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数字仿真是指以数字方式复制物理对象，模拟对象在真实环境中的行为，对产品、制造过程甚至整个工厂进行虚拟仿真，从而提高制造企业产品开发和制造的生产效率。在西门子，它被称为数字孪生。
在传统的生产和研发中心，从研发到发布的新产品通常采用里程碑式项目管理。通过多次试生产，改进的周期不断消除产品设计问题，实现批量生产条件。在这种传统方法中，整个周期可能从几个月到几年不等，每次设计更改都会导致巨大的成本和时间消耗。
为了解决这个问题，新的研发和制造理念已经开始被考虑和验证。其中，数字仿真已成为制造业企业迈向工业4.0的重要解决方案。它可以支持企业整合和数字化其整个价值链，为从产品设计、生产计划、生产工程、生产实施到服务的各个方面创建一个一致、无缝的数据平台，并形成基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的逼真企业形象。数字仿真主要由三部分组成：产品仿真、生产过程仿真和设备状态仿真。
在产品仿真方面，目前广泛使用的软件包括NX UG、Mentor Graphics、Polarion ALM、Simcenter等，主要集中在产品结构三维设计、电路设计、软件设计和产品功能仿真。结合VR、AR等硬件设备，可以通过虚拟环境实现身临其境的体验。结合3D打印技术可以快速生成产品模型。
对于生产过程模拟，应用软件包括生产线设计师、工厂模拟和过程模拟。主要围绕工厂生产环境的设计，从宏观到微观可分为三个维度：
1) 工厂模拟：主要针对工厂的整体布局优化、物流优化、未来工厂设计;
2) 价值流模拟：优化工艺设计，减少半成品，优化运输路径，减少等待时间;
3) 生产线模拟：创建一条新的生产线，选择合适的生产形式(全自动、半自动、手动生产线)，优化生产线的线平衡，识别瓶颈工艺。分析生产加工过程中产品移动距离和人员移动的优化。
对于设备状态模拟，该软件可以自动连接设备中的工业控制计算机(PLC)，为其快速配置参数，并与主控单元通信，构建工业网络平台。通过软件，可以实时跟踪设备的运行状态，并进行预防性维护。
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