1.6.1 各國的政策和發展

1 中國的政策及應用

（1）數字孿生整體戰略

國家發展改革委和中央網信辦在2020年4月7日，發布了《關于推進“上云用數賦智”行動培育新經濟發展實施方案》，通常稱為“發改高技[2020]552號文件”。它首次指出數字孿生是七大新一代數字技術之一，其他六種技術為大數據、人工智能、云計算、5G、物聯網和區塊鏈。同時該文件還單獨提出了“數字孿生創新計劃”，即為我國數字孿生國家戰略，該計劃要求“引導各方參與提出數字孿生的解決方案”。雖然我國提出數字孿生國家戰略并不是最早的，但把數字孿生作為一個產業提出，則早于英國、美國、德國和日本。七大新一代數字技術中蘊含的數字化、網絡化、智能化、服務化的技術特點與第四次工業革命的發展趨勢高度融合，也是數字孿生技術作為新經濟驅動力的重要體現，其潛在價值巨大。

在2021全球數字經濟大會上，中國信息通信研究院發布的《全球數字經濟白皮書》顯示，2020年，全球47個國家數字經濟規模總量達到32.6萬億美元，同比名義增長3.0%，占GDP比重為43.7%。我國數字經濟規模為5.4萬億美元，位居世界第二；同比增長9.6%，位居世界第一。隨著“工業4.0”的提出，數字孿生等新興技術逐漸進入人們視野，熱度不斷攀升，備受行業內外關注。我國也相繼制定了網絡強國、數字中國的重要發展戰略。

（2）數字孿生城市戰略

《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》提出，堅定不移建設制造強國、質量強國、網絡強國、數字中國，必須加快數字化發展，推動產業與經濟的數字化，努力建設以人為核心的新型城市，為數字孿生城市的發展指明了道路。數字孿生城市有助于未來城市的可持續發展、漸進式的競爭力提升，是多方高端資源整合的平臺載體，是新一代信息技術綜合應用的典型例子。近年來，國家發展改革委、科技部、工業和信息化部、自然資源部、住房和城鄉建設部等部委密集出臺政策文件推動CIM及BIM相關技術與數字孿生的高度融合與各方產業的快速發展，推動數字孿生城市構建過程中的技術突破。如2020年2月工信部在《建材工業智能制造數字轉型三年行動計劃（2020—2022年）》中提出，運用計算建模、實時傳感、仿真技術等手段推動BIM技術的深層次發展；2020年9月住房和城鄉建設部在《城市信息模型（CIM）基礎平臺技術導則》中倡導各地積極開展CIM基礎平臺建設。

在地方信息化發展以及區域試點等關鍵舉措方面，數字孿生技術同樣起著重要的作用。2021年4月1日，河北雄安新區成立四周年，智能城市建設運動史無前例，在《國務院關于河北雄安新區總體規劃（2018—2035年）的批復》中明確指出，數字城市與現實城市要同步規劃、數字城市與物理城市同頻共振、同步建設，適度超前布局智能基礎設施，推動全域智能化應用服務實時可控，建立健全大數據資產管理體系，打造具有深度學習能力、全球領先的數字城市，可謂數字中國藍圖構建的示范性工程。上海市發布的《關于進一步加快智慧城市建設的若干意見》明確指出，智慧城市是城市能級和核心競爭力的重要體現，是上海建設具有全球影響力的科技創新中心的重要載體，要努力將上海建設成為全球新型智慧城市的排頭兵，國際數字經濟網絡的重要樞紐，引領全國智慧社會、智慧政府發展的先行者，智慧美好生活的創新城市。《智慧海南總體方案（2020—2025年）》提出，全面引入新理念、新模式、新機制、新應用，充分運用先進技術和前沿科技，以打造“數字孿生第一省”為主要手段，通過將人、車、物、空間等城市數據全域覆蓋，形成可視、可控、可管的數字孿生城市，進而實現城市空間價值增值、城市精細化治理以及智能規劃決策等。《廣東省推進新型基礎設施建設三年實施方案（2020—2022年）》中指出，要積極推動省內智慧城市工程建設，探索構建“數字孿生城市”實時模型，實現實體城市向數字空間的全息投影，構建“萬物互聯、無時不有、無處不在”的城市大腦神經感知網絡，支持廣州、深圳等有條件的城市建設“城市大腦”，最終為“數字政府”改革建設提供堅實可靠的數字底座。“十四五”時期，北京城市副中心將以建設世界智慧城市典范為目標，打造數字孿生城市，讓城市“能感知、會思考、可進化、有溫度”，加快打造數字孿生城市運行底座，融合基礎地理、建筑信息等數據開展三維城市建模，并促進數字孿生城市應用試點，以提升市民獲得感。

2 其他國家的政策及應用

2020年，美、英等國將數字孿生從局部探索提升為國家戰略，加大對數字孿生城市的重視，分別將數字孿生上升為國家戰略政策并積極推進。2020年4月，英國重磅發布《英國國家數字孿生體原則》，講述構建國家級數字孿生體的價值、標準、原則及路線圖。2020年5月，美國組建數字孿生聯盟，聯盟成員跨多個行業進行協作，相互學習，并開發各類應用。美國工業互聯網聯盟將數字孿生作為工業互聯網落地的核心和關鍵，正式發布《工業應用中的數字孿生：定義，行業價值、設計、標準及應用案例》白皮書。德國工業4.0參考框架將數字孿生作為重要內容。

新加坡、法國等深入開展數字孿生城市建設。隨著5G、物聯網產業的快速發展，數字孿生能力進一步凸顯，全球各國紛紛把握機遇，實施數字孿生推進計劃。新加坡率先搭建了“虛擬新加坡”平臺，用于城市規劃、維護和災害預警項目。法國高規格推進數字孿生巴黎建設，打造數字孿生城市樣板，虛擬教堂模型助力巴黎圣母院“重生”。

為了確保由歐盟發起的兩項計劃——綠色協議（Green Deal，在2050年實現歐洲地區“碳中和”）和數字化戰略（Digital Strategy）順利實現，氣候學家和計算機科學家發起了“目的地地球倡議”（Destination Earth Initiative）項目。這一項目旨在建立一個全面和高精度的數字孿生地球，在空間和時間上精確監測和模擬氣候發展、人類活動和極端事件等，預計從2021年中期開始執行，并運行長達10年時間。這一項目由歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）、歐洲航天局（ESA）和歐洲氣象衛星開發組織（EUMETSAT）聯合推動。

2020年，日本東京公開了“東京都3D視覺化實證項目”，該項目以現實空間數據化的技術“數字孿生”為目標，旨在解決日益復雜的社會問題，提高都市人的生活質量，最終提高東京的經濟效益。在“東京都3D視覺化實證項目”中，研究人員通過“數字孿生”技術制作了西新宿、澀谷、六本木區域的3D都市模型，利用這些模型進行了模擬實驗，驗證了它們在人口流動和防災減災等方面的效果，從而推動城市基礎設施建設。

俄羅斯計劃在2024年完成有關將“數字孿生”技術引入航空發動機的研究工作。據俄羅斯聯合發動機公司（UEC）創新開發部門的資深專家伊凡·季莫菲耶夫（Ivan Timofeev）透露，俄羅斯國內數十家企業將一起解決這個問題，數字孿生將是一個統一的研究系統，它描述產品在整個生命周期中的操作。這項技術的實施將加速俄羅斯航空發動機新產品的開發，減少其測試、認證和投入生產的時間。從專家的角度來看，數字孿生的創建將增加俄羅斯國產發動機的競爭優勢。

意大利國家鐵路集團FerroviedelloStato Italian旗下子公司Italferr S. p. A作為意大利和國際大型基礎設施項目領軍企業，在普通鐵路、高鐵、公路運輸等多領域運用數字孿生技術與BIM方法，實現了基礎設施項目的設計決策、管理方式、施工流程等方面的全面可視化、可洞察，提高了工程質量與團隊協作效率，降低了設計成本與施工過程的變更成本，促進了當地的現代化交通體系的完善。2018年8月莫蘭迪橋倒塌后，意大利熱那亞市的Pergenova Consortium公司委托Italferr在Polcevera河上設計新建一座200米長的高架橋路段。Italferr創建了數字孿生模型，以支持設計階段的BIM工作流。數字孿生模型廣泛應用于先進的設計環境，可以幫助設計團隊在設計過程中隨時進行協作和模擬資產的性能。項目團隊在基于ProjectWise的互聯數據環境中創建了數字孿生模型，使用Bentley公司的開放式建模和模擬應用程序來管理多專業項目團隊的數據流。利用MicroStation、Open-Roads和OpenBuildings Designer等軟件，項目團隊創建了地形、道路和相關土木工程以及機械和電氣系統的數字模型。

漢南大橋作為韓國基礎設施系統的重要組成部分，在經過40多年的運行，該大橋以及同時期的數百座大橋大部分出現了不同程度的老化問題，達到預期的使用壽命，亟待修繕。但與此同時需保證修繕期間不影響正常交通。橋梁修繕團隊借助數字孿生與新一代BIM技術，先對當前橋梁狀況做出全面評估，然后制定完善的維護計劃以及評估體系。此外，該修繕工程還利用數字孿生模型和圖像處理與跟蹤方法，對裂縫、材料降解、鋼構件腐蝕等問題引入自動損壞檢查機制，用于分析橋梁的未來表現。數字孿生技術的成功應用助力漢南大橋修繕不停運。

澳大利亞新南威爾士州政府已啟動了悉尼西部地區建筑和自然環境的虛擬4D模型，其中包含建筑物、地層平面圖、地形、物業邊界和公用事業（例如電力、自來水和下水道）等數據。4D模型是帶有時間的3D描繪，因此用戶可以根據歷史或未來場景創建模型。該模型的主要優點是讓城市規劃師、地產商和政策制定者做出更明智的決策，將公共機構和私營部門的數據匯總，從而更好地預測和管理交通擁堵、監測土地覆蓋和結構變化以及預測山火。