Desbloqueando a Eficiência na Manufatura: Os Benefícios Tangíveis dos Digital Twins

O setor de manufatura enfrenta desafios imensos. Escassez de suprimentos, demanda elevada e um mercado volátil forçam as empresas a adotar novas estratégias para se manterem competitivas.

Muitos fabricantes estão se voltando para inovações da Indústria 4.0, como IoT industrial, inteligência artificial e computação em nuvem, para aumentar a produtividade, reduzir custos operacionais e responder a condições de mercado em mudança.

Digital twins, uma nova tecnologia que pode alavancar IoT, IA e outras tecnologias para simular uma cópia de alta fidelidade de uma instalação do mundo real, pode ajudar a oferecer aos proprietários uma melhor compreensão das operações da planta e potenciais barreiras à produtividade.

O Que São Digital Twins?

Digital twins são representações virtuais de um objeto, produto, fluxo de trabalho ou instalação existente. Geralmente são projetados para corresponder à sua fonte o mais precisamente possível — idealmente, a ponto de o twin poder atuar como uma réplica.

Por exemplo, o digital twin de um edifício pode ser um modelo em escala um-para-um. Pode ter os mesmos sistemas HVAC, encanamento, iluminação e até materiais. Informações de sensores em rede, como monitores de fluxo de ar IoT, tráfego de pessoas e iluminação, podem fornecer dados adicionais.

A alta fidelidade da réplica permite que usuários finais a aproveitem para vários propósitos, incluindo simulação, previsão e visualização de processos de construção.

Um usuário final pode tirar vantagem da modelagem HVAC e de um algoritmo de fluxo de ar para identificar pontos fracos no sistema de ar condicionado de um edifício. Outro pode usar dados de dispositivos IoT para transformar o digital twin em um sistema de monitoramento em tempo real que oferece visualizações poderosas em redes e desempenho do edifício.

Além de modelar um edifício, uma empresa também poderia usar digital twins para apresentar objetos e processos em escalas variadas — desde toda a cadeia de suprimentos da empresa até uma máquina ou componente individual da planta.

O Digital Twin na Manufatura

Digital twins oferecem uma variedade de benefícios potenciais para proprietários de plantas de manufatura — incluindo monitoramento melhorado, controle de qualidade simplificado e visualização de dados.

Visualizando Dados de IIoT

Digital twins sinergizam bem com frotas de monitoramento IIoT, que estão se tornando cada vez mais comuns no setor de manufatura. Dados de monitores IIoT podem ser usados para criar twins mais precisos, melhorando o poder de previsão do modelo.

Usuários finais também podem visualizar dados IIoT usando o digital twin, ajudando a reduzir parte da confusão que pode vir com a análise das vastas quantidades de informações que sistemas IIoT podem capturar.

Por exemplo, uma empresa pode usar IIoT e um digital twin de planta existente para representar fluxo de ar da planta, tráfego de pessoas ou movimento de mercadorias. Se houver gargalos de produção significativos na instalação — como uma esteira transportadora limitando a vazão da planta — essa visualização pode ajudar gerentes a identificá-los.

A mesma abordagem também pode ser usada para identificar ineficiências de layout, gargalos de tráfego, alertas de manutenção ou até mesmo violações de segurança potenciais.

Não importa quais dados um sensor IIoT rastreia, eles podem ser vinculados a um local representado em algum lugar no ou sobre o digital twin, permitindo que gerentes entendam melhor informações valiosas capturadas por IIoT sobre o desempenho real da planta.

Manutenção Preditiva e Monitoramento de Equipamentos em Tempo Real

Sensores e máquinas em rede podem reportar continuamente informações sobre o desempenho do equipamento da planta. Esses dados podem ser fornecidos a um digital twin, fornecendo aos gerentes uma visão panorâmica da saúde da maquinaria.

Se uma máquina na planta começa a se comportar de forma incomum em comparação a uma linha de base, o sistema pode alertar os gerentes, fornecendo a localização exata do problema. Um digital twin poderia tornar possível identificar o componente preciso que falhou.

Uma estratégia de manutenção preventiva combinada com monitoramento em tempo real pode ajudar os proprietários a reduzir custos de manutenção e reduzir o risco de tempo de inatividade.

A IA torna possível ir ainda mais longe. Dados históricos de sensores de máquinas IIoT, combinados com dados do fabricante, podem ser usados para treinar um algoritmo que pode prever quando as máquinas falharão. Usar os dados que uma empresa já possui significa que o algoritmo pode permitir uma estratégia de manutenção preditiva para reduzir ainda mais custos operacionais e tempo de inatividade.

Planejando Atualizações e Mudanças de Layout

O digital twin pode ser particularmente útil na auditoria e planejamento de atualizações ou reorganização da planta. Por exemplo, erros comuns de layout de linha podem se tornar mais óbvios quando você combina um digital twin com dados de tráfego ou fluxo de recursos mostrando onde trabalhadores e mercadorias estão ficando presos.

Um digital twin e modelagem de sistema HVAC permitem revisar a eficácia do sistema atual e simular como uma nova operação HVAC ajudaria a melhorar o fluxo de ar, aumentar o conforto da planta e manter a qualidade do ar do local.

Algumas empresas podem precisar atender a padrões da indústria sobre exposição de trabalhadores a material particulado transportado pelo ar. Gerentes podem usar modelos de qualidade do ar para simular essa exposição — ajudando-os a determinar se uma atualização será eficiente o suficiente para manter os trabalhadores do local seguros.

Analisando Processos da Planta

Digital twins podem ajudar gerentes a entender melhor como sua planta opera e se encaixa na estrutura geral do negócio. Digital twins podem modelar fluxos de trabalho, processos e cadeias de suprimentos, e uma combinação pode permitir que gerentes "deem zoom out" de sua planta e observem o fluxo de mercadorias de armazéns e fornecedores.

A mesma tecnologia também pode permitir que gerentes "deem zoom in" e vejam o movimento de componentes e itens individuais por toda a planta. Rastreadores RFID e dispositivos similares anexados a uma palete ou peça podem fornecer aos gerentes uma imagem de como as mercadorias viajam por sua planta e pelo processo de fabricação.

Dados desses sistemas também podem ajudar a melhorar as iniciativas de rastreabilidade de um local. A informação certa pode determinar os materiais de origem e condições de fabricação para cada item que sai da linha de produção.

Fabricantes que suspeitam de problemas com um lote ou conjunto particular de itens podem fazer com que gerentes revisem dados de produção para identificar as coisas mais propensas a serem impactadas, ajudando a reduzir o escopo de um recall.

Usando Digital Twins para Simplificar Processos de Plantas de Manufatura

Digital twins podem ser uma das melhores ferramentas que os fabricantes têm para se adaptar a novas condições de mercado.

Gerentes podem usar a tecnologia para visualizar mais efetivamente dados capturados por uma frota IIoT ou analisados por algoritmos de IA. Um digital twin também pode ajudar empresas a simular operações da planta, identificando vulnerabilidades potenciais ou gargalos em fluxos de trabalho.

Digital twins poderiam se tornar um investimento essencial para fabricantes à medida que a volatilidade do mercado e a demanda crescente tornam a eficiência de manufatura mais importante.