数字孪生各领域企业分类及态势如何？

想了解更多相关内容，可以下载报告《数字孪生城市产业图谱研究报告（2022年）》查看，以下内容都是根据该报告总结的，仅供参考。

1．孪生建模领域

从技术特点考虑，将孪生建模企业分为几何建模和物理建模两大 阵营。一是几何建模，主要基于形状结构、尺寸、外观等几何属性构 建模型，根据功能不同，可细分为通用建模软件、设计建模软件（正 向设计）和测绘建模软件（逆向重建）。其中，通用建模主要以3DSmax、 Maya，以及 SketchUp 等国外软件为主；设计建模包括 AutoCAD、中 望 CAD 等三维 CAD 类软件，Revit、BIMFace 等 BIM 设计类软件， 以及 CityEngine 参数化设计类软件；测绘建模又分为 TopDot、 GeoMagic、ImageWare/NX 等点云重建类软件，ContextCapture、 Photomesh 等影像重建类软件，和 CIM Generator、SVSModeler 等实 体重建类软件。二是物理建模企业，主要基于运动学、动力学等物理 属性构建模型，代表企业如微软、安斯科技、澳汰尔软件、安怀信、 世冠科技、前沿动力等。

建模产品亟需实现关键核心技术国产化。目前 CAD、CAE 等核 心建模产品市场由国外企业主导，据相关研究报告显示，达索、西门 子、PTC 以及 Autodesk 在我国 CAD 软件市场占有率达 90%以上4， 2021 年 ANSYS、西门子和达索系统在我国 CAE 软件市场排名前三， 三家市场占有率合计超过 45%5。中望软件等本土企业在 2D CAD 领 域掌握多项关键核心技术，可实现国产替代，但 3D CAD 领域关键的 三维几何建模引擎技术仍掌握在国外企业手中，具有很强的技术壁垒。 在 CAE 领域，根据相关研究，本土企业以代理国外产品和基于开源 的二次开发为主，完全独立自主研发的企业较少。2021 年 11 月，工 业和信息化部印发《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》， 提出研发推广计算机辅助设计、仿真、计算等工具软件，突破三维几何建模引擎、约束求解引擎等关键技术，国产建模产品和其关键核心 技术将在“十四五”时期进行重点突破。

BIM、CIM 产业快速发展、日臻壮大。政策红利、城镇化发展和 人工智能等技术进步推动 BIM 和 CIM 行业快速发展。伴随着实景三 维、数字孪生等理念与实践推进，BIM 进入快速发展期，BIM 咨询、 设计、施工等均出现爆发式增长，在基础设施建设和工业建筑中应用 BIM 的企业占比提高近 20%6。在 CIM 领域，据中国信通院不完全统 计，2022 年以 CIM 为核心的数字孪生城市整体市场继续保持增长， CIM 招标数量增加 110 个，增长 20%。

人工智能技术逐渐应用于建模领域，图片建模、视频建模成为未 来发展趋势。谷歌基于NeRF神经网络形成室外建模技术路线，不需 要倾斜摄影，直接通过照片就可AI重建。Meta元宇宙通过照片对人等 实体低成本建模，几分钟即可完成人体 3D建模，建立“即时化身”。 智汇云舟运用了人工智能、三维GIS、数字孪生技术，重构实时实景 三维城市环境，单机支持实时 64 路视频同时空间场景动态孪生，正 在研究利用视频建模，未来将有效降低建模成本与时间。

2．可视化渲染领域

按技术路径划分，可视化渲染企业可分为两大阵营。一是轻量化 引擎企业基于WebGL的图形化渲染技术，从小场景切入提升可视化渲 染效果，一般采用端渲染，代表企业有优锘科技、秉匠科技以及易知 微等。二是重量级引擎企业基于影视、游戏等客户端侧的图形化渲染 技术，从大场景切入进入Web应用领域，一般基于云渲染模式，代表 企业有 51WORLD、睿呈时代、数字冰雹以及飞渡科技等。相较于重 量级引擎，轻量化引擎的可视化效果稍差，深度应用空间受限。当前， 轻量化引擎国产化水平较高，由于部署及业务二次开发相对复杂等问 题，重量级引擎国产化水平低。未来，配套生产软件国产化水平发展 迅速，可视化渲染引擎适配国产化数据库、硬件是趋势。

轻量化引擎逐步向大尺度场景可视化渲染场景发展。大部分轻量 化引擎渲染厂商最初在某个行业实现可视化应用，随着网络和硬件性 能提升，国产化引擎渲染效果大幅度提升，逐步向大尺度场景可视化 渲染场景渗透。例如优锘科技从 2014 年开始转向浏览器原生支持的 WebGL引擎能力，在初期尝试了three.js之后，发现也难以满足复杂和 大型场景中的许多需求，因此开始自研ThingJS的WebGL引擎，以提 供对数字孪生可视化场景中许多独特要求的支持，并通过自主引擎有 力支撑上层工具的功能实现和扩展。

重量级引擎厂商向小尺度行业应用布局。大部分重量级引擎厂商 主要应用在城市等大场景，部分厂商正在通过云服务方式降低开发门 槛，向小尺度行业应用布局，提升行业包支撑能力。Unity游戏引擎 正在将其 2D/3D创作能力积极拓展到游戏以外的领域，并在中国成立 合资企业“Unity中国”，将开拓如建筑、汽车以及动画渲染更多领 域应用。部分企业积极开展国产游戏引擎研发，如光线云自主研发 RaysEngine云原生实时渲染引擎。整体来看，国产游戏引擎整处于迸 发前夜，预计 3-5 年进入商用阶段。

端渲染和云渲染融合应用成为未来发展趋势。目前，在国内轻量 化引擎厂商与重量级引擎厂商中，兼备端渲染和云渲染融合应用的厂商较少。随着“云”渲染趋势，数字冰雹将其C/S架构的可视化渲染 技术路线，转变为“端/流兼容”的B/S双渲染技术路线，兼容轻量化 “端渲染”和重量级“流渲染”两种技术平台。泰瑞数创则在已有的 流渲染平台之外，又推出支持C/S和B/S两种模式的端渲染技术平台， 可以实现一套场景数据用三种模式渲染。未来，还将有更多可视化渲 染厂商，在数字孪生园区、制造等行业应用中实现端渲染与云渲染的 融合应用。

3．仿真推演领域

基于技术路线维度，仿真推演企业可分为机理仿真、数据驱动仿 真和多智能体仿真三大板块。一是安世亚太、商询科技、软通智慧、 中仿智能科技、华如科技、速石科技等重点关注基于机理（数学）算 法模型的企业，主要面向航空航天、军事、车辆、船舶、工程机械、 能耗、流体环境等结构变化、风险评估、业务流程、控制交互进行仿 真推演。二是清鹏智能、51WORLD、泰瑞数创等基于数据驱动仿真 的企业，通过深度学习算法对城市人流、交通流等业务进行仿真推演。三是 MIT 人工智能实验室、北京大学智能仿生设计实验室等，研究 基于物理学规律和深度学习的多智能体复杂系统分析，支撑构建多物 理场、多学科耦合的数字孪生解决方案，该仿真推演模式尚不成熟， 正处于学习探索阶段。

仿真技术与建模技术、渲染技术一体化发展。建模是仿真的载体， 一般仿真软件企业通常也是建模企业。例如，软通智慧针对城市仿真 云 CitySim 的应用配套研发了城市数字孪生平台 CityTwins，提供仿 真推演所需的数据要素和概化模型的构建。一些渲染软件企业也基于 渲染引擎提供自然环境类的仿真推演能力。例如 51WORLD 既提供可视化渲染，也提供 3D 建模、模型仿真服务；睿呈时代 DeepWorld 孪 生可视平台，将地理信息、虚拟现实、实时渲染、人工智能等技术与 业务场景及其表达手法相融合。

仿真推演成果渲染可视载体呈现多样化趋势。例如软通智慧运用 数字沙盘、全息影像、Web 展示、交互体验、决策指令等方式实现仿 真推演结果与三维模型的叠加、渲染可视和智能交互服务；华如科技 综合运用网络互连、信息互通、虚实一体互操作技术，支撑试验场、 部队和实验室联合构建集实兵实装、实物/半实物模拟器、数字仿真 模型于一体的联合试验环境，形成异地分布、功能一体的逻辑靶场。

仿真推演具有较强的行业依赖性。由于不同领域的数据类型、建 模机理、业务流程等不同，仿真推演技术有很大差异，需要长期的行 业知识积累。数字世界对物理世界事件的精准模拟，有赖于仿真算法 的准确性，但当前仿真推演技术重视度不够，技术也不成熟，以数字 孪生城市为例，招标人对设计方案的要求多强调 GIS 建模、BIM 建 模、可视化渲染，很少强调仿真推演。总体来看，与孪生建模、可视 化渲染相比，仿真推演技术还处于起步期，在制造业领域较为成熟， 广域空间领域还处于成长期，未来有望形成一批细分行业仿真推演企 业。

4．感知标识领域

数字孪生建设需要以标识感知为前提。感知标识分为两部分，一 是感知，即通过物联感知设备感受事物的状态、特征和方式的信息， 按照一定的规律转换成可利用信号，用以表征目标外部特征信息的一种信息获取技术。二是标识，即对物理世界要素进行精准标注识别， 从而对实体对象快速索引、定位及关联信息加载，可利用地理空间网 格码、行政区域网格码等方式，实现对各实体要素进行数字化标识和 快速定位。

标识编码主要有北斗网格位置码、地理信息分类与编码规则、建 筑信息模型分类和编码标准、物联网标识编码。北斗网格位置码是为 我国自主研制的北斗导航定位系统设计的国家标准，能对地球上的空 间做到无缝嵌套剖分，大部分厂家为空间定位服务商，如北斗伏羲、 中科星图等企业。物体全域标识是数字城市中各物理城市及新建的物 联感知体系在城市信息模型平台中的唯一身份标识，遵循DIS、Handle 等国家标准，主要厂家有浪潮、苏州协同创新智能制造等。

根据应用领域不同，感知平台企业主要分为城域物联网平台和工 业物联网平台企业。城域物联网平台是在城市区域范围内，通过架设 特定信号传感接收设备，对人、车、物进行信息采集、交换和通讯， 使之达到智能化识别、定位、跟踪、监控、管理和统计分析的目的， 主要厂家有运营商，百度等互联网巨头，华为等科技型企业。工业物 联网平台主要通过设备进行全生命周期管理，构建多维、全面、实时 的设备信息管理、监控和数据处理体系，主要厂家有海尔、西门子、 三一重工等工业龙头企业，树根互联、小匠物联等第三方平台，以及 阿里、京东等互联网企业。

编码统一成为发展热点。国家和地方标准相继发布标识编码标准， 例如基于北斗网格码的《北斗网格位置码》（GB/T 39409-2020）标 准，基于 GIS 的《地理信息分类与编码规则》(GB/T 25529-2010)等。 但实践过程中，由于各类型数据相对独立，缺少统一编码体系及标准 格式，导致各类型、各行业、各部门编码不统一、数据不互通。未来， 编码统一将成为数字孪生领域发展热点。

物联感知平台已初具规模。互联网平台企业一方面通过内部跨层 级整合和新技术融合，提升平台一体化服务能力，另一方面通过产业 链上下游合作和集聚开发者群体，构建开发产业生态体系。例如阿里云 IoT 融合物联网操作系统 AliOS Things、边缘计算 Link Edge、网 络管理平台 Link WAN、开发平台 IoT Studio 等，提升产品一体化服 务能力，并与工业数字孪生平台 DigitalTwin 打通，构建反向控制反 馈能力。随着 IoT 技术的快速发展，物联网设备产生的数据呈爆炸式 增长，感知设备基本成熟，但是海量实时信息处理难。为了应对海量 时序数据的存储与处理的挑战，百度智能云推出天工 AIoT 平台 2.0， 包含时序时空数据库 TSDB 以及时空管理套件 SDMP 等核心产品和 服务。