Transformando a IoT industrial com integração de gêmeos digitais

A Internet das Coisas Industrial (IIoT) usa sensores e atuadores inteligentes que monitoram, coletam, analisam e compartilham dados. A IIoT, juntamente com a Indústria 4.0, aumentou o uso de máquinas inteligentes que usam sensores para automatizar processos e aumentar a eficiência, reduzindo a interferência humana. A enorme quantidade de dados gerados por esses sensores é usada para obter insights importantes sobre os processos industriais. Diferentes modelos baseados em IA/ML são treinados com base nesses dados e a saída desses modelos está na forma de atualizações e alterações que podem ser feitas no sistema para melhorar a eficiência. A implementação dessas atualizações e mudanças no sistema real envolve o risco de falha ou dano aos sistemas e processos de missão crítica. A falha dos sistemas de missão crítica pode levar a muitos danos tanto para a indústria quanto para o público em geral. Além disso, serviços essenciais, como sistemas de transmissão, não podem ser atualizados ou alterados diretamente sem garantir que a alteração não cause o colapso do sistema. É aqui que a Digital Twin entra em cena para ajudar as indústrias a implementar essas mudanças de maneira mais segura e eficiente.

Um Gêmeo Digital pode ser entendido como um proxy para o sistema físico em um mundo digital. É uma réplica digital dos ativos que uma determinada indústria possui. O link que une o atributo físico ao digital é chamado de encadeamento digital. Os dados coletados de diferentes sensores e atuadores na configuração industrial são usados ​​para construir uma réplica digital, que dá ao usuário acesso à estrutura, contexto e comportamento do ativo físico. As condições passadas e presentes do sistema podem ser observadas e com base nisso, o comportamento futuro pode ser previsto se as atualizações ou alterações forem feitas nele. Isso não apenas economiza tempo e dinheiro, mas também evita qualquer dano aos sistemas reais. Os gêmeos digitais permitem melhorias contínuas de processo, melhorias de projeto, operações eficientes, manutenção preditiva e estados condicionais das máquinas.

Como o Digital Twin está transformando as indústrias

A Indústria 4.0 tem tudo a ver com automação e digitalização por meio da coleta, processamento e gerenciamento de dados mais rápidos. Os sensores de borda estão substituindo a tecnologia de sensor convencional para facilitar o processamento mais rápido e o compartilhamento mais rápido de dados. Tecnologias como o 5G estão lentamente acelerando para melhorar a velocidade de transferência de dados e a conectividade entre diferentes nós. A integração dessas tecnologias ainda apresenta diversos desafios, como alto custo de investimento, compatibilidade de sensores, segurança de dados e escalabilidade. Esses desafios tornam difícil para os empresários investir grandes somas de dinheiro na digitalização.



A maioria das deficiências acima são resolvidas pela tecnologia Digital Twin. Uma configuração física existente é convertida em um formato digital que é conectado à máquina do mundo real por meio do encadeamento digital. Com a ajuda de modelos de IA/ML, o funcionamento completo da máquina pode ser mapeado em um formato digital, obtendo dados dos sensores, estatísticas anteriores e dados de código aberto. Essa máquina proxy é usada para prever a maneira como a máquina real responderá quando forem feitas alterações nela. Portanto, para integrar tecnologias mais recentes, como sensores de borda e compatibilidade 5G, os experimentos são realizados no mundo virtual e apenas a melhor solução é implementada no mundo real. O processo completo economiza tempo e custo e também cria uma cópia digital da máquina que pode ser usada para digitalização.

Os gêmeos digitais estão sendo usados ​​em uma variedade de indústrias, incluindo manufatura, energia, transporte e construção. Diferentes fabricantes e provedores de serviços envolvem gêmeos digitais para construir um proxy de motores de aeronaves, locomotivas, plataformas offshore e turbinas eólicas. As empresas desses setores estão investindo em gêmeos digitais para otimizar a operação e manutenção desses produtos.

Os Gêmeos Digitais fornecem às indústrias um valor excepcional em três áreas principais. A primeira é impulsionar melhorias no processo de fabricação. Desde a prototipagem e design até a fabricação física do produto, as empresas podem monitorar continuamente a saída real e esperada e fazer alterações para criar um produto quase perfeito. As operações de fabricação podem ser otimizadas prevendo falhas de linha e tomando as medidas necessárias para atingir a meta exigida.

A segunda área é a manutenção preventiva, onde o gêmeo digital pode ser usado para analisar os dados anteriores e receber entradas em tempo real do sistema real para prever falhas e sugerir manutenção preventiva para evitar falhas. Os técnicos podem analisar remotamente e fazer ajustes preventivos e, quando são necessários ajustes físicos, os técnicos podem analisar remotamente e encomendar peças com antecedência para economizar tempo.

A terceira área é desenvolver novos produtos e entrar em novos mercados com base no uso de produtos e serviços existentes pelos clientes. Os gêmeos digitais ajudam a fornecer insights sobre como os produtos estão sendo usados ​​pelos clientes e quais mudanças podem ou devem ser feitas no projeto e na fabricação de novos produtos para melhorar a penetração no mercado, capturar novos mercados e melhorar a satisfação do cliente. Isso pode reduzir significativamente o valor gasto pelas empresas em pesquisas de mercado e feedback dos clientes.

O que está por vir para gêmeos digitais e IoT

A geminação digital de um motor de avião ou de uma máquina complexa de uma unidade fabril não é o fim, mas apenas o início da revolução que a tecnologia está prestes a trazer. Avanços na computação de borda e dispositivos de borda poderosos estão sendo implantados em indústrias conectadas por sistemas de rede avançados, como 5G privado, que podem possibilitar interconexões de gêmeos digitais. O resultado seria uma cadeia completa de equipamentos conectados formando uma fábrica digital.

Por exemplo, Cingapura criou um gêmeo digital completo da cidade para rastrear tráfego, poluição, clima e layouts da cidade para que os gerentes da cidade possam testar opções de acessibilidade, ver o impacto potencial de novas construções, gerenciar respostas de emergência e monitorar a saúde da cidade. Enquanto isso, os médicos estão criando gêmeos digitais de pulmões específicos do paciente para ajudar a tomar decisões sobre o uso do ventilador ao tratar pacientes com COVID-19.

Embora ainda seja uma tecnologia emergente, não há dúvida de que os gêmeos digitais são o futuro. Eles têm aplicativos infinitos em todos os departamentos de operações, manutenção, finanças, vendas e marketing para acessar uma fonte unificada de dados do mundo real para prever a manutenção, melhorar o design, entender o uso e ajustar os preços.