本书先介绍了数字孪生的兴起与发展，给出了数字孪生的定义及功能架构；其次分析了数字孪生技术应用及产业发展态势；再次从供给侧与应用侧分析了我国数字孪生的发展现状，以及目前在技术、产业、应用方面面临的瓶颈；末尾介绍了产业供给侧解决方案、应用侧案例及第三届中国工业互联网大赛工业互联网 数字孪生专业赛优秀案例。

这是一本系统阐述数字孪生的图书，涵盖从技术、产业到应用的各个层面；

作者依托中国信息通信研究院在工业互联网及智能制造领域的深厚积淀；

在书中针对数字孪生的演进脉络、宏观定义、理论体系、产业体系以及发展现状进行全面论述

并辅以大量案例说明，观点鲜明，案例详实，对于产业领域推动数字孪生发展建设大有裨益。

刘阳 中国信息通信研究院工业互联网技术产业创新研究部副主任，工业互联网产业联盟数字孪生特设组负责人，主要从事工业互联网、工业数字孪生政策产业研究。参与《工业互联网创新发展三年行动计划（20212023）》《十四五信息化和工业化深度融合发展规划》等政策文件的编制，牵头编写《工业数字孪生白皮书（2021）》《工业互联网平台白皮书（平台价值篇）》，牵头编制多份地方工业互联网规划，发表多篇工业互联网、工业数字孪生相关文章。 赵旭 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工程师，目前从事信息化与工业化融合、工业互联网相关工作。曾参与撰写《工业互联网平台白皮书2019》等政策支撑文件，组织筹办工业数字孪生大赛等。 朱敏 中国信息通信研究院党委委员，中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所总支书记、所长，正高级工程师，专注于工业互联网、智能制造、数字化转型的政策、规划、产业和应用研究，牵头支撑编制了《关于深化新一代信息技术与制造业融合发展的指导意见》等多份政策文件，主持建设工业互联网平台创新与测试验证工业和信息化部重点实验室，带领团队为行业数字化转型提供技术服务。 刘默 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所副所长，正高级工程师，主要从事工业互联网、智能制造等方面研究。《关于深化互联网 先进制造业发展工业互联网的指导意见》《工业互联网创新发展行动计划（20212023）》《智能制造工程实施指南（20162020年）》等政策的主要执笔人，发布《工业互联网体系架构》《工业互联网平台白皮书》等研究成果。 田洪川 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所副所长，正高级工程师，主要从事工业互联网、智能制造等方面研究。《工业互联网体系架构1.0》起草者，曾主持新一代信息技术与新产业革命、智能制造发展生态体系、智能制造实施路径研究等课题。曾参与承担国家跨行业、跨领域平台遴选，工业互联网创新发展工程和集成应用试点示范等工作。 刘棣斐 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所智能制造研究部主任，高级工程师。主要从事信息化与工业化融合、工业互联网、数字孪生及重大装备等方面的研究工作。支撑《关于深化互联网 先进制造业发展工业互联网的指导意见》《工业互联网平台建设及推广指南》《工业互联网平台评价方法》等政策制定，参与《工业互联网平台白皮书》《工业互联网体系架构2.0》等编写。 孙绍铭 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所工程师，主要从事工业互联网、数字孪生领域研究和支撑工作。参与编制《工业互联网平台白皮书（应用价值篇）》、IEEE标准《工业数字孪生成熟度模型和评价方法》等。支撑实施《江苏省制造业智能化改造和数字化转型三年行动计划（20222024年）》。

第1章 工业数字孪生概述 / 001

1.1　工业数字孪生的发展脉络 /　002

1.2　工业数字孪生的定义及功能架构 /　002

1.3　发展工业数字孪生的意义 /　004

1.4　工业数字孪生技术体系架构 /　005

1.4.1　数字支撑技术 /　006

1.4.2　数字线程技术 /　006

1.4.3　数字孪生体技术 /　008

1.4.4　人机交互技术 /　010



第2章　数字孪生技术应用及产业发展态势 /　013

2.1　数字孪生技术应用的发展范式 /　014

2.2　数字孪生的典型应用场景 /　017

2.3　垂直行业的应用特点 /　018

2.3.1　流程行业分析 /　018

2.3.2　多品种小批量离散行业分析 /　022

2.3.3　少品种大批量离散行业分析 /　025

2.4　工业数字孪生产业体系分析 /　029

2.4.1　数字线程工具供应商呈现两极分化特点 /　030

2.4.2　建模工具供应商加快布局 /　030

2.4.3　孪生模型服务供应商构筑创新型数字孪生应用模式 /　031

2.5　多类主体构建深层次数字孪生应用 /　032

2.5.1　建模工具服务商与平台企业合作，实现数据和模型的汇聚打通 /　032

2.5.2　建模工具服务商与新一代信息技术企业合作，优化数字孪生建设及应用 /　033

2.5.3　建模工具服务商与垂直行业合作，提升数字孪生解决方案实施能力 /　033

2.6　巨头企业打造数字孪生核心竞争力 /　034

2.6.1　西门子构建虚实互动的工厂级数字孪生解决方案 /　034

2.6.2　达索公司构建闭环优化的产品数字孪生解决方案 /　034

2.6.3　施耐德电气公司打造行业专属的全套解决方案 /　035

2.7　美国全方位布局数字孪生 /　035

2.8　德国加快打造数字孪生竞争优势 /　037

2.9　中国数字孪生市场活跃 /　038

2.10　其他国家尚未形成体系布局 /　039

2.11　工业数字孪生趋势展望 /　039



第3章　供给侧解决方案 /　041

3.1　数字线程工具供应商的MBSE平台工具 /　042

3.1.1　PTC-MBSE解决方案 /　042

3.1.2　数设科技的MODELWORX /　046

3.1.3　世冠科技的GCAir /　050

3.2　数字线程工具供应商的管理壳平台工具 /　053

3.2.1　东软集团的管理壳平台工具 /　053

3.2.2　菲尼克斯的电气管理壳平台工具 /　054

3.2.3　中国科学院沈阳自动化研究所的管理壳平台工具 /　056

3.3　建模工具供应商的产品研发工具 /　060

3.3.1　PTC-Creo/CAE工具 /　060

3.3.2　艾迪普的iArtist 3D实时建模工具 /　062

3.3.3　云道智造的Simdroid /　065

3.3.4　普汉科技的多行业几何建模工具 /　069

3.3.5　数洋智慧的流体仿真平台DO-CFD /　071

3.3.6　英特仿真的INTESIM-MultiSim多物理场仿真及优化平台 /　074

3.3.7　远算科技的格物仿真云平台 /　077

3.3.8　中汽数据的基于深度强化学习的有限元网格自动划分工具软件 /　080

3.4　建模工具供应商的事件仿真工具 /　083

3.4.1　傲林科技的事件网络技术 /　083

3.4.2　北京航天智造的虚拟工厂服务套件 /　086

3.4.3　东软集团的连续系统仿真工具 /　090

3.4.4　明材教育科技的数字孪生应用开发系统 /　091

3.4.5　华龙讯达的木星数字孪生开发平台 /　094

3.4.6　英特仿真的数字人软件 /　098

3.4.7　中冶赛迪的铁水铁路调度仿真库 /　100

3.4.8　中冶赛迪的StreamDEM /　101

3.5　建模工具供应商的数据建模工具 /　102

3.5.1　寄云科技的大数据分析建模平台DAStudio /　102

3.5.2　数码大方的CAXA 3D实体设计 /　107

3.5.3　东软集团的数据建模工具 /　110

3.5.4　朗坤的苏畅工业数据智能平台 /　111

3.5.5　沈阳自动化研究所的数据建模工具 /　116

3.5.6　震兑工业的白泽数字孪生管理系统 /　120

3.5.7　智模软件的供应链优化大师 /　123

3.6　建模工具供应商的业务流程建模工具 /　125

3.6.1　大通惠德的设备状态智能监测与故障诊断平台 /　125

3.6.2　朗坤的设备机理建模平台 /　128

3.7　孪生模型服务供应商产品研发模型服务商 /　132

3.7.1　PTC的产品研发模型服务 /　132

3.7.2　北京航天智造的航空航天行业工业机理模型托管平台 /　134

3.7.3　格物致道的设备研发运维数字孪生平台 /　138

3.7.4　忽米网络的忽米瑶光 /　140

3.7.5　鸣启数字科技的Factory Building /　143

3.8　孪生模型服务供应商装备机理模型服务商 /　147

3.8.1　博华科技的基于数字孪生的高价值装备智能运维平台 /　147

3.8.2　宜视智能的ARS数字孪生解决方案 /　152

3.9　孪生模型服务供应商生产工艺模型服务商 /　153

3.9.1　优倍自动化的优倍云MES /　153

3.9.2　上海优也的数字孪生模型与数据集成分析综合解决方案 /　157

3.9.3　今天国际的数字孪生管控系统2.0 /　160

3.9.4　火星视觉的工厂数字孪生智慧监管平台 /　163



第4章　应用侧典型案例 /　169

4.1　海尔的全流程数字孪生平台 /　170

4.1.1　优势分析 /　170

4.1.2　实施步骤及路径 /　172

4.1.3　案例推广应用价值 /　172

4.1.4　实施效果 /　173

4.2　湃睿科技的汽车雷达数字孪生虚拟监控系统 /　173

4.2.1　优势分析 /　175

4.2.2　实施步骤及路径 /　176

4.2.3　案例推广应用价值 /　176

4.2.4　实施效果 /　177

4.3　摩尔公司的摩尔数字孪生智能工厂 /　178

4.3.1　优势分析 /　178

4.3.2　实施步骤及路径 /　180

4.3.3　案例推广应用价值 /　181

4.3.4　实施效果 /　181

4.4　石化盈科的基于数字孪生的ProMACE平台 /　182

4.4.1　优势分析 /　183

4.4.2　实施步骤及路径 /　184

4.4.3　案例推广应用价值 /　185

4.4.4　实施效果 /　185

4.5　ANSYS/阿里巴巴的电力变压器设备数字孪生 /　185

4.5.1　优势分析 /　185

4.5.2　实施步骤及路径 /　186

4.5.3　案例推广应用价值 /　188

4.5.4　实施效果 /　189

4.6　战未科技的数字孪生风力发电机系统 /　189

4.6.1　优势分析 /　189

4.6.2　实施步骤及路径 /　191

4.6.3　案例推广应用价值 /　191

4.6.4　实施效果 /　191

4.7　恒力石化的基于数字孪生的流程行业产线应用 /　192

4.7.1　优势分析 /　194

4.7.2　实施步骤及路径 /　194

4.7.3　案例推广应用价值 /　195

4.7.4　实施效果 /　196

4.8　机械九院的红旗HE焊装工厂 /　196

4.8.1　优势分析 /　196

4.8.2　实施步骤及路径 /　197

4.8.3　案例推广应用价值 /　197

4.8.4　实施效果 /　198

4.9　朗坤智慧科技的智能化设备健康管理与故障诊断系统 /　198

4.9.1　优势分析 /　199

4.9.2　实施步骤及路径 /　201

4.9.3　案例推广应用价值 /　202

4.9.4　实施效果 /　202

4.10　朗坤智慧科技的上海KSB远程精准运维平台 /　203

4.10.1　优势分析 /　204

4.10.2　实施步骤及路径 /　205

4.10.3　案例推广应用价值 /　206

4.10.4　实施效果 /　206

4.11　安世亚太的空调系统数字孪生应用案例 /　207

4.11.1　优势分析 /　207

4.11.2　实施步骤及路径 /　208

4.11.3　案例推广应用价值 /　211

4.11.4　实施效果 /　212

4.12　西奥电梯的先进制造数字孪生应用案例 /　212

4.12.1　优势分析 /　213

4.12.2　实施步骤及路径 /　213

4.12.3　案例推广应用价值 /　216

4.12.4　实施效果 /　216

4.13　上海及瑞的福田汽车数字孪生应用案例 /　217

4.13.1　优势分析 /　217

4.13.2　实施步骤及路径 /　218

4.13.3　案例推广应用价值 /　218

4.13.4　实施效果 /　219

4.14　轨道交通的工艺仿真与工厂仿真综合应用 /　219

4.14.1　优势分析 /　220

4.14.2　实施步骤及路径 /　220

4.14.3　案例推广应用价值 /　222

4.14.4　实施效果 /　223

4.15　通力的科研生产一体化平台 /　223

4.15.1　优势分析 /　223

4.15.2　实施步骤及路径 /　224

4.15.3　案例推广应用价值 /　227

4.15.4　实施效果 /　228

4.16　盈趣科技的消费电子产品智能生产线 /　228

4.16.1　优势分析 /　228

4.16.2　实施步骤及路径 /　229

4.16.3　案例推广应用价值 /　230

4.16.4　实施效果 /　230

4.17　互时科技的管道数字孪生施工管理 /　232

4.17.1　优势分析 /　232

4.17.2　实施步骤及路径 /　233

4.17.3　案例推广应用价值 /　234

4.17.4　实施效果 /　234

4.18　中科辅龙的流程工业数字车间 /　235

4.18.1　优势分析 /　235

4.18.2　实施步骤及路径 /　236

4.18.3　案例推广应用价值 /　237

4.18.4　实施效果 /　237



第5章　第三届中国工业互联网大赛工业互联网 数字孪生专业赛案例 /　239

5.1　算法赛 /　240

5.1.1　北京大学针对锡膏印制技术的缺陷预测与改进方案 /　240

5.1.2　海河大学锡膏性状对产品质量的影响因素分析 /　244

5.1.3　南京航空航天大学基于LightGBM的SMT分类模型及改进方案 /　247

5.1.4　安徽大学锡膏印制质量影响因素的数学建模 /　251

5.1.5　安徽工程大学锡膏印制质量与生产率提升方案 /　255

5.1.6　安徽信息工程学院丝印全连接神经网络模型 /　262

5.1.7　哈尔滨工程大学基于机器学习的SMT锡膏印制质量研究 /　267

5.1.8　中国民用航空局锡膏印制过程的质量预测及优化 /　271

5.1.9　中国科学院自动化研究所SMT丝印工艺质量预测与优化 /　275

5.2　创意赛 /　280

5.2.1　新奥集团油气管道数字孪生体解决方案 /　280

5.2.2　海尔基于COSMOPlat工业互联网平台的数字孪生应用解决方案 /　288

5.2.3　共生物流/安徽师范大学/安徽工程大学基于数字供应链孪生的智慧物流解决方案 /　293

5.2.4　美云智数M.IoT数字孪生灯塔工厂 /　298

5.2.5　南方电网面向新型电力系统的新基建 /　302

5.2.6　容知日新基于预测性维护的设备智能运维平台解决方案 /　305

5.2.7　中国民航大学清洗设备运维的数字孪生解决方案 /　309

5.2.8　中铁设计数字中心面向铁路工程设计的数字孪生解决方案 /　313