Digital Twin, ou Gêmeo Digital, é uma cópia digital de alta fidelidade de um sistema ou objeto. Com ele, é possível simular diversos cenários para prever problemas e encontrar meios para reduzir custos e aumentar a eficiência da operação.
Esse conceito é mais um dos que ganharam força com a transformação digital, uma realidade com a Indústria 4.0. O Digital Twin é uma inovação que ajuda a empresa no processo de desenvolvimento, avaliação e aprimoramento de seus produtos.
Para aplicar o conceito, é necessário preparo e entender bem esse conceito. Nesse artigo, vamos explicar sobre o Gêmeo Digital e como empregá-lo em diversos setores industriais. Continue a leitura para saber mais:
O que é Digital Twin?
Um Digital Twin, ou Gêmeo Digital, é uma réplica digital precisa de um objeto físico, sistema, ou processo, criada para simular, prever e otimizar o desempenho dele no mundo real.
Ele usa dados do mundo físico para criar um modelo virtual que pode ser analisado e manipulado sem afetar o objeto real.
Como você bem entende, o processo até lançar um produto pode ser longo. Às vezes, isso exige muitas etapas e testes, incluindo a criação de protótipos físicos.
Dentro desse contexto, o Digital Twin é um protótipo replicado, até os mínimos detalhes, só que digitalmente.
Esse tipo de aplicação é feito por meio de softwares específicos, sendo que o modelo virtual criado auxilia na compreensão de diversas nuances do projeto e a antever falhas ou problemas no produto.
A tecnologia realiza diversas simulações numéricas em que se torna possível testar o produto ainda na etapa de desenvolvimento.
Essa aplicação é muito importante para garantir o bom desempenho, a eficiência dos produtos e, de quebra, ainda reduzir custos durante o desenvolvimento.
Com as ferramentas certas para criar seu Digital Twin, as possibilidades de testes para o seu modelo são ilimitadas.
Quais são os principais aspectos do Digital Twin?
Quando falamos em Digital Twin (Gêmeo Digital), é importante que você compreenda alguns aspectos, tais como:
Modelagem e simulação
A modelagem é uma metodologia digital que detalha o objeto ou sistema físico, incorporando o máximo de características do problema. Sejam elas físicas, mecânicas, elétricas, etc.
Já a simulação submete o gêmeo digital a diferentes condições e cenários para prever como o objeto reagiria em situações semelhantes em campo. Isso é útil para testar novos designs ou otimizar operações sem riscos.
Integração de dados em tempo real
Sensores e dispositivos de IoT são usados para coletar dados em tempo real do objeto ou sistema físico.
Tais dados são continuamente alimentados no gêmeo digital para manter a precisão da simulação.
A integração de dados permite monitoramento contínuo, ajudando na detecção precoce de problemas e na manutenção preventiva.
Análise e otimização
A análise avançada e algoritmos de aprendizado de máquina podem ser aplicados ao gêmeo digital para identificar padrões, prever falhas, e sugerir melhorias.
A otimização pode ser realizada ajustando parâmetros no modelo digital e implementando as melhores práticas no mundo real.
Feedback e ciclo de melhoria contínua
Os insights obtidos do gêmeo digital são usados para melhorar o desempenho do objeto ou sistema físico, criando um ciclo de feedback positivo.
Quais os tipos de Digital Twins?
Há três formas de aplicar o Digital Twin: no produto, no desempenho e na produção. Vejamos cada uma:
No produto
No produto, os Digital Twins ajudam o setor operacional e de estatística a analisar a performance do produto em vários cenários e condições.
É uma réplica fiel (digital) de como aquele artigo será em sua forma material.
No desempenho
No desempenho, o objetivo é otimizar processos internos e, no futuro, essa melhoria nos processos beneficia a produção e o acompanhamento dos produtos físicos.
Na produção
Já na produção, o gêmeo digital trabalha de forma ampla e considera todo o processo de criação de um sistema de produção.
Por meio dele, é possível analisar os mínimos detalhes do fluxo de operação: desde a manutenção preventiva, até a capacidade de produção e ociosidade da operação.
Em que áreas é possível usar Digital Twins?
As aplicações de Digital Twin estão revolucionando diversos setores, proporcionando eficiência, inovação e sustentabilidade através de modelos virtuais precisos e integrados.
A seguir, veja algumas áreas em que os gêmeos digitais estão sendo empregados:
Manufatura e indústria
O Digital Twin permite que empresas de manufatura e indústria testem novos produtos e realizem melhorias de design antes da produção física.
Modelos digitais precisos são usados para simular como os produtos se comportarão em diferentes condições, identificando problemas potenciais e otimizando o design.
Isso reduz custos e tempo associados a protótipos físicos, permitindo um desenvolvimento mais rápido e eficiente.
Ao integrar sensores e dispositivos IoT, os gêmeos digitais podem monitorar continuamente o estado dos equipamentos.
Analisando esses dados em tempo real, as empresas podem prever falhas antes que ocorram, permitindo a manutenção preventiva.
Isso reduz o tempo de inatividade, aumenta a vida útil dos equipamentos e diminui os custos de manutenção não planejados.
Além disso, os gêmeos digitais permitem a simulação e análise de processos de manufatura para identificar gargalos e ineficiências.
Com isso, as empresas podem ajustar e otimizar suas operações, melhorando a eficiência e reduzindo custos operacionais. Essa abordagem permite que as indústrias respondam rapidamente a mudanças na demanda e mantenham a competitividade no mercado.
Infraestrutura e construção
No setor de construção, gêmeos digitais são utilizados para monitorar e otimizar sistemas de HVAC (aquecimento, ventilação e ar-condicionado), iluminação e segurança em edifícios.
Isso garante um ambiente mais confortável e eficiente em termos de energia, além de reduzir custos operacionais e melhorar a sustentabilidade dos edifícios.
Também, os gêmeos digitais são usados para simular cidades inteligentes, ajudando no planejamento da infraestrutura urbana e na prestação de serviços.
Com esses modelos, os planejadores urbanos podem prever o impacto de novos projetos, otimizar o uso de recursos e melhorar a qualidade de vida dos cidadãos.
Saúde
Na área da saúde, gêmeos digitais de órgãos humanos permitem a simulação de tratamentos e cirurgias, oferecendo uma abordagem personalizada para os cuidados com os pacientes.
Os médicos podem testar diferentes cenários e prever resultados, melhorando a precisão e a eficácia dos tratamentos, além de reduzir riscos cirúrgicos.
Além disso, as cópias digitais são utilizadas para monitorar e manter dispositivos médicos, garantindo que funcionem corretamente e estejam disponíveis quando necessários.
Isso aumenta a confiabilidade dos equipamentos, melhora a segurança dos pacientes e otimiza a gestão dos recursos hospitalares.
Transporte e logística
No setor de transporte, os gêmeos digitais permitem a otimização de rotas e a manutenção de veículos.
Com dados em tempo real, as empresas podem:
- Melhorar a eficiência das entregas;
Reduzir o consumo de combustível;
Minimizar os custos de manutenção;
Garantir uma operação mais sustentável e econômica.
Energia e utilidades
Os Digital Twins monitoram e otimizam redes de distribuição de energia, garantindo um fornecimento eficiente e confiável.
Eles ajudam a prever falhas, gerenciar a demanda de energia e integrar fontes renováveis, promovendo uma rede elétrica mais estável e sustentável.
Já na exploração de petróleo e gás, os gêmeos digitais simulam operações para maximizar a eficiência e a segurança.
Eles permitem a avaliação de diferentes estratégias de extração, minimizando riscos ambientais e otimizando a produção, resultando em operações mais rentáveis e sustentáveis.
Como aplicar o Digital Twin?
Para fazer a aplicação de forma correta e eficiente, é preciso entender que o Digital Twin precisa se valer de várias tecnologias para ser criado.
Confira as tecnologias mais usadas para desenvolvê-lo!
Inteligência Artificial (IA)
Para o Digital Twin, a Inteligência Artificial (IA) pode ajudar a empresa a prever condições de uso e a encontrar possíveis falhas no produto, desempenho ou produção.
A IA aprimora e encontra respostas para otimizar a operação.
Machine Learning
O Machine Learning – como parte da Inteligência Artificial – permite o desenvolvimento dos melhores modelos de automação de Digital Twins.
Ou seja, como complemento à Inteligência Artificial, o Machine Learning possibilita mais previsibilidade do que está sendo criado.
Além disso, pode ser ricamente explorado para medir a vida útil do equipamento, níveis de estoque e ainda treinar a eficiência.
Internet das Coisas
Já a Internet das Coisas (IoT) tem o papel de coletar dados operacionais, essenciais para o Gêmeo Digital.
É por meio da IoT que os desenvolvedores conseguem mapear o comportamento de um equipamento em campo ou até de colaboradores e consumidores.
Como o MATLAB® e o Simulink® podem ajudar nisso?
Como dissemos no início, para trabalhar com a criação de gêmeos digitais, são necessários softwares especializados.
Eles devem ser robustos o suficiente para atender à complexidade do processo, ao mesmo tempo, práticos e intuitivos para facilitar o uso de todos, mesmo com diferentes níveis de experiência.
Além disso, é importante que a ferramenta utilizada disponibilize um simulador que ofereça resultados precisos. Para esse tipo de demanda, o MATLAB® e o Simulink® são os programas ideais.
O MATLAB® processa cálculos numéricos complexos, desenvolve matrizes, cria aplicativos, entre outras aplicações.
Já o Simulink® simula, modela e analisa sistemas complexos com alta precisão.
Com os dois, os usuários conseguem trabalhar todas as tecnologias necessárias para criar um Digital Twin.
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