現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)外政治和經(jīng)濟(jì)格局錯(cuò)綜復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)模轉(zhuǎn)移、產(chǎn)業(yè)格局瞬息萬(wàn)變、技術(shù)迭代層出不窮、商業(yè)模式日新月異，所有這一切都促進(jìn)國(guó)內(nèi)企業(yè)快速向數(shù)字化轉(zhuǎn)型邁進(jìn)。企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的急迫性既來(lái)自于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，也來(lái)自于人口等因素，如何更有效地融合各種技術(shù)來(lái)快速增強(qiáng)企業(yè)的業(yè)務(wù)能力，提升企業(yè)的盈利水平，是企業(yè)在實(shí)施智能化改造中首先要關(guān)注的內(nèi)容；能否有效融合同類(lèi)企業(yè)的成功實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，又針對(duì)本企業(yè)特點(diǎn)形成獨(dú)特利潤(rùn)優(yōu)勢(shì)是衡量實(shí)施技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。規(guī)劃企業(yè)智能化提升需要綜合各方面的因素，從體系層面考量和規(guī)劃，對(duì)關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)和技術(shù)的對(duì)照分析，這也正是數(shù)字孿生現(xiàn)在能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)外企業(yè)所接受并在項(xiàng)目中實(shí)踐的主要原因。?

企業(yè)實(shí)施智能化項(xiàng)目的過(guò)程中，數(shù)字孿生逐漸為企業(yè)所認(rèn)知和接受。作為多種技術(shù)的綜合體，其為實(shí)際業(yè)務(wù)決策提供真實(shí)可靠的科學(xué)依據(jù)，并帶來(lái)客觀收益。數(shù)字孿生在復(fù)雜系統(tǒng)和裝備上的優(yōu)勢(shì)從其產(chǎn)生和發(fā)展中可見(jiàn)一斑。?

數(shù)字孿生技術(shù)最早在1969年被NASA應(yīng)用于阿波羅計(jì)劃中，用于構(gòu)建航天飛行器的孿生體，反映航天器在軌工作狀態(tài)，輔助緊急事件的處置。?

2002年，密歇根大學(xué)專(zhuān)家教授Dr.MichaelGrieves在發(fā)布的一篇文章中第—次明確提出了定義（見(jiàn)下圖）。他認(rèn)為，根據(jù)物理設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，能夠在虛擬空間搭建一個(gè)定性分析的虛擬實(shí)體和子系統(tǒng)，這類(lèi)關(guān)聯(lián)并不是單向和靜態(tài)的，而是關(guān)聯(lián)整個(gè)產(chǎn)品生命周期。發(fā)展多年，現(xiàn)在一般理解為一種集成多物理、多尺度、多學(xué)科屬性，具有實(shí)時(shí)同步、真實(shí)映射、高保真度特性，能夠?qū)崿F(xiàn)物理世界與數(shù)字世界深度交互與融合的綜合性、多領(lǐng)域、跨學(xué)科方法和技術(shù)。從解決問(wèn)題的層級(jí)上來(lái)看，針對(duì)復(fù)雜設(shè)備，數(shù)字孿生已經(jīng)囊括了組件級(jí)、部件級(jí)、系統(tǒng)級(jí)到體系層級(jí)；面對(duì)城市管理，數(shù)字孿生不僅能夠具象到個(gè)人，而且能夠到社區(qū)、街道、市區(qū)、城市等不同層級(jí)。這樣，數(shù)字孿生不僅從時(shí)間維度貫穿了整個(gè)對(duì)象的全壽命周期，而且從組成維度囊括了各個(gè)關(guān)鍵部分，并將其放入到體系中進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和驗(yàn)證，如此，才能夠真正實(shí)現(xiàn)存在于現(xiàn)實(shí)世界中的物理實(shí)體與活動(dòng)在虛擬世界中的數(shù)字孿生體的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的真實(shí)映射，數(shù)字孿生體所產(chǎn)生的各類(lèi)反饋和控制信息才能為物理實(shí)體所接受。

數(shù)字孿生體依靠體系生存在虛擬世界之中，不存在脫離關(guān)系而獨(dú)立存在的個(gè)體的數(shù)字孿生體，否則其必然是靜態(tài)而無(wú)機(jī)能的虛擬個(gè)體。一個(gè)真正的有活力的數(shù)字孿生體應(yīng)該是以體系的理念進(jìn)行構(gòu)建，以各類(lèi)模型作為載體，以靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特點(diǎn)作為呈現(xiàn)的一個(gè)綜合關(guān)系體。所以說(shuō)，數(shù)字孿生體是體系（system of systems，SoS）概念的真實(shí)體現(xiàn)，體系概念的提出可以追溯到20世紀(jì)50年代。體系概念是對(duì)系統(tǒng)思想的延伸、拓展與創(chuàng)新，呈現(xiàn)了更高級(jí)別、更廣范圍、更加多元的視角，闡述了獨(dú)立系統(tǒng)之間、諸多系統(tǒng)與所處環(huán)境之間的復(fù)雜關(guān)系、相互作用及深刻影響。就我國(guó)而言，從古至今，天人合一的理念，系統(tǒng)和體系的概念一直運(yùn)用在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，中國(guó)航天之父、功勛科學(xué)家錢(qián)學(xué)森在開(kāi)創(chuàng)我國(guó)航天事業(yè)的過(guò)程中，同時(shí)也開(kāi)創(chuàng)了一套既有普遍科學(xué)意義又有中國(guó)特色的系統(tǒng)工程管理方法與技術(shù)，1982年出版的《論系統(tǒng)工程》中指出系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，是一種對(duì)所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學(xué)方法，首先提出新的系統(tǒng)分類(lèi)，將系統(tǒng)分為簡(jiǎn)單系統(tǒng)、簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)和特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)。

至今，體系框架的運(yùn)用已經(jīng)比較成熟，體系結(jié)構(gòu)框架最著名和影響最大的是“扎克曼框架（Zachman framework）”，其將組織結(jié)構(gòu)聚焦于“5W1H”，將是什么（what）、如何做（how）、在哪做（where）、誰(shuí)來(lái)做（who），何時(shí)做（when）以及為什么（why）作為一個(gè)整體進(jìn)行考量，同時(shí)提出用6種不同的視角來(lái)觀察系統(tǒng)，即規(guī)劃者、擁有者、設(shè)計(jì)者、實(shí)現(xiàn)者、建設(shè)者和使用者，見(jiàn)下圖：

扎克曼框架給出了體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)典方法，當(dāng)前流行的體系結(jié)構(gòu)框架，如美國(guó)國(guó)防部發(fā)布的體系結(jié)構(gòu)框架（DoDAF）（見(jiàn)下圖）、英國(guó)國(guó)防部發(fā)布的體系結(jié)構(gòu)框架（MODAF）、國(guó)際開(kāi)放組織發(fā)布的體系結(jié)構(gòu)框架（TOGAF）等，其關(guān)鍵思想、流程和方法都可認(rèn)為源自扎克曼框架。?

扎克曼框架遵循經(jīng)典管理科學(xué)思想，屬于典型的分析-綜合-評(píng)估三段式過(guò)程管理，橫向是分析的視角，縱向是分析的內(nèi)容，將所有因素與過(guò)程綜合在一起形成最終的設(shè)計(jì)方法論。?

體系化構(gòu)建的數(shù)字孿生體能夠有機(jī)融合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等多種技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域體現(xiàn)出了蓬勃的生機(jī)，在產(chǎn)品全壽命周期上，覆蓋了研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、使用運(yùn)維各個(gè)階段；在產(chǎn)品構(gòu)成上，從單個(gè)的個(gè)體組件到各個(gè)重要系統(tǒng)再到產(chǎn)品各個(gè)周期中所處的體系；從建模方法上，綜合運(yùn)用混合建模的方法，將機(jī)理建模、仿真建模、數(shù)據(jù)建模合理運(yùn)用，構(gòu)建體系化的數(shù)字孿生體主要目的就是為實(shí)際業(yè)務(wù)決策提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，對(duì)已發(fā)生問(wèn)題的診斷，并對(duì)未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)虛擬的數(shù)字孿生體協(xié)助用戶(hù)提升決策準(zhǔn)確性，提升盈利水平。