技创新和数字化变革催生新的发展动能。要加强数据安全合作，加强数字基础设施建设，为各国科技企业创造公平竞争环境。 数字化转型是我国经济社会发展的必由之路。当前，世界正处于百年未有之大变局，数字化是大势所趋，已成为全球发展的热点。作为数字化领域热点之一，数字孪生逐渐成为从工业到产业、从军事到民生各个领域的智慧新代表。在工业界，无论是智能制造还是工业4.0，这些智能化体系都需要网络化和数字化来支撑。在中国，工业互联网已经支撑起了网络化，而数字孪生即将成为数字化的基石。 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着较为深入的应用。数字孪生解决方案能够为企业带来巨大价值，达到互联智能技术出现前无法企及的水平。 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，以期与业界分享，共同推动我国数字孪生的技术创新与产业发展。 数字孪生技术与应用白皮书（2022版） III 在编写过程中，本白皮书参考了相关的行业资料。由于编写组能力有限，如有错漏，还望读者不吝指出。 数字孪生技术与应用白皮书（2022版）编写组 数字孪生技术与应用白皮书（2022版） IV 目录 前言 ............................................................................................................ II 图表索引 ................................................................................................ VIII 一、 数字孪生概述 .................................................................................. 1 1.1概念及背景 .................................................................................... 1 1.2数字孪生系统参考架构 ................................................................ 3 1.3数字孪生标准化体系 .................................................................... 4 1.3.1数字孪生基础共性标准 ....................................................... 5 1.3.2数字孪生关键技术标准 ....................................................... 6 1.3.3数字孪生工具及平台标准 ................................................. 13 1.3.4数字孪生测评标准 ............................................................. 14 1.3.5数字孪生安全标准 ............................................................. 15 1.3.6数字孪生行业应用标准 ..................................................... 16 1.4数字孪生关键技术 ...................................................................... 17 1.4.1建模与仿真 ......................................................................... 17 1.4.2虚拟现实 ............................................................................. 18 1.4.3物联网 ................................................................................. 19 1.4.4云边协同计算 ..................................................................... 20 1.4.5大数据 ................................................................................. 20 1.4.6人工智能 ............................................................................. 21 1.4.7区块链 ................................................................................. 22 数字孪生技术与应用白皮书（2022版） V 1.4.8 第五代移动通信技术 ........................................................ 23 1.5数字孪生相近领域 ...................................................................... 24 1.5.1计算机仿真 ......................................................................... 24 1.5.2信息物理系统 ..................................................................... 25 1.5.3增强现实和混合现实 ......................................................... 26 1.5.4元宇宙 ................................................................................. 27 二、 产业发展概述 ................................................................................ 30 2.1应用发展方向 .............................................................................. 30 2.2产业发展驱动 .............................................................................. 49 2.2.1政策支持 ............................................................................. 49 2.2.2硬件提升 ............................................................................. 51 2.2.3数据积累 ............................................................................. 52 2.2.4算法进化 ............................................................................. 54 2.2.5标准化体系建设 ................................................................. 56 三、 典型应用领域：数字孪生制造 .................................................... 59 3.1数字孪生制造发展现状 .............................................................. 59 3.2数字孪生制造技术架构 .............................................................. 59 3.3数字孪生制造典型应用场景 ...................................................... 61 3.4数字孪生制造典型应用案例 ...................................................... 63 四、 典型应用领域：数字孪生城市 .................................................... 67 4.1数字孪生城市发展现状 .............................................................. 67 4.2数字孪生城市技术架构 .............................................................. 68 数字孪生技术与应用白皮书（2022版） VI 4.3数字孪生城市典型应用场景 ...................................................... 71 4.4 数字孪生城市典型应用案例 ..................................................... 74 五、 典型应用领域：数字孪生电力系统 ............................................ 79 5.1数字孪生电力系统发展现状 ...............................