Gêmeos Digitais: propulsores da Indústria 4.0

Nos últimos 50 anos, assistimos à “transformação digital” promover grandes mudanças nas empresas, nas nossas vidas e na sociedade como um todo. Cada vez mais o mundo virtual se assemelha ao mundo físico. Nesse cenário, cria-se um terreno fértil para novos modelos de negócios, ecossistemas digitalmente habilitados e novas soluções tecnológicas que combinem essas duas realidades.

Paulo Costa, vice-presidente na América do Sul da Siemens, destaca que os Gêmeos Digitais (em inglês, Digital Twins) surgem como um dos impulsionadores de uma nova revolução, batizada de Indústria 4.0, que engloba as principais inovações tecnológicas dos campos de automação, controle e tecnologia da informação. Os Digital Twins são vistos como uma maneira bastante vantajosa de automatizar e melhorar processos de criação, teste e correção na fabricação de novos produtos e equipamentos.

O que são Gêmeos Digitais?

Gartner anunciou os Gêmeos Digitais como uma das 10 tendências tecnológicas para 2017. Eles representam uma cópia virtualizada de processos reais. Isso significa que ao mesmo tempo em que um novo produto é desenvolvido no plano físico, sua criação é emulada de forma digital em todos os seus aspectos. Ainda de acordo com Gartner, no prazo de três a cinco anos, milhões de objetos serão simulados por essa tecnologia.

O Gêmeo Digital foi pioneiramente conceituado pelo Dr. Michael Grieves, na Universidade de Michigan, em 2003. De acordo com Grieves, a concepção do Gêmeo Digital requer três elementos: o produto físico no espaço real, seu Gêmeo Digital no espaço virtual e a informação que liga os dois.

Os Gêmeos Digitais funcionam como proxies (aplicações intermediárias que solicitam recursos de outros servidores para o usuário) ao combinarem indivíduos capacitados e dispositivos tradicionais de monitoramento e controle. Essa tecnologia usa dados físicos de objetos que operam e respondem ao ambiente, bem como dados oferecidos por sensores, e pode ser usada para analisar e simular condições do mundo real, responder a mudanças, melhorar operações e agregar mais valor ao negócio. O conceito do Digital Twins, baseado na nuvem, pode gerar uma imagem virtual de ativos industriais por meio de dados da máquina combinados com modelos de engenharia que geram continuamente insights e geram otimização individual dos ativos em uso.

Conforme apresentado na figura a seguir, a utilização dessa tecnologia no processo de produção de um ativo tem quatro principais etapas: Digitalização/Design + Análise; Construção + Monitoramento; Teste + Validação; e Entrega + Gerenciamento.

Figura 1 – Representação adaptada de um Gêmeo Digital (Fonte: Deloitte University Press)

Na primeira etapa é analisado e pensado o design do objeto a ser criado, chamado de Referência Digital. Já na segunda etapa, é construído um protótipo do objeto físico, a partir do referencial, e este é equipado com sensores que enviam dados sobre suas atividades e status em tempo real, para uma simulação em nuvem desse objeto. A simulação, ou Gêmeo Digital, espelha a vida de seu irmão físico, incluindo anomalias específicas dos objetos. Na terceira etapa, são feitos testes virtuais no Gêmeo Digital e validações a partir da Referência. Por último, tem-se uma interação contínua entre o referencial do produto, o Gêmeo Digital e o produto físico que será entregue ao cliente.

Benefícios da utilização do Gêmeo Digital

Dentre as vantagens da utilização do Gêmeo Digital pode-se destacar racionalização, otimização e automação dos processos-chave. Esses elementos levam a ganhos como: diminuição do tempo de produção, ampliação da capacidade de adaptação, melhor previsibilidade de ganhos, gestão de riscos e correção de erros. A modelagem virtual ajuda a evitar custos de retrabalho de fabricação, pois as variáveis de produção e desempenho podem ser ajustadas antes que os problemas ocorram. Cada vez mais será relevante para as organizações recorrerem a esse tipo de tecnologia para aumentar a eficiência, reduzir custos operacionais e, ao mesmo tempo, gerenciar riscos operacionais e manter a segurança.

A Siemens e a General Electric já utilizam Gêmeos Digitais para monitorar condições de turbinas e equipamentos de fabricação em tempo real. Com isso, é possível analisar as mudanças em parâmetros-chave e tomar medidas para realizar manutenções condicionais ou preditivas em casos de não conformidade. Colin Parris, vice-presidente de Pesquisa de Software da GE, aponta que o uso dessa tecnologia em uma das turbinas da GE permitiu uma economia de US$ 12 milhões para o cliente por meio de mudanças simples que o próprio twin recomendou com base em sua avaliação do histórico de dados, bem como em seu profundo conhecimento sobre o estresse físico sofrido pela turbina em questão.

Ainda há um longo caminho a percorrer para tornar o conceito de Gêmeo Digital uma realidade mais acessível para indústrias e organizações, de modo que possam se beneficiar dessa inovação. É fundamental que as empresas fornecedoras dos softwares necessários para a criação do Gêmeo demonstrem, com exemplos significativos, como a versão digitalizada das máquinas reais e suas capacidades de simulação tornam os processos de negócio mais flexíveis e eficientes.

GÊMEOS DIGITAIS x VANTAGEM COMPETITIVA

Os Digital Twins deram mente e voz às máquinas industriais. Agora é possível entender o que as máquinas estão dizendo, possibilitando que os clientes recebam o nível mais alto possível de desempenho, produtividade e eficiência dos equipamentos utilizados. Até 2018, as empresas que investem nessa tecnologia terão uma melhoria de 30% nos tempos de ciclo dos processos críticos, conforme prevê a consultoria IDC Brasil (International Data Corporation).

Todas as indicações parecem predizer que estamos à margem de uma explosão do uso da tecnologia dos Gêmeos Digitais. Em longo prazo, a ideia é que essa tecnologia seja utilizada desde o desenvolvimento de produtos até a manutenção e o atendimento ao cliente, possibilitando que o produto físico se comunique inteiramente com seu gêmeo ao longo de todo o ciclo de vida. Implantar seus próprios Gêmeos Digitais se tornará uma grande vantagem competitiva para as empresas.

Publicado no cio.com.br

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