Gêmeos Digitais Estão Fechando a Lacuna de Talentos na Manufatura

O conceito de gêmeo digital, no qual uma organização cria uma representação virtual de sua operação de negócios, existe em várias formas há décadas, mas passou por uma mudança tremenda nos últimos anos.

Anteriormente, gêmeos digitais eram criados usando planilhas para inserir dados e ver resultados potenciais de vários cenários. Graças a avanços em inteligência artificial e realidade virtual, a tecnologia de gêmeo digital progrediu com projeções mais rápidas e precisas, baseadas em fluxos infinitos de dados que podem ser acessados de qualquer lugar do mundo. É essencialmente criar um "metaverso" para empresas de manufatura.

Ao usar um feed direto de dados e aplicar aprendizado de máquina, a tecnologia de gêmeo digital permite que uma fábrica de manufatura utilize os dados em tempo real para se tornar mais inteligente e eficiente. Ela faz isso identificando lacunas no processo de manufatura, prevendo o momento de manutenção ou questões de produção de falhas com precisão crescente à medida que coleta informações. Gerenciar esses problemas antecipadamente ou antes que aconteçam evita tempo de inatividade e perdas de produtividade.

À medida que o setor de manufatura lida com a escassez de mão de obra qualificada, a tecnologia de gêmeo digital está ajudando líderes a manter um chão de fábrica produtivo e seguro apesar das limitações de recursos.

Suporte a Operações Enxutas

Com trabalhadores experientes de manufatura se aposentando e poucos trabalhadores qualificados disponíveis para substituí-los, o setor industrial dos EUA tem enfrentado uma escassez de habilidades há vários anos. A Grande Renúncia, impulsionada pela pandemia de COVID-19, apenas aumentou o desafio.

À medida que os fabricantes lutam para atrair, integrar e treinar novos talentos, a tecnologia de gêmeo digital está servindo como uma tábua de salvação para muitos fabricantes. Empresas estão usando-a para testar diferentes configurações de equipamentos para encontrar as opções mais produtivas e evitar tempo de inatividade. Além disso, a automação está permitindo que muitas fábricas de manufatura continuem a produção apesar das reduções na mão de obra disponível. Um único operador de máquina pode executar várias máquinas autonomamente, enquanto o gêmeo digital analisa dados para ver como diferentes entradas e processos afetarão a produtividade.

A tecnologia de gêmeo digital é especialmente útil na fase de prototipagem da manufatura, onde as equipes estão desenvolvendo múltiplas iterações de um produto para determinar qual design e materiais produzirão a melhor peça final. Gêmeos digitais podem agilizar o processo de prototipagem para melhorar o tempo de mercado enquanto reduzem custos. Protótipos de gêmeos digitais são renderizações digitais que permitem que equipes de design vejam como diferentes modelos funcionarão no mundo real, sem dedicar materiais e tempo de produção a múltiplas iterações possíveis. O protótipo pode conter informações referentes a atributos físicos, propriedades, parâmetros operacionais, lista de materiais, números de peças e mais. Com um protótipo digital, os produtos podem ser construídos muito antes no processo, e simulações podem ser executadas usando realidade virtual. Mudanças podem ser feitas rapidamente para melhorar designs antes que as máquinas físicas sejam construídas.

Se o tempo tradicional de mercado requer dois a três ciclos de prototipagem, o uso de um gêmeo digital nos estágios iniciais a intermediários pode eliminar um ciclo inteiro de prototipagem, reduzindo tempo, recursos e custo.

Otimizando Condições do Local de Trabalho

Ao considerar quantos funcionários estarão trabalhando em um determinado momento, bem como seus níveis de habilidade e necessidades de equipamento, um gêmeo digital pode simular como a produtividade será afetada ao mover certos funcionários para diferentes áreas. Ele pode equilibrar o fluxo de trabalho e prever quais combinações de trabalhadores e equipamentos serão mais produtivas.

Um gêmeo digital também pode prever falhas com base em fatores como idade do equipamento, materiais usados, registros de manutenção e outros pontos de dados, permitindo que os trabalhadores priorizem a manutenção preventiva para evitar tempo de inatividade desnecessário.

No caso de uma falha de equipamento, gêmeos digitais permitem solução de problemas virtual, permitindo que a equipe investigue causas de falha e possíveis resoluções. Isso reduz a quantidade desnecessária de tempo e mão de obra que levaria para diagnosticar o problema e encontrar uma solução manualmente. Líderes podem então recorrer à ajuda do especialista correto para consertar o problema, em vez de passar por cada potencial problema de equipamento. Como o gêmeo digital roda em um computador de alta potência, análises e simulações podem ser feitas em minutos em vez de horas ou até dias.

Passos para Implementação

Uma vez que líderes seniores estejam a bordo com os ganhos potenciais da tecnologia de gêmeo digital, líderes de manufatura podem avançar com o processo de implementação. À medida que a nova tecnologia é introduzida, é importante dar estes passos-chave:

• Estabeleça seus objetivos. Antes de iniciar o processo técnico de criar um gêmeo digital, estabeleça o que o gêmeo digital fará. Qual problema relacionado ao negócio ele visa resolver? Ele monitorará equipamentos para relatar falhas? Preverá falhas e recomendará manutenção preventiva? Ou executará simulações para ver como diferentes atividades afetarão a produtividade? Dados do gêmeo digital podem ajudar a organização a resolver os problemas que precisa, como prever manutenção preventiva, mas também podem indicar outras áreas de melhoria à medida que os dados do gêmeo digital continuam a ficar mais inteligentes e mais dados são coletados. Há também a questão do que precisa ser monitorado. Você precisa de um gêmeo digital para uma máquina ou linha de produção, ou um maior de toda a planta? Embora possa ser tentador monitorar todos os aspectos da planta, foque em áreas que trarão o maior retorno sobre investimento. Gêmeos digitais sempre podem ser expandidos posteriormente.
• Encontre o software certo. Para fabricantes, escolher um criador de gêmeo digital será como selecionar qualquer outra ferramenta na oficina — pense na aplicação, nos objetivos e no que você precisará para alcançá-los. Se você planeja apenas monitorar equipamentos para eficiência operacional, um gêmeo digital limitado deve bastar, enquanto tecnologia mais avançada será necessária para executar simulações.
• Importe modelos CAD e dados. É aqui que as coisas realmente começam a se unir. Importar modelos de design assistido por computador (CAD) e outros fluxos de dados no software permitirá que você construa o gêmeo digital. Dependendo da complexidade do gêmeo digital (monitoramento versus simulações, máquina única versus planta operacional completa), os dados necessários para criar uma representação virtual precisa variarão amplamente. Em geral, espere exportar o máximo de fluxos de dados possível para ver os melhores resultados.
• Crie uma conexão segura. Como gêmeos digitais exigem transferência constante de dados entre sistemas, redes seguras são vitais para proteger a fábrica principal de hacking ou outra interferência. Ao escolher uma plataforma de gêmeo digital, pergunte sobre as medidas de segurança em vigor para minimizar riscos.
• Planeje para escala. Mesmo se você estiver começando pequeno com um gêmeo digital para apenas uma máquina ou linha, a potência computacional necessária provavelmente estará além de qualquer sistema padrão na oficina. Ao considerar ferramentas e plataformas, planeje para escala e utilize tecnologia em nuvem para garantir que haja espaço para crescimento se você optar por adicionar outras linhas de máquinas depois.

Configurar um gêmeo digital pode ajudar fabricantes a melhorar produtividade e segurança no chão de fábrica, mas algumas condições devem ser atendidas para garantir o sucesso. Fornecer acesso a dados precisos é crucial, assim como garantir uma rede segura. Além das especificações técnicas, líderes precisam fornecer treinamento, comunicação e incentivos suficientes para garantir que todos os funcionários estejam a bordo com o processo. Gestão eficaz de mudança é chave para implementação bem-sucedida. Provedores precisam mostrar os benefícios dos gêmeos digitais enquanto treinam a equipe sobre como usar a plataforma. É importante entender que, embora a precisão nem sempre seja 100%, especialmente no início, mesmo em 80% a 90% o gêmeo digital pode facilmente melhorar resultados, e continuará a melhorar à medida que recebe e analisa mais dados.

Trabalhar com um parceiro experiente neste campo também ajuda fabricantes a realizar valor. Um provedor de gêmeo digital que entende os meandros de como uma planta particular é configurada, quais tipos de equipamentos são usados e desafios específicos do setor será mais capaz de criar um gêmeo digital que atenda às necessidades e metas da empresa.

CV Ramachandran é um especialista em transformação digital e melhoria de operações, e Vignesh Ramesh é um especialista em saúde digital, na PA Consulting.