中金观点 | 元宇宙系列研究之数字孪生——概念与技术篇：模型驱动，耦合虚实

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　　CICC_Corporation

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　　北京

　　以下文章来源于中金点睛

　　，作者王之昊 于钟海等

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　　图文并茂讲解中金深度研究报告

　　近期，“中金观点”栏目持续推出“元宇宙”主题系列研究，围绕元宇宙定义、技术基础、积极影响及VR/AR、Web 3.0、虚拟人等方面的应用展开具体解读和畅想，以飨读者

　　数字孪生是采用信息技术对物理实体的进行数字化定义和建模的过程，其核心理念在于通过对“数字孪生体”的仿真、控制、预测，对物理实体实现反哺优化，因此数字孪生有时也会被称为“工业元宇宙”。本文从数字孪生的理念与根技术角度出发，梳理数字孪生的理念的实现所需要的各大环节根技术，并对在各环节积极布局的行业头部厂商进行了梳理。我们认为目前数字孪生这一概念仍处于概念完善、技术演进、应用探索阶段，随着各环节根技术的持续迭代以及应用基本框架的确立，数字孪生将能够在更多的场景得到应用落地，以模型数字化赋能千行百业。

　　摘要

　　数字孪生的核心是要建立虚拟数字孪生体，进而反哺优化物理实体。

　　数字孪生以模型数据为核心，根技术支撑数据全生命周期的各个环节。

　　数字孪生应用仍处于技术完善与行业渗透期，海内外厂商在各大根技术环节积极前瞻布局抢占先机。

　　风险

　　正文

　　数字孪生：耦合物理与数字世界，赋能多元应用场景

　　数字孪生的理念构想：基于虚拟数字孪生体，反哺优化物理实体

　　数字孪生是要建立能够实时表征物理实体全生命周期的数字模型。

　　数字孪生的实现有助于提升物理世界的生产运营效率，在制造、建筑、城市管理等多个场景投入应用。

　　► 智能制造：

　　► 工程建设：

　　► 城市管理：

　　► 智慧医疗：

　　► 能源开采：

　　数字孪生的五大要素：物理实体、虚拟孪生体、数据、关联、服务。

　　数字孪生的三大核心特征：实时闭环、数据支撑、高保真与交互性。

　　数字孪生的演进历程：从建模仿真，到MBSE，再到全流程孪生

　　回顾历史，数字孪生理念出现已久，在理论与技术发展中其意涵逐渐成熟深化。

　　► CAD/CAE：

　　► PLM：

　　► MBSE：

　　► Digital Twin：

　　数字孪生的发展方向：技术演进、应用拓展、标准完善

　　立足当下，数字孪生介于技术完善期与行业渗透期。

　　展望未来，我们认为数字孪生在长时间不断发展与完善的过程中将逐步成为解构与优化物理世界的不可或缺的工具。

　　► 技术演进：

　　► 标准完善：

　　► 应用拓展：

　　数字孪生根技术：贯穿模型数据的全生命周期

　　数字孪生以模型数据为核心，根技术支撑数据全生命周期的各个环节

　　数字孪生概念的实现基于众多根技术的融合与连结。数字孪生的核心与根基是数据，数字孪生各环节与流程反映了在不同阶段对数据进行的处理。

　　数字孪生各项根技术组成总体技术架构，技术架构主要包含基础支撑层、数据互动层、建模与仿真层、功能层以及应用层。

　　► 模型数据获取：

　　► 模型数据搭建：

　　► 模型数据整合与可视化：

　　► 模型数据互动：

　　► 支撑功能：

　　数字孪生各环节根技术互为耦合、协同发力。

　　模型数据获取：物联网与感知技术

　　物联网与感知技术对物理实体运行态势进行实时监测并获取数据。

　　物联网与感知技术为数字孪生应用提供底层模型数据来源的支撑。

　　Microsoft Azure IOT、PTC ThingWorx IOT等众多物联网平台基于IOT数据及与计算为数字孪生提供海量、有效的数据。

　　动作捕捉针对动态的实体，实时采集其数据并生成其姿势与状态的数字孪生体。

　　动作捕捉技术已有数十年发展历史，诸多海内外公司在此领域深度布局。

　　模型数据搭建：建模、渲染、仿真

　　建模、渲染与仿真技术在数字空间中构筑物理实物的数字孪生体。

　　建模、渲染与仿真技术将获取到的物理实体的数据信息在数字世界中进行孪生模型搭建，

　　建模引擎是提供建模、渲染与仿真的核心平台，支撑起数字孪生底层模型数据的搭建。

　　达索、AVEVA等工业软件厂商在建模、渲染、仿真领域积淀深厚，持续推动数字孪生在各领域各行业应用。

　　Unity、Unreal等图形引擎为各领域的数字孪生模型开发提供标准的开发平台。

　　模型数据整合与可视化：数字孪生数据平台

　　数据平台承担数字孪生中海量数据集成与可视化的职责。

　　51WORLD、能科科技等公司为数字孪生提供可视化平台服务或系统支持，赋能各项业务。

　　模型数据互动：VR、AR、XR

　　数据互动阶段进一步提升了人与孪生出的数字世界的交互。

　　数据互动阶段可以理解为数字可视化的进阶版本。

　　VR、AR在数字孪生中的作用主要体现在与其他技术相结合后提供更好的服务。

　　支撑技术：云计算、边缘计算、人工智能

　　云计算、边缘计算等技术为数字孪生提供数据分析、预测与决策的强劲支撑。

　　人工智能等计算机技术在数字孪生中有助于数据更高效的分析与应用。

　　附录：数字孪生根技术海内外主要厂商概览

　　风险提示

　　各环节技术迭代升级速度不及预期。

　　各领域应用适配程度不及预期。

　　[1]https://www.researchgate.net/publication/307509727_Origins_of_the_Digital_Twin_Concept

　　文章来源

　　本文摘自：2022年8月18日已经发布的《元宇宙系列之数字孪生——概念与技术篇：模型驱动，耦合虚实》

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　　于钟海 SAC 执证编号：S0080518070011 SFC CE Ref：BOP246

　　卓德麟 SAC 执证编号：S0080522070017 SFC CE Ref：BSE161

　　车姝韵 SAC 执证编号：S0080121060028

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