CPqD

Internet das Coisas (IoT)

Promove uma atuação mais ágil e inteligente, criando novas formas de gerar valor ao negócio.

Digital Twin: a virtualização como driver de transformação da indústria

Por Rodney Nascimento

O conceito do gêmeo digital – do inglês, Digital Twin – vem se destacando como um dos principais drivers de transformação da indústria. Mas, apesar da relevância do tema na jornada de uma indústria 4.0, o conceito não é novo. A NASA foi a precursora do modelo, a partir do espelhamento de equipamentos nos primórdios da exploração espacial.

Nesse período, a NASA enfrentou diversos desafios, mas um dos principais foi como diagnosticar e reparar as avarias das naves espaciais no espaço. Para isso, ela criou um sistema espelhado (ou pareado), que mantia em reserva uma cópia da nave e seus sistemas. Quando a Apollo 13 sofreu avarias, o sistema espelhado possibilitou a simulação de condições. Dessa forma, engenheiros e astronautas conseguiram deduzir qual era o problema e testar possíveis soluções, o que ajudaria a salvar a equipe.

Atualmente, a aplicação dos gêmeos digitais vem sendo habilitada pelo crescimento da adoção da Internet das Coisas, em diversos setores da indústria. Analistas do Gartner indicam que, até 2021, metade das grandes indústrias já estarão aplicando o conceito de gêmeo digital e, consequentemente, usufruindo de uma melhora significativa na eficiência, na produtividade e na capacidade de gerar insights sobre novas formas de gerar valor para a organização. Não é por acaso que eles (Gartner) destacam o conceito na lista de “Top 10 Tendências Estratégicas de Tecnologia para 2018”.

Mas, afinal, o que é um gêmeo digital?

O gêmeo digital é uma réplica virtual e dinâmica de um ativo físico ou processo produtivo. Um gêmeo digital exige a capacidade de coletar e armazenar em tempo real os dados de sensores relacionados à sua referência física e seu ambiente de operação, integrar e organizar os dados em uma plataforma digital e aplicar regras e modelos analíticos que permitam ter consciência sobre o seu estado e maior compreensão sobre o seu comportamento.

Benefícios do gêmeo digital

São vários os benefícios esperados a partir da adoção e de um profundo aprendizado com o gêmeo digital. Também são muitas as possibilidades de caso de uso. Entretanto, um dos casos de uso com maior potencial de gerar valor com a virtualização de ativos físicos está associado ao processo de manutenção preditiva.

Estudos da consultoria McKinsey sobre a digitalização da indústria e a adoção da Internet das Coisas indicam que mais de 90% do impacto econômico da virtualização de ativos será resultante de um processo de manutenção mais inteligente. Nesse caso, estamos falando de uma importante diminuição das paradas não programadas e do aumento do ciclo de vida dos ativos, pois a sua substituição passará a ser realizada com base na condição real, não mais um evento programado, que não considera as condições específicas a que cada ativo foi submetido.

Um dos casos de sucesso da aplicação do conceito de gêmeo digital é o da divisão de aviação da GE. Os motores fabricados pela GE Aviation são equipados com centenas de sensores, os quais geram dados de desempenho em tempo real, que permitem dizer como cada um de seus motores está operando a partir de perspectivas termodinâmicas e mecânicas.

Nesse caso, o gêmeo digital permite ao fabricante criar modelos computacionais de seus motores a jato tão precisos que, agora, a Federal Aviation Administration (FAA) permite que a empresa utilize os modelos analíticos avançados para cumprir os requisitos regulatórios, eliminando a necessidade (e o custo) de inspeções físicas.

“Gêmeos digitais são representações digitais que possibilitam à organização entender, prever e otimizar a performance de seus ativos e negócios”, afirmou Dimitri Volkmann/GE.

Nesse setor, a alta maturidade digital das indústrias e o pleno domínio sobre o comportamento de seus produtos ao longo do ciclo de vida estão possibilitando inovar no modelo de negócio, migrando de venda de ativos (motores) para entrega de serviços (horas de voo).

Mas como isso funciona?

Centenas ou milhares de sensores realizam medições contínuas e não triviais, que são transmitidas para uma plataforma digital, que, por sua vez, realiza análises quase em tempo real, visando a identificar padrões e alimentar o processo de aprendizagem. Dessa forma, analisando a base histórica do gêmeo digital e a base histórica de ativos similares, torna-se possível criar modelos que permitam predizer quando o ativo está na iminência de uma quebra, possibilitando agendar paradas programadas com maior precisão.

Gêmeo digital do processo produtivo

Trata-se de uma réplica virtual alimentada com dados que permitem acompanhar o que está acontecendo no chão de fábrica, quase em tempo real. Para isso, sensores são distribuídos ao longo do processo de manufatura e coletam dados em uma ampla gama de dimensões: características comportamentais de equipamentos, trabalhos em andamento e condições ambientais dentro da própria fábrica. Os dados coletados são enviados para uma plataforma IoT e, uma vez agregados, são analisados continuamente.

As análises podem revelar tendências inaceitáveis no desempenho real do processo produtivo e desencadear uma possível mudança no plano físico. Essa interatividade entre os mundos físico e digital também permite realizar simulações que podem gerar insights sobre novas formas de aumentar a produtividade, diminuir o tempo de inatividade e reduzir incidentes de saúde, segurança e meio ambiente.

Conclusão

A adoção dos gêmeos digitais se tornará, em breve, um fator de disrupção para muitos setores da indústria. Nessa jornada de inovação, a Internet das Coisas e a Inteligência Artificial se destacam como protagonistas, habilitando a criação dos gêmeos digitais e permitindo que as indústrias, a partir de um processo de aprendizado, aperfeiçoem radicalmente os seus modelos de operação e negócio.

Com a evolução da maturidade digital da indústria, novas perspectivas de valor surgirão, pois o avanço no processo de transformação possibilitará maior visibilidade, controle e inteligência sobre a operação e a cadeia de valor, o que tende a estimular a sensibilidade para novas oportunidades de inovação.

Não espere! Comece já a identificar e explorar as oportunidades que a adoção do gêmeo digital pode trazer de valor para o seu negócio.

Como o CPQD pode ajudar?

O CPQD vem atuando como parceiro no processo de digitalização das indústrias de diferentes segmentos, facilitando o acesso aos recursos de fomento (Embrapii e/ou Lei de Informática) e desenvolvendo projetos conjuntos de inovação em produtos e processos.
De uma forma geral, nossos projetos endereçam os principais desafios tecnológicos de uma estratégia de digitalização da indústria, por exemplo, a conectividade onipresente, a capacidade de gerar dados relevantes em tempo real, de integrar os silos de informação ao longo do processo produtivo, de tratar e extrair valor dos dados gerados e desenvolver a capacidade cognitiva necessária para evoluir continuamente.

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