Uma tecnologia disruptiva é um produto, conceito ou serviço que tem a capacidade de redefinir a maneira tradicional de fazer as coisas. Atualmente, o conceito de gêmeo digital está sendo saudado como uma tecnologia disruptiva com a capacidade de mudar a forma como projetamos, resolvemos problemas complexos e colaboramos. De fato, um relatório da Gartner previu que, até 2021 , aproximadamente 50% das empresas industriais integrarão o uso de tecnologias de gêmeos digitais para aumentar o desempenho da força de trabalho e a eficiência da fabricação. Então, o que é esse conceito tecnológico disruptivo?
O termo Digital Twin refere-se a uma réplica em tempo real de uma entidade física. Essa entidade pode ser um ser vivo, um objeto físico inanimado, bem como ativos, processos e sistemas que funcionam no mundo ou ambiente físico. Embora esse conceito tenha, na verdade, três décadas, a convergência de tecnologias emergentes, como a Internet das Coisas (IoT), a inteligência artificial (IA) e o aprendizado de máquina o elevou a novos patamares. Os gêmeos digitais justapõem essas tecnologias emergentes para criar modelos digitais de entidades físicas com a capacidade de simular alterações em tempo real que ocorrem no modelo físico.
Um exemplo de como esse conceito funciona envolve o desenvolvimento do gêmeo digital de uma aeronave. Com o gêmeo digital, a análise de elementos finitos (FEA) pode ser aplicada para determinar o limite de fadiga da estrutura da aeronave. Os resultados dessa simulação podem então ser usados para projetar ou escolher materiais mais adequados ou projetar uma aeronave mais durável. Fora do setor de manufatura, os gêmeos digitais podem ser empregados em diversos setores, incluindo o de saúde, para simular como o corpo humano reage a forças externas. Os benefícios da integração de gêmeos digitais incluem maior eficiência de projeto, aprimoramento da análise preditiva e colaboração. É por isso que se espera que o mercado atinja aproximadamente US$ 15 bilhões até 2023. Os benefícios dos gêmeos digitais são enormes, mas os desafios que as empresas enfrentarão se não os adotarem são ainda maiores.
Este artigo do abordará o assunto:
- Os desafios que as empresas enfrentam ao não integrar o gêmeo digital nas operações comerciais.
- Os efeitos de não adotar o gêmeo digital.
- Os recursos disruptivos do gêmeo digital.
Os cinco desafios que as empresas enfrentam quando não adotam os gêmeos digitais
Com aproximadamente 50% das empresas industriais integrando o uso de gêmeos digitais, os 50% que não o fizerem estarão definitivamente perdendo sua vantagem competitiva. Isso é porque o gêmeo digital redefinirá os aplicativos de simulação em tempo real de maneiras que o software de modelagem 3D comum ou a plataforma de modelagem de informações de construção não podem aspirar. Os desafios que você deve esperar incluem:
Como a geração dos baby boomers continua a se aposentar diariamente, a probabilidade de perder o conhecimento que criou equipamentos e sistemas legados pode ser perdida. Isso inclui as cópias em Mylar de equipamentos de fabricação tradicionais ou os projetos de aeronaves militares antigas. Independentemente dos avanços tecnológicos, a perda de dados legados destrói as bases sobre as quais os protótipos mais novos foram construídos.
Com o auxílio do conceito de gêmeo digital, as empresas de todos os setores podem criar um modelo digital preciso de equipamentos ou soluções legados. O modelo digital pode então ser armazenado para fins de posteridade ou analisado com o objetivo de desenvolver protótipos atualizados. Os modelos também podem ser usados como materiais para treinar a geração mais jovem de trabalhadores por meio de ambientes de realidade virtual .
Aprimorando os processos de manufatura enxuta – A integração da manufatura enxuta da Toyota para acelerar a produção e, ao mesmo tempo, usar os recursos de forma eficiente tornou-se folclore no setor automotivo. A integração dos modelos de manufatura enxuta, que foram revolucionários na época, ajudou a Toyota a dominar o setor por décadas. Essa é a vantagem que o conceito de gêmeo digital oferece. A capacidade de otimizar toda a cadeia de valor do produto é algo que pode ser alcançado em tempo real por meio do gêmeo digital.
A Um estudo da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, concentrou-se em analisar o impacto dos gêmeos digitais na coleta de dados em tempo real e na otimização dos sistemas de produção . O estudo comparou a eficiência dos gêmeos digitais e as soluções de mapeamento de fluxo de valor comumente usadas. No final, os resultados mostraram que os gêmeos digitais superaram as soluções tradicionais na aquisição de dados, derivação automatizada de medidas de otimização e captura de dados de movimento . Esses dados, que são cruciais para otimizar a produção, também podem ser utilizados em um ambiente de gêmeos digitais para otimizar diversos processos. Dessa forma, evitar os gêmeos digitais deixará as empresas na mão, enquanto os concorrentes que aproveitarem esse conceito poderão otimizar as variáveis de produção em tempo real.
Limitações na integração e no uso de dados – A revolução da Indústria 4.0 que está ocorrendo atualmente depende muito da coleta e do uso de dados para receber informações importantes sobre os negócios e automatizar processos. As ferramentas ou aplicativos usados atualmente são o software de gerenciamento de relacionamento empresarial e as soluções de nuvem industrial. Embora essas soluções se saiam muito bem na coleta de dados de dispositivos inteligentes ou da Internet das Coisas Industrial (IIoT), elas ainda têm dificuldades para coletar dados de equipamentos antigos ou burros. Isso limita a penetração do Industry 4.0 nas camadas mais profundas do chão de fábrica, que é o que a OPC Foundation pretende resolver.
Os conceitos de gêmeos digitais podem ajudar as fábricas inteligentes a integrar equipamentos burros dos níveis mais profundos do chão de fábrica em modelos da planta de manufatura. Isso possibilita a captura de centenas de informações não medidas no chão de fábrica em um ambiente digital, atendendo, assim, verdadeiramente aos padrões Industry 4.0 e OPC UA. Se você for bem-sucedido, o gêmeo digital com os dados capturados poderá ser usado para prever a resposta transitória das instalações a distúrbios externos, falhas de equipamentos e mau funcionamento do sistema.
Os fabricantes que ignorarem os conceitos de gêmeos digitais ficarão presos ao uso de dados apenas de equipamentos inteligentes e dispositivos de IoT para acompanhar as mudanças em tempo real no chão de fábrica. As limitações associadas à não captura de dados não medidos levarão a aproximações ao automatizar as operações em uma fábrica inteligente. Isso pode levar a tempo de inatividade, a uma força de trabalho ineficiente e, em situações extremas, a acidentes com trabalhadores.
Limitação da eficácia da análise preditiva – Outro desafio importante que evita a integração de gêmeos digitais nas operações industriais são as dificuldades de se fazer mudanças às cegas ou com pouca informação. Fazer mudanças às cegas ao tomar decisões importantes, como projetar um novo sistema de manuseio de materiais ou reduzir o número de processos necessários para desenvolver um produto, terá consequências terríveis. Essas consequências incluem o desperdício de recursos, um produto final abaixo da média ou confusão no chão de fábrica.
De acordo com o Gartner, o tempo de inatividade no setor de manufatura pode levar a enormes perdas. Somente no setor automotivo, o tempo de inatividade é responsável por uma perda de US$ 22.000 por minuto. Embora os números possam ser menores em outros setores, os efeitos ainda são consideráveis. Os gêmeos digitais podem ajudar a eliminar esses desafios ou perdas, ajudando as empresas a simular o efeito em tempo real de determinadas alterações. Por exemplo, uma mudança no cronograma de produção durante um período de transição teria deixado a Lockheed Martin, fabricante de aviação, incapaz de cumprir seus prazos de entrega. Com a ajuda do software de simulação Simio, o fabricante pôde tomar decisões informadas que otimizaram o processo de produção.
Próximas etapas
A correspondência com o setor 4.0 e uma fábrica mais conectada é algo que deve ser planejado se os fabricantes pretendem permanecer competitivos no longo prazo. Uma maneira de conseguir isso é integrando um gêmeo digital para simular e receber os insights necessários para automatizar os processos industriais. Se for bem executado, você estará transformando a natureza disruptiva do gêmeo digital em seu benefício.
Recursos:
https://www.gartner.com/smarterwithgartner/prepare-for-the-impact-of-digital-twins/
https://news.thomasnet.com/companystory/downtime-costs-auto-industry-22k-minute-survey-481017
https://www.isw.uni-stuttgart.de/en/institute/highlights/digital-twin/
https://blogs.opentext.com/addressing-the-data-challenges-in-the-digital-twin/https://www.gartner.com/smarterwithgartner/prepare-for-the-impact-of-digital-twins/