A tecnologia de gêmeo digital funciona equipando um objeto físico com sensores de IoT por meio de seu desenvolvimento, produção e operação. Esses sensores são projetados para produzir dados confiáveis sobre o assunto e sua funcionalidade. Esses dados podem então ser comunicados em tempo real a uma ferramenta de processamento separada e usados para criar um modelo digital altamente preciso.

Exemplos da tecnologia de gêmeo digital:

• Engenharia de tráfego
  Gêmeos digitais podem ser criados para sistemas inteiros de estradas. Ao mapear estradas e analisar dados de tráfego em tempo real, os planejadores podem obter uma visão mais abrangente de como o tráfego se movimenta em uma cidade, onde encontra gargalos e que tipos de ajustes podem ser feitos para aliviar o congestionamento do trânsito.
• Telecomunicações
  As empresas de telecomunicações podem aplicar soluções de gêmeos digitais para mapear e otimizar suas redes com base na movimentação dos usuários da rede e nas aplicações que eles estão executando no momento.
• Setor imobiliário
  Gêmeos digitais são amplamente usados por empresas imobiliárias para criar representações virtuais de ecossistemas de edifícios. Isso permite que os tomadores de decisão vejam as propriedades em tempo real de seus edifícios, incluindo dados de sistemas de gestão, dados do sistema de segurança, dados do sistema HVAC, plantas internas e externas, dados de interação do locatário e muito mais.
• Produção de energia
  À medida que as necessidades de energia aumentam, o setor de energia está usando a tecnologia de gêmeo digital para melhorar a eficiência das turbinas eólicas geradoras de energia. Sensores anexados apresentam dados de desempenho em tempo real para os gêmeos digitais das turbinas, possibilitando que os engenheiros façam melhorias e ajustes onde necessário para otimizar a geração de energia.
• Saúde
  Gêmeos digitais podem ser criados para sistemas vivos e inanimados. Sensores vestíveis apresentam aos profissionais de saúde informações mais detalhadas sobre a saúde de seus pacientes e permitem que simulem tratamentos e procedimentos antes de aplicá-los na vida real.

Evidentemente, a tecnologia de gêmeo digital não se limita a esses exemplos; qualquer sistema representado em um ambiente virtual para coleta de dados está funcionando junto com seu próprio gêmeo digital.

Como os gêmeos digitais permitem que as organizações coletem dados do mundo real em tempo real, eles oferecem muitas vantagens distintas. Eles incluem:

Aprimoramento de P&D (Research and development, Pesquisa e desenvolvimento)

A área de P&D é beneficiada pelo uso de gêmeos digitais. Em vez de esperar que os protótipos sejam concluídos para só depois testar o desempenho, as empresas podem aplicar dados precisos de gêmeos digitais para obter informações úteis e fazer alterações e melhorias vitais antes que o produto entre em produção.

Aumento na eficiência

Os processos de produção são adequados às soluções de gêmeos digitais. As empresas podem acompanhar os sistemas de produção e investigar os resultados de possíveis ajustes de melhoria da eficiência antes de aplicar essas mudanças no mundo real. Os gêmeos digitais ajudam a garantir que cada refinamento colocado em vigor seja baseado em evidências confiáveis e que a mudança que está sendo introduzida ajudará a melhorar o sistema.

Desempenho otimizado

Independentemente de estarem relacionados a um único componente ou a um conjunto inteiro de processos, os gêmeos digitais trazem informações e dados confiáveis para áreas que, de outra forma, poderiam sofrer com processos de tomada de decisões menos concretos. Isso torna possível eliminar ineficiências e melhorar o desempenho.

Previsões informadas

Os dados em tempo real do sensor de IoT e a modelagem matemática avançada apresentam aos tomadores de decisão todas as informações necessárias para identificar tendências e antecipar problemas antes que eles ocorram. As tecnologias de IA e aprendizado de máquina melhoram ainda mais as recomendações preditivas possibilitadas por um gêmeo digital.

Mais agilidade no tempo para disponibilização ao mercado

Os gêmeos digitais podem reduzir significativamente o tempo necessário para trazer uma ideia do conceito à realidade. Isso significa redução do trabalho de desenvolvimento e lançamento mais rápido, não apenas para os próprios produtos, mas também para outros ativos e processos relevantes para a produção e implantação.

Como mencionado anteriormente, o porte dos gêmeos digitais varia de pequenos e específicos a grandes e inclusivos. Várias disciplinas científicas chegaram a aplicar soluções de gêmeos digitais para criar modelos de comportamento de seres microscópicos (como células humanas) e sistemas macroscópicos (como a estrutura em larga escala do universo visível). Dito isso, as empresas tendem a categorizar seus esforços relacionados aos gêmeos digitais usando quatro níveis de ampliação:

• Componentes
  Os componentes de funcionamento único são as unidades mais básicas de gêmeos digitais. Os componentes podem ser divididos em partes, para uma abordagem mais granular.
• Ativos
  Quando o gêmeo digital consiste em mais de um componente, ele é classificado como um ativo. Gêmeos de ativos recuperam os dados de desempenho dos componentes individuais e a interação entre eles.
• Sistemas
  Gêmeos de sistemas são compostos por dois ou mais ativos que operam em conjunto para criar um sistema funcional.
• Processos
  Por fim, os gêmeos de processos se concentram na interação de vários sistemas para criar processos completos.

Muitas vezes, os termos gêmeo digital e simulação são usados alternadamente. E, de muitas maneiras, os dois termos têm notáveis semelhanças. Gêmeos digitais e simulações usam dados reais para replicar objetos em um ambiente digital. Mas a diferença entre eles está no escopo do modelo digital

A maioria das simulações foi projetada para estudar somente processos únicos e específicos. Além disso, elas tendem a confiar em dados adiados que retêm o valor atribuído no momento em que foram coletados.

Gêmeos digitais podem fazer muito mais do que isso. Um gêmeo digital cria um ambiente digital real e funcional no qual as organizações podem executar uma série de simulações para testar e estudar muitos processos diferentes. Tudo isso é informado por dados em tempo real que apresentam uma imagem clara e atualizada do que está acontecendo agora. Esses dados são transmitidos para o gêmeo digital para garantir a precisão em tempo real, e quaisquer informações criadas pelo sistema de processamento também podem ser enviadas de volta para otimizar o assunto.

Em resumo, uma simulação pode oferecer uma visão do impacto das alterações feitas em um sistema. Um gêmeo digital leva as coisas mais além, apresentando informações detalhadas sobre o que está acontecendo no momento em vários sistemas ou processos, e o que provavelmente acontecerá no futuro, dependendo de quais variáveis mudem.

Quando os gêmeos digitais são valiosos? A resposta mais ampla é “sempre que uma organização desejar informações em tempo real sobre componentes, ativos, sistemas ou processos”. No entanto, os gêmeos digitais são mais úteis quando aplicados em momentos específicos:

Durante o desenvolvimento do produto

Antes que um produto físico seja criado ou um sistema seja estabelecido, um DTP (digital twin prototype, protótipo de gêmeo digital) pode ser criado representando os dados relevantes para os projetos, análises e processos que o produto final precisará incorporar. As organizações usam DTPs para testar e modificar parâmetros e condições operacionais e entender melhor os produtos e sistemas em desenvolvimento, além de fazer alterações benéficas em seus projetos antes que eles entrem na produção total

Após a implantação

Depois que um produto é lançado ou um sistema ou processo específico é implantado, o gêmeo digital ainda é uma parte vital da coleta e análise de dados. As DTIs (Digital twin instances, instâncias de gêmeos digitais) apresentam às organizações informações precisas sobre o objeto ou a entidade durante todo o seu ciclo de vida, e os DTAs (digital twin aggregates, agregados de gêmeos digitais) reúnem grupos de DTIs para determinar recursos em várias condições, testar novos parâmetros operacionais e oferecer uma imagem mais abrangente daqui para frente.

Simulações simples e diretas baseadas em estimativas e dados adiados têm seus benefícios, mas os produtos e as empresas não existem em mundos puramente virtuais. Para entender como realmente operam e onde podem melhorar, as organizações precisam de informações abrangentes do mundo real apresentadas com consistência em tempo real.

Essa maior ênfase em dados do mundo real criou soluções exclusivas e valiosas para grupos de muitas áreas e setores. Essas soluções incluem:

• Criação de diversas variações digitais de produtos para facilitar a personalização
• Melhorias de eficiência em carros de corrida
• Teste de fadiga e resistência à corrosão para turbinas eólicas
• Fácil compartilhamento de dados de gêmeos digitais entre disciplinas
• Melhorias na produção de produtos e nos processos de negócios
• Otimização do processo para rastrear indicadores de desempenho de produção
• Extensão do ciclo de vida do produto
• Redução da necessidade de protótipos físicos na produção de carros
• Experiência do cliente aprimorada por meio de dados de produto, desempenho e distribuição
• Melhorias no fluxo de trabalho, na equipe e nos procedimentos para hospitais

• Produção: Otimização do processo de produção, redução do tempo de inatividade e melhoria da qualidade do produto são possíveis graças ao uso de gêmeos digitais. Por exemplo, gêmeos digitais podem simular o comportamento de uma linha de produção para identificar gargalos e otimizar o fluxo de trabalho.
• Saúde: Gêmeos digitais são usados para monitorar máquinas como IRM ou transporte de vacinas/medicamentos. São usados também para identificar possíveis problemas ou avaliar o desempenho com mais precisão. Essa tecnologia também pode ser usada para criar simulações personalizadas de órgãos ou sistemas dentro do corpo, ajudando médicos e pesquisadores a entender melhor a progressão de doenças e desenvolver tratamentos direcionados.
• Construção: Por meio de simulação e otimização, gêmeos digitais podem reduzir custos, melhorar a segurança e minimizar o desperdício.
• Energia: Os gêmeos digitais permitem a otimização de sistemas de produção e distribuição de energia. Por exemplo, gêmeos digitais podem simular o comportamento de uma usina de energia para identificar ineficiências e melhorar o desempenho.
• Transporte: Gêmeos digitais podem otimizar o fluxo de tráfego e a logística. Por exemplo, gêmeos digitais são capazes de simular o comportamento de um porto de envio para identificar gargalos e otimizar o fluxo de trabalho.
• Cadeia de suprimento: As empresas podem obter informações sobre como o sistema está funcionando e identificar possíveis áreas para melhoria, possibilitando otimizar a gestão de inventário, reduzir o desperdício e melhorar o controle de qualidade. Por exemplo, um gêmeo digital de uma fábrica pode ser usado para simular diferentes cenários e identificar gargalos no processo de produção.
• Varejo: A tecnologia de gêmeo digital pode ser aproveitada em ambientes de varejo para produzir réplicas virtuais de lojas físicas, permitindo que os clientes visualizem e comprem produtos em um ambiente virtual e, ao mesmo tempo, dando aos funcionários a capacidade de testar diferentes layouts de loja e posicionamentos de produtos antes de fazer alterações.

Essa lista inclui apenas uma fração dos possíveis casos de uso da tecnologia de gêmeo digital. Como os gêmeos digitais possibilitam que as organizações criem, analisem e ajustem os parâmetros de objetos e processos em um ambiente totalmente digital, até mesmo os desafios mais complexos podem ser representados e resolvidos com mais rapidez, facilidade e custo menor do que era tradicionalmente possível.

Os dados sempre desempenharam um papel fundamental na tomada de decisões de negócios. À medida que as soluções de gêmeos digitais se disseminam, elas enfrentam o desafio de capturar e analisar dados do mundo real. Infelizmente, embora a tecnologia já esteja disponível, encontrar as ferramentas e os recursos certos para criar gêmeos digitais para sua empresa pode ser um cenário difícil.

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