Contrairement aux jumeaux numériques traditionnels, qui sont principalement utilisés pour la surveillance et l'analyse, les jumeaux numériques exécutables sont des modèles dynamiques actifs qui peuvent répondre aux entrées, simuler des scénarios
et prendre des décisions de manière autonome ou avec une intervention humaine. Le digital twin exécutable (ou xDt). En termes simples, le xDT est le digital twin sur une puce. Le xDT utilise les données d'un (relativement) petit nombre de capteurs intégrés dans le produit physique pour effectuer des simulations en temps réel à l'aide de modèles d'ordre réduit. À partir de ces petits nombres de capteurs, il peut prédire l'état physique à n'importe quel point de l'objet (même dans des endroits où il serait impossible de placer des capteurs).
Simulation et interaction en temps réel
xDT sont capables de simuler le comportement et les performances de l'actif physique ou du système en temps réel. Ils peuvent répondre aux entrées, simuler différentes conditions de fonctionnement et interagir dynamiquement avec des systèmes externes ou des utilisateurs.
Autonomie et prise de décision
xDT peut prendre des décisions de manière autonome en se basant sur des règles prédéfinies, des algorithmes ou des modèles d'apprentissage automatique. Ils peuvent analyser les données, prédire les résultats et prendre des mesures pour optimiser les performances ou répondre aux conditions changeantes.
Contrôle en boucle fermée
xDT fonctionne souvent dans un système de contrôle en boucle fermée, où les données en temps réel des capteurs et des actionneurs sont renvoyées dans le modèle virtuel pour ajuster les paramètres, optimiser les performances et maintenir les conditions de fonctionnement souhaitées.
Analyse prédictive et optimisation
xDT utilise des techniques d'analyse prédictive et d'optimisation pour prévoir les comportements futurs, identifier les problèmes ou opportunités potentiels et recommander des actions pour améliorer les performances ou atténuer les risques.
Intégration avec les technologies IoT et IA
xDT exploite les capteurs de l'Internet des objets (IoT), les algorithmes de connectivité et d'intelligence artificielle (IA) pour collecter des données en temps réel, analyser des modèles complexes et prendre des décisions éclairées. Ils peuvent également incorporer des modèles d'apprentissage automatique pour un comportement adaptatif et une amélioration continue.
Adaptation dynamique et apprentissage
Les xDT sont capables d'apprendre de l'expérience et de s'adapter aux changements de l'environnement ou des conditions d'exploitation au fil du temps. Ils peuvent continuellement mettre à jour leurs modèles, paramètres et stratégies en fonction de nouvelles données et commentaires.
Les jumeaux numériques exécutables trouvent des applications dans diverses industries, y compris la fabrication, l'énergie, les transports, les soins de santé et les villes intelligentes. Ils permettent la maintenance prédictive, le fonctionnement autonome, l'optimisation des processus et l'aide à la décision dans des systèmes complexes où la surveillance et le contrôle en temps réel sont essentiels. Dans l'ensemble, les jumeaux numériques exécutables représentent la prochaine évolution de la technologie des digital twin, offrant des capacités améliorées pour la simulation en temps réel, la prise de décision et l'optimisation des actifs physiques et des systèmes. Un digital twin exécutable est une forme avancée d'un digital twin qui représente non seulement une réplique virtuelle d'un actif ou d'un système physique, mais qui a également la capacité d'exécuter, de simuler et d'interagir avec le modèle virtuel en temps réel.
Modèles basés sur la physique
Un digital twin exécutable basé sur la physique repose sur des modèles mathématiques qui décrivent le comportement physique du système en cours de réplication. Ces modèles sont généralement basés sur des principes fondamentaux de la physique, tels que la mécanique, la thermodynamique, la dynamique des fluides, l'électromagnétique, etc. En résolvant les équations qui régissent ces phénomènes physiques, le digital twin peut simuler le comportement du système du monde réel dans un environnement virtuel.
Simulation de processus physiques
Le digital twin simule les processus physiques et les interactions au sein du système à l'aide de modèles basés sur la physique. Cela lui permet de prédire comment le système se comportera dans différentes conditions de fonctionnement, entrées et scénarios.
Simulation en temps réel
Un digital twin exécutable basé sur des modèles physiques peut simuler le comportement du système physique en temps réel ou presque en temps réel. Cela permet une interaction dynamique et une prise de décision en fonction de l'état actuel du système et de son environnement.
Contrôle en boucle fermée
Les jumeaux numériques exécutables basés sur la physique fonctionnent souvent dans un système de contrôle en boucle fermée, où les données en temps réel des capteurs et des actionneurs sont utilisées pour ajuster les paramètres de simulation et contrôler le comportement du modèle virtuel. Cela permet au digital twin de maintenir les conditions de fonctionnement souhaitées et d'optimiser les performances.
Validation et vérification
Les modèles basés sur la physique utilisés dans les jumeaux numériques exécutables doivent être validés et vérifiés pour assurer leur exactitude et leur fiabilité. Cela implique de comparer les résultats de la simulation avec des mesures réelles et des données expérimentales pour confirmer que le digital twin représente avec précision le système physique.
Bien que la modélisation basée sur la physique soit couramment utilisée dans les jumeaux numériques exécutables, il est important de noter que d'autres approches de modélisation, telles que la modélisation pilotée par les données, les modèles empiriques ou les modèles hybrides combinant la physique et les techniques pilotées par les données, peuvent également être utilisées en fonction des exigences et contraintes spécifiques de l'application.
