数字化提供了越来越多的技术，为可持续生产提供了新的视角。数字孪生技术在可持续生产中是如何发挥作用的，又有什么发展要求？
可持续发展日益重要
可持续性正日益成为未来工业生产的固有挑战。资源开采和气候变化带来的双重压力，让企业面临越来越大的可持续发展挑战。
资源开采
自从工业化开始及与之相关的人口增长以来，资源开采成倍增长。过去几个世纪中人们不负责任地过度开采，导致许多自然资源已经短缺，例如白银和锑。过去30年，全球资源消耗翻了一番，总增长率达到%。按此趋势，这一数字到年将翻一番。
气候变化
按照目前的速度，年至年间，全球变暖可能会达到《巴黎协定》中商定的1.5°C限制。因此，联合国年宣布了17项SDG（可持续发展目标），其中SDG12是可持续生产和消费，这一目标旨在到年实现自然资源的可持续管理和有效利用，并通过预防、减少、回收和再利用显著减少废弃物产生。
数字孪生技术的作用
由于数字化和智能技术的大规模集成，行业正在发生重大变化。此类技术具有使物理实体可寻址、可编程、可通信、可感知和可追踪的潜力。许多研究人员强调他们有效实施可持续生产的能力，尤其是制造系统中物理实体的虚拟展示受到数字孪生技术的影响，被认为具有重要的可行性。因此，最近的一些研究将通常与可持续性相关的现有方法和思维模式与数字孪生概念联系起来，并概述了微观经济应用的技术挑战。这些自下而上方法的最新案例基于一种错误的假设，那就是对可持续生产有统一的理解，在此基础上形成的原则和方法工具包只能反映片面的内容，而不能确保满足可持续性的主要目标（即环境保护）。
然而，目前工业标准化开始将这些不充分假设转化为新标准。例如，DIN（德国标准协会）的工业4.0标准化路线图要求AAS（资产管理壳，由许多子模型组成，可以描述特定资产的所有信息和功能，有助于实现工业4.0的数字孪生场景，并在不同供应商的解决方案之间实现更好的协同并建立操作性）适用于包含可持续性数据并在产品生命周期结束时提供，用于有效处置或回收。
在关于数字孪生在可持续生产背景下的作用的分析中，虽然自下而上的内容发表越来越多，但自上而下的方法尚未提出。因此尽管可持续性是未来生产的一个关键因素，但它并没有最终定义，以便在技术上适用。所以评估数字孪生对可持续生产的贡献的现有（自下而上）方法没有从当代的角度全面考虑。为了在可持续生产的意义上将DT的技术发展引导到适当的方向，需要进一步（自上而下）的视角。
可持续性基线
虽然可持续性基线的根源可以追溯到早期的古代和18世纪的欧洲林业，但今天普遍接受的可持续性定义是由布伦特兰委员会于年制定的。它将可持续发展描述为一种使当代人能够满足其需求而又不剥夺后代人这种可能性的发展。
可持续性是一种纯粹以人类为中心的方法，它将自然环境从属于人类生存的目的，它的保存只为社会福利服务。然而，人们仍不清楚需要保护何种自然环境状态才能满足这一要求。
虽然长期以来人们对地球的生产能力没有明确的一致意见，但Rockstrm等人提出了PB（行星边界）的概念，现在是公认的最有希望的解释。他们确定了九个对维持当今生态系统服务至关重要的地球系统过程。该研究还确定了阈值，如果超过该阈值，可能会产生不可接受的环境变化。
Rockstrm等人提出的PB概念图。
生产环境中的数字孪生基础
数字孪生的概念首次出现于年Grieves教授在美国密歇根大学的产品全生命周期管理课程上。该术语被NASA采用并定义，虽然NASA的定义主要集中在航空航天领域，但它通过强调数字孪生的三个主要组成部分来利用Grieves的方法：真实世界的产品、该产品的虚拟展示以及连接两者的数据流。
近年来，随着传感、处理和通信技术的不断发展，数字孪生概念受到越来越多的