El diseño de productos complejos, la fabricación y el servicio son los elementos clave del ciclo de vida de un producto. Sin embargo, los procesos de fabricación tradicionales de diseño, fabricación y servicio son independientes entre sí, por lo que carecen de una profunda integración. La aparición de gemelos digitales ofrece una oportunidad para acelerar la integración del diseño de productos complejos, la fabricación y los servicios. Para la fabricación inteligente, la transformación de entidades físicas y virtuales se puede realizar a través de información digital. Se propuso un marco colaborativo para la integración del diseño de productos complejos, la fabricación y el servicio basado en la tecnología de gemelos digitales. Se analizaron las soluciones de integración de procesos, flujo de datos, modelado y simulación, y fusión de información. Se discutieron las características centrales y las tecnologías clave de la fabricación orientada al servicio, el diseño para el servicio y la fabricación, y el monitoreo de la fabricación basado en la profunda integración del gemelo digital. Finalmente, se verificó la viabilidad del marco mediante un caso de fabricación de una bomba multietapa autoequilibrante. Se probó el rendimiento de la bomba mejorada bajo el marco, y los resultados de las pruebas demostraron la efectividad del marco integrado.