À medida que a quantidade de dados que temos aumenta, aumenta também a quantidade de informações úteis que podemos usar para tomar decisões importantes no mundo real. Resumos, modelos e simulações de pontos de dados informam essas decisões. Na era do Big Data, tO próximo passo final para isso é o conceito de gêmeos digitais.
Um gêmeo digital é uma representação virtual de algum objeto ou processo físico. São simulações que podem prever como um determinado objeto ou serviço será executado no mundo real.
Vários setores começaram a procurar implementar gêmeos digitais de seus próprios produtos e serviços para fazer todos os tipos de melhorias.
Vamos dar uma olhada na história dos gêmeos digitais e como eles são diferentes das simulações mais comumente usadas hoje. Também veremos como os gêmeos digitais podem revolucionar vários setores, desde a saúde até a manufatura ou até mesmo cidades inteiras.
O que é Gêmeo Digital?
A história
O termo “gêmeo digital” apareceu pela primeira vez nos documentos da NASA em 2010. O gêmeo digital foi descrito como “uma simulação probabilística multifísica e multiescala integrada de um veículo ou sistema que usa os melhores modelos físicos disponíveis, atualizações de sensores, histórico da frota , etc., para espelhar a vida de seu gêmeo voador.”
Essa tecnologia mais tarde inspirou a Força Aérea dos EUA, que empregou gêmeos digitais das fuselagens de suas aeronaves para prever fadiga e danos. Eles chamaram essa tecnologia de Airframe Digital Twin e visava servir como um sensor virtual de saúde durante todo o ciclo de vida da aeronave individual.
Digital Twin vs Modelos
Um dos aspectos-chave de um gêmeo digital é que o gêmeo deve ter um objeto correspondente no mundo real. O gêmeo digital é mais do que apenas um projeto ou esquema.
A definição moderna do gêmeo digital considera melhor que o modelo digital e o objeto físico sejam concebidos ao mesmo tempo. Esses gêmeos “crescem” juntos com o passar do tempo.
Uma abordagem de gêmeo digital para a fabricação envolveria o gêmeo digital mesmo após o estágio de protótipo. Os dados recuperados do protótipo podem ser usados para melhorar o gêmeo digital. O modelo melhorado pode então prever o desempenho de protótipos futuros.
Características dos gêmeos digitais
- Conectividade
Um gêmeo digital requer conectividade. A relação entre um gêmeo digital e sua contraparte da vida real requer um fluxo confiável de dados. A tecnologia de gêmeos digitais pode usar Internet das Coisas (IoT) e Machine Learning (ML) para analisar dados continuamente provenientes de sensores de várias fontes. - Homogeneização
Devido ao aumento do poder de computação disponível, agora somos capazes de realizar quase homogeneização de dados provenientes de diferentes fontes. E como todos os dados necessários são capturados em uma única entidade, é muito mais fácil compartilhá-los. - Reprogramabilidade
A tecnologia de gêmeos digitais nos permite reprogramar serviços e produtos com base em feedback em tempo real. Usando ML, podemos ter gêmeos digitais que se tornam ainda mais inteligentes na tomada de decisões à medida que mais dados são coletados. - Modularidade
Sistemas grandes e complexos capturados usando a tecnologia digital twin se beneficiam da modularidade do design. Os DTs podem permitir que os fabricantes descubram quais componentes específicos de um dispositivo estão com baixo desempenho.
Aplicativos de gêmeos digitais
Os gêmeos digitais podem ser aplicados a praticamente qualquer setor. Um modelo tão poderoso poderia melhorar os estágios de projeto, fabricação e operação de um determinado produto ou serviço. A seguir estão alguns exemplos de como as tecnologias de gêmeos digitais podem ser aplicadas a determinados setores.
1. Aviação
Usando gêmeos digitais, as empresas agora podem ter uma pegada digital de todo o estilo de vida de um produto, desde o design até as operações.
Por exemplo, a empresa aeroespacial Boeing usa gêmeos digitais para projetar suas aeronaves. Eles podem executar simulações de todas as partes do avião para prever como e quando elas podem falhar no futuro.
Este tipo de engenharia baseada em modelos acelera a pesquisa e o desenvolvimento e permite um sistema integrado. Os estágios de projeto, fabricação e operação agora são executados em paralelo e compartilham dados entre si.
2. Cadeias de Suprimentos
Gêmeos digitais podem ser usados em redes de fornecimento para criar um modelo detalhado do comportamento da cadeia de abastecimento. Gêmeos digitais permitem ajustes imediatos e uma visão muito detalhada de toda a cadeia de suprimentos.
Os gêmeos digitais da cadeia de suprimentos usam feeds de informações em tempo real. Dados como remessas futuras, localizações de veículos e estoque podem ajudar a avaliar o estado atual da cadeia de suprimentos. Esses gêmeos digitais podem ser programados para realizar uma ação específica assim que certos eventos ocorrerem, como quando um produto está fora de estoque.
À luz da pandemia de COVID-19, os modelos digitais da cadeia de suprimentos podem ajudar a mitigar os riscos. Os gêmeos digitais permitem rastreamento preciso e entrega de ativos importantes, como vacinas, amostras de laboratório e outros equipamentos médicos.
Ativos como vacinas exigem certas temperaturas durante o transporte, que podem ser monitoradas usando gêmeos digitais.
3. Assistência Médica
Usando a tecnologia de gêmeos digitais, os médicos podem em breve criar órgãos virtuais que podem ser personalizados para um paciente específico. Cientistas da Clínica de Cardiologia do Hospital Universitário de Heidelberg, na Alemanha, já começaram a simular um gêmeo digital de um coração. O coração virtual pode ser usado para prever a progressão da doença cardíaca de um paciente e as respostas aos tratamentos com drogas.
Usando esses gêmeos digitais, os médicos podem ver a taxa de sucesso da cirurgia cardíaca antes que qualquer decisão seja tomada. Modelos de risco mais complexos, como gêmeos digitais, podem encontrar soluções adequadas a um paciente específico e não apenas a um grupo de risco específico.
4. Cidades Gêmeas Digitais
Com a crescente demanda por cidades inteligentes, em breve haverá uma grande quantidade de dados coletados nas cidades. As cidades inteligentes visam rastrear todos os tipos de atividade da cidade, desde dados de tráfego, rastreamento de contatos e indicadores ambientais.
Como resultado, a disponibilidade desses dados nos permitirá em breve criar gêmeos digitais de cidades inteiras.
De acordo com o Arup, “a promessa do gêmeo digital da cidade é ajudar a fornecer um ambiente de simulação, testar opções de políticas, trazer dependências e permitir a colaboração entre áreas políticas, melhorando o envolvimento com cidadãos e comunidades”.
Todos esses dados podem ser usados para planejamento de cenários e prevenção de catástrofes futuras.
Uma cidade gêmea digital de sucesso ajudará a informar decisões políticas também. Dados sobre clima, padrões de transporte e dados do censo podem permitir mais iniciativas orientadas por dados de funcionários do governo local.
Se as cidades podem fornecer portais úteis para seus cidadãos, o gêmeo digital de uma cidade também pode capturar as necessidades e os requisitos de sua contraparte da vida real.
Conclusão
A tecnologia de gêmeos digitais está capacitando vários setores a tomar melhores decisões.
Quando as apostas são altas, como na saúde ou no setor de aviação, as empresas estão dispostas a investir em gêmeos digitais para garantir que qualquer risco seja mitigado.
Setores complexos, como o gerenciamento da cadeia de suprimentos, se beneficiarão da capacidade de ver praticamente todos os níveis de detalhes de um sistema.
Além disso, esses setores podem usar IA e Machine Learning para melhorar o sistema à medida que mais dados são coletados do mundo real.
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