O mercado global de tecnologia de gêmeos digitais deve crescer 60% ao ano e atingir US$ 73,5 bilhões até 2027, de acordo com a McKinsey. Quase 70% dos executivos de tecnologia da diretoria executiva de grandes empresas estão aprendendo sobre essa tecnologia, e você pode se perguntar o que são gêmeos digitais e por que eles são tão importantes.
Os gêmeos digitais são réplicas virtuais que simulam qualquer objeto ou sistema, desde motores a jato até parques eólicos inteiros. Além disso, as empresas obtêm benefícios notáveis: o tempo de desenvolvimento cai em até 50%, o desperdício de material de fabricação diminui em 20% e a velocidade de tomada de decisões aumenta em até 90%.
Vamos ver como os gêmeos digitais funcionam, suas aplicações práticas em diferentes setores e como eles podem melhorar suas operações comerciais por meio de insights baseados em evidências e testes virtuais.
O que é um gêmeo digital? Explicação do conceito principal
“[O gêmeo digital] contém três partes principais: a) produtos físicos no Espaço Real, b) produtos virtuais no Espaço Virtual e c) as conexões de dados e informações que unem os produtos virtuais e reais.” – Michael Grieves, cientista-chefe de manufatura avançada do Instituto de Tecnologia da Flórida
Um gêmeo digital serve como uma réplica virtual de um objeto físico, pessoa ou processo que espelha seu comportamento e características com uma precisão incrível.
A McKinsey informa que essas representações virtuais se conectam a fontes de dados reais do ambiente, o que permite que o gêmeo corresponda ao estado atual de sua versão original.
A réplica virtual que espelha a realidade física
Os gêmeos digitais funcionam como modelos virtuais completos que espelham objetos ou sistemas físicos específicos. Essas réplicas virtuais diferem dos modelos genéricos por fornecerem uma representação exata de um ativo específico – uma turbina eólica, um equipamento de fabricação ou uma cidade inteira. A IBM explica que essas réplicas existem durante todo o ciclo de vida do objeto e usam simulação, aprendizado de máquina e raciocínio para orientar as decisões.
Um gêmeo digital tem três partes principais:
- O objeto ou sistema físico e seu ambiente
- A representação virtual desse objeto ou processo
- A conexão entre as representações físicas e virtuais, conhecida como “thread digital”
Como os gêmeos digitais coletam e processam dados imediatos
Os sensores físicos iniciam o processo coletando dados sobre o desempenho do objeto. Os sensores de uma turbina eólica podem rastrear a produção de energia, a temperatura e as condições climáticas. Esses dados são transferidos ininterruptamente para o sistema de processamento e atualizam o modelo digital.
Os dispositivos de IoT dentro da infraestrutura enviam informações ao vivo sobre desempenho, condições ambientais e interações do usuário para o gêmeo digital. Os algoritmos de IA analisam esses dados para simular o comportamento e o desempenho da contraparte física, o que permite que o modelo virtual corresponda às mudanças da realidade.
Gêmeos digitais versus simulações tradicionais: Principais diferenças
Tanto os gêmeos digitais quanto as simulações tradicionais usam modelos digitais, mas diferem fundamentalmente em sua conexão com sistemas físicos:
Fluxo de dados bidirecional: os gêmeos digitais mantêm uma interação bidirecional com sistemas reais – coletando dados e potencialmente controlando/atualizando a contraparte física. As simulações tradicionais operam com conjuntos de dados estáticos e predefinidos sem essa conexão bidirecional.
Adaptação em tempo real: Os gêmeos digitais evoluem continuamente com base em fluxos de dados em tempo real de sensores e sistemas, criando uma “sombra digital” que espelha com precisão o estado atual dos objetos físicos. As simulações tradicionais permanecem estáticas quando os parâmetros são definidos.
Representação do ciclo de vida: Os gêmeos digitais abrangem todo o ciclo de vida de um objeto, enquanto as simulações tradicionais geralmente se concentram em processos específicos ou momentos no tempo.
Limite conceitual: uma distinção fundamental surge quando o sistema físico ainda não existe. Nesses casos, os gêmeos digitais funcionam mais como simulações avançadas com a arquitetura para se conectar bidirecionalmente com o sistema físico depois de construído.
Os gêmeos digitais oferecem uma abordagem abrangente para a modelagem, criando ambientes virtuais que não apenas preveem resultados, mas também podem influenciar diretamente o mundo físico que eles representam, obscurecendo a linha entre a simulação e a tecnologia operacional.
Como os gêmeos digitais transformam a tomada de decisões de negócios
Empresas de todos os tipos agora usam gêmeos digitais para aprimorar seus processos de tomada de decisão. Esses modelos virtuais ajudam você a ver resultados futuros, testar cenários perigosos com segurança e encontrar oportunidades que, de outra forma, você poderia perder.
Previsão de resultados antes da implementação física
Os gêmeos digitais funcionam como uma bola de cristal para as empresas e fornecem previsões inteligentes para cenários complexos. A Forbes informa que as empresas usam gêmeos digitais para espelhar e simular partes do mundo físico com dados existentes, o que as ajuda a prever o desempenho em vários cenários. A tecnologia aprende com os dados da vida real e produz insights de negócios mais precisos com o passar do tempo.
Cenários de teste sem riscos reais
Os gêmeos digitais são excelentes na criação de ambientes de teste sem riscos. A pesquisa da McKinsey mostra que as empresas podem experimentar mais opções de design sem gastar dinheiro com protótipos físicos. Esses sistemas permitem que você teste vários cenários realistas, inclusive condições operacionais extremas que seriam muito perigosas ou impossíveis de testar na realidade.
Otimização das operações com insights analíticos
Os gêmeos digitais facilitam a compreensão de dados complexos. O Digital Twin Consortium explica que esses sistemas podem pegar milhões de pontos de dados e identificar os mais importantes para a tomada de decisões. Isso ajuda a identificar problemas mais rapidamente e leva a decisões mais bem informadas. A McKinsey relata que os gêmeos digitais de fábrica normalmentereduzem os custos mensais em 5 a 7% quando otimizam os cronogramas de produção e revelam gargalos ocultos do processo.
Redução de custos por meio de prototipagem virtual
Os gêmeos digitais geram benefícios financeiros significativos de várias maneiras. Pesquisas mostram que eles podem prolongar a vida útil de máquinas e equipamentos em 20 a 30% e que a tecnologia de gêmeos digitais reduziu os custos de prototipagem pela metade para empresas automotivas. Um estudo da NCBI descobriu que a produção automotiva usando gêmeos digitais melhorou a eficiência da linha de produção em 6,01% e reduziu o tempo de inatividade em 87,56%.
Aplicações de gêmeos digitais nos principais setores
Os gêmeos digitais passaram de conceitos teóricos a soluções práticas em muitos setores. Veja como diferentes setores os utilizam:
Fabricação: Otimização da produção e da manutenção
Os gêmeos digitais mudaram a manufatura ao possibilitar a manutenção preditiva que monitora a integridade do equipamento e reduz as quebras inesperadas. O sistema de gêmeos digitais da fábrica de eletrônicos de Amberg da Siemens cortou os custos operacionais em 30% e reduziu o tempo de colocação no mercado em 50%. A Tesla usa essa tecnologia para aprimorar a fabricação de veículos, enquanto a BMW a utiliza para otimizar a eficiência da produção.
Cuidados com a saúde: Do monitoramento do paciente ao planejamento do tratamento
Os profissionais de saúde criam réplicas virtuais de órgãos ou populações inteiras por meio de gêmeos digitais. Os pesquisadores da Johns Hopkins criaram gêmeos digitais cardíacos personalizados para tratar arritmias, que se tornaram o primeiro gêmeo digital aprovado pela FDA em cardiologia. A Cleveland Clinic cria gêmeos digitais de bairros para estudar a influência da localização na saúde, já que a expectativa de vida pode variar 25 anos de acordo com o local onde as pessoas moram.
Imóveis e construção: Construir antes de iniciar a construção
Os gêmeos digitais ajudam a simular o desempenho do edifício em diferentes condições antes do início da construção. A Universidade Nacional de Cingapura testa a tecnologia de gêmeos digitais para otimizar o uso de energia e manter os edifícios em todo o campus. A Brookfield Properties implementou a plataforma WillowTwin no 1 Manhattan West para melhorar a construção, o gerenciamento e o uso de seu complexo de uso misto na cidade de Nova York.
Cadeia de suprimentos: Otimização da logística e das operações
Os gêmeos digitais oferecem visibilidade de ponta a ponta em todas as cadeias de suprimentos. A análise da McKinsey mostra que eles mudam o gerenciamento de uma otimização baseada em heurística para uma otimização dinâmica com uma visão completa do desempenho. As empresas usam gêmeos digitais para testar mudanças na cadeia de suprimentos, planejar melhor o transporte e encontrar gargalos e problemas de estoque.
Cidades inteligentes: Aprimoramento do planejamento urbano e da infraestrutura
Cingapura, Sydney e Amaravati já usam gêmeos digitais para o desenvolvimento inteligente. Os planejadores urbanos usam esses modelos para simular riscos de temperaturas extremas ou tempestades de poeira e criar projetos mais resistentes.
Armazenamento: Melhorar o gerenciamento e a eficiência do estoque
Os gêmeos digitais otimizam as operações do depósito ao modelar os níveis e fluxos de estoque. As empresas economizam até 40 horas semanais em contagens de ciclo com a utilização dessa tecnologia. As equipes de armazém usam gêmeos digitais para testar diferentes métodos de atendimento, estratégias de armazenamento e alocações de recursos.
Medindo o ROI e o impacto comercial dos gêmeos digitais
O cálculo do valor comercial dos gêmeos digitais revela retornos impressionantes em várias áreas. À medida que as organizações investem nessa tecnologia, medir o ROI torna-se essencial para justificar o desenvolvimento e o crescimento futuros.
Métricas de redução de custos: Desenvolvimento, teste e manutenção
Os gêmeos digitais superam significativamente os métodos tradicionais de simulação em todo o ciclo de vida do produto. Diferentemente das simulações convencionais que se baseiam em modelos estáticos, os gêmeos digitais aproveitam a integração de dados em tempo real e a modelagem dinâmica para oferecer resultados mensuráveis e superiores. Pesquisas demonstram que as empresas que implementaram os gêmeos digitais obtiveram reduções de custo de 3% a 6%, mesmo em organizações de aquisição bem estabelecidas, excedendo as economias normalmente obtidas por meio de abordagens tradicionais. Ao permitir testes virtuais mais precisos com loops de feedback contínuos antes das operações reais, os gêmeos digitais oferecem uma alternativa mais abrangente e eficaz às técnicas de simulação convencionais, resultando em custos de material e mão de obra substancialmente menores na fabricação.
Além disso, essa tecnologia tem demonstrado reduzir os custos de transporte e mão de obra em até 10%. Ela também melhora a experiência do cliente, tornando as promessas de entrega até 20% mais confiáveis. Em nível organizacional, os gêmeos digitais geralmente reduzem os custos em 20% a 30% em departamentos específicos. Os maiores benefícios, no entanto, surgem quando os gêmeos digitais se integram em empresas inteiras. Por exemplo, um fabricante de aço melhorou o EBITDA em 2 pontos percentuais e reduziu o estoque em 15% por meio da simulação de gêmeos digitais.
Aceleração do tempo de colocação no mercado
A velocidade de lançamento no mercado é uma vantagem competitiva fundamental, e os gêmeos digitais podem reduzir drasticamente os cronogramas de desenvolvimento. Estudos mostram que os gêmeos digitais reduziram o tempo de desenvolvimento em até 50%. Um fabricante de automóveis chegou a um acordo 20% mais rápido sobre as alterações de design, o que permitiu que os produtos chegassem ao mercado mais rapidamente.
Em outro caso, uma empresa aeroespacial e de defesa reduziu os prazos de desenvolvimento de produtos avançados em 30% a 40%. Em todos os setores, a tecnologia de gêmeos digitais oferece o potencial de lançar produtos até 50% mais rápido, dando às empresas uma vantagem crítica.
Valor da mitigação de riscos
Os gêmeos digitais são altamente eficazes na identificação e prevenção de interrupções dispendiosas. Os primeiros usuários relataram uma precisão de previsão 20% a 30% maior e 50% a 80% menos atrasos e paralisações. Ao aumentar a visibilidade nas cadeias de suprimentos, os gêmeos digitais ajudam as empresas a equilibrar custo, velocidade e sustentabilidade.
Uma das principais áreas de aprimoramento do gerenciamento de riscos é a manutenção preditiva. Por exemplo, uma equipe de compras transformou tarefas de vários dias em processos de um minuto, automatizando 85% das atividades de planejamento com a tecnologia de gêmeos digitais.
Pesquisas confirmam que os gêmeos digitais aumentam o valor do negócio, fornecendo insights mais profundos sobre o desempenho atual e projetado. Essa tecnologia reduz o risco no desenvolvimento de produtos, nas operações e nos relacionamentos com os clientes, o que a torna uma ferramenta poderosa para o sucesso a longo prazo.
Conclusão
Os gêmeos digitais estão remodelando muitos setores. Espera-se que o mercado atinja US$ 259,32 bilhões até 2032. Essas réplicas virtuais precisas usam dados em tempo real e análise de IA para ajudar as empresas a tomar decisões mais rápidas e precisas e, ao mesmo tempo, reduzir custos e riscos.
As empresas que usam a tecnologia de gêmeos digitais obtêm resultados notáveis. Os tempos de desenvolvimento são 50% mais rápidos e os custos de fabricação caem em 30%. Esses modelos virtuais são uma ótima maneira de realizar testes e otimizações sem riscos. As empresas podem experimentar inúmeros cenários sem construir protótipos físicos.
Essa tecnologia funciona bem em muitos setores. As fábricas detectam falhas nos equipamentos com antecedência. Os prestadores de serviços de saúde criam modelos virtuais de órgãos para planejar tratamentos. As cidades projetam infraestruturas mais robustas. Os gêmeos digitais proporcionam retornos mensuráveis por meio de custos mais baixos, lançamentos mais rápidos e melhor gerenciamento de riscos.
Os gêmeos digitais vão além de apenas mais um avanço tecnológico. Eles oferecem às empresas maneiras práticas de otimizar as operações, reduzir o desperdício e tomar decisões informadas. À medida que a tecnologia crescer, veremos mais usos e benefícios que a tornam uma ferramenta vital para organizações com visão de futuro.
Perguntas frequentes
Q1. O que exatamente é um gêmeo digital nos negócios? ?
Um gêmeo digital é uma réplica virtual de um objeto físico, sistema ou processo que espelha seu comportamento e características em tempo real. Ele usa dados de sensores e dispositivos de IoT para criar uma representação digital precisa, permitindo que as empresas simulem, analisem e otimizem suas operações sem intervenção física. Uma integração de dados bidirecional é necessária para que um modelo seja considerado um “gêmeo digital” – esse fluxo bidirecional garante que o modelo digital não apenas receba dados da contraparte física, mas também permite que o gêmeo digital envie instruções ou informações de volta ao sistema físico, criando um loop de feedback completo essencial para a verdadeira funcionalidade do gêmeo digital.
Q2. Como os gêmeos digitais beneficiam as empresas?
Os gêmeos digitais oferecem inúmeros benefícios, inclusive redução de custos por meio de prototipagem virtual, maior rapidez na colocação de produtos no mercado ao reduzir os tempos de desenvolvimento, melhor tomada de decisões com insights orientados por dados e gerenciamento de riscos aprimorado por meio de manutenção preditiva. Eles também permitem que as empresas testem cenários sem riscos reais e otimizem as operações em vários setores.
Q3. Em que setores os gêmeos digitais são comumente usados?
Os gêmeos digitais são amplamente usados em vários setores, incluindo manufatura para otimizar a produção e a manutenção, saúde para monitoramento de pacientes e planejamento de tratamentos, imóveis e construção para simulações pré-construção, gerenciamento da cadeia de suprimentos para otimização da logística, desenvolvimento de cidades inteligentes e armazenamento para melhorar o gerenciamento e a eficiência do estoque.
Q4. Como os gêmeos digitais diferem das simulações tradicionais?
Diferentemente das simulações tradicionais, os gêmeos digitais recebem e integram continuamente dados em tempo real, o que permite que eles evoluam junto com suas contrapartes físicas. Eles oferecem recursos mais interativos, permitindo que os especialistas experimentem vários cenários em tempo real. Os gêmeos digitais também têm um escopo mais amplo, capaz de executar várias simulações para estudar vários processos de diferentes ângulos.
Q5. Que tipo de ROI as empresas podem esperar da implementação de gêmeos digitais?
As empresas que implementaram gêmeos digitais relataram retornos significativos sobre o investimento. Isso inclui reduções de custo de 3% a 6% em aquisições, redução de até 50% nos tempos de desenvolvimento, melhoria de 20% a 30% na precisão das previsões e reduções de 50% a 80% em atrasos e tempo de inatividade. Alguns fabricantes observaram uma redução de até 30% nos custos operacionais e cortes de 50% no tempo de colocação no mercado.