O que é Digital Twin e o seu potencial na indústria

Entenda o que é Digital Twin, seus principais benefícios e como essa tecnologia pode auxiliar na eficiência operacional de uma indústria.

Entender o que é Digital Twin e o seu papel dentro da indústria atual é essencial para acompanhar uma das grandes evoluções do mercado. Com tradução literal para “gêmeo digital”, trata-se de uma cópia digital de um objeto, sistema ou de uma arquitetura de rede de computadores.

Com a transformação digital e maior conexão dentro das fábricas, a implementação de gêmeos digitais nas operações industriais tem se mostrado uma estratégia fundamental. Um exemplo disso é o seu grande impacto na eficiência operacional, pois reduz a quantidade de falhas e sugere ações preventivas.

Segundo estudo feito pela Grand View Research, esse mercado deve valer US$86 bilhões até 2028, transformando ainda mais o modo de operação das indústrias. Portanto, entender o que é Digital Twin e sua aplicabilidade se torna crucial para empresas que buscam manter-se competitivas no mercado.

O que é Digital Twin?

Digital Twin ou gêmeo digital refere-se à criação de uma réplica digital exata de um objeto, processo ou sistema físico através de dados de sensores e equipamentos conectáveis. Essa tecnologia permite a simulação, monitoramento e análise em tempo real, sem interferir no mundo físico. Foi utilizada inicialmente pela NASA na década de 1960, com o objetivo de realizar estudos e desenvolver instalações mais modernas e com maior performance. 

Imagine ter uma cópia virtual de uma máquina industrial e conseguir entender o seu desempenho e os cenários em que ela pode atuar. Esse é o grande diferencial dos Digital Twins, que ainda conseguem prever falhas, otimizar a performance e até entender o seu impacto na redução de custos sem riscos. 

Todos esses benefícios possibilitam aos gestores industriais maior monitoramento da indústria e uma tomada de decisão mais rápida e assertiva. O desenvolvimento dessa tecnologia envolve IoT (Internet das Coisas), IA (Inteligência Artificial) e análise de dados avançada, pois são esses elementos que possibilitam criar uma ponte entre o físico e o digital. 

Como funciona o Digital Twin na indústria?

A implementação do gêmeo digital começa com a coleta detalhada de dados em tempo real do objeto físico através da tecnologia IOT ou de machine learning. Isso inclui dimensões exatas, materiais, componentes e até mesmo como o objeto se comporta em diferentes condições. 

Esses dados são então alimentados em modelos computacionais avançados que criam a réplica virtual. Com essa ferramenta, é possível realizar testes de funcionamento, simular o envelhecimento dos materiais e prever a necessidade de manutenção.

Esses modelos são ajustáveis em tempo real, baseados nas informações coletadas pelos sensores. Isso significa que qualquer alteração no ambiente físico é imediatamente refletida no modelo digital.

Empresas de diversos setores já utilizam gêmeos digitais para otimizar operações, melhorar a eficiência energética e acelerar o desenvolvimento de novos produtos. Um exemplo ocorre na indústria automotiva, onde sensores e outras tecnologias são instaladas na linha de produção para a coleta de dados. Estes dados são levados para um sistema de processamento que cria um modelo digital de toda a linha de produção, incluindo máquinas, componentes e etc.

Essa cópia de toda a linha de produção permite a monitoração em tempo real, identificação de problemas ou a realização de novos testes. Além disso, quando o veículo estiver pronto, ele pode ainda ser testado em um simulador virtual para atualizar seus softwares, melhorar o desempenho ou até mesmo resolver um problema.

Portanto, o Digital Twin não é um modelo 3D, mas uma representação fiel do objeto ou sistema em campo, não apenas no computador, possibilitando inovação e otimização.

Entendendo as tecnologias que pertencem ao Digital Twin na indústria 4.0

O bom funcionamento do Digital Twin exige a participação de quatro tecnologias fundamentais, consideradas pilares da indústria 4.0: machine learning, internet das coisas (IoT), inteligência artificial e big data.

• Machine learning: com equipamentos inteligentes que determinam sua maneira de funcionar, o seu uso no Digital Twin possibilita a criação de diferentes modelos de automação e tomada de decisão com base em informações como durabilidade ou métricas de funcionamento.
• Internet das coisas: essa tecnologia possibilita a conexão do mundo físico com o digital, permitindo a coleta de dados através de sensores e dispositivos espalhados pelas máquinas. 
  Inteligência artificial: a tecnologia IA é responsável por fazer prevenções de condições de uso, auxiliando os gestores na otimização de todo o sistema.
• Big data: os dados coletados precisam ser analisados e organizados, função dedicada ao Big Data, considerado uma das tecnologias mais importantes para o funcionamento do Digital Twin.

Novas tecnologias devem fazer parte do Digital Twin, pois a chegada da Indústria 5.0 já  é uma realidade no mercado. Cada vez mais a participação humana está voltando a ser empregada com objetivo de personalizar os produtos.

Benefícios do Digital Twin na indústria

Com um Digital Twin, empresas conseguem identificar problemas potenciais antes que eles ocorram, economizando tempo e recursos. No entanto, existem ainda outros benefícios para a indústria, como:

• Monitoramento em tempo real do desempenho de objetos físicos ou sistemas;
• Visão detalhada de fatores que podem impactar o produto ou sistema;
• Otimização do desempenho e eficiência operacional;
• Aumento do ciclo de vida do produto;
• Redução do tempo de inatividade não planejado;
• Aprendizado contínuo através de novos dados coletados;
• Economia de recursos e custos;
• Maior eficiência operacional na produção;
• Representação digital;
• Tomadas de decisão baseadas em dados. 

Tipos de Digital Twin

Seja para sistemas, produtos ou processos, os Digital Twins podem ser utilizados para todos esses propósitos, sempre com a finalidade de representar fielmente estes.

Enquanto para produto, ou peças gêmeas, trata-se de uma réplica original com o objetivo de entender sua performance, o de desempenho foca na otimização de processos através de inteligência artificial e machine learning. Quando dois componentes são executados em conjunto, forma-se um ativo gêmeo, que permite entender como esses componentes atuam.

Por fim, ainda temos a produção, que também é chamada de processos gêmeos. Ela simula todo o processo produtivo com o objetivo de entender o seu funcionamento, capacidade produtiva, manutenção preditiva e tempo de produção.

Em resumo, os principais tipos de Digital Twin são:

• Produto ou componente;
• Desempenho;
• Ativo gêmeo;
• Produção ou processo gêmeo.

Principais aplicações do Digital Twin

Por possuir diversos tipos, o Digital Twin pode ser aplicado em inúmeros setores da indústria. A automobilística e a aeroespacial, por serem pioneiras nessa tecnologia, são as que mais utilizam.

No entanto, o Digital Twin também pode ser utilizado em outros segmentos:

• Saúde, para a reprodução de órgãos;
• Manufatura em geral;
• Construção civil, inclusive na criação de cidades; 
• Setor ferroviário, como fabricação de trens;
• Petroquímico, para criar modelos de perfuradoras;
• Energia eólica e outros equipamentos de geração de energia;
• Engenharia de sistemas para testes de design e integração.

Em algumas décadas, esse mercado deve alcançar ainda outros setores, justamente pelo aumento da demanda e o seu valor de mercado dentro de alguns anos.

Case de sucesso de Digital Twin com a Alltech

A Alltech está sempre atenta às principais tendências do mercado, principalmente quando o assunto é a Indústria 4.0. Oferecemos soluções compatíveis com este conceito, contribuindo para a transformação digital das fábricas através de ecossistemas que possibilitam a simulação virtual.

Um dos grandes cases de sucesso da nossa empresa com a digitalização foi em um cliente que levava 4 horas para a produção de uma única peça. Através da nossa tecnologia, esse cliente passou a fazer a produção em apenas 14 minutos, aumentando sua eficiência operacional e sua capacidade de produção.

Com mais de 20 anos de mercado nacional, nosso compromisso é fornecer aos clientes e parceiros soluções personalizadas de alta qualidade que não só atendam às suas necessidades, mas que excedam suas expectativas. Entre em contato com nossos consultores especializados e entenda como o Digital Twin pode ser aplicado ao seu processo fabril.