O que é um gêmeo digital?

Um gêmeo digital é uma forma ou representação digital dinâmica de um processo, serviço ou produto físico. O produto físico pode então ser avaliado e manipulado com base na análise do gêmeo digital em diversos ambientes de trabalho.

O conceito de gêmeos digitais é um exemplo perfeito de como os mundos físico e virtual convergem. Essencialmente, um gêmeo digital usa dados do mundo real para criar uma simulação por meio de um programa de computador que prevê como um produto ou processo se sairá. Esses programas são facilmente integrados à Internet das Coisas (IoT) e inteligência artificial (IA), bem como análise de software – tudo em uma tentativa de melhorar a produção.

A importância dos gêmeos digitais na Indústria 4.0

A quarta revolução industrial, ou Indústria 4.0, gira em torno da automação e troca de dados, e uma ampla gama de tecnologias de fabricação forma o núcleo de seu funcionamento no mundo dos negócios.

O conceito de gêmeos digitais traz possibilidades ilimitadas. A abordagem tradicional de construir algo e depois ajustá-lo em novas versões e lançamentos agora está obsoleta. Com um sistema de projeto baseado virtualmente, o melhor nível de eficiência possível de um produto, processo ou sistema pode ser identificado e criado simplesmente pela compreensão de seus recursos específicos, suas habilidades de desempenho e os possíveis problemas que podem surgir.

O ciclo de desenvolvimento de um produto com gêmeos digitais torna um processo complexo muito mais simples. Desde a fase de design até a fase de implantação, as organizações podem criar uma pegada digital de sua criação. Cada aspecto dessas criações digitais está interconectado e pode gerar dados em tempo real. Isso ajuda as empresas a analisar melhor e prever possíveis desafios na implementação, desde o estágio inicial do projeto. Os problemas podem ser corrigidos com antecedência ou podem fornecer avisos antecipados para evitar qualquer tempo de inatividade.

Esse processo também abre possibilidades de criar produtos mais novos e aprimorados de maneira mais econômica, como resultado das simulações em aplicações do mundo real. O resultado final será uma melhor experiência do cliente. Os processos de gêmeos digitais incorporam big data, inteligência artificial, aprendizado de máquina e Internet das Coisas, e representam o futuro dos espaços de engenharia e manufatura.

Tipos de gêmeos digitais

Existem vários tipos de simuladores para gêmeos digitais.

Gêmeos de produto

Estes são modelos digitais de produtos separados. Os fabricantes criam esses modelos virtuais e examinam o produto sob diferentes condições. Todas as alterações necessárias no produto podem ser feitas no nível do produto único, antes que a linha de produção seja criada e um produto físico seja feito. Isso resulta em um projeto mais eficiente e reduz as despesas de fabricação, bem como o tempo de colocação no mercado.

Gêmeos de processo

Estes são modelos digitais para processos de fabricação. Com um modelo virtual de como um processo de produção pode funcionar em diversos cenários, as empresas podem avaliar seu funcionamento em cada tipo. Esta é a maneira mais simples de criar uma metodologia de produção eficiente. Este processo pode ser ajustado com um gêmeo digital para cada equipamento existente. Para as empresas, isso significa a capacidade de ter sistemas de manutenção preventiva implementados, o que reduz a ocorrência de tempos de inatividade dispendiosos e acelera as operações de fabricação com segurança e eficiência.

Gêmeos de sistema

Os modelos digitais também são feitos de plantas ou sistemas de fábrica inteiros. Vastas quantidades de dados operacionais podem ser coletadas de uma variedade de dispositivos, bem como de produtos em um sistema existente. Isso ajuda a obter informações para a criação de novas e melhores oportunidades de negócios que otimizam todos os processos envolvidos.

Alguns preveem que os gêmeos digitais substituirão os trabalhadores humanos quando se trata de diagnosticar equipamentos com defeito. Na verdade, este já é o caso de algumas empresas. Modelos virtuais tendem a ser mais eficazes, pois têm a capacidade de coletar informações. Por exemplo, um modelo virtual pode avaliar a condição de peças de reposição de uma ampla gama de sensores presentes no modo online. Isso garante que eles possam ser reparados ou substituídos rapidamente.

Aplicações de gêmeos digitais

Não há dúvida de que o conceito de gêmeos digitais é a próxima grande novidade para a maioria dos setores de negócios. Ele ajudará na previsão precisa do estado atual e futuro dos ativos físicos simplesmente analisando as contrapartes digitais. Com um gêmeo digital, uma organização poderá obter informações mais inteligentes e precisas sobre o desempenho do produto e aprimorar o atendimento ao cliente. As organizações serão capazes de tomar melhores decisões operacionais, bem como estratégicas, com base nas informações coletadas. Aqui estão alguns dos setores que os utilizam extensivamente.

Manufatura

Os gêmeos digitais estão mudando a base da indústria de manufatura, criando modelos de design eficientes e melhorando a manutenção e as atualizações. Os fabricantes poderão reduzir significativamente os tempos de produção.

Automóveis

Os gêmeos digitais criam um modelo virtual de um veículo conectado, capturando dados comportamentais e operacionais. Isso ajuda a analisar o funcionamento geral e os níveis de desempenho do veículo e todos os seus recursos conectados, resultando em uma experiência única para os proprietários de carros que pode ser personalizada de acordo com suas necessidades específicas.

Varejo

Modelos virtuais do cliente podem ser criados para experimentar roupas, tons de batom e acessórios, algo já utilizado nas compras online. Os gêmeos digitais podem ser usados para simular a aparência de um plano de design de interiores, até a decoração e os acessórios. É disso que trata a experiência do cliente, e o gêmeo digital desempenha um papel central para aprimorar a experiência do cliente de varejo, criando gêmeos virtuais e simulando a aparência ou a sensação de um cliente em cenários relevantes. Os gêmeos digitais podem ajudar no planejamento na loja, bem como na implementação de segurança e no gerenciamento do consumo de energia.

Saúde

As aplicações de gêmeos digitais podem ser encontradas em uma ampla variedade de setores no setor de saúde. Quando combinadas com a IoT, podem criar um funcionamento otimizado em todas as etapas, desde o monitoramento de um paciente até cuidados de saúde preventivos e resultados de saúde personalizados com base em simulações de gêmeos digitais.

Cidades Inteligentes

Gêmeos digitais podem ajudar a planejar cidades mais inteligentes; combinados com a IoT, os gêmeos digitais podem melhorar o desenvolvimento econômico como resultado do gerenciamento eficiente de recursos, redução da pegada ecológica da indústria e aumento geral da qualidade de vida. Com base em informações coletadas de várias redes de sensores e sistemas inteligentes, os planejadores urbanos poderão implementar melhores políticas para o funcionamento e manutenção de uma cidade, com o objetivo de acomodar a expansão.

IoT industrial

As empresas industriais que adotam gêmeos digitais têm a capacidade de monitorar, rastrear e controlar digitalmente os aspectos físicos de seus sistemas industriais. Além de dados operacionais, os gêmeos digitais fornecem a capacidade de capturar também dados ambientais, incluindo detalhes como localização, configuração e modelos financeiros. Tudo isso auxilia nas previsões futuras nas operações, bem como no tratamento de anomalias.

Exploração espacial

A National Aeronautics and Space Administration (NASA) testa todos os projetos de equipamentos em um ambiente virtual antes de fabricar versões físicas. Somente quando atende a todos os requisitos necessários na forma digital é que uma espaçonave é considerada pronta para criação. A mesma abordagem pode ser aplicada por centros espaciais em todo o mundo.

Indústria de petróleo e gás

Usando gêmeos digitais, os engenheiros que trabalham na British Petroleum (BP) são capazes de visualizar e controlar milhares de tubos subterrâneos sob a neve do Alasca. A Siemens faz o mesmo com o monitoramento de enormes turbinas a gás. Milhares de testes são executados em sensores para ajudar no processo de gêmeos digitais.

Em outros setores, o uso de um gêmeo digital permite que os operadores treinem em uma maquete digital em vez de gastar recursos na criação de um simulador dedicado. Com o aprendizado de máquina e a IA crescendo cada vez mais em importância, as máquinas poderão em breve ser amplamente autônomas. A previsão é que essas máquinas sejam capazes de se autodiagnosticar e se autorreparar, caso surja alguma falha. Corrigir isso em um ambiente virtual será a maneira mais econômica de gerenciar as coisas no mundo real.

Os benefícios dos gêmeos digitais para as empresas

Os gêmeos digitais têm sido usados principalmente na fabricação. No entanto, isso está mudando rapidamente, e há potencial para uma ampla gama de negócios, especialmente aqueles que estão incorporando a IoT em processos operacionais. Vários setores perceberão o benefício dos gêmeos digitais no futuro imediato.

Produção econômica de um produto sem falhas

O processo de levar um produto da prancheta para o showroom pode ser caro. Cada iteração do produto envolve várias etapas e custos de mão de obra. Com gêmeos digitais, uma empresa pode reduzir defeitos existentes ou potenciais durante a produção, dando aos engenheiros a chance de testar e simular o produto em uma configuração virtual. É muito mais econômico corrigir erros em um ambiente virtual do que em um ambiente real. Os fabricantes serão capazes de eliminar todos os riscos possíveis na saída e garantir que o produto, uma vez lançado, funcione como pretendido.

Tempo de colocação no mercado rápido para produtos

Com um gêmeo digital, as empresas reduzem o tempo necessário para chegar ao mercado e podem vencer os concorrentes. Todo o ciclo de vida do produto pode ser simulado em ambiente digital, com todas as melhorias feitas de forma rápida e eficiente, reduzindo significativamente o risco para a empresa. Com a cópia virtual validando como um produto funcionará na realidade, o tempo de desenvolvimento é mais rápido.

Manutenção preditiva

Os gêmeos digitais também podem antecipar problemas e fornecer soluções com antecedência, o que é conhecido como manutenção preditiva. Todas as cópias remotas monitoram constantemente suas contrapartes físicas e coletam uma série de informações por meio de sensores. Esses dados são analisados em tempo real e qualquer tempo de inatividade ou avarias podem ser previstos e resolvidos. Operadores humanos usam essas informações para relatar problemas e resolvê-los imediatamente.

Desvantagens da tecnologia de gêmeos digitais

Os benefícios da tecnologia são realmente incríveis e podem mudar o jogo para as empresas que os adotam. Mas, como toda tecnologia, existem certas armadilhas a serem evitadas ao escolher a tecnologia.

Segurança de dados

Um dos problemas fundamentais com o conceito de gêmeos digitais é o da segurança e privacidade dos dados. O sistema usa um software inteligente, que naturalmente tem acesso a um amplo conjunto de recursos e informações privadas sobre negócios, tornando-se alvo de ataques cibernéticos e tentativas de roubo de dados. As empresas precisam pensar e criar estratégias quando se trata de implementar sistemas de segurança para a tecnologia de gêmeos digitais.

Altos níveis de investimento necessários

Outra desvantagem dos gêmeos digitais é o alto nível de investimento necessário para implementar. Nem toda empresa pode arcar com o retorno do investimento quando os recursos financeiros são escassos.

Com o nível e a velocidade da inovação em aprendizado de máquina e o uso de big data, esses modelos virtuais têm um lugar permanente na engenharia moderna, no esforço constante de impulsionar a inovação e melhorar o desempenho. Usando conceitos de gêmeos digitais, todos os negócios poderão adotar e aprimorar tendências tecnológicas de importância estratégica. Eles serão capazes de evitar falhas dispendiosas em produtos físicos. As empresas também terão a base perfeita para o monitoramento de análise avançada e habilidades preditivas.