数字孪生行业报告

高管洞察 的领导者认为数字孪生值得投入96% 数字孪生行业报告 前言 超越预期的变革性技术 领导者们对数字孪生的商业价值做出明确而全面的评估 数字孪生：行业发展驱动力还是新的技术炒作？ 研，我们揭示了企业在数字孪生应用中的创新实践，以及技术成熟度与企业成功之间的联系。 关于数字孪生技术，大家众说纷纭。然而，过往的讨论始终未能触及数字孪生的核心价值。 数字孪生难以定义。它既可以指代某款简单且独立演示的产品/方案，也可以指代某个实体乃至整个地区复杂且动态呈现的事项及资产情况。 从意想不到的隐性优势到行业先行者的经验总结，我们的洞察全面展现了数字孪生技术的应用现状及其未来趋势。 Burkhard Boeckem海克斯康集团首席技术官 尽管数字孪生的广泛应用仍存在挑战，但已成功部署本项技术的企业正逐步获得显著 成 效 。 期 待 与 大 家 共 同 探 索 数 据 的 价值。 本报告深入研究了数字孪生技术在11个行业中的应用现状，探讨了其对商业价值的深远影响。通过对660位C级高管及其团队的调 在研究中，我们对数字孪生作了如下定义： 11 数字孪生用动态数据模拟、分析、监控和优化性能，以数字形式精确呈现真实世界的技术 660位 C 目录 数字孪生驱动企业价值增长 查看矩阵中的行业排名 96%的高层领导认可数字孪生的优势 20 6 仅19%未部署数字孪生的企业有望显著提升协同性；相比之下，在已部署数字孪生的企业中，有44%已实现了协同性的显著提升 采用集成数字孪生的企业，相较采用独立数字孪生的企业平均多出三项优势 22 人工智能的吸引力 80%的领导者表示，人工智能增强了他们对数字孪生技术的兴趣 56%部署数字孪生的企业计划为其数据收集改进工作投资 12澄清五大误区 24中小企业蕴藏巨大潜力 65%的中小企业在部署数字孪生之后，效率得到显著提升 消除有关成本、数据、复杂性等方面的误解 有明确的证据表明：数字孪生能够为企业创造显著效益。 升企业的运营价值，例如，49%的受访者认为提高效率是数字孪生的主要效益。 绝大多数企业高管深信数字孪生能够创造效益。在所有受访者中，62%的人认为数字孪生具有巨大价值。仅有2%的人认为数字孪生不能创造任何价值。 当然，盈亏状况也极为关键。虽然只有不到一半（46%）的企业建立了结构化的投资回报率（ROI）追踪系统，但从他们的实践中可以看到显著成效：而这其中92%的企业投资回报率超过了10%。 数字孪生对企业整体有益，尤其有助于提 企业整体获益 80%的 企业表示数字孪生技术有助于减少碳排放 现实超乎预期 关 于 数 字 孪 生 技 术 带 来 的 效益，大家的认知与实际情况存在明显差距 我们的研究结果明确显示，数字孪生所创造的价值远超企业领导者的预期。 为探究数字孪生是否符合预期，我们请尚未采用数字孪生的受访者，对其观念里的数字孪生创造的效益进行评分。同步，我们也请采用数字孪生的企业高管对数字孪生所创造的效益进行评分。 结果显示，未采用数字孪生的企业普遍低估其潜在价值。例如，在未部署数字孪生的受访者中，仅有19%的人预计数字孪生可显著提高协作效率。而在已经采用数字孪生的受访者中，44%的人表示数字孪生已经提升了协作效率，两者之间的差距达到25个百分点。 同样，仅28%未采用数字孪生的企业预计数字孪生能显著提升企业主动解决问题的能力，而47%已采用数字孪生的企业的主动问题解决能力显著提升。 有意思的是，现实和预期之间的差距随着量化的效益提升而减小。例如，在降低成本、提高产品质量和增加收入方面，实际效果与预期之间的差距是最小的。就增加收入而言，现实与预期之间的差距仅仅为4个百分点。 以上条形图显示了两组不同领导者的答复内容。 预期数据源于106位尚未采用数字孪生的企业领导者对数字孪生预期效益的答复。 现实数据源于554位已经采用数字孪生的企业领导者对数字孪生创造的各项效益的程度的答复。 真正的战略朴实无华：行动总好过无休止的观望，从跬步，至千里。” Mark CichyHOK设计技术总监 75%的受访者表示他们非常了解数字孪生，并且认为数字孪生能为其企业创造巨大的价值 这种认知差异源于可量化的效益空间。纵然解决问题的能力和协作能力的提升会带来显著成果，但难以精确衡量其投资回报率，导致企业在亲身体验前往往低估其实际影响。 企业对其保持警惕也就不难理解了。 跨国设计、建筑、工程设计与规划公司HOK的设计技术总监Mark Cichy指出：“数字孪生技术目前存在一定的过度炒作现象，这引发了人们的疑虑，对其实际应用能力产生了困惑。” 有些行业可能普遍对数字化转型持谨慎态度。企业不满新技术炒作情有可原，毕竟当新技术被鼓吹得神乎其神，但无法达到预期效果时，企业必然会愈发失望。 在建筑工程领域，很多企业曾尝试部署一系列被过度宣传但实际效果不尽如人意的解决方案，最终多以失败告终。因此，这些企业在面对新的解决方案时往往持谨慎态度。 这 个 话 题 相 当 复 杂，企业自身情况的不同，也将造成其态度与答案的不同。 Cichy强调，与其依赖宣传来解决问题，不如通过大量实际案例来展示技术的真正优势。 而管理咨询公司和行业媒体在谈及企业畏惧数字化转型的原因时，常常总结为失败风险较高、对变革存在恐惧心理以及缺乏紧迫感等。不管是出于何种原因，鉴于新技术可能带来失败并导致高额费用，部分 他表示：“真正的战略朴实无华：行动总好过无休止的观望，从跬步，至千里。” 可持续发展潜力 鉴于可持续发展已成为众多行业的首要任务，数字孪生技术在减少碳排放方面的成效令人振奋 38% 38%采用数字孪生的受访者表示碳排放显著减少。实现减排的受访者称碳排放量平均减少了15%。 数字孪生在减排方面同样能够发挥重要的作用，不过目前实际表现与预期效果之间仍存在着一定的差距。 数字孪生的显著优势在于能够依托数据驱动，精准洞察特定实体或系统的碳排放状况。以世界经济论坛上备受瞩目的数字孪生与人工智能结合应用为例，这种组合通过预测性维护、情景测试、风险管理以及实时自动化报告，促使各类建筑管理系统大幅减少碳排放。 在尚未采用数字孪生的受访者中，23%的 人 认 为 数 字 孪 生 能 显 著 减 少 排 放 ，25%的人则认为数字孪生无法带来减排效益。 15%为平均减排量 现 实 情 况 比 较 乐 观 。 在 所 有 行 业 中 ， 减排效果因行业而异。零碳分析公司（Zero Carbon Analytics）的数据显示，石化和化学行业的碳排放量占全球终端用途碳排放量的6.1%，与钢铁行业的水平相当，几乎达到水泥行业碳排放量的两倍。随着石化产品需求量的上升，这一比例只会持续攀升。 在石化行业，将近一半的受访者称，企业在运用数字孪生之后，碳排放量大幅降低。对于越来越多注重可持续发展的企业来说，机会总是留给那些愿意投入的企业的。 海克斯康人工智能副总裁JohannesaMaunz称，人工智能是数字孪生整个生命周期不可或缺的一部分。他指出了人工智能的三大功能： 人工智能的吸引力 人工智能的发展助力领导者开辟增长路径 1.创建数字孪生 “在构建数字孪生时，人工智能可辅助流程规划，或借助特定信息强化现实数据采集；同时还能够去除数字孪生中的冗余项目，例如建筑工地上的人员或工具。” 人工智能是影响未来数字孪生投资的重要因素。多达80%的领导者表示，人工智能增强了他们对数字孪生的兴趣，两种技术之间似乎存在内在联系。 80% 2.更新数字孪生 “人工智能节约了数字孪生的更新时间与成本。例如，无人机仅需20分钟就能飞越整个工地完成拍摄，随后进行后期处理即可。而以往，这项工作可能耗时数小时。” 人工智能已然成为数字孪生的关键要素，最常见的应用场景为前端数据处理（占比59%）和提升用户体验（占比56%）。 的受访者称，人工智能提升了他们对数字孪生的兴趣 3.简化访问 “ 人 工 智 能 让 用 户 能 够 极 为 直 观 地 查 看 结果——通过颜色编码，运用不同的图层或分屏显示。此外，我们还能利用元数据和语言模 型 确 保 用 户 在 特 定 时 刻 精 准 获 取 所 需 信息。” Maunz强调了最后一点——关键信息的访问。他说：“简化数据访问的重要性不亚于第一手的数据采集。数字孪生最强大的功能在于利用大型语言模型（LLM）为现场或野外工作人员提供更便捷的数据访问。” 众多高层领导正积极投资于人工智能功能的建设，其中43%的领导者计划在未来一年内进一步提升其人工智能功能。 关于获取回报，Maunz给出了两点建议。“其一，对人工智能的实际效用保持积极的思 考 。 毕 竟 并 非 所 有 事 物 都 具 有 同 等 价值。” “其二，别老想着独自包揽所有工作。要做好 研 究 ， 寻 找 合 作 伙 伴 。 考 虑 一 下 自 身 需求，想要的是一套现成的、无定制的产品，还 是 像 海 克 斯 康 现 实 云 工 作 室 （R e a l i t yCloud Studio）这样的方案——能够配合企业发展而不断增添新功能，提升数据价值，提高企业洞察能力？” 澄清五大误区 作为一项快速发展的变革性技术，数字孪生常常遭到误解。下面我们来探讨五个主要误区 2 误区1 数字孪生取代人类专业知识 越来越多的企业通过数字孪生来获取信息，而不是期待其自主决策 必须进行彻底的数字化转型 数字孪生是否注定会演变为几乎无需人类干预的完全自主实体？我们的数据表明并非如此。超过半数（53%）的受访者称，数字孪生至少能在某些方面代替人工做出决策；而较大比例（59%）的受访者表示，数字孪生正在为人类决策者提供信息。 企业并不需要为了适配数字孪生而对流程和运营进行全盘变革，很多企业都是从小处切入，分阶段引入数字孪生。 195 最初可能只是针对某个组件或者应用场景，随后再逐步扩大规模。海克斯康视觉计算高级副总裁Frank Suykens指出，数字孪生的每一步部署都会增加价值。他解释道（详见第20页）：“企业通常从小处开始，创造价值，之后再扩大使用规模。在看到价值之后，企业就会探索可扩展数字孪生应用的领域。” 数字孪生是一种非常先进的数据可视化技术，能够实时模拟物理实体、地点或者过程。数字孪生与人工智能（详见第10页）相结合，使用户得以更深入地洞悉情况，增强监控、分析以及优化能力。然而，就现阶段而言，这些技术进展尚不足以完全取代人类在决策过程中的关键作用。 误区3 企业能够依据当前已有的数据开发数字孪生，。正如本报告下文所阐述的那样，数据质量可以随着时间推移逐步提升。 一味追求数据生成并非正确之举。通常来说，运营数据是已经存在的，即便是纸质记录的形式：难点在于数据的数字化、索引编制和验证。 165 企业构建数字孪生时会遭遇哪些挑战？ 4 数字孪生仅适用于设备 这种误解普遍存在：认为数字孪生仅适用于“物体”，比如飞机发动机、风力涡轮机或其他类型的机器。尽管数字孪生在预测性维护等领域已展现出显著价值，但众多受访者认为其潜力远不止于此，在更广泛的应用场景中同样具有巨大前景。 例如，数字孪生技术可扩展至供应链管理、生产线优化以及质量控制系统。此外，在公共安全领域（详见第18页），数字孪生还可用于模拟人群管理等非工程类复杂系统。 5 数字孪生的部署会大幅超支 很多人认为，数字孪生和众多新技术一样昂贵，会导致预算超支。不过，我们的调查结果表明并非如此。 海克斯康观点：科技推动人类进步 在部署面临的挑战方面，数字孪生成本超支在所有行业的常见挑战中位列第八。部分行业的成本控制较为出色：22%的受访者认为成本控制是个问题，在石油和天然气行业（13%）、公共安全行业（13%）和采矿行业（18%）中，持这种观点的受访者比例更低。 我们认为，数字孪生技术会推动人类进步，而非取代人类。 整体工作安全性。 数