A diferencia de los gemelos digitales tradicionales, que se utilizan principalmente para monitoreo y análisis, los gemelos digitales ejecutables son modelos activos, dinámicos que pueden responder a entradas, simular escenarios
y tomar decisiones de forma autónoma o con intervención humana. El gemelo digital ejecutable (o xDt). En términos simples, el xDT es el gemelo digital en 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 ese pequeño número de sensores, puede predecir el estado físico en cualquier punto del objeto (incluso en lugares donde sería imposible colocar sensores).
La
simulación e interacción en tiempo real
xDT son capaces de simular el comportamiento y el desempeño del activo físico o sistema en tiempo real. Pueden responder a entradas, simular diferentes condiciones de operación e interactuar dinámicamente con sistemas externos o usuarios.
Autonomía y toma de decisiones
xDt puede tomar decisiones de forma autónoma en base a reglas predefinidas, algoritmos o modelos de aprendizaje automático. Pueden analizar datos, predecir resultados y tomar acciones para optimizar el performance o responder a condiciones cambiantes.
El
control de bucle cerrado
xDT a menudo opera en un sistema de control de bucle cerrado, donde los datos en tiempo real de sensores y actuadores se retroalimentan al modelo virtual para ajustar los parámetros, optimizar el rendimiento y mantener las condiciones de operación deseadas.
Análisis predictivo y optimización
xDT utiliza análisis predictivo y técnicas de optimización para pronosticar el comportamiento futuro, identificar posibles problemas u oportunidades y recomendar acciones para mejorar el performance o mitigar riesgos.
Integración con las tecnologías IoT e IA
xDT aprovecha sensores de Internet de las Cosas (IoT), conectividad y 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.
La adaptación dinámica y el aprendizaje
xDT son capaces de aprender de la experiencia y adaptarse a los cambios en el entorno o las condiciones de operación a lo largo del tiempo. Pueden actualizar continuamente sus modelos, parámetros y estrategias en función de nuevos datos y retroalimentación.
Los gemelos digitales ejecutables encuentran aplicaciones en diversas industrias, incluyendo manufactura, energía, transporte, salud y ciudades inteligentes. Permiten el mantenimiento predictivo, operación autónoma, optimización de procesos y soporte de decisiones en sistemas complejos donde el monitoreo y el control en tiempo real son críticos. En general, los gemelos digitales ejecutables representan la próxima evolución en la tecnología de gemelos digitales, ofreciendo capacidades mejoradas para la simulación en tiempo real, la toma de decisiones y la optimización de activos y sistemas físicos. Un gemelo digital ejecutable es una forma avanzada de un 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 replica. Estos modelos se basan típicamente en principios fundamentales de la física, como la mecánica, la termodinámica, la dinámica de fluidos, el electromagnetismo, 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 e interacciones dentro del sistema utilizando modelos basados en la física. Esto le permite predecir cómo se comportará el sistema bajo diferentes condiciones de operación, 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 toma de decisiones basada en el estado actual del sistema y su entorno.
Control de bucle cerrado
Los gemelos digitales ejecutables basados en la física a menudo operan en un sistema de control de bucle cerrado, donde se utilizan datos en tiempo real de sensores y actuadores para ajustar los parámetros de simulación y controlar el comportamiento del modelo virtual. Esto permite que el gemelo digital mantenga las condiciones operativas deseadas y optimice el rendimiento.
Validación y verificación
Los modelos basados en la física utilizados en gemelos digitales ejecutables deben ser validados y verificados para asegurar su precisión y confiabilidad. Esto implica comparar los resultados de la simulación con mediciones del mundo real y datos experimentales para confirmar que el gemelo digital representa con precisión el sistema físico.
Si bien el modelado basado en la física se usa comúnmente en gemelos digitales ejecutables, es importante tener en cuenta que también se pueden emplear otros enfoques de modelado, como el modelado basado en datos, modelos empíricos o modelos híbridos que combinan física y técnicas basadas en datos, dependiendo de los requisitos y limitaciones específicos de la aplicación.
