Imagine ter uma réplica digital exata de um produto, processo ou sistema em tempo real, possibilitando análises detalhadas, previsões precisas e otimizações contínuas. Essa é a essência do “Digital Twin” ou “Gêmeo Digital”, tecnologia que se tornou protagonista nas estratégias das maiores corporações globais.
Ainda em 2017, a consultoria Gartner previu que até 2021 metade das maiores empresas já teriam incorporado gêmeos digitais em suas operações. Com os lockdowns e o crescimento do trabalho remoto no meio do caminho, essa transformação ganhou ainda mais escala e alcançou 71% das organizações.
Os avanços não pararam, e em 2023 os investimentos na tecnologia do Digital Twin saltaram de US$ 9,8 bilhões para US$ 13 bilhões. O mercado global deve chegar a mais de US$ 25 bilhões em receitas até 2025.
Apesar da rápida adoção, o Digital Twin ainda desperta algumas dúvidas. Vamos entender melhor o que está por trás dessa ideia, quais os seus benefícios, e conhecer algumas aplicações práticas que podem inspirar a implementação da tecnologia na sua empresa.
O que é Digital Twin?
O Digital Twin, ou Gêmeo Digital, é uma representação virtual exata de um objeto físico, processo ou sistema do mundo real. Essa réplica digital é alimentada por dados em tempo real e é espelhada de forma a reproduzir todas as características e comportamentos do seu equivalente físico.
Digital Twin permite uma sincronização constante entre o mundo real e sua contraparte digital, proporcionando uma visão abrangente e detalhada.
Dessa forma, a tecnologia possibilita uma compreensão mais profunda e precisa de como os objetos físicos operam, permitindo análises avançadas, simulações, previsões e otimizações.
No contexto empresarial, os Gêmeos Digitais são aplicados a uma variedade de setores, desde manufatura e saúde até infraestrutura e serviços públicos.
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Evolução dos Gêmeos Digitais
Os primeiros experimentos com o Digital Twin remontam à década de 1960, quando a Nasa começou a criar réplicas digitais de suas espaçonaves. Essa iniciativa visava realizar estudos aprofundados e desenvolver melhorias nas instalações.
Inicialmente focada em replicar objetos físicos, essa abordagem evoluiria ao longo do tempo para englobar processos em software e simulações de componentes de hardware.
O conceito formal de Gêmeo Digital deu seus primeiros passos em 2002, como um modelo capaz de facilitar o Gerenciamento do Ciclo de Vida do Produto (PLM).
A partir desse ponto, a evolução do Digital Twin ganhou impulso significativo com os avanços na Internet Industrial das Coisas (IIoT). Tal evolução permitiu uma conectividade autêntica entre componentes físicos e suas contrapartes digitais.
Ao longo de 2020, os Gêmeos Digitais ganharam uma dimensão crucial. Eles foram amplamente integrados como ferramentas na tomada de decisões sobre o controle das cidades durante a pandemia.
Embora já fossem considerados para a gestão de catástrofes antes desse momento, ele foi um catalisador para a ampliação e o aprimoramento dessas soluções.
No mesmo período, diversas empresas perceberam que esta era uma maneira de garantir a produtividade, replicando digitalmente processos, cadeias de suprimentos e infraestruturas.
As soluções de Digital Twin forneceram uma resposta clara para guiar a adaptação a um mundo no qual fábricas e escritórios ficaram vazios por meses.
Como funciona o Digital Twin?
Ao contrário de simulações convencionais, o Digital Twin vai além da representação estática de um objeto ou processo. Sua essência incorpora recursos avançados que possibilitam interatividade e atualização em tempo real do objeto físico ao qual o Gêmeo Digital está vinculado.
Ele capta a dinâmica do objeto físico, refletindo suas mudanças e interações em tempo real. Essa capacidade dinâmica vai desde os aspectos físicos até os dados operacionais, permitindo uma visão sempre atualizada.
A simulação de um avião, por exemplo, envolveria a criação de um modelo baseado em equações matemáticas e físicas. Ela poderia ajudar a prever o comportamento do avião em condições simuladas, como diferentes velocidades, altitudes e condições atmosféricas. No entanto, esse modelo não responderia em tempo real às mudanças no ambiente.
Um gêmeo digital de um avião integra dados em tempo real de uma aeronave verdadeira. Dessa forma, ele reflete precisamente seu estado atual.
Se houver alterações nas condições de voo, manutenção ou desgaste de componentes, o gêmeo digital reage instantaneamente, proporcionando uma visão mais completa e atualizada.
O funcionamento adequado do Digital Twin é apoiado por duas tecnologias:
Internet Industrial das Coisas (IIoT)
A IIoT serve como espinha dorsal, garantindo uma conectividade ininterrupta entre o objeto físico e seu gêmeo digital. Sensores distribuídos no ambiente físico coletam dados em tempo real, transmitindo-os pela rede IIoT, e levam as informações do ambiente digital de volta para o físico.
Essa conectividade é essencial para manter a sincronia dinâmica entre o mundo real e o digital.
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Machine Learning
O Aprendizado de Máquina desempenha um papel vital na evolução do Digital Twin. À medida que mais dados são acumulados, algoritmos de Machine Learning analisam e identificam padrões complexos.
Eles possibilitam a previsão de comportamentos futuros, otimizando a eficiência operacional e antecipando necessidades de manutenção.
Quais setores utilizam o Digital Twin?
O Digital Twin não é uma ferramenta restrita a um único setor. A capacidade de criar representações digitais precisas de objetos físicos, processos e sistemas o torna uma escolha valiosa em diversas áreas, como por exemplo:
Indústria
- Manufatura avançada: gêmeos digitais são utilizados para otimizar o processo de produção, monitorar ativos e prever manutenções, resultando em maior eficiência e redução de custos;
- Cadeia de suprimentos: permitem uma visibilidade completa da cadeia de suprimentos, melhorando a gestão de inventário e a tomada de decisões estratégicas.
Saúde
- Modelagem de órgãos e sistemas: na área médica, Digital Twins podem ser usados para modelar órgãos e sistemas biológicos, facilitando simulações para diagnóstico e planejamento de tratamentos;
- Simulação de procedimentos: permitem treinamento virtual para procedimentos médicos complexos, contribuindo para o aprimoramento das habilidades dos profissionais de saúde.
Veículos
- Desenvolvimento de protótipos: Digital Twins são essenciais no desenvolvimento e teste de protótipos veiculares, de carros a aviões;
- Manutenção preditiva: eles permitem a análise contínua do estado dos veículos, antecipando necessidades de manutenção e aumentando a segurança.
Logística
- Gestão de frota: Digital Twins facilitam o rastreamento em tempo real de veículos e mercadorias, otimizando rotas e contribuindo para uma gestão logística mais eficiente;
- Armazéns inteligentes: são utilizados para simular e otimizar o layout de armazéns, melhorando o fluxo de mercadorias e reduzindo tempos de espera.
Energia
- Gestão de ativos: são empregados para monitorar ativos críticos, como turbinas eólicas, linhas de transmissão e subestações, otimizando a eficiência operacional e permitindo manutenção preditiva;
- Redes inteligentes: permitem simular e gerenciar redes elétricas inteligentes, contribuindo para uma distribuição eficiente da energia e facilitando a integração de fontes renováveis.
Construção
- Planejamento e projeto: Digital Twins são utilizados desde a fase de planejamento até a execução, permitindo simular construções, otimizar layouts e antecipar desafios durante a fase de projeto;
- Acompanhamento em tempo real: facilitam o monitoramento em tempo real de canteiros de obras, rastreando o progresso, identificando problemas e melhorando a coordenação entre equipes.
Cidades Inteligentes
- Planejamento urbano: são fundamentais no planejamento do desenvolvimento urbano, auxiliando na criação de espaços mais eficientes e sustentáveis;
- Gestão de tráfego: em cidades inteligentes, Digital Twins são aplicados para modelar e gerenciar o tráfego, permitindo a otimização de semáforos, rotas e estacionamentos.
Varejo
- Experiência do cliente: no varejo, Digital Twins podem ser usados para criar modelos virtuais de lojas, permitindo o teste de layouts e experiências de compra;
- Gestão de inventário: contribuem para uma gestão de inventário mais eficiente, fornecendo informações em tempo real sobre disponibilidade de produtos e demanda.
Quais os benefícios dos Gêmeos Digitais?
- Tomada de decisão informada: fornecem dados em tempo real para embasar decisões estratégicas, permitindo uma abordagem mais informada e precisa;
- Otimização de processos: contribuem para a otimização de processos, identificando ineficiências e propondo melhorias contínuas;
- Redução de custos: permitem a antecipação de problemas e manutenção preditiva, reduzindo custos associados a paradas não programadas;
- Simulação e testes virtuais: facilitam simulações e testes virtuais, possibilitando experimentação e validação antes da implementação física;
- Eficiência operacional: melhoram a eficiência operacional ao possibilitar monitoramento e controle em tempo real de ativos e processos;
- Manutenção preditiva: contribuem para estratégias de manutenção preditiva, evitando falhas inesperadas e maximizando a vida útil de equipamentos;
- Inovação contínua: favorecem a inovação contínua ao possibilitar experimentação e desenvolvimento de soluções inovadoras de forma virtual;
- Gestão de ativos: ajudam na gestão eficaz de ativos, desde maquinário industrial até infraestruturas urbanas;
- Melhoria na experiência do cliente: no varejo, permitem otimizar a experiência do cliente ao simular layouts de lojas e identificar melhores práticas de exposição de produtos;
- Rápido desenvolvimento de produtos: no ciclo de vida do produto, aceleram o desenvolvimento ao permitir simulações detalhadas e identificação antecipada de possíveis problemas.
Exemplos do uso do Digital Twin nas empresas
Confira alguns cases que destacam como o Digital Twin tem proporcionado melhorias significativas na eficiência operacional, na tomada de decisões e na inovação.
1 – Digital Twin na Petrobras
A gigante do setor de óleo e gás abraçou o poder do Digital Twin para revolucionar suas operações.
A técnica é aplicada na criação de versões digitais detalhadas de refinarias, permitindo a simulação de diversos cenários antes que se materializem na prática. Esse processo inovador não apenas aprimora a rentabilidade, mas também impulsiona a otimização operacional.
Em apenas um ano, os benefícios alcançados por meio do Digital Twin na Petrobras ultrapassaram os 200 milhões de dólares.
A empresa ainda promete avançar na implementação da inteligência artificial, almejando uma fase de otimização autônoma conhecida como Smart Twin.
A Petrobras ainda projeta que, nas próximas décadas, o Digital Twin trará US$ 1,6 trilhão para o setor de óleo e gás, gerando um aumento de até 4% na produtividade de um campo.
2 – Uso do Digital Twin pela BMW Group
A BMW Group conta com 31 fábricas no mundo todo. Em cada uma, são produzidos mais de 40 modelos, com opções de personalização que permitem 2.100 configurações de montagem específicas.
Para otimizar os ajustes realizados nessa orquestra, a empresa está investindo na fábrica do futuro, um ambiente digital completo criado em parceria com a NVIDIA.
A flexibilidade oferecida pelo Digital Twin é crucial para a BMW, que reconfigura frequentemente as fábricas para acomodar novos lançamentos.
Agora, as equipes globais da empresa podem colaborar em tempo real, utilizando softwares e soluções de nuvem para projetar e planejar a fábrica em 3D.
Além dos equipamentos, a BMW explora Digital Twins de funcionários para simulações que testam novos fluxos de trabalho, garantindo a ergonomia e eficiência dos profissionais.
3 – Gerdau leva o Digital Twin para a indústria
A Gerdau, maior produtora de aço no Brasil, está liderando o caminho na implementação do Digital Twin para otimizar suas operações. Focando no sequenciamento da aciaria, a empresa busca manter suas máquinas operando de forma contínua, minimizando pausas e, simultaneamente, atendendo às datas de entrega de produção.
A chave para esse avanço está na integração de sistemas, onde informações detalhadas sobre as restrições operacionais são levadas para o Gêmeo Digital.
A partir dessas informações, o Digital Twin conduz simulações e otimizações, permitindo a comparação de diferentes cenários e proporcionando insights valiosos.
A solução resultou em um ganho de produtividade equivalente a mais um dia por mês, tudo isso sem a necessidade de investimentos adicionais em infraestrutura.
4 – Digital Twin no setor elétrico – Siemens Energy
A Siemens Energy está revolucionando o setor elétrico com a implementação estratégica de gêmeos digitais. Desenvolvendo um Digital Twin chamado Terminal Management System (TMS), a Siemens oferece um sistema de automação projetado para capacitar operadoras a gerenciar todo o seu ecossistema de ativos digitais de forma eficiente.
Sua interface digital inclui informações cruciais como rack de carga, medição de tanques e alarmes, apresentados de forma visualmente intuitiva com displays gráficos coloridos. Além disso, o Gêmeo Digital integra dispositivos de campo críticos, como controladores predefinidos, dispositivos de interface de driver e funções de medição.
A solução pode ser implementada tanto em terminais existentes quanto em projetos novos. Neste último caso, ela contribui significativamente para a construção da planta, validando a eficiência e o rendimento esperado do projeto.
Conclusão
Com uma adoção rápida e um amplo potencial, o Digital Twin está levando eficiência, segurança e novas opções para diversos setores. Mais do que simular o objeto real e as suas condições, ele possibilita o acompanhamento ao longo do tempo e a realização de intervenções com alta precisão
O Gêmeo Digital tem um grande potencial para ajudar empresas que desejam inovar, aperfeiçoando seus produtos e processos, com uma redução notável nos custos e riscos envolvidos.
Para explorar ainda mais os benefícios da inovação, contar com soluções tecnológicas faz toda a diferença.
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