O mundo está caminhando para uma era de operações comerciais mais eficientes impulsionadas pela automação. Essa foi uma das principais mensagens do CEO da Mitsubishi Hitachi Power Systems, Paul Browning, na recém-concluída CERAWeek 2019, realizada em Houston. Paul Browning, que foi o principal orador da “agenda de transformação digital”, falou sobre o uso de inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina e tecnologias digitais Twin pela Mitsubishi para criar a primeira usina de energia autônoma do mundo. Ele encerrou seu discurso dizendo: “A Mitsubishi está construindo a primeira usina de energia autônoma do mundo capaz de se autocurar”.
O uso da tecnologia de transformação digital para eliminar o tempo de inatividade e reduzir as paradas não planejadas são apenas algumas das coisas que podem ser realizadas com as tecnologias Digital Twin. De fato, a capacidade de virtualizar espaços de trabalho e sistemas complexos tem um papel importante a desempenhar na realização da fábrica inteligente e da revolução do setor 4.0 com que a maioria dos setores sonha. Isso ocorre porque nenhuma outra tecnologia emergente tem o potencial de preencher a lacuna entre o mundo físico impulsionado por máquinas e o mundo virtual como o Digital Twin. É por isso que se prevê que o mercado de Digital Twin valerá aproximadamente US$ 26 bilhões até 2025.
Embora os números destaquem a crescente aceitação das soluções de Gêmeos Digitais, muitas empresas são um pouco céticas quanto à sua implementação e benefícios. É por isso que são necessários estudos de caso práticos para destacar a aplicação dos Gêmeos Digitais e como outras empresas se beneficiaram com isso.
Os benefícios mais importantes da tecnologia de gêmeos digitais
O modelo de negócios do setor 4.0 depende de dados para automatizar os processos de negócios. O Digital Twin, por sua vez, cria o ambiente perfeito para coletar dados de todos os aspectos do processo de fabricação para análise e simulação. Quando os dados são coletados com precisão e um Digital Twin é projetado, os integradores de sistemas, os analistas de dados e outras partes interessadas podem usá-los para conduzir políticas de negócios e melhorar os processos de tomada de decisão. Os benefícios que o setor 4.0 e os fabricantes têm a ganhar com os gêmeos digitais incluem:
Desempenho aprimorado da fábrica – Ter a capacidade de acessar e quantificar todas as informações produzidas em um processo de fabricação e no chão de fábrica é fundamental para a automação. As tecnologias de gêmeos digitais permitem que os fabricantes coletem dados de sensores e sistemas incorporados integrados em um chão de fábrica. O Digital Twin também dá um passo adiante, replicando processos físicos de fabricação e criando um ambiente digital onde esses processos podem ser avaliados.
Com os dados necessários de equipamentos, máquinas, manuseio de materiais e ciclos de produção em vigor, os fabricantes podem desenvolver políticas e executar simulações para determinar o grau de eficiência. Uma vez determinadas, as políticas e normas de fabricação podem ser aplicadas no chão de fábrica. Isso oferece às grandes empresas uma maneira mais econômica de acessar os efeitos das decisões sobre os níveis de produtividade .
Um estudo da DHL sobre a importância do Digital Twin no aprimoramento do desempenho da fábrica destaca o uso do Digital Twin pelas soluções da Iveco para otimizar os recursos de soldagem . A linha de produção da Iveco enfrentava problemas com a constante quebra de seus componentes de soldagem, o que atrasava a produção. A causa dessas avarias foi apontada como sendo um pacote lamelar que se desgastava constantemente. Para aprimorar o desempenho e reduzir o tempo de inatividade, a Iveco projetou um modelo Digital Twin de sua linha de fabricação /
O modelo Digital Twin ajudou a Iveco a entender os diferentes conceitos de soldagem e requisitos, bem como seus efeitos sobre o pacote lamelar. Usando a simulação e o aprendizado de máquina, a Iveco desenvolveu um processo de soldagem ideal que poderia prever a probabilidade de falhas nos componentes para reduzi-las.
Manutenção preditiva orientada – Um dos benefícios de projetar um gêmeo digital de chão de fábrica ou plantas de manufatura é a oportunidade de integrar a manutenção preditiva aos modelos de negócios. A manutenção preditiva envolve a previsão de falha de um componente ou máquina e a tomada de medidas preventivas para evitar a falha. A tecnologia de gêmeos digitais criou um ambiente que impulsiona a manutenção preditiva em vários sistemas.
Mais uma vez, a fábrica da Mitsubishi Hitachi Power System serve como exemplo de como a tecnologia Digital Twin pode impulsionar a política de manutenção preditiva no setor 4.0. O modelo Digital Twin criado pela Mitsubishi oferece às usinas de energia a capacidade de monitorar sensores e outros parâmetros que determinam os níveis de desempenho da usina. Na aplicação, o Digital Twin, juntamente com a IA e o aprendizado de máquina forneceram informações sobre o melhor momento para programar as atividades de manutenção sem interromper a produção.
Os benefícios que a Mitsubishi obteve com o uso dos Digital Twins incluem uma maneira mais eficiente de descobrir componentes defeituosos e uma cultura de manutenção que reduziu o tempo de inatividade. A planta autônoma também foi capaz de executar autodiagnósticos e reparar válvulas emperradas que afetavam a geração de energia. As instalações inteligentes podem tirar proveito do Digital Twin para promover uma cultura de manutenção preditiva que eliminará o desperdício de recursos e o tempo de inatividade causados por equipamentos defeituosos.
Controle avançado de sistemas ou processos complexos – Os ecossistemas de gêmeos digitais oferecem um caminho para controlar sistemas e processos complexos de uma forma que outras tecnologias tradicionais não conseguem. Isso ocorre porque a IA, o aprendizado de máquina e as simulações podem ser aplicados ao ambiente digital, permitindo que as empresas vejam mais longe. O Digital Twin leva o processo de controle, que envolve a comparação do desempenho do sistema com os padrões estabelecidos, descobre desvios e projeta ações corretivas, a patamares mais altos. Isso o torna um ótimo recurso para pesquisa no setor 4.0.
Um exemplo de como os gêmeos digitais possibilitam o controle avançado de sistemas complexos pode ser visto na forma como o Laboratório Nacional de Tecnologia de Energia (NETL) do Departamento de Energia dos EUA implantou as soluções de gêmeos digitais. O Digital Twin da usina (NETL) foi usado para realizar pesquisas sobre o uso de dióxido de carbono em usinas de energia como um substituto para as perigosas usinas movidas a carvão atualmente em uso. O Digital Twin também mapeou a rede de sensores da usina para otimizar seu uso.
O Digital Twin criado pela equipe de pesquisa serviu como um banco de testes virtual para analisar as relações operacionais e seus efeitos na geração de energia. Os benefícios dos Digital Twins, nesse caso, incluíram uma maneira mais barata e eficaz de analisar os fenômenos do processo de controle e reduzir o tempo de inatividade. O aumento da confiabilidade da planta e a otimização do uso de recursos também foram apontados como benefícios.
Facilitar o treinamento e o processo de integração – O futuro da Indústria 4.0 está sendo impulsionado por soluções tecnológicas emergentes, como a Internet das Coisas Industrial (IIoT), IoT, veículos e equipamentos automatizados. Isso significa que, para aproveitar efetivamente os benefícios do setor 4.0, os funcionários mais antigos e os novos devem ser preparados para trabalhar em uma instalação inteligente. Os gêmeos digitais dos sistemas e processos da fábrica oferecem um ambiente virtual para que os funcionários aprendam sobre os processos operacionais.
Em um estudo de caso realizado em uma instalação automotiva, os funcionários aprenderam o processo de reparo e montagem em um ambiente virtualizado e por meio de manuais. No final do treinamento, os funcionários preferiram a opção de aprender por meio de ambientes virtualizados e retiveram mais informações em comparação com o aprendizado por meio de manuais físicos. Isso significa que a abordagem de aprendizado prático impulsionada pela tecnologia Digital Twin cria um ambiente melhor para o aprendizado de processos complexos com segurança.
Aproveite os benefícios dos gêmeos digitais
A combinação da tecnologia Digital Twin com a computação em nuvem tornou os serviços de design, emulação, programação, análise e simulação que ela oferece ainda mais acessíveis para os usuários finais. Agora, as empresas de pequeno e médio porte podem acessar as soluções Digital Twin para resolver problemas complexos. Isso significa que o Digital Twin como um serviço está lenta mas seguramente se tornando uma opção a ser explorada pelas empresas. Você pode saber mais sobre as oportunidades do Digital Twin para sua empresa entrando em contato com os engenheiros experientes da Simio.