数字孪生起源于2003年Grieves博士提出的“镜像空间模型”，其定义为“与物理产品等价的虚拟数字表示”，该模型可以被认为是数字孪生体概念的雏形。后来，美国国家航空航天局（NASA）针对运行中的空间飞行器，利用其数字孪生体进行仿真分析，实现对空间飞行器飞行状态的监测和预测，为地面控制人员正确做出决策提供帮助。2011年Grieves引用了JohnVickers所建议的“数字孪生体（DigitalTwin）”这一名词，作为其镜像空间模型的别名。2012年，NASA和美国空军研究实验室提出数字孪生体是一个集成了多物理场、多尺度以及概率仿真的数字飞行器或系统，能通过超写实的物理模型、实时传感器数据和运行历史数据等反映出对应于该模型的实体飞行器的实时运行状态，从此数字孪生真正引起了学界的聚焦和关注。
现今企业的生产模式逐渐由大批量制造向小批量、个性化制造转变。实现个性化制造已成为智能制造的重要标志，而完成个性化制造的必要条件是实现制造产品的全面数字化。建立产品的数字孪生模型能够减少产品在设计、生产过程中消耗的时间，满足客户定制的需要，并对产品进行全生命周期管理以提高对市场需求的反应速度。产品数字孪生模型是在虚拟空间中对物理实体的实时映射，通过互联网、物联网获取物理实体的实时数据，以及产品全生命周期中产生的各种信息。这些数据与信息可以用来改进产品的设计和功能，同时产品数字孪生模型可以对复杂产品的装配过程进行模拟，优化产品的设计参数。
未来物理实体的虚拟化与信息化将会成为世界发展的重要趋势，同时由于数字孪生在实现物理对象与虚拟模型实时双向映射中的巨大优势，因此可以预见数字孪生技术将在推动智能制造方面拥有巨大的应用前景。
