Descubra mais detalhes sobre o gêmeo digital e como essa tecnologia promete aumentar a produtividade e a eficiência da sua empresa
O gêmeo digital, ou digital twin, é uma réplica virtual altamente precisa de um ativo — bens materiais que uma empresa possui —, sistema ou processo do mundo real que permite monitorar, simular e otimizar seu desempenho em tempo real.
A tecnologia conecta o mundo físico ao digital de forma eficiente e transformadora com uma representação dinâmica que reflete os atributos e comportamentos de seu equivalente físico, como uma planta industrial, máquina ou sistema logístico.
Na Fórmula 1, por exemplo, os carros já estão sendo replicados com a tecnologia dos gêmeos digitais. É como se o carro tivesse uma réplica totalmente virtual dele mesmo, o que possibilita a realização de simulações contínuas e aumenta a segurança nos testes. Durante as corridas, a equipe também consegue acompanhar a performance e o comportamento do veículo por meio do gêmeo digital, eventualmente alterando configurações de elementos do carro, como a suspensão, em função dos dados coletados em tempo real que refletem as condições específicas da prova.
Gêmeos digitais na indústria
Com o avanço de tecnologias como Internet das Coisas (IoT), Big Data e Inteligência Artificial (IA), os gêmeos digitais ganharam aplicações práticas em setores diversos como a indústria, a saúde e o transporte. Essa integração tem possibilitado melhorias operacionais, antecipação de problemas, otimização de processos e tomadas de decisão mais estratégicas. A modernização e o uso de tecnologias de ponta se tornaram essenciais para empresas que buscam maior produtividade, economia e inovação.
Na indústria e engenharia, os gêmeos digitais estão sendo usados para fornecer representações virtuais de ativos e simular processos operacionais. Uma das aplicações dos gêmeos digitais ocorre em operações e gerenciamento de cadeias de suprimento, para rastreamento de operações, manutenção, assistência remota e personalização de design. Com o uso da tecnologia, e usando o exemplo da manutenção, é possível prever o desgaste do equipamento e adiantar a necessidade de reparos, melhorar o desempenho da máquina e estender a vida útil.
Continue lendo e descubra como os gêmeos digitais podem transformar sua empresa, tornando-a mais competitiva, eficiente e preparada para os desafios do futuro.
Como o gêmeo digital funciona?
Os gêmeos digitais unem dados em tempo real e ferramentas de simulação, criando uma réplica virtual que aprende e evolui com base nas informações coletadas do mundo real. Eles também têm a capacidade de devolver feedbacks para o ativo real, acelerando os ciclos de feedback e melhoria.
Veja a seguir como essa tecnologia funciona e o que a torna tão eficiente:
1.Conexão e sincronismo
A criação de um gêmeo digital começa no ambiente físico, com a captura de dados por meio de sensores, dispositivos IoT e outras tecnologias. Essas informações são transmitidas para o ambiente virtual, onde são atualizadas em tempo real, garantindo que o gêmeo digital seja uma réplica fiel do sistema ou ativo físico. Com o sincronismo, há a capacidade de enviar ações e comandos ao ativo físico, a partir do próprio gêmeo.
2. Modelamento e aprendizado
No meio virtual, os dados coletados são analisados e processados por sistemas que incorporam IA. O gêmeo digital reflete os atributos e o comportamento do ativo físico ou sistema e aprende com os dados, detectando padrões, tendências e oportunidades de melhoria.
3. Monitoramento e otimização
Quando já está em funcionamento, a tecnologia simula cenários e prevê o comportamento, a performance e as interações do ativo físico ou sistema com seu ambiente. Essa etapa é fundamental para prevenir problemas, propor otimizações e planejar operações de forma mais estratégica.
Principais características dos gêmeos digitais
Confira as principais características que fazem dos gêmeos digitais uma tecnologia indispensável.
Integração de dados em tempo real
Uma das principais características do gêmeo digital é sua conexão em tempo real com o sistema físico, estabelecida por meio de canais de comunicação avançados, como sensores de IoT e IA. Essa integração permite o monitoramento, simulação e análise em tempo real.
Conectividade bidirecional
A integração de dados em tempo real e a capacidade de conexão com o ativo físico ou sistema garante que o gêmeo digital permaneça sempre atualizado e sincronizado com sua contraparte física. Essa característica permite o monitoramento e controle remoto, diagnóstico e manutenção para o aumento da produtividade e redução do tempo de inatividade.
Simulação e previsão de situações
Os gêmeos digitais também possuem a capacidade de incorporar técnicas de simulação e modelagem para simular o comportamento e o desempenho do ativo físico ou sistema sob diferentes condições. Com essa capacidade, é possível realizar análise preditiva – técnica que usa dados para prever comportamentos e resultados futuros –, otimização e planejamento de cenários.
Interface do usuário intuitiva
A interface é criada pensando na praticidade e uso pelo usuário, que consegue interagir com o gêmeo digital, visualizar dados, executar simulações e realizar análises detalhadas para obter o melhor uso do ativo físico ou sistema.
Quais são as vantagens dos gêmeos digitais?
Os gêmeos digitais oferecem vários benefícios e soluções no ambiente industrial, como redução de custos e otimização de processos.
Confira como os gêmeos digitais podem beneficiar sua empresa:
Otimização de processos e recursos
Gêmeos digitais permitem testar diferentes cenários de produção para identificar gargalos e implementar melhorias, o que otimiza o uso de recursos e os processos. A tecnologia também monitora equipamentos em tempo real, aumentando a confiabilidade das máquinas e linhas de produção, e antecipa problemas e oferece soluções com base em análises de dados históricos e condições atuais.
Planejamento estratégico
Com uma réplica digital de ativos ou sistemas, é possível simular e prever comportamentos e desempenhos futuros da contraparte física e pensar em estratégias e planejar expansões ou adaptações sem interromper a operação física.
Exploração de novas linhas de negócios
Com a coleta e análise de dados em tempo real geram informações que podem ser importantes para o desenvolvimento de novos produtos ou melhorias nos produtos já existentes.
Personalização e flexibilidade
Os gêmeos digitais permitem uma adaptação mais rápida às mudanças do mercado, ao possibilitar alterações e adaptações de operações, sistemas, produtos e serviços no ambiente virtual antes da implantação no mundo físico. A tecnologia também aumenta a flexibilidade e facilita a criação de produtos personalizados sem comprometer a eficiência da produção.
Redução de custos
Os gêmeos digitais possibilitam a otimização de processos, um melhor planejamento e simulações, o que ajuda na redução de custos operacionais e de matérias-primas. A tecnologia identifica áreas de desperdício e otimizam o consumo de energia, reduz o tempo de inatividade e de necessidade de reparos emergenciais e diminui retrabalhos.
Aumento da sustentabilidade
O uso dos gêmeos digitais pode impulsionar a sustentabilidade, por meio da detecção de impactos ambientais. Eles também realizam análises que auxiliam na produção de menos resíduos e identificação de ineficiências que geram desperdícios de recursos e aumentam a pegada de carbono.
Melhoria na tomada de decisões
Dados precisos e informações atualizadas em tempo real ajudam na tomada de decisões mais rápidas por engenheiros e gestores.
Vantagem competitiva no mercado
Empresas que dispõem de gêmeos digitais destacam-se pela capacidade de inovar rapidamente. Com maior eficiência produtiva e produtos personalizados, o seu negócio se destaca e fica à frente dos concorrentes.
Quais são os tipos de gêmeos digitais?
Os gêmeos digitais podem ser classificados em diferentes tipos. Eles podem ser simples ou altamente complexos e a escolha pela representação de um deles depende da natureza do objeto a ser replicado, como um sensor ou uma fábrica inteira, e do nível de precisão necessário para atender às demandas específicas do caso de uso.
Conheça os quatro tipos mais comuns:
Gêmeo de componente
O gêmeo de componente, também conhecido como peça gêmea ou parte gêmea, é a unidade fundamental de um gêmeo digital. Eles representam virtualmente elementos individuais do sistema, como sensores, interruptores ou válvulas. Esses componentes são os menores elementos que compõem o sistema e servem como base para a construção de representações mais complexas.
Benefício do gêmeo de componente
Os gêmeos de componentes permitem o monitoramento do desempenho e de condições específicas. Também possibilitam a simulação de condições para testar a resistência, estabilidade e eficiência.
Gêmeo de produto ou gêmeo de ativo
O gêmeo de produto ou gêmeo de ativo combina gêmeos de componentes que atuam juntos como um único ativo ou produto, como um motor ou edifício. Ele pode usar as informações geradas por gêmeos de peças para modelar ou usar o conjunto de gêmeos de componentes.
Benefícios do gêmeo de produto ou gêmeo de ativo
A partir do gêmeo de ativo, é possível verificar a sinergia entre peças individuais e descobrir potenciais de melhoria sem ter que mexer no produto ou ativo real, o que potencializa o aumento de produtividade.
Gêmeo de sistema
O gêmeo de sistema fornece uma visão geral de um conjunto maior, como uma fábrica ou planta industrial. Eles combinam gêmeos de ativos para criar uma representação integrada. Esse gêmeo oferece a possibilidade de verificar como os ativos individuais trabalham juntos em processos industriais complexos, como na geração de energia ou fabricação de produtos em larga escala.
Benefícios do gêmeo de sistema
O monitoramento em tempo real do gêmeo de sistema ajuda na detecção de mau funcionamento ou falhas e auxilia na obtenção de dados para a realização de mudanças estratégicas para maximizar o desempenho.
Gêmeo de processo
O gêmeo de processo fornece a visão máxima dos processos e fluxos de trabalho dentro da fábrica ou planta industrial. Esse gêmeo representa uma instalação de produção inteira a partir da colaboração e sincronização entre diferentes sistemas e unidades.
Benefícios do gêmeo de processo
Nesse nível, a complexidade do monitoramento via gêmeos digitais se torna realmente clara, aumentando a eficácia de todas as unidades, ativos e componentes, permitindo insights detalhados para ajustes estratégicos em toda a operação.
Qual a origem dos Gêmeos Digitais?
O surgimento dos gêmeos digitais remonta aos anos de 1960, ligado às inovações da NASA. A organização foi pioneira no uso da tecnologia ao criar réplicas físicas de suas espaçonaves ou parte delas. Durante missões espaciais, as réplicas eram usadas para realizar estudos e simulações em tempo real, auxiliando na resolução de problemas, como no famoso caso da Apollo 13, em 1970. Embora essas réplicas não fossem digitais, elas estabeleceram as bases para o conceito de gêmeos digitais.
Mesmo sem uma aplicação prática do conceito, David Gelernter, no livro Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox…How It Will Happen and What It Will Mean (1991), antecipou a ideia de criar representações virtuais para entender e interagir com sistemas complexos.
Em 2002, na Universidade de Michigan, Dr. Michael Grieves, especialista de renome internacional considerado como o pai dos gêmeos digitais, apresentou a ideia do conceito para a criação de um centro de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) que continha os elementos do gêmeo digital: o espaço real, o espaço virtual e o vínculo para o fluxo de dados e informações do espaço real para o virtual.
Outros termos como Modelo de Espaços Espalhados ou Modelo de Espelhamento de Informações foram usados para se referir ao Gêmeo Digital, conceito que começou a ser usado em 2011. Dr. Grieves originou o termo e o aplicou no contexto da manufatura, sendo um dos responsáveis pela popularização do termo.
Atualmente, os gêmeos digitais são reconhecidos como uma tecnologia de ponta e uma tendência com aplicações diversificadas. O avanço de outras tecnologias, como IA, Big Data, IoT e armazenamento em nuvem, contribuiu para a ampliação do alcance dos gêmeos digitais, tornando-os ferramentas indispensáveis em múltiplos setores da indústria e da sociedade.
A evolução dos gêmeos digitais, um breve resumo:
- 1960s: NASA cria réplicas físicas de espaçonaves para estudos e simulações em tempo real, como no caso da Apollo 13 (1970), estabelecendo as bases para o conceito de gêmeos digitais.
- 1991: David Gelernter, no livro Mirror Worlds, propõe a ideia de criar representações virtuais para interagir com sistemas complexos.
- 2002: Dr. Michael Grieves apresenta o conceito de gêmeos digitais no contexto de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM), usando os elementos fundamentais da tecnologia: espaço real, espaço virtual e fluxo de dados entre ambos.
- 2011: O termo gêmeo digital começa a ser popularizado, a partir das aplicações práticas desenvolvidas por Dr. Grieves na manufatura.
- Atualmente: Gêmeos digitais são reconhecidos como tecnologia essencial, impulsionados por avanços como IA, Big Data, IoT e armazenamento em nuvem, com aplicações em diversos setores industriais e sociais.
Por que investir em gêmeos digitais?
Com tantos benefícios e aplicações, a implementação de gêmeos digitais é uma estratégia para empresas de todos os tamanhos que buscam eficiência, inovação e sustentabilidade. Com essa tecnologia, é possível transformar desafios em oportunidades e elevar o seu negócio ao próximo nível.
A nossa equipe está pronta para ajudar!
Nosso time de especialistas em construir gêmeos digitais oferece soluções personalizadas para elevar o seu negócio ao próximo nível e pode ajudar na identificação das áreas-chaves onde essa tecnologia pode ser implantada na sua empresa.
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