Gêmeos Digitais Explicados: Benefícios, Casos de Uso e Aplicações Industriais

O que são gêmeos digitais?

Gêmeos digitais são representações digitais ou virtuais de um objeto ou processo físico. Essas representações são alimentadas com dados reais adquiridos por sensores no processo real, processados com técnicas de Inteligência Artificial. Ou seja, esses dados permitem representar virtualmente o processo real. A partir daí, podem-se simular comportamentos, prever funcionamento de objeto ou processo, entre outras coisas.

No ambiente industrial, encontramos gêmeos digitais de produto ou processo.

• Gêmeos digitais de produto representam virtualmente todas as partes físicas de um produto: eletrônica, mecânica e software.

  Essa representação virtual permite simular diferentes situações do processo de fabricação e uso. Assim, pode-se validar e testar de todas as formas, antes de fabricar.

• Os gêmeos digitais de processo são reprodução virtual das linhas de produção onde todas as etapas são integradas. Se o processo é real, obtêm-se dados para simular comportamentos; se está em fase de projeto, dados e situações podem ser simulados antes da partida.

Gêmeos digitais podem ser muito complexos ou simples, dependendo do processo/produto a representar e da quantidade de dados disponíveis.

Como funciona um gêmeo digital?

Para desenvolver e implantar gêmeos digitais, é necessário coletar informação gerada no ambiente físico. Sensores e outros dispositivos coletam dados reais do status do processo ou produto.

Por outro lado, essa informação deve ser tratada e processada corretamente. Para lidar com todo esse volume de dados, sensores e dispositivos devem estar conectados em sistema baseado em nuvem capaz de receber dados em tempo real e processá-los. Uma vez processados, gera-se a réplica virtual: o gêmeo digital.

O gêmeo digital recebe informação dos sensores em tempo real e imita o que acontece na realidade. Consequentemente, permite representar virtualmente possíveis problemas que surgem durante desenvolvimento ou operação de processo/máquina, sendo muito útil para melhoria de comportamentos e eficiência.

Portanto, é necessário que todo o processo esteja envolvido na criação desses gêmeos digitais: se informação é obtida de todas as etapas, a réplica virtual será mais representativa do processo real.

Quais são as vantagens dos gêmeos digitais?

Gêmeos digitais têm numerosas vantagens, pois melhoram comportamento de processos e produtos, geralmente significando maior eficiência.

• Permitem antecipar problemas potenciais futuros. Reduz defeitos de produto e encurta tempo de fabricação.
• Melhoria e otimização de processos produtivos através de informação real.
• Reduzem paradas não planejadas por erros potenciais.
• Reduzem acidentes pois permitem simular todo tipo de situações e casuísticas.
• Redução de custos de manutenção realizando tarefas de manutenção preventiva.
• Oportunidades de melhoria contínua através de simulações, identificando falhas e ineficiências.

O gêmeo digital é grande ferramenta da Indústria 4.0 que permite testar novas tecnologias virtualmente para simular comportamentos e reduzir riscos. Também permitem monitorar atividade em tempo real e otimizar comportamentos e estados. Pode-se avaliar desempenho de processo ou produto em tempo real com pouca perda de produtividade.

Aplicações de gêmeos digitais na indústria

Gêmeos digitais aplicam-se em todos os tipos de indústria e para diferentes aplicações. Exemplos de setores e aplicações:

• Manufatura

  Gêmeos digitais permitem simular processos completos com todas as etapas, otimizando todo o processo. Aplicável a produtos em design e fabricação. Permitem prever operação de produto ou processo produtivo antes da partida, antecipando erros e economizando custos.

• Energia

  Modelos baseados em dados reais podem prever comportamentos que otimizam atividades de geração de energia analisando grandes volumes de dados. Gêmeos digitais permitem modelar desempenho de usinas representando seu status e operação. Também ajudam a identificar demanda energética, reduzir custos de novas usinas e melhorar decisões em etapas de armazenamento.

• Automotivo

  Representações virtuais simulam comportamentos e previnem falhas tanto na produção quanto na operação do veículo. Gêmeo digital economiza custos e reduz erros nas etapas de produção. Permite identificar gargalos potenciais e encurtar tempo de desenvolvimento. Melhora qualidade do veículo final.

• Logística

  Gêmeos digitais simulam fluxos de materiais e pessoas, melhorando e otimizando processos logísticos. Capturam todos os estados do processo e simulam cenários. Simulações fornecem informação para tomada de decisão e permitem escolher a mais adequada.

Concluindo, gêmeos digitais permitem testes virtuais muito mais custo-efetivos que no mundo real. Permitem testar novas tecnologias, reduzir falhas e otimizar processos e produtos.

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