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“十四五”規劃中各領域數字孿生政策梳理

2022-03-15

引言??數字孿生技術作為新型智慧城市建設的創新引領性技術,有利于打造孿生城市運行空間,強化城市大腦基礎能力,實現全域時空數據融合。數字孿生技術在推動智慧城市建設方面的作用已越來越受到重視。2021年3月,《國家“十四五”規劃綱要》明確提出要“探索建設數字孿生城市”,為數字孿生城市建設提供了國家戰略指引。此后,國家陸續印發了不同領域的“十四五”規劃,為各領域如何利用數字孿生技術促進經濟社會高質量發展做出了戰略部署。數字孿生技術應用工作委員會系統梳理了涉及數字孿生相關政策的“十四五”系列規劃15篇,領域涵蓋總體規劃、信息技術、工業生產、建筑工程、水利應急等領域,共同展望“十四五”數字孿生發展新藍圖。

數字孿生技術作為新型智慧城市建設的創新引領性技術,有利于打造孿生城市運行空間,強化城市大腦基礎能力,實現全域時空數據融合。數字孿生技術在推動智慧城市建設方面的作用已越來越受到重視。2021年3月,國家“十四五”規劃綱要明確提出要“探索建設數字孿生城市”,為數字孿生城市建設提供了國家戰略指引。此后,國家陸續印發了不同領域的“十四五”規劃,為各領域如何利用數字孿生技術促進經濟社會高質量發展做出了戰略部署。中國信通院產業與規劃研究所數字孿生團隊系統梳理了涉及數字孿生相關政策的“十四五”系列規劃18篇,領域涵蓋總體規劃、信息技術、工業生產、建筑工程、水利應急、綜合交通、標準構建、能源安全、城市發展等領域,共同展望“十四五”數字孿生發展新藍圖。
總體規劃
在總體規劃層面,國家“十四五”規劃綱要、“十四五“數字經濟發展規劃、“十四五”國家信息化規劃等規劃文件提出,要積極完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺,構建城市數據資源體系,推進城市大腦建設,以因地制宜為原則探索建設數字孿生城市。此外,數字孿生技術作為是優勢技術集成突破的代表,要進一步加強戰略研究布局和技術融通創新。

完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺,構建城市數據資源體系,推進城市數據大腦建設。探索建設數字孿生城市。
——《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》

加強人工智能、量子信息、集成電路、空天信息、類腦計算、神經芯片、DNA 存儲、腦機接口、數字孿生、新型非易失性存儲、硅基光電子、非硅基半導體等關鍵前沿領域的戰略研究布局和技術融通創新。

穩步推進城市數據資源體系和數據大腦建設,打造互聯、開放、賦能的智慧中樞,完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺,探索建設數字孿生城市。
——《“十四五”國家信息化規劃》

深化新型智慧城市建設,推動城市數據整合共享和業務協同,提升城市綜合管理服務能力,完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺,因地制宜構建數字孿生城市。
——《“十四五”數字經濟發展規劃》

信息技術領域

在信息技術領域,《“十四五”信息通信行業發展規劃》《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》等規劃文件強調,要強化數字孿生技術研發和創新突破,加強與傳統行業深度融合發展,推動關鍵標準體系的制定和推廣。規劃文件還強調,要加快推進城市信息模型(CIM)平臺建設,實現城市信息模型、地理信息系統、建筑信息模型等軟件創新應用突破,支持新型智慧城市建設。

加強云計算中心、物聯網、工業互聯網、車聯網等領域關鍵核心技術和產品研發,加速人工智能、區塊鏈、數字孿生、 虛擬現實等新技術與傳統行業深度融合發展。推動建立融合發展的新興領域標準體系,加快數字基礎設施共性標準、關鍵技術標準制定和推廣。

加快推進城市信息模型(CIM)平臺和運行管理服務平臺建設;實施智能化市政基礎設施改造,推進供水、排水、 燃氣、熱力等設施智能化感知設施應用,提升設施運行效率和安全性能;建設城市道路、建筑、公共設施融合感知體系,協同發展智慧城市與智能網聯汽車;搭建智慧物業管理服務平臺,推動物業服務線上線下融合,建設智慧社區;推動智能建造與建筑工業化協同發展,實施智能建造能力提升工程,培育智能建造產業基地,建設建筑業大數據平臺,實現智能生產、智能設計、智慧施工和智慧運維。
——《“十四五”信息通信行業發展規劃》

支持城市信息模型、地理信息系統、建筑信息模型和建筑防火模擬等軟件創新應用,實施智能建造能力提升工程, 推進建筑業數字化、網絡化、智能化突破。
——《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》

工業生產領域


在工業生產領域,《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》《“十四五”智能制造發展規劃》等規劃文件指出,要推動智能制造、綠色制造示范工廠建設,構建面向工業生產全生命周期的數字孿生系統,探索形成數字孿生技術智能應用場景,并推進相關標準的制修訂工作,加大標準試驗驗證力度。

圍繞機械、汽車、航空、航天、船舶、兵器、電子、電力等重點裝備領域,建設數字化車間和智能工廠,構建面向裝備全生命周期的數字孿生系統,推進基于模型的系統工程(MBSE)規模應用,依托工業互聯網平臺實現裝備的預測性維護與健康管理。

建立健全兩化深度融合標準體系,依托全國兩化融合管理標委會(TC573)、科研院所、聯盟團體等各類專業技術組織,開展兩化融合度、兩化融合管理體系、數字化轉型、工業互聯網、信息物理系統(CPS)、數字孿生、數字化供應鏈、設備上云、數據字典、制造業數字化仿真、工業信息安全等重點領域國家標準、行業標準和團體標準制修訂工作。
——《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》

突破工業現場多維智能感知、基于人機協作的生產過程優化、裝備與生產過程數字孿生、質量在線精密檢測、生產過程精益管控、裝備故障診斷與預測性維護、復雜環境動態生產計劃與調度、生產全流程智能決策、供應鏈協同優化等共性技術。

推動數字孿生、人工智能、5G、大數據、區塊鏈、虛擬現實(VR)/增強現實(AR)/混合現實(MR)等新技術在制造環節的深度應用,探索形成一批“數字孿生 ”“人工智能 ”“虛擬/增強/混合現實(XR) ”等智能場景。

推動數字孿生、人工智能等新技術創新應用,研制一批國際先進的新型智能制造裝備。研發融合數字孿生、大數據、人工智能、邊緣計算、虛擬現實/增強現實(VR/AR)、5G、北斗、衛星互聯網等新技術的智能工控系統、智能工作母機、協作機器人、自適應機器人等新型裝備

推動數字孿生、數據字典、人機協作、智慧供應鏈、系統可靠性、信息安全與功能安全一體化等基礎共性和關鍵技術標準制修訂,滿足技術演進和產業發展需求,加快開展行業應用標準研制。
——《“十四五”智能制造發展規劃》

提高生產智能水平。構建面向主要生產場景、工藝流程、關鍵核心設備的數字孿生模型。
——《“十四五”原材料工業發展規劃》

推動數字化智能化綠色化融合發展。深化產品研發設計、生產制造、應用服役、回收利用等環節的數字化應用,加快人工智能、物聯網、云計算、數字孿生、區塊鏈等信息技術在綠色制造領域的應用,提高綠色轉型發展效率和效益。
——《“十四五”工業綠色發展規劃》
建筑工程領域
在建筑工程領域,《“十四五”建筑業發展規劃》明確提出,要加快推進建筑信息模型(BIM)技術在設計、審查、生產、施工、管理、監理等工程環節的集成應用。規劃還指出,要推進自主可控 BIM 軟件研發、完善 BIM 標準體系、建立基于 BIM 的區域管理體系、建立基于 BIM 的區域管理體系以及開展 BIM 報建審批試點,到2025 年,要基本形成 BIM 技術框架和標準體系。
加快推進建筑信息模型(BIM)技術在工程全壽命期的集成應用,健全數據交互和安全標準,強化設計、生產、施工各環節數字化協同,推動工程建設全過程數字化成果交付和應用。

推進BIM技術、物聯網、人工智能等現代信息技術在工程監理中的融合應用。在工程總承包項目中推進全過程 BIM 技術應用,促進技術與管理、設計與施工深度融合。強化施工圖審查作用,全面推廣數字化審查,探索推進 BIM 審查和人工智能審查。

2025 年,基本形成 BIM 技術框架和標準體系。
1、推進自主可控 BIM 軟件研發。積極引導培育一批BIM 軟件開發骨干企業和專業人才,保障信息安全。
2、完善 BIM 標準體系。加快編制數據接口、信息交換等標準,推進 BIM 與生產管理系統、工程管理信息系統、建筑產業互聯網平臺的一體化應用。
3、引導企業建立 BIM 云服務平臺。推動信息傳遞云端化,實現設計、生產、施工環節數據共享。
4、建立基于 BIM 的區域管理體系。研究利用BIM 技術進行區域管理的標準、導則和平臺建設要求,建立應用場景,在新建區域探索建立單個項目建設與區域管理融合的新模式,在既有建筑區域探索基于現狀的快速建模技術
5、開展 BIM 報建審批試點。完善 BIM 報建審批標準,建立BIM輔助審查審批的信息系統,推進 BIM 與城市信息模型(CIM)平臺融通聯動,提高信息化監管能力。
——《“十四五”建筑業發展規劃》

水利應急領域
在水利應急領域,《“十四五”水安全保障規劃》重點提出,要加快已建水利工程智能化改造,不斷提升水利工程建設運行管理智能化水平,要推進數字流域、數字孿生流域建設,實現防洪調度、水資源管理與調配、水生態過程調節等功能,推動構建水安全模擬分析模型,要在重點防洪區域開展數字孿生流域試點建設。另外,《“十四五”國家應急體系規劃》也提出了,要加強城鄉防災基礎設施建設,推動基于城市信息模型的防洪排澇智能化管理平臺建設。

推進智能水利建設。積極推進BIM 技術在水利工程全生命周期運用,新建骨干項目鼓勵按照智能化要求同步進行規劃建設管理,同步構建實體工程和數字孿生工程。加快建設覆蓋重大水利工程,聯通國家、流域、區域的水利工程控制網和業務網,實現水流、信息流和業務流的互聯互通。

推進數字流域建設。以流域為單元、數字地形為基石、干支流水系為骨干、水利工程為重要節點,對物理流域的全要素進行數字化映射。加強自然地理、經濟社會等信息數據采集與處理,深化遙感技術和地面監測技術的有機結合,推進建立空天地一體化的流域全覆蓋監測。構建覆蓋全國主要江河流域的數字化映像,開展長江、黃河、淮河、海河、珠江、松遼、太湖等大江大河大湖數字流域建設。

推動數字孿生流域建設。集成耦合水文、水力學、泥沙動力學、水資源、水工程等專業模型和可視化模型,推進集防洪調度、水資源管理與調配、水生態過程調節等功能為一體的數字孿生流域模擬仿真能力建設。推動構建水安全全要素預報、預警、預演、預案的模擬分析模型,強化洪水演進等可視化場景仿真能力。選擇淮河、海河流域重點防洪區域,開展數字孿生流域試點建設。

建設流域防洪管理與調度體系。以數字流域為基礎,加快流域水工程防災聯合調度系統建設,在國家防汛抗旱指揮系統的基礎上,匯集氣象、水情、雨情、工情、墑情、災情等信息,優化水庫、河道、蓄滯洪區等工程聯合調度運用,加強對洪水資源的調度、管理與利用,制定動態優化的精細數字預案,開展人機互動的同步仿真預演,形成智慧防洪體系,實現及時準確預報、全面精準預警,提高流域防洪管理和調度運用水平。

按照大系統設計、分系統建設、模塊化鏈接的建設思路,以數字化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑,積極探索構建水利數字孿生應用場景,推動構建水利“2 N”智能業務應用體系,提升仿真、分析、預警、調度、決策和管理支撐能力。
——《“十四五”水安全保障規劃》

推動基于城市信息模型的防洪排澇智能化管理平臺建設
——《“十四五”國家應急體系規劃》

綜合交通領域

在綜合交通領域,《“十四五”鐵路科技創新規劃》提出,要推進數字孿生等前沿技術與鐵路領域深度融合,加強智能鐵路技術研發應用,開展鐵路設備智能建造數字孿生平臺研發應用。《公路“十四五”發展規劃》則提出要建設智慧公路,推動建筑信息模型、路網感知網絡與公路基礎設施同步規劃建設。《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》提出,構建設施運行狀態感知系統,加強重要通道和樞紐數字化感知監測覆蓋,增強關鍵路段和重要節點全天候、全周期運行狀態監測和主動預警能力。

研究5G成套技術,推進毫米波通信、無線大數據、數字孿生、云網邊端協同、感知-通信-計算一體化等技術在鐵路通信信號領域的應用。

圍繞全生命周期與全業務融合目標,持續加強智能鐵路頂層規劃研究,構建智能鐵路技術體系架構2.0版本。深化智能建造、智能裝備、智能運營技術創新,開展智能建造數字孿生平臺研發應用。
——《“十四五”鐵路科技創新規劃》

建設智慧公路。推動建筑信息模型、路網感知網絡與公路基礎設施同步規劃建設,加快公路基礎設施數字化改造,推進公路基礎設施全要素、全周期數字化轉型發展,加強重點基礎設施關鍵信息的主動安全預警。
——《公路“十四五”發展規劃》

完善設施數字化感知系統。推動既有設施數字化改造升級,加強新建設施與感知網絡同步規劃建設。構建設施運行狀態感知系統,加強重要通道和樞紐數字化感知監測覆蓋,增強關鍵路段和重要節點全天候、全周期運行狀態監測和主動預警能力。
——《“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》

標準構建領域
在標準構建領域,《“十四五”推動高質量發展的國家標準體系建設規劃》提出,要圍繞智慧城市建設內容,加強城市數字孿生、城市數據大腦、城市數字資源體系等方面的標準體系建設,規范引導智慧城市發展。

圍繞智慧城市分級分類建設、基礎設施智能化改造、城市數字資源利用、城市數據大腦、人工智能創新應用、城市數字孿生等方面完善標準體系建設,面向智慧應急、智慧養老、智慧社區和智慧商圈等典型領域加快標準研制。開展標準實驗驗證與應用實施,以標準化引領和支撐智慧城市建設。
——《“十四五”推動高質量發展的國家標準體系建設規劃》

能源安全領域
在能源領域,《“電力安全生產“十四五”行動計劃》提出,要基于三維數字信息模型技術進行安全預警;依托互聯網推動數字孿生、邊緣計算等技術應用。

大力推進新能源智慧電站建設。運用基于三維數字信息模型技術,實現機組設備在線故障診斷和異常情況即時預警功能,提高新能源發電安全管理成效。
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打造基于工業互聯網的電力安全生產新型能力,組織開展“工業互聯網 安全生產”應用試點,推動5G 安全生產、邊緣計算、數字孿生、智慧屏、安全芯片等新技術新產品應用和展示。
——《電力安全生產“十四五”行動計劃》

城市發展領域
在城市發展領域,《“十四五”支持老工業城市和資源型城市產業轉型升級示范區高質量發展實施方案》提出,要加速推進老工業城市和資源型城市的智慧城市建設,推進數字技術與經濟社會發展和產業發展各領域廣泛融合,完成城市綠色化改造。

加快構筑數字社會,支持發展遠程辦公、遠程教育、遠程醫療、智慧樓宇、智慧社區和數字家庭。加快智慧城市建設,推進數字技術廣泛應用于市域社會治理現代化。推動 5G 網絡 規模化部署,爭取至 2025 年覆蓋所有示范區城市。
——《“十四五”支持老工業城市和資源型城市產業轉型升級示范區高質量發展實施方案》


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