IoT industrial:ascensão do gêmeo digital no setor de manufatura

O termo gêmeo digital nada mais é do que uma conceituação de manter uma correspondência digital de um objeto físico, operação, usando os dados de dispositivos inteligentes, como sensores. O canal que une o gêmeo digital e sua parte física correspondente é denominado como o encadeamento digital. O modelo digital provavelmente será modificado e atualizado regularmente com a incorporação apropriada de Inteligência Artificial e dados. Além disso, também fornece realidade virtual real e simultânea. Combinar o objeto físico com o item correspondente gerado por computador é crucial. Como a tendência tecnológica da IoT industrial aumenta, a tecnologia de gêmeos digitais é mais significativa agora do que nunca.


As contrapartes digitais estão conectadas com a tecnologia de rede e sua capacidade de se livrar de problemas e fornecer maior desempenho operacional está tornando essa parte de correspondência digital como a tecnologia essencial para todas as organizações.


Ao oferecer às empresas uma réplica digital completa dos produtos, a tecnologia de gêmeos digitais permite que as indústrias percebam com antecedência quaisquer problemas físicos nos equipamentos para que possam tomar as medidas adequadas para eliminar os possíveis problemas antes que eles ocorram.


Mas, fazer uma réplica digital do equipamento é uma tarefa árdua. A melhor maneira de fazer isso acontecer é a criação de uma contraparte digital para uma divisão da unidade fabril, colocá-la em ação e então prosseguir para o desenvolvimento da peça de correspondência digital para outras áreas das unidades fabris.


Além disso, o gêmeo digital é distinto do CAD (computer-aided design). O potencial real da contraparte digital é que ela pode oferecer rapidamente a conexão real e ampla entre os domínios físico e digital nas indústrias.

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A tecnologia de gêmeos digitais está mudando a face da indústria manufatureira e, assim, diminui os custos; ativos de controle e diminui o tempo de inatividade causado por falha do equipamento. Parte de correspondência digital de um objeto físico nas indústrias desempenha um papel vital na IoT industrial. Essa tecnologia também está aumentando novas possibilidades para todos os negócios em todo o mundo. A réplica digital utiliza tecnologias como a realidade virtual, fazendo uso da modelagem de dados e gráficos para criar perfeitamente um modelo virtual de qualquer equipamento.

Funcionamento da tecnologia de gêmeos digitais:

Nesta tecnologia atual, sensores acompanhados pelos objetos físicos em fábrica coletam dados e transmitem os dados para sua réplica gerada por computador, e sua comunicação acaba melhorando o desempenho do objeto físico. A cereja do bolo é que a contraparte virtual pode ser criada muito antes de o equipamento ser construído fisicamente nas unidades fabris.

Para tornar a parte virtual exata de um produto físico específico, é essencial que os engenheiros coletem e combinem dados de várias fontes, como estatísticas de fabricação, informações sobre seu funcionamento e também de software de análise. Além disso, há também a exigência de procedimentos de IA que incorporem na réplica gerada por computador de equipamentos específicos.

A réplica digital na unidade fabril é utilizada em vários níveis conforme mencionado abaixo:

Nível de componente nº 1:

Este nível de Digital Twin destaca o componente único crucial em todo o processo de fabricação. A única peça que é mais necessária e o processo de fabricação é altamente dependente desse componente específico.

Nível de recurso nº 2:

Digital Replica in Asset Level desenvolve uma réplica digital de uma parte específica do equipamento que é utilizada na fase de produção.

Nº 3 Nível do sistema:

Sempre que os fabricantes precisam improvisar toda a linha de produção, a réplica digital em nível de sistema é implementada.

Nível 4 do processo:

O nível de processo analisa todo o ciclo de vida de um produto. Começando desde o projeto e desenvolvimento do produto/processo até a fabricação ou produção, a distribuição e a maneira como o usuário final está usando o produto. O que em resultado auxilia no desenvolvimento de produtos atuais e futuros.

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Plano de design de conceito de gêmeos digitais:

Construção nº 1:

Esta fase inclui o equipamento de um objeto físico com vários sensores que medem a percepção do objeto físico e também de seus arredores. As medições são classificadas em 2 categorias:

1. Medidas operacionais, que dizem respeito ao desempenho físico do equipamento, como uniformidade de cor, torque, deslocamento e resistência à tração.
2. Os dados externos que afetam as operações do equipamento físico, como pressão barométrica, temperatura ambiente e nível de umidade.

Essas medições podem ser convertidas em mensagens digitais seguras com a ajuda de codificadores. Essas mensagens digitais são então transferidas para uma réplica digital do equipamento.

#2 Comunicação:

Essa fase específica realiza uma conectividade bidirecional perfeita em tempo real entre os processos físicos e a plataforma digital. A conectividade de rede é um fator vital a ser incluído para dar suporte à contraparte virtual do equipamento físico. Envolve ainda 3 elementos:

1. Processamento de borda:
   Essa interface conecta os sensores com os historiadores de processo e, em seguida, processa os dados dos sensores e os repassa para a plataforma. Isso traduz protocolos proprietários para tornar os formatos de dados compreensíveis e reduzir a comunicação da rede. O processamento de borda torna a comunicação de rede mais rápida ao processar os dados ingeridos nos terminais.
   
2. Interface de comunicação:
   As interfaces de comunicação ajudam a transferir dados processados ​​(informações) da função do sensor para a função de integração. Dependendo da configuração do gêmeo digital, o sensor que produz o insight pode ser colocado em qualquer lugar:em uma operação de mineração, em uma casa, em um estacionamento, em quase qualquer local.
   
3. Segurança de borda:
   A introdução de novos sensores e comunicações traz novas ameaças à segurança, que estão evoluindo rapidamente. A necessidade de novas soluções para habilitar gêmeos digitais com segurança será necessária à medida que os ativos habilitados para IP crescem ao longo do tempo. O uso de firewalls, criptografia, chaves de aplicativo e certificados de dispositivo são as abordagens de segurança mais comuns.
   

Nº 3 Agregando:

A agregação de dados pode suportar a ingestão de dados em um data warehouse/repositório, que pode ser facilmente processado e preparado para análise. A agregação e o processamento de dados podem ser feitos na nuvem ou no local.

#4 Analisando:

Outra fase que entra em ação é a análise dos dados. Nesta fase, todos os dados são minuciosamente examinados e previstos. A maioria dos analistas de dados e cientistas usam plataformas de análise avançada para gerar insights a partir dos dados, que possibilitam a tomada de decisões inteligentes.

Estágio nº 5 de insights:

Os insights, gerados a partir das análises, são apresentados em dashboards com representações visuais, que evidenciam pequenas diferenças no desempenho do mundo físico analógico e do modelo digital gêmeo em uma ou mais dimensões. Indica as áreas que são potencialmente necessárias para serem investigadas.

Ato nº 6:

É aqui que você utiliza os insights acionáveis, gerados na etapa anterior, e os envia de volta ao ativo físico. Os insights passam por decodificadores, que decodificam os comandos, e são alimentados nos atuadores, responsáveis ​​pelo controle e movimentação dos equipamentos. Os insights também podem ser atualizados nos sistemas de back-end que controlam as cadeias de suprimentos.

Como lançar a pedra fundamental com a tecnologia de gêmeos digitais?

#1 Descubra as oportunidades:

Inicialmente, é crucial prever e zerar as áreas de uma unidade fabril que podem colher os benefícios da tecnologia de gêmeos digitais. A necessidade e o cenário certo podem ser diferentes para cada unidade fabril, mas provavelmente terão as seguintes características:

1. O equipamento físico que você selecionar deve ser um elemento crucial do seu processo de fabricação para investir dinheiro na criação de uma contrapartida virtual.
2. Produto – os problemas relacionados ao processo podem ser resolvidos, o que pode gerar valor para a empresa ou para o cliente.

Depois de reduzir as oportunidades, a oportunidade deve ser avaliada para reconhecer os fatores do processo que podem oferecer vantagens do gêmeo digital.

#2 Detectar o processo:

O próximo passo é reconhecer a configuração do gêmeo digital piloto que tem o maior valor possível e tem a alta taxa de sucesso. Você pode considerar fatores e operações de gerenciamento de mudanças organizacionais para identificar o melhor candidato para o piloto. As empresas geralmente escolhem a abordagem errada ao se aprofundar na construção de um gêmeo digital de equipamentos ou processos altamente complexos e podem enfrentar desafios. Em vez disso, eles devem se concentrar em ir mais amplo do que profundo:implantar o gêmeo digital amplamente em toda a organização, o que gera mais valor e suporte.

Número 3 Para iniciantes, vá direto:

Para limitar o escopo, o piloto pode ser um subconjunto de quaisquer divisões de negócios ou produtos. O escopo limitado deve pelo menos mostrar valor para a empresa. À medida que você avança no desenvolvimento do piloto, os implementadores devem ser adaptáveis ​​e devem ter uma mentalidade aberta. Um ecossistema agnóstico permitirá adaptabilidade e integração com os dados e alavancará novos parceiros ou tecnologias.

Embora você queira ser agnóstico em relação aos dados (estruturados e não estruturados) e a quaisquer fontes de dados (novos sensores ou fontes de dados externas), você precisaria de uma solução de ponta a ponta que fosse escalável o suficiente para suportar a expansão.

#4 Expanda o piloto:

Uma vez que o piloto seja bem-sucedido, ele pode ser ampliado ainda mais. Agora você precisaria identificar oportunidades onde você pode escalar o Piloto e colher seus benefícios. Você pode querer começar visando processos adjacentes ou processos semelhantes e que tenham interconexões com o Piloto. Aprenda com os erros cometidos durante o desenvolvimento do Piloto e dimensione-o rapidamente.

E sim, não se esqueça de comunicar o valor derivado da adoção do gêmeo digital para seus acionistas e empresas maiores.

#5 Avaliar:

Monitorar e medir essas soluções após sua implementação permitirá que você avalie o valor entregue pelo gêmeo digital. Você pode fazer alterações no futuro processo do gêmeo digital de forma iterativa e observar os resultados para identificar a melhor configuração possível do gêmeo digital.

Resumindo:

Em poucas palavras, pode-se concluir que a tecnologia de gêmeos digitais, uma tendência de tecnologia de ponta, desempenhará um papel vital nas implantações de aplicativos industriais de IoT. Essa nova tecnologia também ajudará no fornecimento de receitas aprimoradas para a indústria, diminuição de despesas gerais indesejadas que surgem devido a problemas em equipamentos e processos. A tendência da tecnologia de gêmeos digitais também ajuda a diminuir os gastos com manutenção em muitas extensões. Além disso, também aumenta a consistência na linha de produção de uma organização. Eventualmente, essa tendência tecnológica também melhora o atendimento ao cliente que é o objetivo final das indústrias.

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