Gêmeos Digitais Explicados: Acelerando Inovação e Cortando Custos

Embora o conceito de "gêmeos digitais" exista há cerca de 30 anos, é improvável que previsões iniciais pudessem prever onde a tecnologia está hoje.

Por exemplo, nesta primavera, a 36ª America's Cup está programada para exibir o iate AC75 mono-casco super-rápido e era espacial. Em testes, tecnologia de gêmeo digital foi usada por uma equipe para emular o desempenho de velejadores em um novo barco AC75; um feito que acelerou radicalmente o desenvolvimento de protótipos comparado com métodos de teste anteriores.

Agora implantado em áreas como planejamento urbano, saúde e design automotivo, o gêmeo digital também tem imenso potencial para o setor manufatureiro — ajudando em sua busca contínua por segurança aprimorada, produtividade melhorada e maior eficiência.

O Detalhe está nos Dados

Dado seu status recém-descoberto, o termo "gêmeos digitais" tornou-se uma espécie de guarda-chuva para várias cepas associadas de inovação técnica. Realidade aumentada, interfaces de usuário aprimoradas e modelagem 3D — para citar alguns.

Além disso, também temos a ideia do "fio digital" (digital thread). Isso se refere ao framework de comunicação que permite um fluxo de dados conectado e visão integrada dos dados de um ativo ao longo de seu ciclo de vida. Como um registro da vida de um produto ou sistema, da criação à remoção, o fio digital permite insights através de funções tradicionalmente isoladas.

E embora seja verdade que essas inovações possam todas envolver funcionalidades associadas, o núcleo do verdadeiro gêmeo digital reside nos dados — puros e simples. Um gêmeo digital, em essência, é a geração ou coleta de dados digitais representando um objeto físico em tempo real.

Relacione isso à manufatura, e se associássemos hipoteticamente seus componentes principais a características humanas: equipamentos operacionais seriam músculos, conectividade o sistema nervoso — e o gêmeo digital — esse é o cérebro.

E, assim como usamos intuitivamente a capacidade de nossos cérebros de lembrar, registrar, analisar, processar e prever no mundo real, o gêmeo digital pode analisar dados coletados para fazer o mesmo no digital. No mundo da manufatura, as entradas de dados que contribuem para fio digital e gêmeo digital otimizam funções operacionais, que ajudam a aumentar a vazão e melhorar a eficiência.

Fábrica Consciente

Na manufatura, onde até 90% dos dados de fábrica em tempo real não são utilizados, o gêmeo digital fornece uma base forte para melhor utilização dessa informação para insights de processo.

Da experiência em nossa "fábrica consciente" em Oulu, temos conhecimento de primeira mão de alavancar a inteligência embutida em equipamentos operacionais para avaliar esses insights via gêmeo digital.

Por exemplo, monitoramento do ambiente de produção. Aqui, utilizando uma variedade de fontes de dados, desvios de umidade e temperatura podem ser observados com alarmes automatizados acionados para identificar onde ajustes ou manutenção podem ser necessários.

O gêmeo digital também fornece analytics de processo em tempo real automatizado através de máquinas e fontes de dados conectadas, o que acelera detecção e correção de erros. E, com monitoramento do processo de montagem, também em tempo real, o status e progresso de cada célula robótica pode ser visualizado a qualquer momento a partir de uma interface de usuário central, com nível de visibilidade até o produto individual.

Infraestrutura Importa

Claro, existem requisitos de infraestrutura necessários para tornar esse nível de insight uma realidade.

Inteligência embarcada é o primeiro requisito para gêmeos digitais. A Internet das Coisas (IoT) está literalmente explodindo o número de sensores em instalações de manufatura. E esse aumento na capacidade de geração de dados está cada vez mais sendo incorporado no equipamento de produção em sua fase de design. A capacidade de processar e padronizar dados também tem que ser combinada com know-how de analytics por cima que possa dar sentido ao que está sendo gerado.

O tipo correto de conectividade flexível e robusta também é crucial. Isso geralmente significa conectividade em grau industrial que excede desempenho de Wi-Fi. Cada vez mais, fabricantes estão migrando para redes privadas sem fio 4G/LTE e 5G para entregar os níveis de confiabilidade, segurança e alta largura de banda necessários para tecnologia operacional faminta por dados.

Como parte de sua jornada de digitalização e Indústria 4.0, fabricantes também estão olhando para inteligência artificial (IA), machine learning, automação e inteligência aumentada. No entanto, todas essas capacidades chamativas requerem um essencial de conectividade destacado: baixa latência.

Tempo Real e Interconectado

Neste aspecto, 4G/LTE é o padrão mínimo de conectividade sem fio necessário para entregar o tipo de baixa latência e tempo de resposta rápido que torna gêmeos digitais eficazes — entregando dados instantaneamente e permitindo resposta imediata do operador. Isso destaca a necessidade de processar dados em velocidade relâmpago, o que torna edge computing um item obrigatório.

5G promete ainda mais para manufatura, à medida que o padrão evolui e o ecossistema de suporte se desenvolve. Com o padrão 5G em desenvolvimento contínuo, lançamentos subsequentes apresentarão novas capacidades como comunicação sensível ao tempo. Isso entregará sincronização mais apertada de comunicação e controle entre dispositivos, bem como posicionamento e localização melhorados.

Além disso, interconexão de sistemas tem que ser considerada; destacando a necessidade de comunicar e integrar através de vários padrões e protocolos em uso em instalações de produção. Aqui, conectividade de rede precisa fornecer um tipo de "troca de dados" simples e simplificada, com conectores industriais operando como parte importante da equação que faz sistemas conversarem entre si efetivamente.

Vantagens

Com fornecedores agora abordando rapidamente esses requisitos de infraestrutura, os potenciais benefícios para fabricantes são substanciais. Automação de processos de suporte, relatórios em tempo real, desempenho de fábrica melhorado, garantia de qualidade superior e tempos de resposta rápidos são todos possibilitados pelo gêmeo digital do que está acontecendo no chão de fábrica.

A abordagem de gêmeo digital fornece uma excelente maneira para fabricantes modelarem flexivelmente como configurar fluxos de trabalho e recursos em resposta a demandas de produtos em mudança e pipeline de pedidos.

E embora gêmeos digitais possam nos permitir fazer muito mais, eles não substituem o toque humano. O objetivo da Indústria 4.0 deve ser aumentar a inteligência humana, não substituí-la. Gêmeos digitais aumentam insights humanos em processos de manufatura, e, arguivelmente, podem tornar "navegação tranquila" não apenas da America's Cup, mas também para o uso de dados para identificar onde indústrias podem ganhar em segurança, produtividade e eficiência.

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