Desenvolvendo fábricas inteligentes do futuro com gêmeos digitais

Falando com Simon Keogh, da Siemens, analisamos o futuro das fábricas inteligentes e o papel que os gêmeos digitais desempenharão nisso
Simplificando, “uma fábrica inteligente é uma fábrica conectada”, diz Simon Keogh, gerente geral de automação de fábrica da Siemens Digital Industries. “Você tem um fluxo de dados completo e fluxos de trabalho integrados, desde a entrada de matéria-prima até a produção de produtos acabados, e desde o chão de fábrica até a cobertura das partes interessadas.

“A fábrica inteligente está realmente usando esse ambiente conectado para maximizar a flexibilidade e a produtividade da planta por meio do uso de dados, por meio do uso de gêmeos digitais e uma otimização constante, que em alguns casos estamos falando de auto-otimização - mas há ainda é um caminho a percorrer para conseguir isso na maioria dos ambientes de fabricação.”

Gêmeos digitais:uma representação virtual completa de sua planta de produção, produtos e máquinas

Fornecendo aos fabricantes os recursos para experimentar uma representação virtual de suas plantas de produção ou produtos, “o gêmeo digital é uma parte incrivelmente importante de uma fábrica inteligente”, diz Keogh. “Ele permite que um fabricante sobreponha nesse ambiente virtual muitos dos atributos físicos que existem na planta física. Isso é realmente maximizar a simulação para torná-la o mais realista possível e permitir a otimização dos recursos mais finitos.”



“Gêmeos digitais também fornecem um sistema virtual de circuito fechado pelo qual os fabricantes podem simular o máximo que puderem para que, quando forem para o ambiente físico, o risco seja reduzido o máximo possível, e o layout do design e os rendimentos também foram otimizados.

“Os puristas dirão que não é um gêmeo até que você tenha a representação virtual e física, mas normalmente o virtual virá primeiro, seguido pelo físico logo depois. Mas a capacidade de retroalimentar dados reais à medida que a linha de produção ou o produto está sendo utilizado, de volta ao gêmeo digital, permite que os fabricantes melhorem toda a simulação, resultando em um ambiente em constante melhoria, em que o virtual e o físico estão se aproximando cada vez mais. ”

Tecnologias-chave para aprimorar os recursos de fábricas inteligentes 

"Acho que um dos mais importantes, é claro, são os sensores onde estamos coletando dados em toda a fábrica. Acho que é realmente crítico porque se trata de uma planta conectada, então, sem dúvida, redes abertas e protocolos abertos nos permitem alcançar esta planta conectada em muitas tecnologias e muitos fabricantes diferentes. É claro que a camada de automação e robótica também é incrivelmente importante em termos de automação da produção, principalmente porque os recursos se tornam mais escassos e muitos dos produtos se tornam mais complexos, com muito mais variedade e soluções sob medida ," diz Simon Keogh, gerente geral de automação de fábrica da Siemens Digital Industries.

"Acho que outra área são as tecnologias envolvidas na visualização e análise. Então, o que realmente fazemos com os dados, uma vez que os retiramos da fábrica, é transformá-los em informações e insights para tomar decisões de negócios rápidas. Acho que em termos de fechamento do ciclo, tecnologias como nuvem e borda industrial nos permitirão utilizar tecnologias como inteligência artificial e aprendizado de máquina.



"Um gêmeo digital pode ser implementado em vários níveis das operações de um fabricante; pode ser uma representação digital de uma máquina, uma linha de produção ou uma planta inteira. "No entanto, para alcançar um setor de fabricação altamente otimizado e de alto desempenho, o os ganhos posteriores como resultado de boas práticas de manufatura enxuta, eu acho, virão do uso de gêmeos digitais”, diz Keogh, que acrescenta que “à medida que o espaço se torna cada vez mais escasso, a capacidade de otimizar os layouts das fábricas será fundamental, assim como a otimização do ciclo de vida à medida que o tempo de lançamento no mercado fica cada vez mais curto. Acredito que essas demandas serão alcançadas por meio de um gêmeo digital integrado", acrescenta Keogh.

Implementação de um gêmeo digital em suas operações de fabricação

Com muitos fabricantes iniciando seus gêmeos digitais como um desenho CAD 2D ou 3D, “é fácil pegar esses desenhos CAD e importá-los para algo como nosso designer de conceito mecatrônico, por exemplo, e depois sobrepor os atributos físicos desse produto , máquina ou planta, e podemos iniciar uma simulação que pode variar de um nível simples a um nível mais detalhado para executar cenários 'e se?', cronogramas de produção e oferta e demanda. Embora os fabricantes possam desenvolver seus próprios gêmeos digitais, existem parceiros de soluções e integradores de sistemas que podem entrar em uma organização e criar gêmeos digitais”, diz Keogh.

Os próximos cinco anos…

Até certo ponto, os gêmeos digitais já estão em uso hoje. À medida que a indústria avança, Keogh espera ver o uso da tecnologia se expandir para que as organizações tenham uma cobertura muito mais ampla de suas instalações de produção em um gêmeo digital. “Acho que veremos uma integração muito maior entre as várias etapas de design, engenharia, desenvolvimento, produção e, em seguida, por meio da otimização da servitização em termos de produto e produção, então acho que essa integração acontecerá mais. Acho que começaremos a ver muitas pessoas produzindo muitos dados e criando lagos de dados para tentar analisar e obter insights, entendendo que você precisa pilotar esses tipos de aplicativos e dimensionar. Então, acho que veremos muito mais disso do que apenas tentar despejar todos os dados na nuvem”, comenta Keogh.



“E acho que veremos mais algumas dessas tecnologias inovadoras, como a IA, entrarem na fabricação. Acho que ainda não vimos um uso em larga escala do 5G como meio de comunicação dentro das fábricas. Mas acho que veremos redes muito mais rápidas e soluções de rede muito mais flexíveis, como 5G. Acho que veremos isso acontecendo cada vez mais rápido. Refletindo sobre nosso próprio desenvolvimento de nossas próprias soluções, a velocidade disso é bastante surpreendente. Se eu olhar os últimos dois ou três anos e o que está por vir, em um minuto estamos falando sobre uma tendência, no minuto seguinte temos a tecnologia, e ela realmente está acontecendo no ritmo certo. Enquanto antes, acho que as pessoas olhavam para cinco anos e diziam, 'sim, você sabe, vai haver um pouco de mudança.' Agora eu acho que vai haver uma mudança significativa.

“É diferente em diferentes setores, é claro, aeroespacial e automotivo sempre lideram a implantação de tecnologia, mas acho que começaremos a ver uma aceitação muito maior em outros setores, como alimentos e bebidas, por exemplo, e talvez em setores que têm uma legislação muito maior em torno deles e, portanto, até certo ponto, têm uma abordagem um pouco mais conservadora na adoção de tecnologias”, conclui Keogh.