Como Gêmeos Digitais Moldam as Fábricas Inteligentes do Amanhã

Conversando com Simon Keogh da Siemens, olhamos para o futuro das fábricas inteligentes e o papel que gêmeos digitais desempenharão nisso.

Simplificando, "uma fábrica inteligente é uma fábrica conectada," diz Simon Keogh, Gerente Geral, Automação de Fábrica na Siemens Digital Industries. "Você tem fluxo de dados completo e fluxos de trabalho integrados desde entrada de matéria-prima até produção de bens acabados, e do chão de fábrica até cobertura de stakeholders.

"A fábrica inteligente está realmente usando esse ambiente conectado para maximizar flexibilidade, e a produtividade da planta através do uso de dados, através do uso de gêmeos digitais e uma otimização constante, que em algumas instâncias estamos falando de auto-otimização — mas ainda há um caminho a percorrer para alcançar isso na maioria dos ambientes de manufatura."

Gêmeos Digitais: Uma Representação Virtual Completa de Sua Planta de Produção, Produtos e Máquinas

Fornecendo aos fabricantes as capacidades de 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. "Permite a um fabricante sobrepor naquele ambiente virtual muitos dos atributos físicos que existem na planta física. Isso é realmente para maximizar a simulação para torná-la o mais realista possível e permitir a otimização das capacidades mais finas."

"Gêmeos digitais também fornecem um sistema de malha fechada virtual onde fabricantes podem simular o máximo possível para que quando entrem no ambiente físico, ele tenha sido desrisco o máximo possível, e o layout de design e vazões também tenham sido otimizados.

"Puristas dirão que não é um gêmeo até que você tenha a representação virtual e a física, mas normalmente a virtual virá primeiro, seguida pela física logo após. Mas a capacidade de realimentar dados reais conforme a linha de produção ou produto está sendo utilizado, de volta ao gêmeo digital permite aos fabricantes melhorar toda a simulação, resultando em um ambiente constantemente melhorado, onde o virtual e o físico estão ficando cada vez mais próximos."

Tecnologias-Chave para Avançar Capacidades de Fábrica Inteligente

"Acho que uma das mais importantes, claro, são os sensores onde estamos captando dados ao redor da fábrica. Acho que é realmente crítico porque tudo se trata de uma planta conectada, então sem dúvida, redes abertas e protocolos abertos nos permitem alcançar esta planta conectada através de muitas tecnologias e muitos fabricantes diferentes. Claro, a camada de automação e robótica também é incrivelmente importante em termos de automatizar produção, particularmente à medida que 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, Automação de Fábrica na Siemens Digital Industries.

"Acho que outra área são as tecnologias envolvidas em visualização e analytics. Então o que realmente fazemos com os dados uma vez que os tiramos da planta de manufatura é transformá-los em informação e insights para tomar decisões de negócio rápidas. Acho que em termos de fechar o loop, tecnologias como nuvem e edge industrial nos permitirão utilizar tecnologia como inteligência artificial e machine learning.

"Um gêmeo digital pode ser implementado em muitos 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 manufatureiro altamente otimizado e de alto desempenho, os ganhos thereafter como resultado de boas práticas de manufatura enxuta, acho, virão do uso de gêmeos digitais," diz Keogh, que adiciona que "à medida que o espaço se torna mais e mais escasso, a capacidade de otimizar layouts de planta será crítica, assim como a otimização do ciclo de vida à medida que o time-to-market fica cada vez mais curto. Acredito que essas demandas serão alcançadas através de um gêmeo digital integrado," adiciona Keogh.

Implementando um Gêmeo Digital em suas Operações de Manufatura

Com muitos fabricantes começando seus gêmeos digitais como um desenho CAD 2D ou 3D, "é fácil então pegar aqueles desenhos CAD e importar para algo como nosso mechatronics concept designer, como exemplo, e então sobrepor os atributos físicos daquele produto, máquina ou planta, e podemos começar uma simulação que pode variar de um nível simples a um nível mais detalhado para rodar cenários 'e se?', cronogramas de produção, e oferta e demanda. Embora 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…

Em algum grau, gêmeos digitais já estão em uso hoje. À medida que a indústria avança, Keogh espera ver o uso da tecnologia expandir para que organizações tenham uma cobertura muito mais ampla de sua instalação de produção dentro de um gêmeo digital. "Acho que veremos integração muito maior entre os vários estágios de design, engenharia, desenvolvimento, produção, e então através de otimização de servitização em termos do produto e da produção, então acho que essa integração acontecerá mais. Acho que veremos muitas pessoas que têm produzido muitos dados, e criando data lakes para tentar analisar para ganhar insights, entender que você precisa pilotar estes tipos de aplicações e então escalar. Então acho que veremos muito mais disso do que apenas tentar despejar todos os dados na nuvem," comenta Keogh.

"E acho que veremos algumas dessas tecnologias inovadoras como IA entrarem na manufatura. Não acho que tenhamos realmente visto uso em larga escala de 5G como mídia de comunicações dentro de fábricas ainda. Mas acho que veremos redes muito mais rápidas e soluções de rede muito mais flexíveis como 5G. Acho que veremos isso acontecendo mais rápido e mais rápido. Refletindo sobre nosso próprio desenvolvimento de nossas próprias soluções, a velocidade é bastante incrível. Se eu apenas olhar nos últimos dois ou três anos e o que está vindo, um minuto estamos falando sobre uma tendência, no próximo minuto temos a tecnologia, e realmente está acontecendo em ritmo acelerado. Enquanto antes, acho que pessoas olhariam para cinco anos e diriam, 'sim, sabe, vai ter um pouco de mudança.' Agora acho que vai haver mudança significativa.

"É diferente em diferentes setores, claro, aeroespacial e automotivo sempre lideraram o caminho na implantação de tecnologia, mas acho que veremos adoção muito maior em outros setores como alimentos e bebidas, por exemplo, e talvez em setores que têm legislação muito maior ao redor deles, e portanto, em algum grau, têm uma abordagem um pouco mais conservadora para sua adoção de tecnologias," conclui Keogh.