A transformação digital da indústria vem abrindo caminho para inovações que proporcionam ganhos de produtividade, qualidade e eficiência para os diferentes setores produtivos. Os digital twins são um exemplo destas mudanças, mudando a forma como as empresas podem realizar testes e simulações para aperfeiçoar processos, equipamentos e sistemas.
A seguir, vamos entender melhor sobre essa tecnologia e suas potencialidades. Boa leitura!
O que são os digital twins?
Digital twins (ou gêmeos digitais) são a representação virtual perfeita de um objeto ou sistema real. Geralmente, eles são aplicados na indústria, replicando digitalmente equipamentos, processos e/ou produtos e seus atributos.
Com isso, os digital twins eliminam a necessidade de protótipos físicos, permitindo a realização de testes e simulações com fidedignidade e precisão, além da criação de múltiplas versões de um mesmo objeto.
Com base em tecnologias como Big Data, simulação e machine learning, esses testes são um importante recurso para a indústria, sobretudo quando falamos de sistemas e operações complexas.
Isso permite às empresas aumentarem sua capacidade preditiva, além de embasar a tomada de decisões. Com as informações das simulações com digital twins, os profissionais envolvidos no projeto podem, por exemplo, identificar problemas e falhas que, de outra forma, só seriam descobertos após o início da produção.
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Como funciona a tecnologia de digital twins
Como vimos, os digital twins são representações virtuais de um objeto ou processo real, com todas as suas características, funções e sistemas envolvidos.
Para que seja possível realizar testes confiáveis e extrair informações precisas, os gêmeos digitais se baseiam na coleta de dados dos equipamentos reais (dados operacionais, físicos, químicos, ambientais etc.) a partir do uso de sensores inteligentes e de uma série de tecnologias auxiliares.
Ou seja, os digital twins não são apenas um modelo 3D de um objeto; eles também representam, com base em informações reais de um ativo que já existe, seu funcionamento e sua performance. A grande vantagem, porém, é que os profissionais podem simular diferentes condições e criar versões diferentes para testar o impacto de uma alteração específica.
Um exemplo: pensemos em uma turbina eólica. Atualmente, esses equipamentos são dotados de diferentes tipos de sensores, que monitoram 24 horas sua performance, funcionalidade, temperatura, condições do tempo, entre outros.
Essas informações são armazenadas em um sistema em nuvem e aplicadas à cópia digital que foi criada. Uma vez que é alimentado com dados reais, é possível realizar simulações de outras condições ambientais e de funcionamento para identificar e prever problemas e realizar melhorias.
Como comentamos, isso só é possível devido a todo um conjunto de tecnologias auxiliares. São elas:
Inteligência artificial
A IA (e suas diferentes vertentes) é fundamental quando falamos de digital twins, pois é ela que permite prever cenários em função do uso e do funcionamento de um equipamento. Ou seja, ela facilita a descoberta de anomalias e aponta, automaticamente, as melhores formas de conservá-las.
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Machine learning
Uma das vertentes mais importantes da inteligência artificial, o machine learning é o que traz dinamismo para os testes e que permite o aprimoramento constante de processos e objetos.
O aprendizado de máquina potencializa os ganhos da IA, sobretudo no que se refere às previsões. Com isso, ele permite aos profissionais da empresa tomar decisões mais embasadas e mais rapidamente.
Internet das coisas
Vimos que os digital twins dependem, em grande parte, da coleta de dados operacionais e ambientais reais. Isso é possível devido à IoT, que captura e transfere, em tempo real, as informações dos sensores inteligentes para a nuvem, possibilitando o monitoramento constante de equipamentos.
Assim, a empresa consegue acompanhar e mapear todo o funcionamento de um objeto ou processo e replicá-lo com fidedignidade no gêmeo digital.
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Big Data
A quantidade de dados gerada e que deve ser coletada e transferida não é pequena. O Big Data é a tecnologia que torna possível processar e organizar grandes volumes de informações estruturadas e não estruturadas, apresentando-as de forma simplificada. Tudo isso em questão de segundos.
Isso é fundamental para ajudar os projetistas e desenvolvedores a identificarem problemas, reconhecerem o momento de manutenções preditivas, entender o ciclo de funcionamento e muito mais.
Possíveis aplicações de digital twins
As empresas podem aplicar os digital twins de diferentes formas e para objetivos diversos. Geralmente, os gêmeos digitais são mais utilizados pela indústria, sobretudo para simular processos críticos e complexos.
Algumas aplicações são:
- Plantas fabris: como os digital twins também podem replicar processos, a indústria pode utilizá-los para simular todas as etapas da cadeia produtiva, descobrindo oportunidades de melhoria no chão de fábrica e aumentando a vida útil de equipamentos.
- Construção civil: empresas podem aprimorar projetos de estruturas, principalmente de grande porte, com digital twins, realizando testes relacionados a degradação, melhores materiais etc.
- Óleo e gás: a tecnologia pode ser utilizada para criar equipamentos e acessórios melhores, reduzindo o retrabalho em campo e os riscos a trabalhadores e empresas.
- Geração de energia: os gêmeos digitais também podem ser aplicados por concessionários de energia para simular diferentes condições dos equipamentos da rede e, acima de tudo, prever falhas. Isso ajuda a, por exemplo, reduzir o tempo de resposta a ocorrências.
- Desenvolvimento de produtos: com base em dados reais de equipamentos já existentes e a realização de testes virtuais, torna-se mais fácil identificar pontos de melhoria no projeto, seja na funcionalidade, durabilidade ou outros aspectos.
- Transporte: de automóveis a aeronaves, também é possível criar digital twins de veículos de transporte de pessoas e carga para garantir a máxima segurança, eficiência e estimar manutenções preditivas.
- Planejamento urbano: projetos urbanísticos e de mobilidade também podem se beneficiar dos gêmeos digitais, testando diferentes condições de fluxo de pessoas e veículos, por exemplo.
Vantagens de utilizar digital twins
A possibilidade de simulações precisas é apenas uma das vantagens da aplicação de digital twins. Porém, há outros ganhos que merecem ser citados. Destacamos:
Capacidade preditiva
Os gêmeos digitais fornecem informações que possibilitam às empresas prever ocorrências relacionadas ao funcionamento de um equipamento. Isso é fundamental por uma série de fatores, especialmente para a definição de manutenções preditivas que ajudem a aumentar sua vida útil e evitar sua parada.
Economia
Uma fábrica que não tem equipamentos parados por quebra ou falha garante uma produtividade maior, por exemplo. O mesmo vale para uma companhia do setor de Óleo e Gás que não precisa lidar com retrabalhos em campo tampouco desenvolvimento de novos componentes. Ou ainda uma montadora de carros que não precisa fazer um recall.
Qualidade
Como vimos, os digital twins não envolvem apenas a representação virtual de um equipamento. Eles abrangem também todos os processos e sistemas envolvidos. Com isso, a empresa consegue monitorar e documentar muito mais precisamente as etapas produtivas e o fluxo de trabalho.
Isso facilita a identificação de possíveis gargalos e falhas e sua correção, trazendo mais eficiência e aumentando a qualidade da produção.
Melhoria de processos
As tecnologias auxiliares, principalmente o machine learning, fazem com que os digital tens aprendam autonomamente. Eles conseguem, então, oferecer melhores respostas e tomar decisões mais adequadas para cada situação, fornecendo insights valiosos para a otimização de processos.
Pesquisa e desenvolvimento
Com uma quantidade enorme de dados e a possibilidade de simular cenários e condições, as empresas conseguem refinar seus produtos antes mesmo de efetivamente produzi-los. Isso não só reduz custos, como possibilita um aperfeiçoamento do projeto e, mais uma vez, gera insights que podem resultar em novos produtos e inovações.
Digital twins e a transformação digital
Os digital twins são um reflexo da transformação digital e um dos pilares da indústria 4.0. O que hoje ainda se apresenta como uma inovação poderá se tornar, em breve, uma necessidade para que as empresas tenham condições de continuar competindo de igual para igual no mercado.
Afinal, como vimos, os gêmeos digitais trazem ganhos para diferentes setores, podendo aumentar a qualidade do produto final, reduzir custos e aumentar a eficiência e a produtividade.
Por isso mesmo, é importante que as empresas se adaptem logo a esta nova realidade. E elas podem contar com a parceria da Certi. A Fundação possui as tecnologias e os profissionais necessários para contribuir para a implementação de sistemas de digital twins.
Por meio do Centro de Metrologia e Instrumentação (CMI) e do Centro de Produção Cooperada (CPC), a Certi fornece suporte em todas as etapas até a criação do gêmeo digital, ajudando a criar um ciclo de melhoria contínua que permitirá à organização colher os benefícios dessa tecnologia.
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