随着云计算、物联网、大数据等IT技术，以及人工智能、机器学习等智能技术的持续发展和深化应用，各行各业贯彻加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。 数字化转型将通过数字技术与工业技术的融合来推动产品设计、工艺、制造、测试、交付、运维全环节的产品研制创新，数字孪生作为重要的支撑理论和技术得到更多关注与认可。

一、数字孪生概念及发展

    数字样机是数字孪生的最初形态。数字样机概念是对机械产品整机或者具有**功能的子系统的数字化描述。通过这种描述反映产品对象的几何属性，以及产品的功能和性能特性。在产业实践中，数字样机首先在设计阶段被定义为数字化产品定义（digital product definition，DPD），通过DPD来表达产品的设计信息，构建表征物理客体的数字化模型。 数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加或扩展新的能力。作为一种充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术，数字孪生面向产品全生命周期过程，发挥连接物理世界和信息世界的桥梁和纽带作用，提供更加实时、高效、智能的服务。由此可见，数字孪生成为任何信息系统或数字化系统的总称。

二、数字孪生能力模型

    当把数字孪生视为现实世界实体或系统的数字化表现时，更注重架构引领、模型驱动、数据驱动、虚实融合要求。为此，从过程演化角度建立数字孪生的“定义、展现、交互、服务、进化”五维度能力模型。其中，数据是整个能力模型的基础，五大能力围绕数据来发挥作用和效能。 数字孪生的展现能力要求对数字空间中定义的客体的动态和静态内容进行展示。静态内容包括客体属性、方法、行为相关数据及其关联，动态内容是根据客体可视化需要动态、快速、准确展示实时或准实时的可变信息，最终实现高逼真、高精度、高动态的信息展现，为更科学认知物理客体提供手段。 交互能力是数字孪生有别于传统信息化系统和数字应用的关键特性。数字孪生通过多种传感设备或终端实现与物理世界的动态交互，因为具有了动态交互能力才将物理世界与数字世界连接为整体，从而导致数字孪生可以实时、准确获取物理客体的信息，数字孪生依据定义模型和客体信息进行实时计算与分析，并将分析结果反馈给物理客体，为物理客体的执行提供信息参考，或为相应人员提供决策支持，从而可更准确、及时、客观把握客体状态并进一步增强与物理客体的耦合时效。

三、数字孪生关键应用技术

    软件架构技术
    全集数据管理技术动态建模及模型驱动技术
    高效数据分析计算技术和精准服务技术
    虚实融合的沉浸式体验技术
    全产业链服务解决方案的数字孪生核心技术