Digital twin é uma cópia digital e exata de um objeto ou sistema. Os “gêmeos digitais” permitem que os profissionais por trás do desenvolvimento de um ativo físico entendam como ele está performando e como irá performar no futuro.
Parece complexo, né? Por isso que, apesar de ser uma tendência muito bem estabelecida, você precisa compreender todos os detalhes que estão por trás de um gêmeo digital.
Desde que a transformação digital e o movimento da Indústria 4.0 tomou forma, a tecnologia dos gêmeos digitais ficou cada vez mais conhecida.
Mas afinal, o que significa digital twin e como ele pode impactar a indústria? Como funciona? Quais suas aplicações?
A gente quer guiar você por essas respostas e te ajudar a entender completamente o assunto. Pronto para aprender tudo sobre esse tema?
Então siga a leitura do nosso guia definitivo!
O que é digital twin?
Digital twin é uma versão digital de um produto real de uma empresa. Ele substitui protótipos físicos, replicando-os digitalmente, com todos os seus atributos.
Assim, com uso de Big Data, IA e machine learning, é possível realizar testes para entender seu desempenho em tempo real, simulando diferentes cenários.
Diversas tecnologias fazem parte dessas análises, como a Internet das Coisas, cloud computing, analytics, softwares de simulação etc.
O gêmeo digital funciona como uma simulação detalhada de objetos ou modelos de atuação.
Isso ajuda os gestores a tomarem decisões mais assertivas, bem como os engenheiros, projetistas e desenvolvedores a resolverem problemas que, até então, não seriam identificados antes de lançar o produto no mercado.
Ele permite, inclusive, que o produto seja testado por quem realmente o utilizará. Isso torna a usabilidade, eficiência e compatibilidade com a demanda bem mais precisa.
Ao utilizá-lo, desenvolvedores e engenheiros podem:
- Gerenciar complexidades dos seus sistemas;
- Visualizar produtos em uso, por usuários reais, em tempo real;
- Refinar suas suposições e hipóteses através de análises preditivas;
- Construir um ecossistema digital, hiperconectando sistemas e promovendo a rastreabilidade.
Quem criou o digital twin?
A sua concepção é frequentemente atribuída ao Dr. Michael Grieves da Universidade de Michigan, durante sua apresentação no curso de Product Lifecycle Management (PLM) em 2002.
O Dr. Grieves introduziu o conceito como um modelo digital complementar para entender e melhorar a estrutura, comportamento e performance de um sistema físico.
A ideia foi mais tarde refinada e implementada pela NASA, que aderiu a esse modelo para simular espaçonaves durante missões espaciais, visando aprimorar a segurança e eficiência.
Desde então, a tecnologia avançou, o que fez com ela se tornasse comum nas mais diversas áreas da indústria e pesquisa.
Como funciona o gêmeo digital?
O digital twin é uma aplicação verdadeiramente futurística, mas que pode ser utilizada agora.
Seu funcionamento é calcado na coleta de dados qualificados (com IoT) e no uso de tecnologias inovadoras, como IA, VR, Realidade Aumentada, machine learning, modelagem e simulação 3D.
O fato é que existem diferentes maneiras de criar e utilizar um gêmeo digital, mas vamos partir para a explicação mais operacional e intuitiva possível. Vamos lá?
Pense no seguinte: o processo de criação dele começa não em um computador, mas no campo. Ou seja, no local onde o produto já é utilizado.
Imagine que uma empresa fabricante de máquinas utilizadas na mineração quer desenvolver o digital twin de um de seus equipamentos.
Esse equipamento já tem alguns anos de mercado e a empresa agora quer lançar um modelo novo, com diferentes atributos e que possa resistir às demandas extremas do setor.
A jornada para isso começa na própria mina: a empresa usa sensores IoT, que rastreiam diferentes dados do ativo físico que está em funcionamento.
O objetivo é capturar dados operacionais, físicos, químicos e ambientais (ou o que for necessário) de modo contínuo.
Esses dados dinâmicos são transferidos para a nuvem.
Ao mesmo tempo, a equipe de desenvolvimento trabalha em cenários estatísticos para a criação desse novo modelo de equipamento.
Algo bastante comum em companhias de alta engenharia.
Esses dados estatísticos são utilizados para aprimorar os dados operacionais coletados no ambiente real de aplicação.
Então, esses dados combinados são utilizados como base para criação de um modelo estatístico e de engenharia.
Através dessa porção de informações, engenheiros, desenvolvedores e os gestores do projetos podem criar um modelo 3D digital da máquina, analisando sua performance em tempo real — só que virtualmente. Esse é o digital twin!
Com os recursos de hoje, é possível caçar falhas e simular vários cenários, como:
- efeitos do tempo sobre o equipamento;
- detecção de pequenas anomalias ou falhas;
- efeitos em relação à geolocalização do equipamento;
- suas condições de operação sob diferentes modelos de manutenção;
- efeitos das diferentes condições climáticas (das melhores às mais insalubres);
O digital twin funciona como uma fonte inesgotável, rica e eficiente de insights que são realimentados para o ativo físico, de modo a melhorar seu desenvolvimento e sua operação.
Qual é a característica fundamental do gêmeo digital?
De todas elas, a característica fundamental do gêmeo digital é a sua capacidade de espelhar fielmente todos os aspectos de um objeto ou sistema físico no ambiente virtual.
Isso não quer dizer apenas a representação visual tridimensional, mas também a simulação precisa do comportamento e performance mediante as condições operacionais reais.
A correspondência em tempo real com o seu par físico, através da integração contínua de dados e feedback, é o que distingue o digital twin de todos os outros modelos virtuais.
É uma fusão entre o mundo físico e digital que viabiliza insights profundos, antecipação de problemas e a possibilidade de teste de cenários diversos.
Tecnologias que apoiam o digital twin
O processo de criação e manipulação de um digital twin pode envolver diferentes tecnologias.
É uma inovação que só tende a crescer, sendo crucial não apenas nos movimentos atuais de mercado, mas na consolidação dos próximos, como a Indústria 5.0.
Porém, nós podemos dar um passo atrás e olhar com maior amplitude para as tecnologias que influenciam as formas como os gêmeos digitais vão ser utilizados.
Entre as principais, destacamos:
Machine Learning
Cada vez mais, os novos equipamentos possuem algoritmos dinâmicos que determinam sua maneira de funcionar e lidar com certas situações.
No caso dos digital twins, o Machine Learning pode ser utilizado como complemento à Inteligência Artificial, possibilitando a criação de melhores modelos de automação.
Trata-se de uma camada adicional de inteligência, que pode ser usada para exibir previsões.
Assim, fornece suporte à tomada de decisão para que desenvolvedores e engenheiros possam tomar decisões em tempo real.
Com o Machine Learning, você pode aproveitar detalhes e previsões sobre métricas — como a vida útil restante de um equipamento, ou níveis de estoque — para capacitar toda a operação.
Internet das Coisas
Para que um gêmeo digital funcione, é essencial que dados operacionais sejam coletados. Sua profundidade, detalhamento e a conexão que suporte a transferência em tempo real para a nuvem só é possível através da Internet das Coisas (IoT).
Com dispositivos e sensores IoT inteligentes, os engenheiros e desenvolvedores podem mapear todo comportamento de um equipamento em campo.
Inteligência Artificial
A Inteligência Artificial pode fazer parte do DNA de um digital twin, ajudando a empresa a ser cada vez mais competitiva.
Isto é, com o uso de dados detalhados, ele pode aproveitar da IA (e do Machine Learning) para prever condições de uso, buscar por anomalias em seu funcionamento e, assim, de maneira automática, encontrar as respostas para otimizar a si mesmo.
Dá para unir o melhor de duas tecnologias (IA e Machine Learning) em seu gêmeo digital, de maneira a ter em mãos análises prescritivas completas.
Assim, é possível criar planos de ações completos sobre como melhorar seu equipamento — o ativo físico — com base em previsões assertivas.
Big Data
Sem o Big Data, simplesmente não seria possível construir um gêmeo digital que replicasse toda operação do ativo físico.
Entre os dados utilizados, especialmente quando se tem um cunho industrial, podemos citar vários:
- Dados temporais;
- Dados transacionais;
- Dados Analíticos (para Manutenção Preditiva);
- Dados físicos (Termodinâmicos, Geológicos, etc);
- Dados para criação de modelos visuais (CAD, AR, VR, BPM, BIM, etc).
Quais os tipos de digital twins?
Os digital twins podem ser concebidos para diferentes propósitos, isso já ficou bem claro, certo? Dependendo do objetivo, você pode criar gêmeos digitais de produtos, de processos ou mesmo de sistemas inteiros.
Que tal entender mais conferindo os diferentes tipos de gêmeos digitais? Mapeamos 3 para você conhecer. Confira:
Produto
O digital twin de produto é uma replicação digital exata de um produto.
É desenvolvido com base em dados operacionais e estatísticos, com objetivo de entender sua performance em diferentes cenários e sob variadas condições.
Desempenho
O gêmeo digital de desempenho parece ser semelhante ao de produto, mas não é, já que seu objetivo é servir como um gêmeo digital com maior foco na otimização de processos.
Ou seja, ele é criado com base em dados de produção e usa de IA, ML e deep learning para gerar insights (e tomar decisões inteligentes, caso automatizado) sobre como melhorar o desempenho de um ativo físico em determinada aplicação.
Produção
Já o digital twin de produção é mais amplo, levando em conta a criação de um gêmeo digital de um sistema produtivo inteiro.
É uma forma de entender o fluxo operacional e seus pormenores, como os detalhes em relação à manutenção preditiva ou à capacidade produtiva/ociosa da operação.
Em quais áreas essa tecnologia pode ser aplicada?
Hoje, as empresas estão usando de diversas maneiras. A indústria sai na frente de outros setores, como o varejo, pois vê uma necessidade mais urgente de otimizar sua cadeia de valor e seus processos de manufatura.
Não é por menos que, de acordo com dados da Vantage Market Research, o mercado global de gêmeos digitais foi avaliado em US$8,51 bilhões em 2022 e deve atingir um valor de US$139,93 bilhões até 2030.
Além disso, conforme levantamento da consultoria Deloitte sobre o assunto, os principais segmentos da indústria que utilizam atualmente são:
- Saúde
- Automotivo
- Aeronáutico
- Petroquímico
No setor petroquímico, por exemplo, os digital twins são utilizados para criar modelos de perfuradoras mais precisos, reduzindo a taxa de erros de um processo de missão crítica.
Já na área da saúde, os gêmeos digitais são utilizados na reprodução de órgãos humanos, com altíssima precisão, para melhorar a qualidade de diagnósticos, bem como aprimorar a educação e treinamento dos profissionais.
Além disso, vale mencionar o exemplo de Cingapura, que utiliza um modelo digital da própria cidade para aprimorar seus esforços de se tornar uma Smart City.
Através do seu próprio digital twin, a gestão pública consegue melhorar o planejamento urbano, bem como a manutenção e até preparação para desastres.
Benefícios de usar um digital twin
Além de permitir a simulação e análise de cenários em um ambiente virtual, antes de ir para o mundo real, essa solução também oferece diversos outros benefícios:
- Previsão de cenários: o uso dele permite prever a condição de um dispositivo no futuro. Isso porque, essa solução tem uma visão mais detalhada das condições e eventos que podem impactar o dispositivo.
- Economia de recursos: por existir a possibilidade de saber o orçamento necessário para colocar um produto no mercado, recursos são poupados caso o projeto não apresente resultados efetivos. É uma chance de investir em iniciativas com maior oportunidade de sucesso:
- Qualidade e eficiência: outra vantagem do gêmeo digital é a documentação dos fluxos de trabalho. No futuro, isso permitirá que os gestores identifiquem com mais precisão quais componentes foram comprados e em qual momento do processo produtivo foram usados;
- Representação digital: para empresas B2B, essa tecnologia possibilita ter uma representação digital, que ajuda o cliente a saber o que ele precisa. Também contribui para a experiência do usuário por meio das informações captadas por dispositivos IoT;
- Otimização de processos: as tecnologias envolvidas no conceito de digital twin, como a inteligência artificial, potencializam as otimizações em ambientes corporativos. Isso porque os gêmeos digitais aprendem com as situações;
Quais as expectativas para o futuro do digital twin?
O uso de computação cognitiva aumenta as habilidades e disciplinas científicas dos gêmeos digitais.
Tecnologias como Processamento de Linguagem Natural (PNL), Machine Learning, reconhecimento de visual, análise acústica (de voz) e processamento de sinal são apenas alguns dos recursos que aumentam as habilidades por trás do desenvolvimento de produtos e serviços.
Dessa forma, é possível usá-los para ir além da intuição humana no processo de projetar e melhorar as máquinas, equipamentos e dispositivos.
Para o futuro, espera-se que as empresas já não criem produtos ou serviços “one size for all” (ou tamanho único), mas sim personalizados para cada cliente, de acordo com suas necessidades.
Ele vai ser uma forma das empresas mudarem o seu foco: em vez de olhar apenas para o que produz, vão se atentar também para quem o consome!
Digital twins e o metaverso
O conceito de gêmeo digital está intrinsecamente relacionado ao metaverso — um espaço virtual coletivo emergente, fundamentado na convergência de mundos virtuais aprimorados pela realidade virtual e aumentada.
Ambos têm uma forte relação com a ideia de simulação.
Enquanto os digital twins são utilizados pelas empresas para replicar ativos físicos em um contexto virtual, o metaverso representa um ambiente mais amplo e imersivo em que estes gêmeos digitais podem ser integrados e interligados em tempo real.
Vale dizer que eles não se tratam da mesma coisa.
Um objeto digitalizado pode ser a “cara” de um gêmeo digital. Quando falamos isso, significa que ele pode ser o ponto de partida ou o componente visual do que eventualmente se tornará um Gêmeo Digital. É uma parte necessária, mas não é tudo.
Nessa equação, também entram os metadados, que são dados sobre dados —informações como especificações de design do objeto, materiais utilizados, limitações operacionais, histórico de uso, etc.
São informações que contextualizam e dão mais camadas de compreensão sobre o objeto físico que está sendo replicado digitalmente.
Para que seja, de fato, um gêmeo digital, há necessidade da incorporação desses dados, transmitidos em tempo real para o modelo digital, permitindo que ele reflita com precisão o estado atual do objeto físico, em todos os momentos.
Esta sinergia cria oportunidades sem precedentes: colaboração, inovação e experimentação dentro de espaços virtuais que refletem cada vez mais o mundo real.
À medida que o metaverso se desenvolve, espera-se que a aplicação dele se torne uma prática padrão em diversas indústrias.
Inteligência Artificial da TOTVS
Com a crescente presença da inteligência artificial nas empresas, é importante escolher soluções seguras e realmente eficientes.
A TOTVS oferece IA integrada em todos os seus produtos, com o objetivo de contribuir com resultados ainda mais relevantes na gestão do seu negócio.
Com essa tecnologia, é possível otimizar a gestão de dados para trazer mais previsibilidade a sua empresa, bem como recomendações de melhoria e automação de processos para ampliar a produtividade.
Aliada às soluções TOTVS, a inteligência artificial potencializa o seu negócio. Com ela, você pode, por exemplo, interpretar dados da empresa toda em um só lugar, concentrando informações e insights relevantes para tomadas de decisões muito mais estratégicas.
Conheça os produtos TOTVS e impulsione os resultados do seu negócio!
Conclusão
A ideia desse texto era mostrar tudo sobre digital twins e como essa tecnologia tem o poder de mudar a indústria como conhecemos.
Na era da transformação digital, a necessidade da personalização fica mais forte a cada instante.
Para as empresas, é preciso saber como viabilizar produtos e serviços que atendam a esse tipo de demanda.
O gêmeo digital é uma tecnologia capaz de ajudar nessa missão, auxiliando na criação, teste e otimização dos produtos, de forma que cheguem aos consumidores do jeito que eles queriam!
E agora, antes de encerrar o conteúdo, que tal seguir de olho em nosso blog? Nossa dica é ler sobre virtual machine e suas vantagens!
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