民航數(shù)字孿生應(yīng)用全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

民航數(shù)字孿生應(yīng)用全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究數(shù)字孿生應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字孿生行業(yè)的上游行業(yè)主要是芯片、傳感器、監(jiān)控設(shè)備等行業(yè)。上游行業(yè)市場(chǎng)呈完全競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，產(chǎn)品價(jià)格會(huì)隨市場(chǎng)變化產(chǎn)生一定的波動(dòng)。數(shù)字孿生行業(yè)的下游行業(yè)包括航空航天、電力、船舶、城市管理、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、健康醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)。下游行業(yè)規(guī)模龐大，潛在需求較大。在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的帶動(dòng)下，中國(guó)的數(shù)字孿生行業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇。數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用到領(lǐng)域數(shù)字孿生可以應(yīng)用在智能制造、航空航天、智慧醫(yī)療、智慧電廠、智慧水廠、智慧城市、軌道交通、區(qū)域應(yīng)急、智慧園區(qū)、智能監(jiān)所、數(shù)字流域、智慧交通、智慧高鐵、機(jī)場(chǎng)管理、礦廠、智慧文旅等等數(shù)字孿生賦能行業(yè)。（一）智能制造在生產(chǎn)制造業(yè)上，通過(guò)數(shù)字孿生，在建設(shè)實(shí)體工程的同時(shí)，構(gòu)建一個(gè)虛擬工廠，將實(shí)體工廠的每個(gè)車(chē)間、流水線、設(shè)備等映射在虛擬工廠上，通過(guò)虛擬的數(shù)字孿生實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率和管控水平。（二）智慧電廠數(shù)字孿生智慧電廠是在數(shù)字化和信息化的基礎(chǔ)上融入工廠全過(guò)程管理，將先進(jìn)的傳感測(cè)量、信息通信、自動(dòng)控制、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、三維可視化等信息技術(shù)和發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)化技術(shù)、電廠管理技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建數(shù)字化、信息化、智能化的管理平臺(tái)，全面提升發(fā)電生產(chǎn)、管理、運(yùn)營(yíng)的信息化、數(shù)字化、智能化水平。（三）智慧水廠數(shù)字孿生的應(yīng)用可以讓智慧水廠獲得一個(gè)立體感知的能力，數(shù)字孿生智慧水廠基于BIM、GIS、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、GIS引擎和UE引擎等技術(shù)，無(wú)需下載任何插件就可以在web端瀏覽和顯示復(fù)雜的三維模型，將所有資產(chǎn)和監(jiān)測(cè)信息可視化。在水廠的運(yùn)作工程中，可以隨時(shí)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)曲線，在水廠設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)也可自動(dòng)監(jiān)測(cè)并且報(bào)警，通過(guò)交互界面引導(dǎo)工作人員開(kāi)展水廠的維護(hù)工作。（四）智慧城市基于數(shù)字孿生的智慧城市將引發(fā)城市智能規(guī)劃、管理和服務(wù)的重大創(chuàng)新，成為智慧城市建設(shè)的重要技術(shù)支撐。通過(guò)數(shù)字孿生城市的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和模擬。智能預(yù)警城市可能產(chǎn)生的不利影響、沖突和潛在危險(xiǎn)，并提供合理有效的解決措施。比如廣州的穗智管城市運(yùn)行管理中樞。它與現(xiàn)實(shí)的廣州一樣，包括環(huán)境、建筑、道路、人在內(nèi)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，都在數(shù)字化的城市信息模型上一一對(duì)應(yīng)，如影隨形同生共長(zhǎng)。這就是數(shù)字孿生城市。它賦予實(shí)體城市新的數(shù)字基因，使不可見(jiàn)的城市隱形秩序顯性化。（五）數(shù)字流域數(shù)字流域是綜合運(yùn)用遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體及虛擬現(xiàn)實(shí)等現(xiàn)代高新技術(shù)對(duì)全流域的地理環(huán)境、自然資源、生態(tài)環(huán)境、人文景觀、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)狀態(tài)等各種信息進(jìn)行采集和數(shù)字化管理，構(gòu)建全流域綜合信息平臺(tái)和三維影像模型，使各級(jí)部門(mén)能夠有效管理整個(gè)流域的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，做出宏觀的資源利用與開(kāi)發(fā)決策。數(shù)字流域可以將地形、河流基于衛(wèi)星GIS數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)重建的，模型可以用CAD圖紙或者航拍建模，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)完全一一對(duì)應(yīng)。（六）智慧醫(yī)療《促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康發(fā)展的意見(jiàn)》進(jìn)一步從頂層設(shè)計(jì)層面為云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與醫(yī)療健康事業(yè)的深度融合發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，智慧醫(yī)療也開(kāi)始持續(xù)發(fā)展。數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用讓出現(xiàn)了智慧醫(yī)療解決方案。智慧醫(yī)療運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，以數(shù)字孿生為依托為，助力醫(yī)院實(shí)現(xiàn)信息聚合、數(shù)字建模，三維映射，搭建一個(gè)智能化數(shù)字空間，依托數(shù)據(jù)治理、知識(shí)圖譜、輕量建模技術(shù)，提升醫(yī)院運(yùn)營(yíng)管理效率。數(shù)字孿生智慧醫(yī)療一般功能主要包括線上查房、移動(dòng)護(hù)理、住院服務(wù)等，智慧醫(yī)院具有信息化、提升醫(yī)護(hù)效率、促進(jìn)醫(yī)患溝通和改善住院條件等等優(yōu)勢(shì)。（七）倉(cāng)儲(chǔ)物流在物流行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)也發(fā)揮著重要作用。通過(guò)對(duì)真實(shí)世界的物流設(shè)備進(jìn)行虛擬，能夠依賴(lài)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)海量物流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、優(yōu)化倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行效率，并協(xié)助決策與維護(hù)，為企業(yè)釋放極大潛力。數(shù)字孿生行業(yè)壁壘（一）數(shù)字孿生品牌壁壘機(jī)場(chǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)及應(yīng)用可為機(jī)場(chǎng)規(guī)劃、機(jī)場(chǎng)建設(shè)、機(jī)場(chǎng)維護(hù)、機(jī)場(chǎng)安全管理提供專(zhuān)業(yè)地理信息、實(shí)時(shí)定位、全生命周期管理等服務(wù)，因此其系統(tǒng)的安全性、精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性尤為重要，更高的品牌知名度意味著更加成熟的產(chǎn)品和更為完善的服務(wù)體系，過(guò)往成功案例和品牌影響力對(duì)于機(jī)場(chǎng)方購(gòu)買(mǎi)決策影響較大。而樹(shù)立一個(gè)一流品牌又需要長(zhǎng)期的資金、技術(shù)投入和積累，并反復(fù)接受市場(chǎng)考驗(yàn)。因此，新進(jìn)入者很難快速建立并維持穩(wěn)定的業(yè)務(wù)渠道。（二）數(shù)字孿生人才壁壘數(shù)字孿生軟件及應(yīng)用，對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的要求高。要求軟件開(kāi)發(fā)人員既能綜合運(yùn)用時(shí)空數(shù)據(jù)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、模擬仿真、人工智能等技術(shù)，還能針對(duì)特定場(chǎng)景進(jìn)行獨(dú)有的特征定制研發(fā)，一般企業(yè)很難同時(shí)具備技術(shù)。同時(shí)，機(jī)場(chǎng)、航司、水利等重要設(shè)施環(huán)境的位置定位精準(zhǔn)性要求非常高，但實(shí)際上的地理形態(tài)差別比較大，信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性又比較容易受到氣候和周?chē)姶艌?chǎng)的影響，這對(duì)軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)實(shí)力要求比較高。若依靠自身研究開(kāi)發(fā)，需要較長(zhǎng)時(shí)間的積累，并需要對(duì)核心技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)投入，因此形成了人才壁壘。（三）數(shù)字孿生技術(shù)壁壘作為知識(shí)密集型行業(yè)，需滿足不同學(xué)科的交叉融合和重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展更新的需要，技術(shù)壁壘較高。機(jī)場(chǎng)、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求多樣性進(jìn)一步加大了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的技術(shù)難度和創(chuàng)新要求。同時(shí)，由于人們對(duì)飛機(jī)出行普遍具有較高的時(shí)效性要求，但涉及公共交通安全，如何在客戶(hù)對(duì)時(shí)間緊迫性的要求和確保出行安全上作出權(quán)衡是機(jī)場(chǎng)建設(shè)中面對(duì)的一個(gè)非常棘手的問(wèn)題，因此機(jī)場(chǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)及應(yīng)用對(duì)穩(wěn)定性和安全性要求也相對(duì)較高。產(chǎn)品成熟度、系統(tǒng)完善性、定制開(kāi)發(fā)效率、系統(tǒng)可擴(kuò)展性與技術(shù)服務(wù)水平作為客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)的重要考慮因素，也使得擁有全面成熟的產(chǎn)品體系和領(lǐng)先研發(fā)技術(shù)的服務(wù)廠商在該領(lǐng)域內(nèi)具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也對(duì)潛在的市場(chǎng)進(jìn)入者形成較高的技術(shù)壁壘。數(shù)字孿生建筑典型應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)字孿生建筑的核心環(huán)節(jié)在于BIM的應(yīng)用。具體到BIM軟件的核心領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)廠商占建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，建筑信息化模型軟件市場(chǎng)仍以國(guó)外廠商為主導(dǎo)。典型的數(shù)字孿生平臺(tái)有達(dá)索3Dexperience、ANSYSTwinBuilder、微軟Azure、上海優(yōu)也ThingswiseiDOS。數(shù)字孿生數(shù)字孿生像一面鏡子一樣可以建立與真實(shí)世界一樣的虛擬世界，具有高保真的特性。但數(shù)字孿生又不僅僅是一面鏡子，因?yàn)樗哂薪换バ裕ㄟ^(guò)物理世界的映射可以真實(shí)地感知、驗(yàn)證以及預(yù)測(cè)物理世界系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，不斷優(yōu)化直到系統(tǒng)最優(yōu)。政策支持及智慧城市建設(shè)加快，驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)數(shù)字孿生行業(yè)發(fā)展數(shù)字孿生是一種能將物理世界和數(shù)字世界打通實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的復(fù)合技術(shù)，在我國(guó)，數(shù)字孿生也得到了政策支持。目前數(shù)字孿生城市已成為我國(guó)各地政府推進(jìn)智慧城市建設(shè)的主流模式選擇，產(chǎn)業(yè)界也將其視為技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)、發(fā)展的新機(jī)遇，數(shù)字孿生應(yīng)用已在智能市政、智慧交通、智能環(huán)保等領(lǐng)域率先展開(kāi)，行業(yè)持續(xù)向好。數(shù)字孿生，可簡(jiǎn)單理解為，是一個(gè)和真實(shí)世界同步變化的虛擬系統(tǒng)。數(shù)字孿生中的物理對(duì)象和數(shù)字空間能夠雙向映射、動(dòng)態(tài)交互和實(shí)時(shí)連接，因此數(shù)字孿生具備以多樣的數(shù)字模型映射物理實(shí)體的能力，具有能夠在不同數(shù)字模型之間轉(zhuǎn)換、合并和建立表達(dá)的等同性。數(shù)字孿生技術(shù)具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力，能夠針對(duì)多尺度、多物理、多層級(jí)的模型內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展。數(shù)字孿生技術(shù)要求數(shù)字化，即以一種計(jì)算機(jī)可識(shí)別和處理的方式管理數(shù)據(jù)以對(duì)隨時(shí)間軸變化的物理實(shí)體進(jìn)行表征。表征的對(duì)象包括外觀、狀態(tài)、屬性、內(nèi)在機(jī)理，形成物理實(shí)體實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)字虛體映射。數(shù)字孿生的保真性指描述數(shù)字虛體模型和物理實(shí)體的接近性。要求虛體和實(shí)體不僅要保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，在狀態(tài)、相態(tài)和時(shí)態(tài)上也要仿真。值得一提的是在