A diferencia de los gemelos digitales tradicionales, que se utilizan sobre todo para la supervisión y el análisis, los gemelos digitales ejecutables son modelos activos y dinámicos que pueden responder a entradas, simular escenarios y tomar decisiones de forma autónoma o con intervención humana. El gemelo digital ejecutable (o xDT) En términos sencillos, el xDT es un gemelo digital en un chip. El xDT utiliza datos de un número relativamente pequeño de sensores integrados en el producto físico para efectuar 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 o sistema físico en tiempo real. Pueden responder a entradas, simular distintas 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 a partir de 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) suelen funcionar en un sistema de control de bucle cerrado, en el que los datos en tiempo real de sensores y actuadores retroalimentan 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 técnicas de análisis predictivo y optimización para prever el comportamiento, identificar posibles problemas u oportunidades y recomendar acciones para mejorar el rendimiento o mitigar los riesgos.
Integración con tecnologías del IoT e IA
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) aprovechan los sensores del 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 un comportamiento adaptativo y una mejora continua.
Adaptación y aprendizaje dinámicos
Los gemelos digitales ejecutables (xDT) son capaces de aprender de la experiencia y adaptarse a los cambios del entorno o de las condiciones de funcionamiento a lo largo del tiempo. Pueden actualizar continuamente sus modelos, parámetros y estrategias a partir de nuevos datos y feedback.
Los gemelos digitales ejecutables se aplican en diferentes industrias, como la fabricación, la energía, el transporte, la sanidad y las ciudades inteligentes. Posibilitan el mantenimiento predictivo, el funcionamiento autónomo, la optimización de procesos y el respaldo de la toma de decisiones en sistemas complejos en los que la supervisión y el control en tiempo real son fundamentales. En general, los gemelos digitales ejecutables representan la próxima evolución de la tecnología de gemelos digitales con funcionalidades 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 capacidad para 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 sirve de modelos matemáticos que describen el comportamiento físico del sistema que se replica. Estos modelos suelen tener en cuenta principios fundamentales de la física, como la mecánica, la termodinámica, la dinámica de fluidos, la electromagnética, etc. Al resolver las ecuaciones que rigen 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 mediante modelos basados en la física. Esto le permite predecir cómo se comportará el sistema en diferentes condiciones de funcionamiento, 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 real. Esto posibilita la interacción dinámica y la toma de decisiones según el estado actual del sistema y su entorno.
Control de bucle cerrado
Los gemelos digitales ejecutables basados en la física suelen funcionar en un sistema de control de bucle cerrado, en el que los datos en tiempo real procedentes de sensores y actuadores se utilizan para ajustar los parámetros de simulación y controlar el comportamiento del modelo virtual. Esto permite al gemelo digital mantener las condiciones de funcionamiento deseadas y optimizar el rendimiento.
Validación y verificación
Los modelos basados en la física utilizados en gemelos digitales ejecutables deben validarse y verificarse para asegurar su precisión y fiabilidad. Esto implica comparar los resultados de la simulación con mediciones del mundo real y datos experimentales para confirmar que el gemelo digital representa con exactitud el sistema físico.
Aunque el modelado basado en la física suele usarse en gemelos digitales ejecutables, también pueden emplearse otros enfoques, como el modelado basado en datos, los modelos empíricos o los modelos híbridos que combinan técnicas físicas y basadas en datos, según los requisitos y las limitaciones de la aplicación.
