AI e IoT aplicadas a cadeias de suprimentos estão gerando gêmeos digitais

  21 de agosto de 2021  

Fonte:AI Trends

A combinação de IoT e aprendizado de máquina crescendo ao mesmo tempo está levando a um aumento no uso de gêmeos digitais na cadeia de suprimentos, como uma réplica digital que pode ser usada para diversos fins. A conexão com o modelo físico e o modelo virtual correspondente é estabelecida por meio da geração de dados em tempo real por meio de sensores.

O Digital Twin Consortium, lançado em agosto como um programa do Object Management Group, está trabalhando na definição de uma taxonomia e padrões e habilitando tecnologia, incluindo IA e simulação. Engenheiros estão sendo atraídos para a obra. Os membros fundadores incluem Ansys, Dell, GE, Lendlease, Microsoft e Northrop Grumman.

“IoT e ML são as matérias-primas e as ferramentas - o insight está no repositório onde modelamos processos e criamos contexto. Embora possa ser um banco de dados ou um data lake, o exemplo mais interessante disso para mim é o gêmeo digital ”, escreveu Scott Lundstrom, um analista focado na interseção de IA, IoT e cadeias de suprimentos, em seu blog, Supply Chain Futures .

O gêmeo digital na cadeia de suprimentos permite uma comparação entre dados atuais e históricos sobre desempenho, onde quer que um sensor esteja localizado. Pode ser um componente como um termostato, um ativo como um caminhão ou uma máquina, um funcionário como um técnico de serviço ou um processo, como na fabricação. “Parte da capacidade do gêmeo digital é impulsionada por essa complexidade de ter modelos de modelos para descrever ativos, processos e sistemas complexos”, escreveu Lundstrom.

Na cadeia de suprimentos, o modelo digital gêmeo pode abranger itens embalados em contêineres, movendo-se pelo mundo físico para distribuidores e clientes. O modelo pode herdar dados do processo que criou o produto em uma extremidade da cadeia e informar um modelo de cliente na outra extremidade.

“Cadeias de suprimentos e ativos de manufatura são apenas o começo. À medida que essa tecnologia se torna mais bem compreendida e as implantações se tornam mais fáceis, o uso crescerá em espaços cada vez mais complexos. Já existe o desenvolvimento de gêmeos digitais nas ciências da vida em apoio à biologia de sistemas, modelando órgãos complexos como o coração humano ”, escreveu Lundstrom. (Consulte “Gêmeos virtuais:seus papéis na saúde, descoberta de drogas e resposta à pandemia” em BioITWorld.)

Idealmente para a cadeia de suprimentos, caracterizada por muitos casos de uso complexos e com vários modelos, o gêmeo digital inclusivo pode ter uma visão de toda a cadeia de suprimentos, desde o fornecedor do fornecedor até o cliente do cliente. Uma compreensão do status e do histórico de ativos e processos permite que ferramentas de aprendizado de máquina sejam trazidas para a equação para executar simulações, otimizações e recursos preditivos para os modelos, sugere Lundstrom.

“Para perceber os benefícios desta tremenda oportunidade, precisamos de padrões, taxonomias acordadas e ferramentas e plataformas de desenvolvimento comercial para que esse mercado floresça”, afirmou. “A comunidade de fornecedores está reagindo a esta oportunidade, e muitos profissionais do mercado de PLM [gerenciamento do ciclo de vida do produto], IoT e análise / ciência de dados estão começando a se concentrar na resolução de alguns desses padrões fundamentais.”

Os grandes fornecedores de plataforma estão avançando com ofertas de ferramentas e plataforma como serviço (PaaS) para tentar ganhar compartilhamento e desenvolver padrões “de fato”. Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform (GCP), Predix Platform da GE, IBM e Microsoft estão criando extensões para suas ferramentas e plataformas de IoT existentes para adicionar suporte para a criação de gêmeos digitais.

Lundstrom apontou o Azure Digital Twins da Microsoft como uma das primeiras ofertas mais completas. Apresentado no evento Microsoft Build 2020, realizado virtualmente em maio, a versão prévia oferece suporte a uma nova Digital Twin Definition Language (DTDL) com base em uma implementação de JSON-LD (JavaScript Object Notation para Linked Data).

“Aproveitando o JSON-LD, uma estrutura de objetos simples e bem aceita, a Microsoft oferece suporte a um padrão aberto desde o início”, escreve Lundstrom. “Este é um requisito fundamental à medida que os usuários começam a entender que os gêmeos digitais exigem uma abordagem aberta orientada a objetos para suportar os requisitos de herança e várias instâncias na criação de modelos multicamadas complexos que são portáteis e suportam o uso de plataformas em nuvem amplamente disponíveis e IA estruturas. ”

Os gêmeos digitais da cadeia de suprimentos são apenas outra moda?

O gêmeo digital da cadeia de suprimentos é apenas mais um modismo ?, perguntou uma postagem de blog no site da River Logic, um fornecedor de tecnologia analítica prescritiva para otimização da cadeia de suprimentos usando gêmeos digitais. No mercado desde 2000 em Dallas, a empresa oferece aplicativos pré-construídos com conhecimento de planejamento e otimização de negócios.

O software de simulação e modelagem permite que as organizações criem gêmeos digitais realistas e verificáveis ​​da cadeia de suprimentos de suas cadeias de suprimentos. Técnicas de mineração de dados junto com entradas de sensores de Internet das Coisas (IoT) permitem que dados em tempo real sejam alimentados em modelos. Os modelos podem monitorar e determinar o que está acontecendo no mundo real e planejar a ação corretiva apropriada.

Um estudo do Gartner sobre a implementação de IoT em julho de 2018 mostrou que 13% das empresas que trabalham com projetos de IoT já tinham gêmeos digitais, enquanto outros 62% estavam trabalhando em sua implementação. “Parece que os gêmeos do planejamento digital são mais do que uma moda passageira”, afirmou o post do River Logic.

Os engenheiros nas décadas de 1970 e 1980 usavam modelos CAD tridimensionais de equipamentos de engenharia complexos para realizar percursos virtuais. Com o avanço da tecnologia CAD, tornou-se possível representar o estresse físico, possibilitando a realização de testes virtuais de estresse. Hoje é possível construir modelos digitais “quase perfeitos” de equipamentos reais, como aeronaves, veículos autônomos e equipamentos de perfuração, e pela entrada de dados reais, como as cargas estáticas e dinâmicas experimentadas durante a decolagem da aeronave, para medir o desempenho.

“Dessa forma, é possível simular o mundo real e preencher a lacuna entre nosso ambiente físico e digital”, afirma River Logic. Diversas experiências de empresas com gêmeos digitais são destacadas no site da River Logic.

Gêmeo digital de um armazém no Pacífico Asiático construído pela cadeia de suprimentos DHL

A DHL Supply Chain construiu seu primeiro gêmeo digital de um depósito no Pacífico Asiático para a Tetra Pak, uma empresa multinacional de embalagem e processamento de alimentos com sede na Suíça. O gêmeo digital é fornecido com dados em tempo real em uma base consistente de um depósito físico em Cingapura, que a DHL desenvolveu para ser integrado à cadeia de suprimentos, de acordo com um relato da revista Supply Chain.

“A implementação conjunta de uma solução digital para melhorar as atividades de armazenamento e transporte da Tetra Pak é um excelente exemplo dos armazéns inteligentes do futuro”, afirmou Gillet Jerome, CEO da DHL Supply Chain Cingapura, Malásia, Filipinas. “Isso permite operações da cadeia de suprimentos ágeis, econômicas e escaláveis.”

No depósito, a DHL Control Tower rastreia as mercadorias que entram e saem para garantir que todas as mercadorias sejam armazenadas da maneira correta em 30 minutos após o recebimento. Os caminhões que chegam são equipados com tecnologia IoT. Uma solução de armazenamento inteligente desenvolvida pela Tetra Pak rastreia e simula a condição física e os níveis individuais de estoque em tempo real, permitindo uma coordenação ininterrupta das operações. .

“Esperamos que a parceria com a DHL Supply Chain aumente ainda mais nossa produtividade e mantenha altos padrões em nossas cadeias de suprimentos”, comentou Devraj Kumar, Diretor de Logística Integrada, Sul da Ásia, Leste Asiático e Oceania da Tetra Pak.

Gêmeos digitais em Paris protegerão a turbina eólica dos vendavais do Mar do Norte

Os engenheiros da GE em Paris estão fazendo parceria com a Ansys, um fornecedor global de software de simulação de engenharia, para construir um gêmeo digital de uma turbina eólica no Mar do Norte. Um dos objetivos é maximizar a produção e minimizar o tempo de inatividade identificando os problemas antes que eles levem a uma interrupção não planejada. A manutenção preditiva depende não apenas de sensores físicos nas máquinas, mas também de sensores virtuais colocados em locais onde os sensores físicos não podem ser usados, de acordo com uma conta da GE News.

O sensor virtual tem a capacidade de adivinhar com precisão razoável um valor, como temperatura de pressão, usando outros dados de sensores e algoritmos inteligentes baseados em dados históricos ou modelos.

Por exemplo, os engenheiros da GE desenvolveram um gêmeo digital dos motores de guinada da turbina eólica Haliade 150-6, que permitem que a turbina de 6 megawatts gire e se posicione contra o vento. Usando sensores virtuais, este gêmeo digital simula a temperatura em várias partes dos motores.

Usando algoritmos construídos no Predix, a plataforma de software da GE para a internet industrial, e uma abordagem de modelagem desenvolvida pela Ansys, os engenheiros podem agora estimar a temperatura do motor a qualquer momento. Na Fundição, eles também podem monitorar o desempenho dos motores sob diferentes tensões ao longo do tempo. Em campo, os engenheiros podem usar um aplicativo com painel conectado ao gêmeo para monitorar a temperatura do motor.

“Para a simulação, graças ao gêmeo digital, só precisamos saber a corrente para entender a temperatura e otimizar o uso do motor”, afirmou Sabot.

A GE relata que tem 1,2 milhão de gêmeos digitais de motores a jato, turbinas a gás e locomotivas já trabalhando no campo.

Leia os artigos e contas de origem em Supply Chain Futures, Digital Twin Consortium, o blog da River Logic, a revista Supply Chain e da GE News.