A diferencia de los gemelos digitales tradicionales, que se utilizan principalmente para la monitorización y el análisis, los gemelos digitales ejecutables son modelos activos y dinámicos que pueden responder a las entradas y simular escenarios
y tomar decisiones de forma autónoma o con intervención humana. El gemelo digital ejecutable (o xDT). En términos sencillos, el xDT es el gemelo digital de un chip. El xDT utiliza datos de un número (relativamente) pequeño de sensores integrados en el producto físico para realizar simulaciones en tiempo real utilizando modelos de orden reducido. A partir de esa pequeña cantidad de sensores, puede predecir el estado físico en cualquier punto del objeto (incluso en lugares en los que sería imposible colocar los sensores).
Simulación e interacción en tiempo real
xDT es capaz de simular el comportamiento y el rendimiento del activo o sistema físico en tiempo real. Pueden responder a las entradas, simular diferentes condiciones de funcionamiento e interactuar con sistemas o usuarios externos de forma dinámica.
Autonomía y toma de decisiones
xDT puede tomar decisiones de forma autónoma basándose en reglas, algoritmos o modelos de aprendizaje automático predefinidos. Pueden analizar los datos, predecir los resultados y tomar medidas para optimizar el rendimiento o responder a las condiciones cambiantes.
Control de circuito cerrado
Los xDT suelen funcionar en un sistema de control de circuito cerrado, en el que los datos en tiempo real de los sensores y actuadores se devuelven al modelo virtual para ajustar los parámetros, optimizar el rendimiento y mantener las condiciones de funcionamiento deseadas.
Análisis predictivo y optimización
xDT utiliza técnicas de optimización y análisis predictivo para pronosticar el comportamiento futuro, identificar posibles problemas u oportunidades y recomendar medidas para mejorar el rendimiento o mitigar los riesgos.
Integración con las tecnologías de IoT e IA
xDT aprovecha los sensores de Internet de las cosas (IoT), la conectividad y los algoritmos de inteligencia artificial (IA) para recopilar datos en tiempo real, analizar patrones complejos y tomar decisiones informadas. También pueden incorporar modelos de aprendizaje automático para el comportamiento adaptativo y la mejora continua.
Adaptación y aprendizaje dinámicos
Los xDT son capaces de aprender de la experiencia y de adaptarse a los cambios en el entorno o las condiciones operativas a lo largo del tiempo. Pueden actualizar continuamente sus modelos, parámetros y estrategias en función de los nuevos datos y comentarios.
Los gemelos digitales ejecutables encuentran aplicaciones en varios sectores, incluidos la fabricación, la energía, el transporte, la salud y las ciudades inteligentes. Permiten el mantenimiento predictivo, el funcionamiento autónomo, la optimización de los procesos y el apoyo a la toma de decisiones en sistemas complejos en los que la supervisión y el control en tiempo real son fundamentales. En general, los gemelos digitales ejecutables representan la próxima evolución de la tecnología de gemelos digitales, ya que ofrecen capacidades mejoradas de simulación, toma de decisiones y optimización en tiempo real de los activos y sistemas físicos. Un gemelo digital ejecutable es una forma avanzada de gemelo digital que no solo representa una réplica virtual de un activo o sistema físico, sino que también tiene la capacidad de ejecutar, simular e interactuar con el modelo virtual en tiempo real.
Modelos basados en la física
Un gemelo digital ejecutable basado en la física se basa en modelos matemáticos que describen el comportamiento físico del sistema que se está replicando. Estos modelos suelen basarse en los principios fundamentales de la física, como la mecánica, la termodinámica, la dinámica de fluidos, el electromagnético, etc. Al resolver las ecuaciones que rigen estos fenómenos físicos, el gemelo digital puede simular el comportamiento del sistema del mundo real en un entorno virtual.
Simulación de procesos físicos
El gemelo digital simula los procesos físicos y las interacciones dentro del sistema mediante modelos basados en la física. Esto le permite predecir cómo se comportará el sistema en diferentes condiciones de funcionamiento, entradas y escenarios.
Simulación en tiempo real
Un gemelo digital ejecutable basado en modelos físicos puede simular el comportamiento del sistema físico en tiempo real o casi en tiempo real. Esto permite una interacción dinámica y la toma de decisiones en función del estado actual del sistema y su entorno.
Control de circuito cerrado
Los gemelos digitales ejecutables basados en la física suelen funcionar en un sistema de control de circuito cerrado, en el que los datos en tiempo real de los sensores y actuadores se utilizan para ajustar los parámetros de simulación y controlar el comportamiento del modelo virtual. Esto permite al gemelo digital mantener las condiciones de funcionamiento deseadas y optimizar el rendimiento.
Validación y verificación
Los modelos basados en la física utilizados en los gemelos digitales ejecutables deben validarse y verificarse para garantizar su precisión y fiabilidad. Esto implica comparar los resultados de la simulación con las mediciones del mundo real y los datos experimentales para confirmar que el gemelo digital representa con precisión el sistema físico.
Si bien el modelado basado en la física se utiliza normalmente en los gemelos digitales ejecutables, es importante tener en cuenta que también se pueden emplear otros enfoques de modelado, como el modelado basado en datos, los modelos empíricos o los modelos híbridos que combinan técnicas físicas y basadas en datos, según los requisitos y restricciones específicos de la aplicación.
