A revolução digital na indústria está impulsionando uma série de inovações que oferecem melhorias significativas em produtividade, qualidade e eficiência nos diversos setores produtivos. Entre essas inovações, destacam-se os chamados “digital twins” (ou gêmeos digitais), que estão transformando a maneira como as empresas conduzem testes e simulações para otimizar processos, equipamentos e sistemas.
O que exatamente são os digital twins?
Os digital twins são representações virtuais precisas de objetos ou sistemas do mundo real. Em sua maioria, são aplicados na indústria, onde reproduzem digitalmente equipamentos, processos e/ou produtos, juntamente com seus atributos.
Essa abordagem elimina a necessidade de protótipos físicos, permitindo a realização de testes e simulações com alta fidelidade e precisão, e possibilitando a criação de múltiplas versões de um mesmo objeto.
Baseados em tecnologias como Big Data, simulação e aprendizado de máquina, esses testes representam um recurso crucial para a indústria, especialmente quando se trata de sistemas e operações complexas.
Isso capacita as empresas a melhorarem sua capacidade preditiva e fundamentarem suas decisões. Por meio das informações provenientes das simulações com digital twins, os profissionais envolvidos nos projetos podem identificar problemas e falhas, os quais, de outra forma, só seriam descobertos após o início da produção.
Explicando o funcionamento da tecnologia de digital twins
Como já discutimos, os digital twins são réplicas virtuais de objetos ou processos do mundo real, detalhando todas as suas características, funções e sistemas.
Para garantir a realização de testes confiáveis e a obtenção de dados precisos, os gêmeos digitais se apoiam na coleta de informações provenientes dos equipamentos reais. Esses dados podem incluir dados operacionais, físicos, químicos, ambientais, entre outros, obtidos através do uso de sensores inteligentes e de uma variedade de tecnologias complementares.
Em outras palavras, os digital twins não são simplesmente modelos 3D de objetos; eles também representam, com base em dados reais coletados de ativos existentes, o funcionamento e o desempenho desses objetos. A grande vantagem é que os profissionais podem simular diversas condições e criar diferentes versões para avaliar o impacto de modificações específicas.
Vamos considerar um exemplo: uma turbina eólica. Atualmente, esses equipamentos estão equipados com vários tipos de sensores que monitoram continuamente sua performance, funcionalidade, temperatura, condições climáticas, entre outros aspectos.
Esses dados são armazenados em um sistema em nuvem e aplicados à réplica digital que foi criada. Com dados reais alimentando o modelo, é possível simular diferentes condições ambientais e de operação para identificar e prever problemas, bem como para implementar melhorias.
Como mencionado anteriormente, tudo isso é viabilizado por meio de um conjunto de tecnologias complementares, incluindo:
Inteligência Artificial
A Inteligência Artificial (IA) e suas diversas ramificações desempenham um papel fundamental nos digital twins, permitindo a previsão de cenários com base no uso e no funcionamento de um equipamento. Em outras palavras, a IA facilita a detecção de anomalias e sugere automaticamente as melhores estratégias para mitigá-las.
Machine Learning
Uma das ramificações mais cruciais da inteligência artificial, o machine learning é responsável por adicionar dinamismo aos testes e possibilitar o constante aprimoramento de processos e objetos.
Internet das Coisas
Como observamos, os digital twins dependem fortemente da coleta de dados operacionais e ambientais reais, viabilizada pela IoT. Esta tecnologia permite a captura e transferência em tempo real de informações provenientes de sensores inteligentes para a nuvem, facilitando o monitoramento contínuo de equipamentos.
Dessa forma, a empresa pode acompanhar e mapear com precisão o funcionamento de objetos ou processos, reproduzindo-os com fidelidade no gêmeo digital.
Big Data
A quantidade massiva de dados gerados e que precisam ser coletados e processados não é insignificante. O Big Data é a tecnologia que viabiliza o processamento e organização de grandes volumes de informações, tanto estruturadas quanto não estruturadas, apresentando-as de maneira simplificada em questão de segundos.
Essa capacidade é fundamental para auxiliar projetistas e desenvolvedores na identificação de problemas, no reconhecimento de momentos para manutenções preditivas, na compreensão do ciclo de funcionamento e em diversas outras aplicações.
Possíveis aplicações de digital twins
As empresas podem aplicar os digital twins de diferentes formas e para objetivos diversos. Geralmente, os gêmeos digitais são mais utilizados pela indústria, sobretudo para simular processos críticos e complexos.
Algumas aplicações são:
- Plantas fabris: como os digital twins também podem replicar processos, a indústria pode utilizá-los para simular todas as etapas da cadeia produtiva, descobrindo oportunidades de melhoria no chão de fábrica e aumentando a vida útil de equipamentos.
- Construção civil: empresas podem aprimorar projetos de estruturas, principalmente de grande porte, com digital twins, realizando testes relacionados a degradação, melhores materiais etc.
- Óleo e gás: a tecnologia pode ser utilizada para criar equipamentos e acessórios melhores, reduzindo o retrabalho em campo e os riscos a trabalhadores e empresas.
- Geração de energia: os gêmeos digitais também podem ser aplicados por concessionários de energia para simular diferentes condições dos equipamentos da rede e, acima de tudo, prever falhas. Isso ajuda a, por exemplo, reduzir o tempo de resposta a ocorrências.
- Desenvolvimento de produtos: com base em dados reais de equipamentos já existentes e a realização de testes virtuais, torna-se mais fácil identificar pontos de melhoria no projeto, seja na funcionalidade, durabilidade ou outros aspectos.
- Transporte: de automóveis a aeronaves, também é possível criar digital twins de veículos de transporte de pessoas e carga para garantir a máxima segurança, eficiência e estimar manutenções preditivas.
- Planejamento urbano: projetos urbanísticos e de mobilidade também podem se beneficiar dos gêmeos digitais, testando diferentes condições de fluxo de pessoas e veículos, por exemplo.
Os digital twins são um reflexo da transformação digital e um dos pilares da indústria 4.0. O que hoje ainda se apresenta como uma inovação poderá se tornar, em breve, uma necessidade para que as empresas tenham condições de continuar competindo de igual para igual no mercado.
