A implementação de processos de transformação digital no setor de manufatura tem sido um processo contínuo por aproximadamente três décadas. Primeiro, os fabricantes utilizaram a digitalização para coletar dados para fins de armazenamento antes de passar para aplicativos mais complexos. A otimização do design industrial tornou-se a próxima etapa lógica para a aplicação de tecnologias de transformação digital. No entanto, foi necessária a introdução dos modelos de negócios do Setor 4.0 em 2011 para que os fabricantes aplicassem a digitalização ao aprimoramento dos processos operacionais.
Logicamente, é correto dar início a qualquer discussão sobre digitalização com a aplicação de modelos virtuais. As plataformas de design auxiliado por computador (CAD) forneceram aos fabricantes a primeira ferramenta de digitalização para projetar produtos e validar suas funcionalidades. A modelagem 3D capacitou os fabricantes com uma ferramenta intuitiva orientada a objetos para projetar modelos com diversos níveis de complexidade.
Por um lado, ferramentas de modelagem como o Revit da Autodesk são usadas para projetar produtos com geometrias complexas, modelar ambientes de fabricação e preparar modelos digitais para fabricação usando tecnologias de fabricação subtrativa ou aditiva. É possível editar modelos de objetos físicos, mas esse era o limite que você poderia alcançar com o CAD.
O gêmeo digital
Aprimorando os recursos de digitalização do CAD, o gêmeo digital foi desenvolvido para ser executado em paralelo e interagir com sistemas de fabricação físicos do mundo real. Primeiro, os gêmeos digitais são representações digitais de sistemas físicos que recebem dados em tempo real dos ativos produtores de dados no chão de fábrica, formando um sistema ciberfísico.
O intercâmbio contínuo de dados capacita os usuários do gêmeo digital com uma opção virtualizada para visualizar as funções dentro de uma instalação. Consequentemente, o ambiente virtual que ele oferece serve como uma plataforma de validação precisa para avaliar problemas complexos de fabricação. A utilização do gêmeo digital como ferramenta de monitoramento remoto, monitoramento de condições e ferramenta de teste e validação são alguns dos casos de uso do gêmeo digital.
No sistema ciberfísico de um gêmeo digital funcional, a troca de dados é um processo bidirecional. Os dados do chão de fábrica são enviados para o gêmeo digital e ele também pode enviar dados para sistemas no chão de fábrica para iniciar ações específicas. Por exemplo, um provedor de serviços de petróleo e gás interessado em determinar suas necessidades de expansão de capacidade utilizou um gêmeo digital para determinar suas necessidades de expansão de capacidade.
A determinação dos requisitos de capacidade começou com o desenvolvimento de um gêmeo digital dos processos operacionais atuais das instalações. O gêmeo digital permitiu que a empresa analisasse os efeitos do aumento da demanda sobre a capacidade de atendimento da instalação. Diversas configurações de fluxo de terminais também foram avaliadas e o resultado foi um nível de serviço otimizado que melhorou os níveis de satisfação dos pacientes.
A sombra digital
A confusão entre a sombra digital e os gêmeos digitais é uma característica normal no setor industrial. Em primeiro lugar, ambos utilizam dados de objetos físicos para reconstruir representações digitais e, em segundo lugar, podem criar representações de objetos e processos. É aí que as semelhanças terminam.
Em geral, as sombras digitais dependem de dados laser digitalizados para capturar objetos as-built. Mais importante ainda, o fluxo de dados é um processo unidirecional. Os dados fluem da entidade física para a sombra digital, mas não o contrário. As sombras digitais também podem ser criadas a partir de gêmeos digitais porque podem capturar e simplificar a grande quantidade de informações que passam por um gêmeo em períodos específicos.
Usando o exemplo da empresa de petróleo e gás acima, ao fornecer às partes interessadas apresentações sobre a aplicação do gêmeo digital projetado, você pode usar uma sombra digital. Os dados semanticamente adequados e sensíveis ao contexto do aplicativo do gêmeo digital são o que a sombra fornece aos tomadores de decisão não técnicos.
O papel dos modelos digitais, do gêmeo digital e das sombras digitais na manufatura
Os nichos industriais de manufatura utilizam esses conceitos digitalizados de várias maneiras. Os modelos digitais são ótimos para o design industrial e para o desenvolvimento de ideias, as sombras digitais são úteis para o acompanhamento da produção, enquanto o gêmeo digital apoia a avaliação dos processos de fabricação em tempo real.
A utilização de uma plataforma com recursos para fornecer todos os três capacita os fabricantes com uma poderosa ferramenta de transformação digital para análise orientada por dados. As plataformas inteligentes de gêmeos digitais baseadas em objetos incorporam o uso de modelos 3D para criar gêmeos digitais precisos que dão suporte à captura de sombras digitais. Os gêmeos digitais totalmente desenvolvidos tornam-se um centro de análise contínua dos processos de fabricação, monitoramento remoto e uma ferramenta de tomada de decisões.
Conclusão
O gêmeo digital conecta todo o processo de fabricação com modelos e sombras digitais. Esses conceitos de digitalização podem ser aplicados em conjunto para otimizar os processos de produção e monitorar cada aspecto do ciclo de fabricação.