Gêmeos digitais: o que são e qual a sua utilidade?

Imagine um mundo onde cada objeto, processo ou sistema possui um gêmeo digitalizado, como se fosse um reflexo perfeito no universo virtual. Essa é a grande proposta dos gêmeos digitais. 

Essa tecnologia está revolucionando a forma como interagimos com o mundo físico, permitindo observar cada detalhe. 

Por meio dele, é possível simular diferentes cenários e antecipar problemas antes que eles ocorram, sempre com o máximo de segurança dos funcionários. 

Mas, a utilidade dos gêmeos digitais vai muito além. Elaboramos este artigo para apresentar o conceito e como ele é aplicado em diferentes sistemas e operações. Boa leitura! 

O que é o gêmeo digital? 

Um gêmeo digital é um modelo virtual que representa, com precisão, as características de um objeto físico.  

Para isso, o objeto em estudo é equipado com vários sensores que medem as áreas vitais de seu funcionamento. Eles geram dados sobre diferentes aspectos do desempenho do objeto físico.  

Então, são transmitidos para um sistema que os processa e aplica à cópia digital.  

Com isso, o modelo virtual poderá ser usado para:  

• Executar simulações virtuais;  

• Estudar problemas de desempenho:  

• Gerar possíveis melhorias; 

• Gerar insights de alto valor aplicados no objeto físico original sem desperdícios. 

Tipos de gêmeos digitais 

Você sabia que existem vários tipos de gêmeos digitais? Eles coexistem em um sistema ou processo.  

Veja a seguir os tipos mais comuns, suas diferenças e como se aplicam. 

1. Gêmeos de componente 

Os gêmeos de componente, também conhecidos como partes gêmeas, são a representação digital de uma única peça presente em um sistema inteiro.  

Logo, são partes essenciais da operação de um ativo, como um motor dentro de uma máquina industrial. 

2. Gêmeos de ativo 

Os ativos são dois ou mais componentes que funcionam em conjunto como parte de um sistema mais abrangente.  

Baseado nisso, os gêmeos de ativos representam virtualmente a interação entre os componentes, produzindo dados de performance. Estes, por sua vez, podem ser analisados para fundamentar decisões. 

3. Gêmeos de sistema 

Este é um nível mais alto de abstração dos gêmeos de ativos. Ele mostra como diferentes ativos trabalham juntos como parte de um sistema mais amplo.  

Por consequência, a visibilidade oferecida pela tecnologia de gêmeos de sistema permite a tomada de decisões sobre melhorias ou como alcançar a eficiência da performance. 

4. Gêmeos de processo 

Mostram o ambiente digital de um objeto inteiro, além de fornecer informações sobre como seus vários componentes, ativos e unidades funcionam juntos.  

Por exemplo, um gêmeo digital de processo pode reproduzir digitalmente como toda a fábrica está operando, reunindo todos os seus componentes. 

Tecnologias utilizadas nos gêmeos digitais 

Falamos até aqui o que é um gêmeo digital e seus principais tipos. Mas você sabe como tecnologia atua? 

Basicamente, ele funciona como uma replicação digital de um ativo físico no ambiente virtual, incluindo sua funcionalidade, recursos e comportamento.  

Na representação digital, o ativo ou o sistema recebem sensores inteligentes que coletam dados do produto, desde o teste inicial até a operação no mundo real. 

Para isso, os gêmeos digitais se baseiam em várias tecnologias. Veja algumas a seguir. 

Internet das Coisas (IoT) 

A IoT é uma rede coletiva de dispositivos conectados que promove a comunicação entre os dispositivos e a nuvem, bem como entre os próprios dispositivos.  

Assim, graças ao advento do avanço da tecnologia e das telecomunicações de alta largura de banda, temos bilhões de dispositivos conectados à Internet, inclusive os gêmeos digitais. 

Eles contam com dados do sensor de IoT para transmitir informações do mundo real para o mundo digital, permitindo visualizar os dados em tempo real. 

Inteligência artificial (IA) 

A IA auxilia a resolver problemas cognitivos geralmente associados à inteligência humana, como aprendizado, solução de problemas e reconhecimento de padrões. 

Machine learning (ML) 

É uma técnica de IA que desenvolve modelos estatísticos e algoritmos usados para realizar tarefas sem instruções explícitas, confiando em padrões e inferências.  

Os gêmeos digitais usam algoritmos de machine learning para processar grandes quantidades de dados de sensores e identificar padrões de dados.  

Logo, a inteligência artificial e o machine learning fornecem insights sobre otimização de performance, manutenção e eficiências. 

Aplicações dos gêmeos digitais 

Com o avanço das tecnologias de internet das coisas, machine learning e inteligência artificial, a versatilidade dos gêmeos digitais é crescente, garantindo muitas possibilidades.   

Acompanhe alguns exemplos do aproveitamento dessa tecnologia inovadora: 

Desenvolvimento de produtos 

Startups, áreas de P&D e demais corporações que desenvolvem produtos físicos são usuárias da tecnologia de gêmeos digitais na realização de testes virtuais para: 

• Desenvolver protótipos;  

• Otimizar o design;  

• Mensurar o desempenho; 

• Antecipar possíveis problemas de fabricação.   

Com isso, o ciclo de desenvolvimento tende a ficar mais rápido e eficiente, reduzindo o tempo de lançamento do produto no mercado. 

Manufatura inteligente 

Nas indústrias, os gêmeos digitais monitoram e otimizam processos de manufatura.   

Ao criar modelos virtuais das linhas de produção e equipamentos, os engenheiros identificam gargalos e tem informações para melhorar a eficiência.  

Além disso, consequentemente, os gêmeos digitais permitem prever falhas e minimizar o tempo de inatividade operacional.

Cidades inteligentes 

A preocupação com a descarbonização da indústria e com a mobilidade é crescente e tem engajado governos e cidades. Eles desenvolvem tecnologias que tornem o conceito de cidades inteligentes uma realidade.  

Para isso, os gêmeos digitais auxiliam na criação de modelos virtuais de infraestrutura urbana e planejamento urbano, como:  

• Redes de transporte;  

• Sistemas de energia e água:  

• Gerenciamento de resíduos.   

Agricultura de precisão 

As agtechs se beneficiam significativamente do uso dos gêmeos digitais, com um crescimento anual de 14,7%.

Na agricultura, o recurso é empregado para monitorar e gerenciar fazendas, lavouras e florestas de forma muito mais eficiente.  

Ao criar modelos virtuais de campos agrícolas, os dados de sensores são analisados para otimizar recursos. Contribuem também com o aumento de produtividade e sustentabilidade. 

Por que utilizar os gêmeos digitais? 

Os gêmeos digitais estão transformando a maneira como as empresas operam, projetam e gerenciam seus ativos. 

Ao criar réplicas virtuais de objetos físicos, processos ou sistemas, essa tecnologia oferece uma série de benefícios. 

De modo geral, a adoção de gêmeos digitais oferece as seguintes possibilidades:  

Redução de custos e de tempo  

Ao realizar testes virtuais, os gêmeos digitais ajudam na identificação e correção de problemas.  

Com isso, permite economizar tempo e recursos financeiros com protótipos físicos ou ao implementar mudanças no mundo real.  

Mais qualidade e performance 

A capacidade de simular o comportamento de produtos e processos em diferentes condições permite a otimização do design e funcionamento de máquinas e processos.   

Com isso, é possível gerar produtos de maior qualidade e performance, mesmo antes de serem lançados no mercado. Consequentemente, a satisfação do cliente tende a crescer, assim como a reputação da marca perante o mercado.  

Inovação constante  

Os gêmeos digitais aceleram a inovação, permitindo que novos sistemas, processos e equipamentos sejam desenvolvidos de uma forma mais rápida e eficiente. Isso é possível justamente pela realização de testes rápidos e interativos de novas ideias.  

A tecnologia encoraja o aprendizado constante, impulsionando a inovação e a diferenciação competitiva do negócio.  

Tomada de decisão comprovada  

Os gêmeos digitais favorecem uma tomada de decisão pautada em análise de muitos dados e informações e não mais em “achismos”.  

Com acesso a dados em tempo real e simulações precisas, as decisões são tomadas de uma forma muito mais estratégica.   

Desse modo, a gestão de recursos ocorrerá com uma maior eficiência e, na sequência, permite um alinhamento mais preciso de expectativas. Logo, tanto o desenvolvedor de novos produtos ou processos quanto os clientes que os utilizam serão beneficiados.  

Escalabilidade e flexibilidade  

Os gêmeos digitais são altamente escaláveis e flexíveis. Com isso, as startups terão a ferramenta certa para adaptar e expandir seus modelos conforme necessário.   

Assim, os gêmeos digitais surgem em um momento em que o ambiente dos negócios se transforma com dinamismo e rapidez. Essa tecnologia funciona como uma ferramenta que se adapta às mudanças em termos de sucesso e de competitividade.  

O futuro dos gêmeos digitais 

Estamos presenciando uma reinvenção digital em vários setores da nossa economia. Muito deles têm altos investimento em ativos e exigem assertividade nas decisões. 

Neste contexto, os modelos operacionais estão mudando e visam inovações diversas, demandando visualização física e digital de ativos, equipamentos, instalações e processos.  

Os gêmeos digitais são parte vital desse realinhamento e ganharão ainda mais relevância daqui para frente. 

O futuro desta tecnologia é ilimitado e, com os avanços das pesquisas, tendem a receber quantidades cada vez maiores de capacidade cognitiva.  

Por meio da IA, IoT, realidade aumentada e virtual, os gêmeos digitais estão constantemente “aprendendo” novas habilidades e competências.  

Consequentemente, podem gerar insights necessários para a criação de produtos melhores, processos mais eficientes e operações seguras. 

Logo, essa tecnologia tem todo o potencial de transformar diversos setores da economia, tornando as decisões mais inteligentes e o mundo mais sustentável. 

Aproveite para entender a importância dos dashboards interativos e como eles transformam dados em ações estratégicas.