Digital Twin na indústria 4,0

Na era emergente da indústria 4,0, o conceito do gêmeo digital assume um papel central que muda fundamentalmente a maneira como entendemos indústrias e processos. Um gêmeo digital é mais do que uma simples representação virtual de um objeto físico; em vez disso, é uma entidade viva e evolutiva que, no mundo digital, reflete quase com precisão o comportamento de sua contraparte real e pode reverter para o objeto físico.

A ideia básica do Digital Twin é construir uma ponte entre o material e o mundo digital. Imagine que você poderia fazer uma cópia precisa de uma máquina ou planta industrial que não só reproduz sua aparência, mas também imita com precisão cada interação, movimento e parâmetro de desempenho. Essa duplicata digital pode ser atualizada em tempo real, recebendo dados de sensores, dispositivos IoT e outras fontes. Estes dados são usados para alimentar o Twin Digital e permitir que ele reflita o comportamento do objeto real com a maior precisão possível.

Os benefícios do Digital Twin se estendem por vários setores. Na fabricação, por exemplo, o Digital Twin pode ajudar a otimizar os processos de produção e melhorar a qualidade. Ao simular diferentes condições operacionais e prever possíveis problemas, os fabricantes podem tomar medidas antecipadas para minimizar o tempo de inatividade não planejado e maximizar a produção.

O Digital Twin também abre novas possibilidades no campo da manutenção preditiva. Ao receber continuamente dados do objeto real, ele pode detetar padrões que indicam defeitos ou problemas iminentes. Isso permite que as empresas realizem trabalhos de manutenção de maneira direcionada antes que ocorra uma falha real. Abaixo listamos setores em que os Gêmeos digitais são usados.

Fabricação : Simulando processos de produção, o Digital Twin permite a otimização da operação da máquina e a previsão de gargalo para aumentar a eficiência. Esta é apenas uma das tantas possibilidades que a simulação oferece. O gêmeo digital (AAS/shell administrativo) também cria a possibilidade de transferir diretamente os resultados da simulação para o mundo físico. Se isso for desejado.

Saúde: O Digital Twin revoluciona a medicina personalizada criando modelos precisos de órgãos e sistemas biológicos para desenvolver planos de tratamento individualizados. Por exemplo, em relação às terapias individuais contra o cancro, os processos de teste e fabrico são muito complexos e não podem ser tratados a uma taxa fixa.

Setor energético: No setor energético, o Digital Twin monitoriza o consumo de energia, aumenta a eficiência das instalações e otimiza a manutenção da infra-estrutura.

Transporte: Ao prever com precisão as necessidades de manutenção, o Digital Twin minimiza o tempo de inatividade do veículo e aumenta a confiabilidade no transporte.

Construção: O Digital Twin acompanha projetos de construção desde o Planejamento até a conclusão, fornecendo informações em tempo real sobre o progresso da construção e reduzindo custos e tempo de overruns. O Digital Twin oferece uma variedade de outras vantagens na indústria da construção. Ao integrar várias fontes de dados, como sensores e dispositivos IoT, ele permite um monitoramento preciso em tempo real do progresso da construção. Isso permite que os projetos de construção sejam planejados e gerenciados de forma mais eficiente, à medida que os tomadores de decisão obtêm informações sobre o status atual. Ao coletar e analisar dados continuamente, podem ser identificados gargalos ou atrasos potenciais e tomadas medidas apropriadas para atender ao cronograma. Isso não só leva a uma melhor transparência do projeto, mas também a uma redução significativa nos custos e nos gastos excessivos.

Além disso, o Digital Twin permite que simulações e testes virtuais sejam realizados antes do início da construção real. Arquitetos, engenheiros e planejadores de construção podem usar o Digital Twin para jogar através de diferentes cenários para encontrar as melhores soluções e identificar potenciais problemas com antecedência. Isso não só reduz o risco de erros e retrabalho, mas também permite um Planejamento e utilização de recursos mais eficazes.

O Digital Twin também é extremamente útil no campo da desmontagem. Ao criar uma imagem digital das estruturas e infra-estruturas a desmontar, o Digital Twin permite um planeamento e execução precisos do processo de desmontagem. Usando modelos 3DD e simulações, possíveis riscos e desafios podem ser identificados para garantir uma desmontagem segura e eficiente.

As possibilidades de aplicação do Digital Twin são diversas e vão desde a otimização dos processos de produção até a revolução dos cuidados de saúde. Em cada uma dessas áreas, o Digital Twin fornece uma visão profunda, previsões precisas e a capacidade de se adaptar de forma eficiente às circunstâncias em mudança. As aplicações dos Gêmeos digitais se expandirão no futuro, já que o desenvolvimento ainda não está completo e novos insights estão sendo constantemente gerados.

Outro aspeto do Digital Twin é a sua capacidade de explorar e experimentar virtualmente. Os engenheiros podem usar o gêmeo digital para testar projetos alternativos antes que sejam produzidos fisicamente. Isso não só economiza tempo, mas também recursos. Em instalações industriais complexas, o Digital Twin também pode servir como uma "sandbox", onde novas ideias e inovações podem ser testadas em um ambiente virtual seguro antes que se tornem realidade.

Isso permite que você ajuste vários parâmetros para otimizar o desempenho, a eficiência ou a segurança. Além disso, os Gêmeos digitais também podem prever e analisar interações e comportamentos complexos para identificar potenciais vulnerabilidades ou oportunidades de melhoria. Ao experimentar com Gêmeos digitais no ambiente CAD/CAE, as organizações podem economizar tempo e dinheiro fazendo iterações e ajustes de forma mais rápida e eficiente.

A capacidade de pesquisa virtual e experimentação digital é um fator crucial para o sucesso do gêmeo digital.

A base do Digital Twin está profundamente enraizada no desenvolvimento da inteligência artificial (AI) e do aprendizado de máquina. Ao integrar algoritmos de IA, o Digital Twin pode não só processar dados passados, mas também processá-los de forma padronizada (incluindo metadados e semântica) para prever cenários futuros. Este cenário "what-if" permite que as empresas melhorem sua tomada de decisão e se adaptem de forma flexível às circunstâncias em mudança.

No entanto, a implementação de um duplo digital eficaz também coloca desafios. Integração, validação e segurança de dados são essenciais para garantir um duplo digital preciso e confiável. Além disso, a criação e manutenção de um gêmeo digital requer uma estreita colaboração entre diferentes disciplinas, incluindo engenheiros, cientistas de dados, desenvolvedores de software e profissionais do setor. A necessidade de compartilhar dados além dos limites da sua organização está aumentando constantemente. Plataformas de dados como Gaia-X, Catana-X e Manufacturing-X devem formar a estrutura para isso. Um formato de dados padronizado como AAS/VWS/DT é um dos pré-requisitos técnicos.

No geral, o gêmeo digital se destaca como um exemplo principal do Fusion do progresso tecnológico e do desenvolvimento industrial. Incorpora o Fusion das realidades virtuais e físicas e abre caminho para maior eficiência, melhor qualidade e adaptabilidade mais ágil na indústria.

Embora o gêmeo digital já esteja fazendo grandes mudanças hoje, o futuro está cheio de potencial à medida que as empresas continuam explorando e expandindo suas oportunidades de uso e aplicação. Numa era em que os dados estão a tornar-se o combustível para a inovação, o Digital Twin é uma tecnologia inovadora que está a transformar a forma como produzimos, desenvolvemos e otimizamos.

A jornada do Digital Twin está longe de ser completa. À medida que avançamos os limites da tecnologia, as perspetivas para sua futura aplicação são tão fascinantes quanto diversas. A cada passo que damos no desenvolvimento e implementação do Digital Twin, novas oportunidades são reveladas para melhorar a eficiência, qualidade e inovação.