A differenza dei gemelli digitali tradizionali, che vengono utilizzati principalmente per il monitoraggio e l'analisi, i gemelli digitali eseguibili sono modelli attivi e dinamici in grado di rispondere agli input, simulare scenari e prendere decisioni in modo autonomo o con l'intervento umano. Il gemello digitale eseguibile (o xDT). In parole povere, l'xDT è il gemello digitale su un chip. L'xDT utilizza i dati provenienti da 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
I gemelli digitali eseguibili (xDT) sono in grado di simulare il comportamento e le prestazioni dell'asset fisico o del sistema in tempo reale. Possono rispondere agli input, simulare diverse condizioni operative e interagire dinamicamente con sistemi o utenti esterni.
Autonomia e processo decisionale
I gemelli digitali eseguibili (xDT) possono 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 a condizioni mutevoli.
Controllo a ciclo chiuso
I gemelli digitali eseguibili (xDT) operano spesso in un sistema di controllo a circuito chiuso, in cui i dati in tempo reale provenienti da sensori e attuatori vengono reimmessi nel modello virtuale per regolare i parametri, ottimizzare le prestazioni e mantenere le condizioni operative desiderate.
Analisi predittiva e ottimizzazione
I gemelli digitali eseguibili (xDT) utilizzano l'analisi predittiva e le tecniche di 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
I gemelli digitali eseguibili (xDT) sfruttano 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 il comportamento adattivo e il miglioramento continuo.
Adattamento dinamico e apprendimento
I gemelli digitali eseguibili (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 quello manifatturiero, energetico, dei trasporti, sanitario e delle 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 asset e sistemi fisici. Un gemello digitale eseguibile è una forma avanzata di gemello digitale che non solo rappresenta una replica virtuale di un asset o di un sistema fisico, ma ha anche la capacità di eseguire, simulare e interagire con il modello virtuale in tempo reale.
Modelli basati sulla fisica
Un gemello digitale eseguibile basato sulla fisica si basa su modelli matematici che descrivono il comportamento fisico del sistema replicato. Questi modelli sono in genere basati su principi fondamentali della fisica, come la meccanica, la termodinamica, la fluidodinamica, l'elettromagnetismo e così via. Risolvendo le equazioni che governano questi fenomeni fisici, il gemello digitale può simulare il comportamento del sistema del mondo reale in un ambiente virtuale.
Simulazione di processi fisici
Il gemello digitale simula i processi fisici e le interazioni all'interno del sistema utilizzando modelli basati sulla fisica. Ciò consente di prevedere come si comporterà il sistema in diverse condizioni operative, input e scenari.
Simulazione in tempo reale
Un gemello digitale eseguibile basato su modelli fisici può simulare il comportamento del sistema fisico in tempo reale o quasi in tempo reale. Ciò consente un'interazione dinamica e un processo decisionale basato sullo stato attuale del sistema e del suo ambiente.
Controllo a ciclo chiuso
I gemelli digitali eseguibili basati sulla fisica operano spesso in un sistema di controllo a circuito chiuso, in cui i dati in tempo reale provenienti da sensori e attuatori vengono utilizzati per regolare i parametri di simulazione e controllare il comportamento del modello virtuale. Ciò consente al gemello digitale di mantenere le condizioni operative desiderate e ottimizzare le prestazioni.
Validazione 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 le misurazioni del mondo reale e i dati sperimentali per confermare che il gemello digitale rappresenti accuratamente il sistema fisico.
Sebbene la modellazione basata sulla fisica sia comunemente utilizzata nei gemelli digitali eseguibili, è importante notare che possono essere impiegati anche altri approcci di modellazione, come la modellazione basata sui dati, i modelli empirici o i modelli ibridi che combinano la fisica e le tecniche basate sui dati, a seconda dei requisiti e dei vincoli specifici dell'applicazione.
