O conceito do gêmeo digital – do inglês, digital twin – vem se destacando como um dos principais drivers de transformação da indústria. Mas, apesar da relevância do tema na jornada de uma indústria 4.0, o conceito não é novo. A NASA foi a precursora do modelo, a partir do espelhamento de equipamentos nos primórdios da exploração espacial.
Nesse período, a NASA enfrentou diversos desafios, mas um dos principais foi como diagnosticar e reparar as avarias das naves espaciais no espaço. Para isso, ela criou um sistema espelhado (ou pareado), que mantia em reserva uma cópia da nave e seus sistemas. Quando a Apollo 13 sofreu avarias, o sistema espelhado possibilitou a simulação de condições. Dessa forma, engenheiros e astronautas conseguiram deduzir qual era o problema e testar possíveis soluções, o que ajudaria a salvar a equipe.
Mas, afinal, o que é um gêmeo digital?
Considerado o grande próximo marco da Indústria 4.0, os gêmeos digitais são simulações virtuais de produtos e serviços, criadas a partir da integração de sensores em um item físico. Os sensores conectados coletam as movimentações e respostas do item e as projetam em um ambiente virtual, criando uma cópia exata.
A partir disso, a cópia começa a operar dentro desse mundo simulado, alimentado por inúmeros dados e algoritmos que são capazes de mostrar os resultados de maior probabilidade da execução do item conectado.
As simulações são capazes de prever desempenhos, criar diferentes hipóteses, detectar falhas, projetar melhorias e gerar insights profundos sobre funcionalidades, tudo isso com muito mais velocidade e menos custos do que teriam as averiguações materiais.
Podem ser utilizados desde a projeção de pequenas peças, como parafusos, até a criação de fábricas, processos industriais, máquinas, foguetes ou cidades inteiras.
Como funciona um gêmeo digital?
Centenas ou milhares de sensores realizam medições contínuas e não triviais, que são transmitidas para uma plataforma digital, que, por sua vez, realiza análises quase em tempo real, visando a identificar padrões e alimentar o processo de aprendizagem. Dessa forma, analisando a base histórica do gêmeo digital e a base histórica de ativos similares, torna-se possível criar modelos que permitam predizer quando o ativo está na iminência de uma quebra, possibilitando agendar paradas programadas com maior precisão.
Veja a seguir um vídeo da Siemens explicando sobre gêmeos digitais:
Benefícios dos gêmeos digitais
Além da versatilidade, economia de tempo e de recursos, o gêmeo digital ainda ajuda as indústrias a:
Melhorar a qualidade dos produtos por meio de simulações;
Diminuir o tempo de fabricação, ao possibilitar a análise da linha produtiva;
Aumentar a eficiência dos processos;
Facilitar a identificação de falhas em produtos e/ou equipamentos;
Melhorar a logística
Diminuir desperdícios;
Agilizar o desenvolvimento de novos produtos;
A tecnologia, portanto, acompanha a evolução da fábrica e a impulsiona ao passo que a simulação se aproxima dos processos reais.
Três exemplos práticos de aplicações com gêmeos digitais
Rolls-Royce melhora a eficiência dos motores a jato: A empresa multinacional Rolls-Royce implantou a tecnologia gêmeo digital para monitorar os motores que produz. A empresa pode monitorar como cada motor voa, as condições em que está voando e como o piloto o usa. A Rolls-Royce usa o gêmeo digital para oferecer planos de serviço personalizados para motores específicos.
Mars otimiza sua cadeia de suprimentos: A Mars, empresa de confeitaria, produtos para animais de estimação e alimentos, criou um gêmeo digital de sua cadeia de suprimentos de manufatura para apoiar seus negócios. A empresa está usando a tecnologia para melhorar a capacidade e os controles de processo, incluindo o aumento do tempo de atividade das máquinas por meio da manutenção preditiva e a redução do desperdício associado às máquinas que embalam quantidades inconsistentes de produtos.
Bayer Crop Science reformula a estratégia com fábricas virtuais: A Bayer Crop Science criou “fábricas virtuais” para cada uma de suas nove fábricas de sementes de milho na América do Norte. As fábricas virtuais são representações digitais dinâmicas do equipamento, características de fluxo de produto e processo, lista de materiais e regras operacionais para cada um dos nove locais. Além de fornecer uma visão em tempo real das operações, as fábricas virtuais permitem que a Bayer realize análises hipotéticas que a empresa usa para analisar novas estratégias, tomar decisões de compra de capital, criar planos de negócios de longo prazo e melhorar processos.
Top 5 das maiores fabricantes de gêmeos digitais do mercado
De acordo com publicação da da Fortune Business Insights no início do ano essas eram as 5 maiores empresas de gêmeos digitais do mercado em 2022:
GE - A GE Digital oferece soluções de gêmeos digitais, como ativos, rede e processos. A organização atualiza rotineiramente o software com dados do sensor, geralmente via conectividade IoT para aumentar a precisão do modelo e detectar anomalias. Além disso, auxilia na previsão futura, maior confiabilidade e disponibilidade e redução de riscos. Usando tecnologias digitais, a organização melhora a confiabilidade em 93 a 99,49%. Além disso, os gêmeos de rede digital podem ajudar a reduzir os custos em até 30%, e o processo pode ajudar a reduzir o desperdício de produtos em até 75%.
IBM - A IBM oferece vários produtos, incluindo a troca de gêmeos digitais da IBM, a improvisação de design de sistemas de engenharia da IBM e o conjunto de aplicativos IBM Maximo. A empresa ajuda a entender melhor a pesquisa e o design do produto, aumenta a eficiência no espelhamento e monitoramento dos sistemas de fabricação e o fim da vida útil do produto, o que ajuda os fabricantes a determinar o que fazer com o produto. Fabricação de automóveis, produção de aeronaves, projeto de vagões, construção civil, manufatura, engenharia e concessionárias de energia estão entre as áreas em que as tecnologias da empresa são usadas.
Microsoft - A Microsof oferece o "Azure Digital Twin", com uma solução de IoT de última geração. É uma plataforma de Internet das Coisas (IoT) que auxilia na criação de representações digitais de processos corporativos, lugares, objetos do mundo real e pessoas. Também auxilia na otimização de operações e custos, desenvolvimento de produtos melhores e criação de experiências excepcionais para o cliente. Ele também ajuda a rastrear o histórico e antecipar o futuro de quaisquer ambientes vinculados, além de garantir a segurança e a conformidade dos dados. Além disso, é usado em implantações de nível empresarial. Ele oferece uma gama diversificada de recursos que permitem que as empresas personalizem soluções rapidamente.
Siemens - A Siemens oferece três tipos principais. Os gêmeos digitais de produtos da empresa ajudam no desenvolvimento de novos produtos e fornecem uma conexão digital virtual que permite que os clientes avaliem como o produto está operando. Eles auxiliam na fabricação e planejamento de produção. Os dados operacionais são analisados, capturados e executados com a ajuda dos gêmeos digitais de desempenho da empresa. Sensores instalados em objetos físicos avaliam as condições de operação, desempenho em tempo real e mudanças ao longo do tempo. A empresa emprega uma variedade de habilidades, incluindo aprendizado de máquina, análise de dados e simulação multifísica para demonstrar a influência das mudanças no projeto e das condições ambientais.
Ansys - Os clientes podem usar ANSYS Inc. para criar protótipos virtuais de sistemas do mundo real. Eles são usados para gerenciar todo o ciclo de vida do ativo e do produto. "Ansys twin builder" é a solução de marca da empresa. Isso auxilia na criação com base em simulações. Ele ajuda a melhorar a produtividade, criar um protótipo virtual de um sistema implantado, integrar dados do mundo real e gerenciar ativos complexos. As várias aplicações da empresa incluem eletrônica de potência, sistemas gás-líquido, motores elétricos, controle de poluição e trocadores de calor. Alguns recursos incluem um modelador de sistemas multidomínio, modelos de ordem reduzida, integração de ferramentas de terceiros, prototipagem rápida de HMI, integração de software incorporado e integração XIL. As especializações da empresa incluem prototipagem digital, otimização de projeto, geração de grade, simulação de engenharia e análise estrutural.
Conclusão
A adoção dos gêmeos digitais se tornará, em breve, um fator de disrupção para muitos setores da indústria. Nessa jornada de inovação, a Internet das Coisas e a Inteligência Artificial se destacam como protagonistas, habilitando a criação dos gêmeos digitais e permitindo que as indústrias, a partir de um processo de aprendizado, aperfeiçoem radicalmente os seus modelos de operação e negócio.
Com a evolução da maturidade digital da indústria, novas perspectivas de valor surgirão, pois o avanço no processo de transformação possibilitará maior visibilidade, controle e inteligência sobre a operação e a cadeia de valor, o que tende a estimular a sensibilidade para novas oportunidades de inovação.
Não espere! Comece já a identificar e explorar as oportunidades que a adoção do gêmeo digital pode trazer de valor para a sua empresa.
Por: Rodrigo Portes
Diretor de Vendas | Diretor Comercial | Gerente Nacional de Vendas | Gerente de Vendas Sênior | Mentor | Palestrante | Autor | Transformação Digital | Indústria 4.0
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