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 jumeau numérique exécutable (ou xDt). En termes simples, le xDT est le jumeau numérique sur une puce. Le xDT utilise les données d'un nombre (relativement) restreint de capteurs intégrés au produit physique pour effectuer des simulations en temps réel à l'aide de modèles d'ordre réduit. À partir de ce petit nombre 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).
La simulation et l'interaction en temps réel
xDT sont capables de simuler le comportement et le rendement de l'actif physique ou du système en temps réel. Ils peuvent réagir aux entrées, simuler différentes conditions de fonctionnement et interagir de manière dynamique 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 le rendement ou répondre à des conditions changeantes.
La
commande en boucle fermée
xDt fonctionne souvent dans un système de commande en boucle fermée, où les données en temps réel des capteurs et des actionneurs sont réintroduites dans le modèle virtuel pour ajuster les paramètres, optimiser le rendement et maintenir les conditions de fonctionnement souhaitées.
L'analyse prédictive et l'optimisation
xdT utilise des techniques d'analyse prédictive et d'optimisation pour prévoir les comportements futurs, identifier les problèmes ou les opportunités potentiels et recommander des mesures pour améliorer le rendement ou atténuer les risques.
Intégration aux technologies IoT et IA
xDT exploite les capteurs de l'Internet des objets (IdO), la connectivité et les algorithmes 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 le comportement adaptatif et l'amélioration continue.
L'adaptation et l'apprentissage dynamiques
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 constamment mettre à jour leurs modèles, paramètres et stratégies en fonction des nouvelles données et de la rétroaction.
Les jumeaux numériques exécutables trouvent des applications dans divers secteurs, notamment 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 jumeaux numériques, offrant des capacités améliorées de simulation en temps réel, de prise de décision et d'optimisation des actifs physiques et des systèmes. Un jumeau numérique exécutable est une forme avancée de jumeau numérique qui non seulement représente une réplique virtuelle d'un actif physique ou d'un système, 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 jumeau numérique exécutable basé sur la physique repose sur des modèles mathématiques qui décrivent le comportement physique du système reproduit. Ces modèles sont généralement fondés 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 jumeau numérique peut simuler le comportement du système du monde réel dans un environnement virtuel.
Simulation de processus physiques
Le jumeau numérique 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 jumeau numérique 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.
Commande en boucle fermée
Les
jumeaux numériques exécutables basés sur la physique fonctionnent souvent dans un système de commande en boucle fermée, où les données en temps réel provenant de capteurs et d'actionneurs sont utilisées pour ajuster les paramètres de simulation et contrôler le comportement du modèle virtuel. Cela permet au jumeau numérique de maintenir les conditions de fonctionnement souhaitées et d'optimiser le rendement.
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. Il s'agit de comparer les résultats de la simulation avec des mesures réelles et des données expérimentales pour confirmer que le jumeau numérique représente exactement 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 axée sur les données, les modèles empiriques ou les modèles hybrides combinant la physique et les techniques basées sur les données, peuvent également être utilisées en fonction des exigences et des contraintes spécifiques de l'application.
