現(xiàn)今，國內(nèi)外政治和經(jīng)濟格局錯綜復雜，國內(nèi)外市場競爭激烈、產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)模轉(zhuǎn)移、產(chǎn)業(yè)格局瞬息萬變、技術迭代層出不窮、商業(yè)模式日新月異，所有這一切都促進國內(nèi)企業(yè)快速向數(shù)字化轉(zhuǎn)型邁進。企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的急迫性既來自于行業(yè)競爭，也來自于人口等因素，如何更有效地融合各種技術來快速增強企業(yè)的業(yè)務能力，提升企業(yè)的盈利水平，是企業(yè)在實施智能化改造中首先要關注的內(nèi)容；能否有效融合同類企業(yè)的成功實施經(jīng)驗的同時，又針對本企業(yè)特點形成獨特利潤優(yōu)勢是衡量實施技術的一個關鍵指標。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，對關鍵系統(tǒng)進行業(yè)務和技術的對照分析，這也正是數(shù)字孿生現(xiàn)在能夠為國內(nèi)外企業(yè)所接受并在項目中實踐的主要原因。?

企業(yè)實施智能化項目的過程中，數(shù)字孿生逐漸為企業(yè)所認知和接受。作為多種技術的綜合體，其為實際業(yè)務決策提供真實可靠的科學依據(jù)，并帶來客觀收益。數(shù)字孿生在復雜系統(tǒng)和裝備上的優(yōu)勢從其產(chǎn)生和發(fā)展中可見一斑。?

數(shù)字孿生技術最早在1969年被NASA應用于阿波羅計劃中，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，密歇根大學專家教授Dr.MichaelGrieves在發(fā)布的一篇文章中第—次明確提出了定義（見下圖）。他認為，根據(jù)物理設備的數(shù)據(jù)信息，能夠在虛擬空間搭建一個定性分析的虛擬實體和子系統(tǒng)，這類關聯(lián)并不是單向和靜態(tài)的，而是關聯(lián)整個產(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、多學科屬性，具有實時同步、真實映射、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、多領域、跨學科方法和技術。從解決問題的層級上來看，針對復雜設備，數(shù)字孿生已經(jīng)囊括了組件級、部件級、系統(tǒng)級到體系層級；面對城市管理，數(shù)字孿生不僅能夠具象到個人，而且能夠到社區(qū)、街道、市區(qū)、城市等不同層級。這樣，數(shù)字孿生不僅從時間維度貫穿了整個對象的全壽命周期，而且從組成維度囊括了各個關鍵部分，并將其放入到體系中進行統(tǒng)一的規(guī)劃和驗證，如此，才能夠真正實現(xiàn)存在于現(xiàn)實世界中的物理實體與活動在虛擬世界中的數(shù)字孿生體的靜態(tài)和動態(tài)的真實映射，數(shù)字孿生體所產(chǎn)生的各類反饋和控制信息才能為物理實體所接受。

數(shù)字孿生體依靠體系生存在虛擬世界之中，不存在脫離關系而獨立存在的個體的數(shù)字孿生體，否則其必然是靜態(tài)而無機能的虛擬個體。一個真正的有活力的數(shù)字孿生體應該是以體系的理念進行構(gòu)建，以各類模型作為載體，以靜態(tài)和動態(tài)特點作為呈現(xiàn)的一個綜合關系體。所以說，數(shù)字孿生體是體系（system of systems，SoS）概念的真實體現(xiàn)，體系概念的提出可以追溯到20世紀50年代。體系概念是對系統(tǒng)思想的延伸、拓展與創(chuàng)新，呈現(xiàn)了更高級別、更廣范圍、更加多元的視角，闡述了獨立系統(tǒng)之間、諸多系統(tǒng)與所處環(huán)境之間的復雜關系、相互作用及深刻影響。就我國而言，從古至今，天人合一的理念，系統(tǒng)和體系的概念一直運用在實際的生產(chǎn)和生活中，中國航天之父、功勛科學家錢學森在開創(chuàng)我國航天事業(yè)的過程中，同時也開創(chuàng)了一套既有普遍科學意義又有中國特色的系統(tǒng)工程管理方法與技術，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、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法，首先提出新的系統(tǒng)分類，將系統(tǒng)分為簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)、復雜巨系統(tǒng)和特殊復雜巨系統(tǒng)。

至今，體系框架的運用已經(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）、誰來做（who），何時做（when）以及為什么（why）作為一個整體進行考量，同時提出用6種不同的視角來觀察系統(tǒng)，即規(guī)劃者、擁有者、設計者、實現(xiàn)者、建設者和使用者，見下圖：

扎克曼框架給出了體系結(jié)構(gòu)設計的經(jīng)典方法，當前流行的體系結(jié)構(gòu)框架，如美國國防部發(fā)布的體系結(jié)構(gòu)框架（DoDAF）（見下圖）、英國國防部發(fā)布的體系結(jié)構(gòu)框架（MODAF）、國際開放組織發(fā)布的體系結(jié)構(gòu)框架（TOGAF）等，其關鍵思想、流程和方法都可認為源自扎克曼框架。?

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

體系化構(gòu)建的數(shù)字孿生體能夠有機融合云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等多種技術，在工業(yè)領域體現(xiàn)出了蓬勃的生機，在產(chǎn)品全壽命周期上，覆蓋了研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、使用運維各個階段；在產(chǎn)品構(gòu)成上，從單個的個體組件到各個重要系統(tǒng)再到產(chǎn)品各個周期中所處的體系；從建模方法上，綜合運用混合建模的方法，將機理建模、仿真建模、數(shù)據(jù)建模合理運用，構(gòu)建體系化的數(shù)字孿生體主要目的就是為實際業(yè)務決策提供科學依據(jù)，對當前狀態(tài)進行準確評估，對已發(fā)生問題的診斷，并對未來趨勢進行預測，通過虛擬的數(shù)字孿生體協(xié)助用戶提升決策準確性，提升盈利水平。