Digital Twin: saiba o que é, como aplicar e principais benefícios

Equipe TOTVS | 30 agosto, 2021

O 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.

Complexo, certo? Por isso que, apesar de ser uma tendência muito bem estabelecida, você precisa compreender detalhe por detalhe o que está por trás de um digital twin.

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, ajudando-o a entender completamente o assunto. Pronto para aprender tudo sobre digital twin?

Então siga a leitura do nosso guia definitivo!

Digital twin: o que é?

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.

O digital twin 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 utilizar um digital twin, 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.

Tecnologias que apoiam o Digital Twin

O processo de criação e manipulação de um digital twin pode envolver diferentes tecnologias. Trata-se de 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 realmente estão impactando e vão definir como os digital twins 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 of Things

Para que um digital twin 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 of Things.

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, o digital twin 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.

Com isso, é possível 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 digital twin que replicasse toda operação do ativo físico.

Entre os dados utilizados, especialmente em digital twins de 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).

big data

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 explicar a você, confira:

Produto

O digital twin de produto é uma replicação digital exata de um produto (o exemplo você confere no tópico seguinte).

É desenvolvido com base em dados operacionais e estatísticos, com objetivo de entender sua performance em diferentes cenários e sob variadas condições.

Desempenho

O digital twin 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.

Como funciona um Digital Twin?

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.

Fato é que existem diferentes maneiras de criar e utilizar um digital twin, mas vamos partir para a explicação mais operacional e intuitiva possível. Vamos lá?

Pense no seguinte: o processo de criação de um digital twin 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.

Onde um Digital Twin pode ser aplicado?

Hoje, as empresas estão usando os digital twins 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 Markets and Markets, o mercado de digital twin, que em 2019 valia cerca de US$ 3,8 bilhões, pode bater a cada dos US$ 35,8 bilhões até 2025.

Além disso, conforme levantamento da consultoria Deloitte sobre o assunto, os principais segmentos da indústria que utilizam digital twins hoje 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 do digital twin 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.

Essa análise identifica os materiais que apresentaram defeitos e qual foi o fornecedor do qual eles vieram.

Isso contribui para  melhorar a qualidade e eficiência dos produtos.

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. 

Enquanto sensores absorvem informações, cálculos complexos são feitos. Assim, a tecnologia é capaz de tomar decisões melhores e se adequar às operações.

Impacto na indústria

A indústria 4.0 se caracteriza pelo impacto das tecnologias que permitem a aproximação do mundo digital ao mundo físico. O gêmeo digital é parte disso, já que transforma o modo como os produtos são produzidos.

Na indústria, a tecnologia do gêmeo digital dispõe de sensores que fazem medições contínuas e transmitem os dados para uma plataforma digital.

Nessa plataforma, informações são analisadas em tempo real para identificar padrões. 

Assim, é possível criar modelos que permitam prever quando o produto ou ativo está prestes a quebrar ou dar defeito. São feitas análises de desempenho da produção para entender quando há a necessidade de melhorias. 

A partir desse processo de aprendizado, a indústria é capaz de aperfeiçoar suas operações e o negócio como um todo.

Conforme essas tecnologias amadurecerem, o setor terá maior controle e inteligência sobre a operação.

inteligência artificial

O Digital Twin como reflexo da Transformação digital

A transformação digital já está acontecendo e, cada vez mais, ficamos dependentes das tecnologias. Logo, o digital twin se tornará uma necessidade para todas as empresas que quiserem entregar um produto de qualidade para o consumidor final. 

Além disso, por ter uma redução de custos na produção, os itens acabam ficando mais baratos.

Isso significa que, no futuro, os consumidores terão acesso a mais produtos de qualidade por um preço acessível. 

O gêmeo digital é apenas mais um exemplo de como a tecnologia pode melhorar a vida das pessoas, deixando processos mais ágeis, simples e eficientes.

Quais as expectativas para o futuro de Digital Twin?

Os digital twins já ajudam as organizações a se manterem à frente da transformação digital. São elementos cruciais na adoção de um processo produtivo pautado por preferências, personalizações e experiências dos clientes.

Esse conhecimento significa que as empresas podem entregar produtos mais rapidamente, com maior qualidade, desde suas funcionalidades até o código por trás de sua infraestrutura.

No entanto, a promessa do digital twin pode ir ainda mais longe.

O uso de computação cognitiva aumenta as habilidades e disciplinas científicas do digital twin.

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 utilizar os digital twins 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.

No futuro, o digital twin vai ser uma forma das empresas mudarem o seu foco: em vez de olhar para o que produzem, vão se atentar para quem o fazem!

Como a tecnologia pode beneficiar sua empresa?

A tecnologia tem o poder de transformar sua organização. Com inovações como o digital twin, você pode revolucionar seu trabalho, melhorando a qualidade das suas entregas.

Para isso, no entanto, é preciso ter um ponto de partida. A implementação de alta tecnologia no ambiente de trabalho depende das ferramentas que você tem à disposição.

Afinal, não temos dúvidas que, atualmente, você tem uma imensa quantidade de dados fluindo entre seus canais digitais.

Mas como centralizá-los, processá-los e utilizá-los da melhor maneira?

Uma plataforma que transforma dados inteligentes em insights, através da inteligência artificial, pode ser a resposta!

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A TOTVS Carol é a plataforma de dados e inteligência artificial ideal para o seu negócio que vem sendo aprimorada desde então para ser uma tecnologia completa, robusta, flexível e segura para análise de dados e apoiar sua tomada de decisão por meio de IA.

Com a TOTVS Carol, você dá o primeiro passo em direção à criação de digital twins.

Isso porque a plataforma permite toda gestão de dados do seu negócio, possibilitando conexão integral com suas diferentes fontes de informações — como seu ERP!

Assim, a própria solução analisa as informações, retira insights e viabiliza estratégias para ajudar na tomada de decisão do seu negócio.

Com a TOTVS Carol, você pode automatizar as estratégias de rastreabilidade de dados, desenvolvimento e deploy de algoritmos de machine learning, bem como atuar em projetos de visão computacional e PNL.

Aprimore toda sua experiência com a gestão dos seus dados e tenha, em mãos, as informações corretas para criar digital twins perfeitos!

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Conclusão 

Neste conteúdo, te ensinamos 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 digital twin 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 assinar a newsletter da TOTVS para receber outros guias como esse direto em seu e-mail!

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