A diferencia de los gemelos digitales tradicionales, que se utilizan principalmente para la supervisión y el análisis, los gemelos digitales ejecutables son modelos activos y dinámicos que pueden responder a las 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).
Simulación e interacción en tiempo real
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) son capaces de simular el comportamiento y el rendimiento del activo físico o del sistema en tiempo real. Pueden responder a las entradas, simular diferentes condiciones de funcionamiento e interactuar con sistemas externos o usuarios de forma dinámica.
Autonomía y toma de decisiones
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) pueden tomar decisiones de forma autónoma basadas en reglas, algoritmos o modelos de aprendizaje automático predefinidos. Pueden analizar datos, predecir resultados y tomar medidas para optimizar el rendimiento o responder a condiciones cambiantes.
Control de bucle cerrado
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) a menudo funcionan en un sistema de control de bucle cerrado, donde los datos en tiempo real de los sensores y actuadores se retroalimentan en el modelo virtual para ajustar los parámetros, optimizar el rendimiento y mantener las condiciones de funcionamiento deseadas.
Análisis predictivo y optimización
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) utilizan análisis predictivos y técnicas de optimización para pronosticar el comportamiento futuro, identificar posibles problemas u oportunidades y recomendar acciones para mejorar el rendimiento o mitigar los riesgos.
Integración con tecnologías IoT e IA
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) aprovechan los sensores de Internet de las cosas (IoT), la conectividad y los 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.
Adaptación dinámica y aprendizaje
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) son capaces de aprender de la experiencia y adaptarse a los cambios en el entorno o las condiciones operativas a lo largo del tiempo. Pueden actualizar continuamente sus modelos, parámetros y estrategias en función de nuevos datos y comentarios.
Los gemelos digitales ejecutables encuentran aplicaciones en diversas industrias, incluidas la fabricación, la energía, el transporte, la atención médica y las ciudades inteligentes. Permiten el mantenimiento predictivo, la operación autónoma, la optimización de procesos y el apoyo a la toma de decisiones en sistemas complejos donde la monitorización y el control en tiempo real son críticos. En general, los gemelos digitales ejecutables representan la próxima evolución en la tecnología de gemelos digitales, ya que ofrecen 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 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 está replicando. Estos modelos suelen basarse en principios fundamentales de la física, como la mecánica, la termodinámica, la dinámica de fluidos, el electromagnetismo, etc. Al resolver las ecuaciones que gobiernan 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 y las 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 una 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 los datos en tiempo real de los sensores y actuadores se utilizan para ajustar los parámetros de simulación y controlar el comportamiento del modelo virtual. Esto permite que el gemelo digital mantenga las condiciones de funcionamiento deseadas y optimice el rendimiento.
Validación y verificación
Los modelos basados en la física utilizados en gemelos digitales ejecutables deben validarse y verificarse para garantizar su precisión y fiabilidad. Esto implica comparar los resultados de la simulación con las mediciones del mundo real y los datos experimentales para confirmar que el gemelo digital representa con precisión el sistema físico.
Aunque 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, los modelos empíricos o los modelos híbridos que combinan técnicas físicas y basadas en datos, en función de los requisitos y restricciones específicos de la aplicación.
