A differenza dei gemelli digitali tradizionali, utilizzati principalmente per il monitoraggio e l'analisi, i gemelli digitali eseguibili sono modelli attivi e dinamici in grado di rispondere agli input e simulare scenari
e prendere decisioni autonomamente o con l'intervento umano. Il digital twin eseguibile (o xDT). In parole povere, l'xDT è il digital twin su un chip. L'xDT utilizza i dati di un numero (relativamente) piccolo di sensori incorporati nel prodotto fisico per eseguire simulazioni in tempo reale utilizzando modelli di ordine ridotto. Da quel piccolo numero di sensori, può prevedere lo stato fisico in qualsiasi punto dell'oggetto (anche in luoghi in cui sarebbe impossibile posizionare i sensori).
Simulazione e interazione in tempo reale
xDT sono in grado di simulare il comportamento e le prestazioni dell'asset o del sistema fisico in tempo reale. Possono rispondere agli input, simulare diverse condizioni operative e interagire con sistemi o utenti esterni in modo dinamico.
Autonomia e processo decisionale
xDT può prendere decisioni in modo autonomo sulla base di regole, algoritmi o modelli di apprendimento automatico predefiniti. Possono analizzare i dati, prevedere i risultati e intraprendere azioni per ottimizzare le prestazioni o rispondere alle mutevoli condizioni.
Controllo a circuito chiuso
xDT opera spesso in un sistema di controllo a circuito chiuso, in cui i dati in tempo reale provenienti da sensori e attuatori vengono reinseriti nel modello virtuale per regolare i parametri, ottimizzare le prestazioni e mantenere le condizioni operative desiderate.
Analisi e ottimizzazione predittive
xDT utilizza tecniche di analisi predittiva e ottimizzazione per prevedere il comportamento futuro, identificare potenziali problemi o opportunità e consigliare azioni per migliorare le prestazioni o mitigare i rischi.
Integrazione con tecnologie IoT e AI
xDT sfrutta i sensori dell'Internet of Things (IoT), la connettività e gli algoritmi di intelligenza artificiale (AI) per raccogliere dati in tempo reale, analizzare modelli complessi e prendere decisioni informate. Possono anche incorporare modelli di apprendimento automatico per comportamenti adattivi e miglioramento continuo.
Adattamento e apprendimento dinamici
Gli xDT sono in grado di imparare dall'esperienza e di adattarsi ai cambiamenti dell'ambiente o delle condizioni operative nel tempo. Possono aggiornare continuamente i loro modelli, parametri e strategie sulla base di nuovi dati e feedback.
I gemelli digitali eseguibili trovano applicazioni in vari settori, tra cui produzione, energia, trasporti, assistenza sanitaria e città intelligenti. Consentono la manutenzione predittiva, il funzionamento autonomo, l'ottimizzazione dei processi e il supporto decisionale in sistemi complessi in cui il monitoraggio e il controllo in tempo reale sono fondamentali. Nel complesso, i gemelli digitali eseguibili rappresentano la prossima evoluzione della tecnologia dei gemelli digitali, offrendo funzionalità avanzate per la simulazione in tempo reale, il processo decisionale e l'ottimizzazione di risorse e sistemi fisici. Un digital twin eseguibile è una forma avanzata di digital twin che non solo rappresenta una replica virtuale di un asset o sistema fisico, ma ha anche la capacità di eseguire, simulare e interagire con il modello virtuale in tempo reale.
Modelli basati sulla fisica
Un digital twin eseguibile basato sulla fisica si basa su modelli matematici che descrivono il comportamento fisico del sistema da replicare. Questi modelli si basano in genere su principi fondamentali della fisica, come meccanica, termodinamica, fluidodinamica, elettromagnetismo e così via. Risolvendo le equazioni che governano questi fenomeni fisici, il digital twin può simulare il comportamento del sistema reale in un ambiente virtuale.
Simulazione di processi fisici
Il digital twin simula i processi fisici e le interazioni all'interno del sistema utilizzando modelli basati sulla fisica. Ciò gli consente di prevedere come si comporterà il sistema in condizioni operative, input e scenari diversi.
Simulazione in tempo reale
Un digital twin eseguibile basato su modelli fisici può simulare il comportamento del sistema fisico in tempo reale o quasi. Ciò consente l'interazione dinamica e il processo decisionale in base allo stato attuale del sistema e del suo ambiente.
Controllo a circuito chiuso
I gemelli digitali eseguibili basati sulla fisica spesso operano in un sistema di controllo a circuito chiuso, in cui i dati in tempo reale di sensori e attuatori vengono utilizzati per regolare i parametri di simulazione e controllare il comportamento del modello virtuale. Ciò consente al digital twin di mantenere le condizioni operative desiderate e ottimizzare le prestazioni.
Convalida e verifica
I modelli basati sulla fisica utilizzati nei gemelli digitali eseguibili devono essere convalidati e verificati per garantirne l'accuratezza e l'affidabilità. Ciò comporta il confronto dei risultati della simulazione con misurazioni reali e dati sperimentali per confermare che il digital twin rappresenti accuratamente il sistema fisico.
Sebbene la modellazione basata sulla fisica sia comunemente usata nei gemelli digitali eseguibili, è importante notare che possono essere utilizzati anche altri approcci di modellazione, come la modellazione basata sui dati, i modelli empirici o i modelli ibridi che combinano fisica e tecniche basate sui dati, a seconda dei requisiti e dei vincoli specifici dell'applicazione.
