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2023年中国数字孪生行业研究报告

数字孪生丨研究报告

核心摘要：

概念定义：数字孪生指将物理实体镜像映射到虚拟空间，生成一个“数字双胞

胎”，在虚拟空间中的克隆体可以通过物联网实现数据实时双向互联互通，反

映对应物理实体的全生命周期过程，在整合底层数据信息的基础上进行仿真预

测，为优化决策赋能。根据复杂程度，数字孪生可以分成5级。受益于数字经

济、工业互联网发展、政策落地、技术突破、下游需求增长，当前行业步入快

速增长期；数字孪生关键技术包括建模、渲染、仿真及物联网。

市场概览：2022年中国数字孪生市场规模超100亿元，预计2025年将达

375亿元；当前全球学术领域对数字孪生研究热度活跃，中国论文发布数量领

先。投融资方面，行业融资热度逐步回暖，城市赛道景气度最高；数字孪生行

业玩家可分为技术服务商（如CIM、BIM、可视化平台厂商等）以及集成方案

厂商（如运营商、互联网大厂等）。技术、业务、资源三方面筑造数字孪生厂

商竞争壁垒。数字孪生发展伴随产生四大挑战：厂商商业模式不成熟，支撑技

术要求高，标准体系未统一以及数据能力不完善。

应用场景：数字孪生与各行业融合加深，本文主要介绍数字孪生技术在城市管

理（智慧交通、零碳园区以及城市应急）、智慧工业（流程型工业、离散型工

业）、自动驾驶测试以及医疗场景（智慧医院、精准医疗及药物研发）的应

用，通过数字孪生技术赋能各行业应用场景。

发展展望：呼吁数字孪生行业参与者共同建立统一的标准体系，构建协同共

赢、开源创新的数字孪生产业生态。

基本概念

物理实体克隆与数据双向实时联通构成数字孪生的形与神

数字孪生指将物理实体镜像映射到虚拟空间，生成一个“数字双胞

胎”，在虚拟空间中的克隆体可以通过物联网实现数据实时双向互联互

通，从而反映对应物理实体的全生命周期过程，在整合底层数据信息

的基础上进行仿真预测，为优化决策赋能。同样是在数字空间构建产

物，数字孪生并不等于元宇宙，数字孪生是元宇宙的重要技术基础之

一，二者的区别在于前者强调复现物理对象的状态使其更加贴近现

实，更多使用于B端领域，后者强调人及其感知，更加贴近C端消费

场景。另外根据复杂程度，数字孪生可以分成5级，级别越高，数字

孪生越强大。

技术框架

在数据层引入物理世界数据，通过应用层反作用于现实实体

数字孪生通过构建数字孪生体并对其全生命周期进行模拟分析，为优

化决策提供依据，这需要数据能力与建模能力作为底层支持。数字孪

生通过传感器等媒介，采集人、物等物理实体的数据，通过物联网技

术传输实时状态数据，最终在内部进行数据标记与管理，构成底层数

据池。具有底层数据做支撑后，数字孪生将基于现实世界建模，构建

一个与现实世界基本一致的数字世界，再通过仿真等技术模拟物理世

界的规律，实现状态预测、问题诊断等功能，反馈现实世界决策。

关键技术

建模、渲染、仿真及物联网融合构成数字孪生关键技术

数字孪生过程中涉及多种技术，可大体分为前端设备层及技术层，本

页所谈论的核心技术并不涉及传感器等前端设备。建模、渲染、仿真

是数字孪生的关键技术，分别负责构建模型，让模型更贴近现实，让

模型适用现实世界物理法则。除此，数字孪生体需要和物理实体保持

全生命周期状态的同步更新，要求数据实时同步，因此大数据、云计

算以及网络成为必不可少的底层技术支持，保证数据流通、实时交

互。

发展历程

当前处于增长期，随技术发展已在部分行业完成具体实践

数字孪生概念起源于美国，最初是为了预防损失极高的航天意外事

件、空军战斗机维护等问题的发生，随后美国通用电气公司发现数字

孪生技术对生产制造的价值，将之推广到工业生产领域，西门子、达

索等老牌制造企业纷纷入局，数字孪生技术从美国向欧洲扩散。随着

人工智能、物联网、虚拟现实等技术的持续发展以及元宇宙概念的兴

起，数字孪生概念进一步完善，适用范围不断拓宽，在工业和城市领

域均具备更大的想象空间。

驱动因素｜政策标准

相关政策部署加速，营造数字孪生产业良好发展环境

我国早已对数字孪生进行相关政策布局，随着“十四五”规划的出台，

近年来数字孪生相关政策部署与落地明显提速，为产业提供良好的社

会环境，助力其发展规范性进一步提升。

市场规模｜中国

2022年中国市场规模突破100亿，未来仍将保持高增长

2022年中国数字孪生市场规模为104亿元，同比增长35.0%，2020-

2022年CAGR为65.4%。随着各行业数字化转