1.定義
數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。
數(shù)字孿生是個(gè)普遍適應(yīng)的理論技術(shù)體系，可以在眾多領(lǐng)域應(yīng)用，目前在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用較多。目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最深入的是工程建設(shè)領(lǐng)域，關(guān)注度最高、研究最熱的是智能制造領(lǐng)域。
美國(guó)國(guó)防部最早提出利用Digital Twin技術(shù)，用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并通過傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。
數(shù)字孿生，有時(shí)候也用來指代將一個(gè)工廠的廠房及產(chǎn)線，在沒有建造之前，就完成數(shù)字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對(duì)工廠進(jìn)行仿真和模擬，并將真實(shí)參數(shù)傳給實(shí)際的工廠建設(shè)。而工房和產(chǎn)線建成之后，在日常的運(yùn)維中二者繼續(xù)進(jìn)行信息交互。值得注意的是：Digital Twin不是構(gòu)型管理的工具，不是制成品的3D尺寸模型，不是制成品的MBD定義。
對(duì)于Digital Twin的極端需求，同時(shí)也將驅(qū)動(dòng)著新材料開發(fā)，而所有可能影響到裝備工作狀態(tài)的異常，將被明確地進(jìn)行考察、評(píng)估和監(jiān)控。Digital Twin正是從內(nèi)嵌的綜合健康管理系統(tǒng)（IVHM）集成了傳感器數(shù)據(jù)、歷史維護(hù)數(shù)據(jù)，以及通過挖掘而產(chǎn)生的相關(guān)派生數(shù)據(jù)。通過對(duì)以上數(shù)據(jù)的整合，Digital Twin可以持續(xù)地預(yù)測(cè)裝備或系統(tǒng)的健康狀況、剩余使用壽命以及任務(wù)執(zhí)行成功的概率，也可以預(yù)見關(guān)鍵安全事件的系統(tǒng)響應(yīng)，通過與實(shí)體的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，揭示裝備研制中存在的未知問題。Digital Twin可能通過激活自愈的機(jī)制或者建議更改任務(wù)參數(shù)來減輕損害或進(jìn)行系統(tǒng)的降級(jí)，從而提高壽命和任務(wù)執(zhí)行成功的概率。
2.原理
最早，數(shù)字孿生思想由密歇根大學(xué)的Michael Grieves命名為“信息鏡像模型”（Information Mirroring Model），而后演變?yōu)?ldquo;數(shù)字孿生”的術(shù)語(yǔ)。數(shù)字孿生也被稱為數(shù)字雙胞胎和數(shù)字化映射。數(shù)字孿生是在MBD基礎(chǔ)上深入發(fā)展起來的，企業(yè)在實(shí)施基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的過程中產(chǎn)生了大量的物理的、數(shù)學(xué)的模型，這些模型為數(shù)字孿生的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2012年NASA給出了數(shù)字孿生的概念描述：數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中對(duì)實(shí)體產(chǎn)品的鏡像，反映了相對(duì)應(yīng)物理實(shí)體產(chǎn)品的全生命周期過程。為了便于數(shù)字孿生的理解，莊存波等提出了數(shù)字孿生體的概念，認(rèn)為數(shù)字孿生是采用信息技術(shù)對(duì)物理實(shí)體的組成、特征、功能和性能進(jìn)行數(shù)字化定義和建模的過程。數(shù)字孿生體是指在計(jì)算機(jī)虛擬空間存在的與物理實(shí)體完全等價(jià)的信息模型，可以基于數(shù)字孿生體對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化。數(shù)字孿生是技術(shù)、過程、方法，數(shù)字孿體是對(duì)象、模型和數(shù)據(jù)。
進(jìn)入21世紀(jì)，美國(guó)和德國(guó)均提出了Cyber-Physical System（CPS），也就是“信息-物理系統(tǒng)”，作為先進(jìn)制造業(yè)的核心支撐技術(shù)。CPS的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)物理世界和信息世界的交互融合。通過大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新一代信息技術(shù)在虛擬世界的仿真分析和預(yù)測(cè)，以最優(yōu)的結(jié)果驅(qū)動(dòng)物理世界的運(yùn)行。數(shù)字孿生的本質(zhì)就是在信息世界對(duì)物理世界的等價(jià)映射，因此數(shù)字孿生更好的詮釋了CPS,成為實(shí)現(xiàn)CPS的最佳技術(shù)。
3.基本組成
2011年，Michael Grieves教授在《幾乎完美：通過PLM驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新和精益產(chǎn)品》給出了數(shù)字孿生的三個(gè)組成部分：物理空間的實(shí)體產(chǎn)品、虛擬空間的虛擬產(chǎn)品、物理空間和虛擬空間之間的數(shù)據(jù)和信息交互接口。
在2016西門子工業(yè)論壇上，西門子認(rèn)為數(shù)字孿生的組成包括：產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎、生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎、設(shè)備數(shù)字化雙胞胎，數(shù)字孿生完整真實(shí)地再現(xiàn)了整個(gè)企業(yè)。北京理工大學(xué)的莊存波等也從產(chǎn)品的視角給出了數(shù)字孿生的主要組成，包括：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)、產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)、產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)、以及產(chǎn)品退役和報(bào)廢數(shù)據(jù)等。無論是西門子還是北京理工大學(xué)的莊存波都是從產(chǎn)品的角度給出了數(shù)字孿生的組成，并且西門子是以它的產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)（product lifecycle management，PLM）為基礎(chǔ)，在制造企業(yè)推廣它的數(shù)字孿生相關(guān)產(chǎn)品。
同濟(jì)大學(xué)的唐堂等人提出數(shù)字孿生的組成應(yīng)該包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、過程規(guī)劃、生產(chǎn)布局、過程仿真、產(chǎn)量?jī)?yōu)化等。該數(shù)字孿生的組成不僅包括了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，也包括了生產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和仿真分析，更加全面，更加符合智能工廠的要求。
北京航空航天的陶飛等人從車間組成的角度先給出了車間數(shù)字孿生的定義，然后提出了車間數(shù)字孿生的組成，主要包括：物理車間、虛擬車間、車間服務(wù)系統(tǒng)、車間孿生數(shù)據(jù)幾部分組成。物理車間是真實(shí)存在的車間，主要從車間服務(wù)系統(tǒng)接收生產(chǎn)任務(wù)，并按照虛擬車間仿真優(yōu)化后的執(zhí)行策略，執(zhí)行完成任務(wù)；虛擬車間是物理車間的計(jì)算機(jī)內(nèi)的等價(jià)映射，主要負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化，并對(duì)物理車間的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和調(diào)控；車間服務(wù)系統(tǒng)是車間各類軟件系統(tǒng)的總稱，主要負(fù)責(zé)車間數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)物理車間的運(yùn)行，和接受物理車間的生產(chǎn)反饋。
4.意義
Digital twin最為重要的啟發(fā)意義在于，它實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)向賽博空間數(shù)字化模型的反饋。這是一次工業(yè)領(lǐng)域中，逆向思維的壯舉。人們?cè)噲D將物理世界發(fā)生的一切，塞回到數(shù)字空間中。只有帶有回路反饋的全生命跟蹤，才是真正的全生命周期概念。這樣，就可以真正在全生命周期范圍內(nèi)，保證數(shù)字與物理世界的協(xié)調(diào)一致。各種基于數(shù)字化模型進(jìn)行的各類仿真、分析、數(shù)據(jù)積累、挖掘，甚至人工智能的應(yīng)用，都能確保它與現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)的適用性。這就是Digital twin對(duì)智能制造的意義所在。
智能系統(tǒng)的智能首先要感知、建模，然后才是分析推理。如果沒有Digital twin對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)體系的準(zhǔn)確模型化描述，所謂的智能制造系統(tǒng)就是無源之水，無法落實(shí)。
5.進(jìn)展
實(shí)現(xiàn)Digital Twin的許多關(guān)鍵技術(shù)都已經(jīng)開發(fā)出來，比如多物理尺度和多物理量建模、結(jié)構(gòu)化的健康管理、高性能計(jì)算等，但實(shí)現(xiàn)Digital Twin需要集成和融合這些跨領(lǐng)域、跨專業(yè)的多項(xiàng)技術(shù)，從而對(duì)裝備的健康狀況進(jìn)行有效評(píng)估，這與單個(gè)技術(shù)發(fā)展的愿景有著顯著的區(qū)別。因此，可以設(shè)想Digital Twin這樣一個(gè)極具顛覆的概念，在未來可以預(yù)見的時(shí)間內(nèi)很難取得足夠的成熟度，建立中間過程的里程碑目標(biāo)就顯得尤為必要。
美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）2013年發(fā)布的Spiral 1計(jì)劃就是其中重要的一步，已與通用電氣（GE）和諾思羅譜·格魯曼簽訂了2000萬美元的商業(yè)合同以開展此項(xiàng)工作。計(jì)劃以現(xiàn)有美國(guó)空軍裝備F15為測(cè)試臺(tái)，集成現(xiàn)有最先進(jìn)的技術(shù)，與當(dāng)前具有的實(shí)際能力為測(cè)試基準(zhǔn)，從而標(biāo)識(shí)出虛擬實(shí)體還存在的差距。當(dāng)然，對(duì)于Digital Twin這么一個(gè)好聽好記的概念，許多公司已經(jīng)迫不及待地將其從高尖端的領(lǐng)域，拉到民眾的眼前。
GE將其作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要概念，力圖通過大數(shù)據(jù)的分析，可以完整地透視物理世界機(jī)器實(shí)際運(yùn)行的情況；而激進(jìn)的PLM廠商PTC公司，則將其作為主推的“智能互聯(lián)產(chǎn)品”的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)：智能產(chǎn)品的每一個(gè)動(dòng)作，都會(huì)重新返回設(shè)計(jì)師的桌面，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的反饋與革命性的優(yōu)化策略。Digital Twin突然賦予了設(shè)計(jì)師們以全新的夢(mèng)想。它正在引導(dǎo)人們穿越那虛實(shí)界墻，在物理與數(shù)字模型之間自由交互與行走。
6.研究現(xiàn)狀
在智能制造領(lǐng)域最先使用數(shù)字孿生概念的是美國(guó)的航空航天局（NASA）在阿波羅項(xiàng)目中，美國(guó)國(guó)家航空航天局使用空間飛行器的數(shù)字孿生對(duì)飛行中的空間飛行器進(jìn)行仿真分析，監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)空間飛行器的飛行狀態(tài)，輔助地面控制人員作出正確的決策。從美國(guó)國(guó)家航空航天局對(duì)數(shù)字孿生的應(yīng)用來看，數(shù)字孿生主要是要?jiǎng)?chuàng)建和物理實(shí)體等價(jià)的虛擬體或數(shù)字模型，虛擬體能夠?qū)ξ锢韺?shí)體進(jìn)行仿真分析，能夠根據(jù)物理實(shí)體運(yùn)行的實(shí)時(shí)反饋信息對(duì)物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，能夠依據(jù)采集的物理實(shí)體的運(yùn)行數(shù)據(jù)完善虛擬體的仿真分析算法，從而對(duì)物理實(shí)體的后續(xù)運(yùn)行和改進(jìn)提供更加精確的決策。
密歇根大學(xué)的邁克爾·格里夫斯教授在2003年提出了“物理產(chǎn)品的數(shù)字表達(dá)”的概念，并指出物理產(chǎn)品的數(shù)字表達(dá)應(yīng)能夠抽象的表達(dá)物理產(chǎn)品，能夠基于數(shù)字表達(dá)對(duì)物理產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)條件或模擬條件下的測(cè)試。這個(gè)概念雖然沒有被稱作數(shù)字孿生，但是它具備數(shù)字孿生所具有的組成和功能，即創(chuàng)建物理實(shí)體的等價(jià)虛擬體，虛擬體能夠?qū)ξ锢韺?shí)體進(jìn)行仿真分析和測(cè)試。邁克爾·格里夫斯教授提出的理論，可以被看做是數(shù)字孿生在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用。
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院于2012提出了MBD（基于模型的定義）和MBE（基于模型的企業(yè)）的概念，其核心思想是要?jiǎng)?chuàng)建企業(yè)和產(chǎn)品的數(shù)字模型，數(shù)字模型的仿真分析要貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真、加工工藝仿真、生產(chǎn)過程仿真、產(chǎn)品的維修維護(hù)等整個(gè)產(chǎn)品的壽命周期。MBE和MBD的概念將數(shù)字孿生的內(nèi)涵擴(kuò)展到了整個(gè)產(chǎn)品的制造過程。
2015年之后，世界各國(guó)分別提出國(guó)家層面的制造業(yè)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。這些戰(zhàn)略核心目標(biāo)之一就是構(gòu)建物理信息系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS），實(shí)現(xiàn)物理工廠與信息化的虛擬工廠的交互和融合，從而實(shí)現(xiàn)智能制造，數(shù)字孿生作為實(shí)現(xiàn)物理工廠與虛擬工廠的交互融合的最佳途徑，被國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)界和企業(yè)高度關(guān)注。從CPS和數(shù)字孿生的內(nèi)涵來看，他們都是為了描述信息空間與物理世界融合的狀態(tài)，CPS更偏向科學(xué)原理的驗(yàn)證，數(shù)字孿生更適合工程應(yīng)用的優(yōu)化，更能夠降低復(fù)雜工程系統(tǒng)建設(shè)的費(fèi)用。北京航空航天大學(xué)的陶飛，張萌等人基于數(shù)字孿生提出了數(shù)字孿生車間的概念，并從車間管理要素分析，數(shù)字孿生車間的發(fā)展需要依次經(jīng)過生產(chǎn)要素、生產(chǎn)活動(dòng)、生產(chǎn)控制僅限于物理車間，物理車間與數(shù)字孿生車間相對(duì)獨(dú)立，物理車間與數(shù)字孿生車間交互融合這個(gè)三個(gè)階段，才能夠逐漸的成熟。同濟(jì)大學(xué)的唐堂，滕琳等認(rèn)為數(shù)字孿生是整合企業(yè)的制造流程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到維護(hù)全過程的數(shù)字化，通過信息集成實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，形成從分析到控制再到分析的閉合回路，優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)。GE Digital工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新與生態(tài)發(fā)展負(fù)責(zé)人Robert Plana認(rèn)為，數(shù)字孿生最重要的價(jià)值是預(yù)測(cè)，在產(chǎn)品制造過程中出現(xiàn)問題時(shí)，可以基于數(shù)字孿生對(duì)生產(chǎn)策略進(jìn)行分析，然后基于優(yōu)化后的生產(chǎn)策略進(jìn)行組織生產(chǎn)。
7.應(yīng)用場(chǎng)景
從產(chǎn)品全生命周期管理、工程全生命周期管理、車間管控系統(tǒng)幾個(gè)方面梳理目前數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景如下：
最早，美國(guó)國(guó)家航空航天局使用數(shù)字孿生對(duì)空間飛行器進(jìn)行仿真分析、檢測(cè)和預(yù)測(cè)，輔助地面管控人員進(jìn)行決策。
Michael Grieves教授和西門子公司主要使用數(shù)字孿生進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全生命周期管理。利用數(shù)字孿生對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能、加工工藝、維修維護(hù)等進(jìn)行仿真分析。
以歐特克公司為代表的工程建設(shè)類軟件供應(yīng)商，將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于建筑、工廠、基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)領(lǐng)域，把建筑和基礎(chǔ)設(shè)施看做產(chǎn)品進(jìn)行全生命周期的管理。
北京航空航天大陶飛等人將數(shù)字孿生應(yīng)用于車間的建設(shè)和管控，主要涉及基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、基于數(shù)字孿生的虛擬樣機(jī)、基于數(shù)字孿生的車間快速設(shè)計(jì)、基于數(shù)字孿生的工藝規(guī)劃、基于數(shù)字孿生的車間生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化、基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)物流精準(zhǔn)配送、基于數(shù)字孿生的車間裝備智能控制、基于數(shù)字孿生的車間人機(jī)交互、基于數(shù)字孿生的裝配、基于數(shù)字孿生的測(cè)試/檢測(cè)、基于數(shù)字孿生的制造能耗管理、基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品質(zhì)量分析與追溯、基于數(shù)字孿生的故障預(yù)測(cè)與健康管理、基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)等。
8.數(shù)字線程
Digital Twin是與Digital Thread，既相互關(guān)聯(lián)，又有所區(qū)別的一個(gè)概念。
圖2數(shù)據(jù)經(jīng)由Digital Thread流動(dòng)
Digital Twin是一個(gè)物理產(chǎn)品的數(shù)字化表達(dá)，以便于我們能夠在這個(gè)數(shù)字化產(chǎn)品上看到實(shí)際物理產(chǎn)品可能發(fā)生的情況，與此相關(guān)的技術(shù)包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)。Digital Thread在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程中，仿真分析模型的參數(shù)，可以傳遞到產(chǎn)品定義的全三維幾何模型，再傳遞到數(shù)字化生產(chǎn)線加工成真實(shí)的物理產(chǎn)品，再通過在線的數(shù)字化檢測(cè)/測(cè)量系統(tǒng)反映到產(chǎn)品定義模型中，進(jìn)而又反饋到仿真分析模型中。依靠Digital Thread，所有數(shù)據(jù)模型都能夠雙向溝通，因此真實(shí)物理產(chǎn)品的狀態(tài)和參數(shù)將通過與智能生產(chǎn)系統(tǒng)集成的賽博物理系統(tǒng)CPS向數(shù)字化模型反饋，致使生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化模型保持一致，從而能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)的當(dāng)前及未來的功能和性能。而裝備在運(yùn)行的過程中，又通過將不斷增加的傳感器、機(jī)器的聯(lián)接而收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋利用，可以將后期產(chǎn)品生產(chǎn)制造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需求融入到早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，形成設(shè)計(jì)改進(jìn)的智能閉環(huán)。然而，并不是建立了全機(jī)有限元模型，就有了數(shù)字孿生，那只是問題的一個(gè)角度；必須在生產(chǎn)中把所有真實(shí)制造尺寸反饋回模型，再用PHM（健康預(yù)測(cè)管理）實(shí)時(shí)搜集飛機(jī)實(shí)際受力情況，反饋回模型，才有可能成為Digital Twin。
Digital Twin描述的是通過Digital Thread連接的各具體環(huán)節(jié)的模型?？梢哉fDigital Thread是把各環(huán)節(jié)集成，再配合智能的制造系統(tǒng)、數(shù)字化測(cè)量檢驗(yàn)系統(tǒng)的以及賽博物理融合系統(tǒng)的結(jié)果。通過Digital Thread集成了生命周期全過程的模型，這些模型與實(shí)際的智能制造系統(tǒng)和數(shù)字化測(cè)量檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步與嵌入式的賽博物理融合系統(tǒng)(CPS)進(jìn)行無縫的集成和同步，從而使我們能夠在這個(gè)數(shù)字化產(chǎn)品上看到實(shí)際物理產(chǎn)品可能發(fā)生的情況。
簡(jiǎn)單說，Digital Thread貫穿了整個(gè)產(chǎn)品生命周期，尤其是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維的無縫集成；而Digital Twin更像是智能產(chǎn)品的概念，它強(qiáng)調(diào)的是從產(chǎn)品運(yùn)維到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的回饋。Digital Twin它是物理產(chǎn)品的數(shù)字化影子，通過與外界傳感器的集成，反映對(duì)象從微觀到宏觀的所有特性，展示產(chǎn)品的生命周期的演進(jìn)過程。當(dāng)然，不止產(chǎn)品，生產(chǎn)產(chǎn)品的系統(tǒng)（生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線）和使用維護(hù)中的系統(tǒng)也要按需建立Digital Twin。
9.標(biāo)準(zhǔn)體系
數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系可包含以下部分：
1.基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)：包括術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)、參考架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、適用準(zhǔn)則三部分，關(guān)注數(shù)字孿生的概念定義、參考框架、適用條件與要求，為整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系提供支撐作用。
2.數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：包括物理實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)、虛擬實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)、孿生數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、連接與集成標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)五部分，用于規(guī)范數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)施，保證數(shù)字孿生實(shí)施中的關(guān)鍵技術(shù)的有效性，破除協(xié)作開發(fā)和模塊互換性的技術(shù)壁壘。
3.數(shù)字孿生工具/平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)：包括工具標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)兩部分，用于規(guī)范軟硬件工具/平臺(tái)的功能、性能、開發(fā)、集成等技術(shù)要求。
4.數(shù)字孿生測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)：包括測(cè)評(píng)導(dǎo)則、測(cè)評(píng)過程標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)評(píng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)評(píng)用例標(biāo)準(zhǔn)四部分，用于規(guī)范數(shù)字孿生體系的測(cè)試要求與評(píng)價(jià)方法。
5.數(shù)字孿生安全標(biāo)準(zhǔn)：包括物理系統(tǒng)安全要求、功能安全要求、信息安全要求三部分，用于規(guī)范數(shù)字孿生體系中的人員安全操作、各類信息的安全存儲(chǔ)、管理與使用等技術(shù)要求。
6.數(shù)字孿生行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：考慮數(shù)字孿生在不同行業(yè)/領(lǐng)域、不同場(chǎng)景應(yīng)用的技術(shù)差異性，在基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工具/平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)字孿生在機(jī)床、車間、工程機(jī)械裝備等具體行業(yè)應(yīng)用的落地進(jìn)行規(guī)范。
