Contrairement aux jumeaux numériques traditionnels, qui sont principalement utilisés à des fins de surveillance et d'analyse, les jumeaux numériques exécutables sont des modèles dynamiques actifs qui peuvent répondre aux entrées, simuler des scénarios
et prenez des décisions de manière autonome ou avec une intervention humaine. Le digital twin exécutable (ou xDT). En termes simples, le xDT est le jumeau numérique sur puce. Le xDT utilise les données d'un (relativement) petit nombre 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, elle peut prédire l'état physique à n'importe quel point de l'objet (même aux endroits où il serait impossible de placer des capteurs).
Simulation et interaction en temps réel
xDT est capable 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 de manière dynamique avec des systèmes externes ou des utilisateurs.
Autonomie et prise de décisions
xDT peut prendre des décisions de manière autonome sur la base de règles, d'algorithmes ou de modèles d'apprentissage automatique prédéfinis. Ils peuvent analyser les données, prévoir les résultats et prendre des mesures pour optimiser les performances ou répondre à l'évolution des conditions.
Contrôle en boucle fermée
Les xDT fonctionnent souvent dans un système de commande en boucle fermée, où les données en temps réel des capteurs et des actionneurs sont renvoyées au 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 mesures visant à améliorer les performances ou à atténuer les risques.
Intégration aux technologies de l'Internet des objets et de l'IA
xDT exploite les capteurs de l'Internet des objets (IoT), 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 intégrer des modèles d'apprentissage automatique pour un comportement adaptatif et une amélioration continue.
Adaptation dynamique et apprentissage
xDT est capable de tirer les leçons de l'expérience et de s'adapter à l'évolution de l'environnement ou des conditions de fonctionnement au fil du temps. Ils peuvent mettre à jour leurs modèles, leurs paramètres et leurs stratégies en permanence en fonction de nouvelles données et de commentaires.
Les jumeaux numériques exécutables trouvent des applications dans divers secteurs, notamment la fabrication, l'énergie, les transports, la 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, car ils offrent des fonctionnalités 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 représente non seulement une réplique virtuelle d'un actif physique ou d'un système, mais qui permet également d'exécuter, de simuler et d'interagir avec le modèle virtuel en temps réel.
Modèles basés sur la physique
Un jumeau digital exécutable basé sur la physique s'appuie sur des modèles mathématiques qui décrivent le comportement physique du système répliqué. Ces modèles sont généralement basés sur des principes fondamentaux de la physique, tels que la mécanique, la thermodynamique, la dynamique des fluides, l'électromagnétisme, etc. En résolvant les équations qui régissent ces phénomènes physiques, le digital twin peut simuler le comportement du système 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 le comportement du système 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 quasi 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 provenant de capteurs et d'actionneurs sont utilisées pour ajuster les paramètres de simulation et contrôler le comportement du modèle virtuel. Cela permet au digital twin de conserver les conditions de fonctionnement souhaitées et d'optimiser ses performances.
Validation et vérification
Les modèles basés sur la physique utilisés dans les jumeaux numériques exécutables doivent être validés et vérifiés pour garantir leur précision et leur fiabilité. Cela implique de comparer les résultats de simulation avec des mesures réelles et des données expérimentales afin de confirmer que le digital twin représente correctement 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 des techniques pilotées par les données, peuvent également être utilisées en fonction des exigences et des contraintes spécifiques de l'application.
