工业互联网产业联盟：工业数字孪生白皮书（2021）

编写说明近些年，随着我国工业互联网创新发展战略深入实施，部分应用企业已基于工业互联网完成了数字化、网络化改造，少数头部企业渴望通过工业互联网开展智能化升级。作为工业互联网数据闭环优化的核心使能技术，数字孪生具备打通数字空间与物理世界，将物理数据与孪生模型集成融合，形成综合决策后再反馈给物理世界的功能，为企业开展智能化升级提供了新型应用模式。与此同时，当前产业界对于工业数字孪生定义及内涵尚未形成统一认识，亟需系统梳理相关概念定义、关键技术、应用场景和实施路径，凝聚和深化产业共识，加速工业数字孪生技术创新和产业实践。在此背景下，中国信通院和工业互联网产业联盟共同组织编写了《工业数字孪生白皮书（2021）》，系统梳理了工业数字孪生技术、产业、应用的发展现状，并在一定程度上对未来发展趋势进行了研判。本报告主要分为六个部分。第一部分介绍了工业数字孪生内涵及意义，给出了数字孪生功能架构。第二部分介绍了数字孪生技术体系，分析了关键技术发展趋势。第三部分总结数字孪生应用发展态势，重点研究了数字孪生应用发展范式，给出不同行业应用特点。第四部分分析了产业布局动向，给出不同类型供给企业发展数字孪生的整体策略。第五部分研究了美国、德国、中国等不同国家数字孪生发展现状和优劣势。第六部分是全篇的总结和展望。一、工业数字孪生内涵及意义 1（一）发展脉络 1（二）定义及功能架构 1（三）发展数字孪生意义 2二、技术体系及关键技术 4（一）技术体系架构 4（二）数字支撑技术体系 4（三）数字线程技术体系 5（四）数字孪生体技术体系 6（五）人机交互技术 8三、应用发展态势 9（一）应用发展范式 9（二）典型应用场景 11（三）垂直行业应用特点 13四、产业布局动向 22（一）产业体系分析 22（二）企业合作分析 25（三）巨头发展布局分析 26五、主要国家发展态势分析 28（一）美国发展态势分析 28（二）德国发展态势分析 29（三）中国发展态势分析 30（四）其他国家分析 30六、展望 31目 录CONTENTS第一章 工业数字孪生内涵及意义1工业数字孪生白皮书(2021)一、工业数字孪生内涵及意义（一）发展脉络工业数字孪生发展经历了三个阶段，其发展背后是数字化技术在工业领域的演进与变革。第一阶段，概念发展期。2003年，美国密歇根大学Michael Grieves教授首次提出了