數字孿生是個普遍適應的理論技術體系，可以在眾多領域應用，在產品設計、產品制造、醫學分析、工程建設等領域應用較多。在國內應用最深入的是工程建設領域，關注度最高、研究最熱的是智能制造領域。
美國國防部最早提出利用Digital Twin技術，用于航空航天飛行器的健康維護與保障。首先在數字空間建立真實飛機的模型，并通過傳感器實現與飛機真實狀態完全同步，這樣每次飛行后，根據結構現有情況和過往載荷，及時分析評估是否需要維修，能否承受下次的任務載荷等。
數字孿生，有時候也用來指代將一個工廠的廠房及產線，在沒有建造之前，就完成數字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對工廠進行仿真和模擬，并將真實參數傳給實際的工廠建設。而工房和產線建成之后，在日常的運維中二者繼續進行信息交互。值得注意的是：Digital Twin不是構型管理的工具，不是制成品的3D尺寸模型，不是制成品的MBD定義。
對于Digital Twin的極端需求，同時也將驅動著新材料開發，而所有可能影響到裝備工作狀態的異常，將被明確地進行考察、評估和監控。Digital Twin正是從內嵌的綜合健康管理系統（IVHM）集成了傳感器數據、歷史維護數據，以及通過挖掘而產生的相關派生數據。通過對以上數據的整合，Digital Twin可以持續地預測裝備或系統的健康狀況、剩余使用壽命以及任務執行成功的概率，也可以預見關鍵安全事件的系統響應，通過與實體的系統響應進行對比，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制或者建議更改任務參數來減輕損害或進行系統的降級，從而提高壽命和任務執行成功的概率。
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