O GÊMEO DIGITAL ABRANGENTE - UMA BASE PARA A TRANSFORMAÇÃO DIGITAL
Por Dale Tutt, vice-presidente de estratégias da indústria da Siemens Digital Industries Software.
O gêmeo digital é comumente entendido como uma representação virtual de um objeto físico ou produto. Essa representação virtual pode incluir design, simulação ou outros modelos que evoluem e mudam ao longo do tempo à medida que o produto, processo ou outro objeto físico que representa amadurece. Em outras palavras, o gêmeo digital mescla o mundo virtual e real, borrando as fronteiras entre domínios de engenharia e processo.
No entanto, essa concepção do gêmeo digital é muito limitada quando considerada em relação aos desafios enfrentados pelas empresas hoje. A complexidade está crescendo, os custos estão aumentando e a natureza da força de trabalho em equipes de engenharia e produção está mudando. Superar esses desafios requer um compromisso com a digitalização generalizada e uma concepção muito mais ampla do que o gêmeo digital e o que pode fazer.
As soluções do futuro dependerão de um gêmeo digital abrangente que englobe todos os modelos e dados interdisciplinares, desde CAD mecânico e CAE até código de software, listas de materiais, listas de processos e muito mais.
Esse gêmeo digital abrangente (GDA) possui as seguintes características:
- Oferece uma representação virtual precisa do produto ou fluxo de processo que corresponde à forma física exata, funções e comportamento do produto e suas configurações;
- Participa em todo o ciclo de vida do produto e processo para simular, prever e otimizar o produto e o sistema de produção usado para criá-lo;
- Conecta dados operacionais do mundo real de volta ao design do produto e à produção ao longo da vida útil do produto para melhorar continuamente a qualidade, eficiência e responder rapidamente às demandas do cliente ou condições de mercado.
O gêmeo digital abrangente continua a evoluir e amadurecer juntamente com o produto, à medida que as funções são refinadas, as simulações são concluídas, os resultados dos testes são reunidos e as alterações de design são implementadas. Com conexões com a IoT e análise de dados baseada em nuvem, o gêmeo digital abrangente também opera como parte de um mecanismo de feedback em circuito fechado entre o design do produto, o sistema de produção e o produto em campo. Isso cria um sistema integrado para validar, comparar e otimizar o comportamento entre os ativos físicos e o gêmeo digital abrangente.
Isso não apenas oferece benefícios a curto prazo, mas também oferece vantagens contínuas, pois a reutilização pode ajudar a acelerar avaliações de design e análises de compensação, levando a decisões mais rápidas. Além disso, o gêmeo digital abrangente permite que as empresas projetem, construam e otimizem produtos de próxima geração mais rapidamente e mais barato do que nunca, com menos protótipos, menos testes e menos desperdício durante a produção.
O resultado é uma vantagem competitiva distinta para atender às crescentes demandas dos clientes por maior desempenho e recursos mais inteligentes, ao mesmo tempo em que ajuda a superar os desafios da crescente complexidade, mudança de força de trabalho e a necessidade de designs sustentáveis.
O GDA oferece a interface físico virtual, conectando o real e o digital e fornecendo a base material para produtos, processos e outros dados mantidos no mundo virtual. Sobre essa base, várias outras tecnologias chave ajudarão a aumentar o poder do GDA, aumentar a riqueza dos dados disponíveis e até mesmo capacitar novas formas de colaboração e trabalho.
Tendências e tecnologias para o futuro
A primeira delas é a engenharia de software e sistemas (ESS). ESS é uma metodologia que estabelece um processo de desenvolvimento conectivo, permitindo que engenheiros projetem produtos em conjunto entre domínios, em vez de isoladamente. Ajuda a criar uma rosca digital robusta de dados de design, resultados de teste, simulações e outros artefatos do desenvolvimento de produtos, garantindo que esses dados estejam acessíveis quando e onde são necessários. À medida que o software continua a compor uma parcela maior de produtos de todos os tipos, ESS se mostrará crítico para gerenciar dados de todo o ciclo de vida do desenvolvimento do produto.
Em seguida, a convergência de tecnologias de informação e operação (TI/TO) é um foco importante para os ecossistemas de fabricação e design. A convergência de TI/TO fornecerá maior flexibilidade e visibilidade, capacitando os fabricantes a tomar decisões altamente informadas por meio do monitoramento em tempo real dos processos no chão de fábrica. A convergência de TI/TO também permite que os gerentes avaliem facilmente o impacto comercial da atividade de fabricação, apoia e encoraja a colaboração entre planejamento, programação e desempenho de fábrica, levando a uma eficiência superior.
À medida que mais dados são gerados e injetados no ecossistema de design e produção, as empresas buscarão métodos para gerenciar e analisar esses dados para fornecer insights. A inteligência artificial (IA) será fundamental para aumentar a velocidade de processamento e a capacidade de transferência de dados, possibilitando a avaliação e inovação aceleradas de produtos e processos. Hoje, a IA pode ajudar a automatizar tarefas mundanas, deixando aos engenheiros mais tempo para se concentrarem em resolver desafios de design. No futuro, ela pode começar a automatizar tarefas mais complexas e perceber um impacto maior no design e otimização de futuros produtos.
Por fim, o metaverso industrial (IM) continua a mostrar potencial para reinventar como os produtos são projetados, fabricados e mantidos. Criticamente, aplicando a física dominada no GDA ao metaverso industrial, temos o potencial de criar um ambiente compartilhado e imersivo onde a aprendizagem é mais rápida e intuitiva, os conceitos de design são mais facilmente compreendidos e onde novas ideias podem ser investigadas rapidamente e minuciosamente para impulsionar a inovação para o futuro.
Cada uma das tecnologias e tendências apresentadas acima faz parte de um esforço maior de transformação digital. Dominar e sintetizar essas tecnologias permitirá que as empresas progridam em suas jornadas digitais, alcançando níveis mais altos de maturidade e habilitando capacidades poderosas como design generativo e otimização em circuito fechado.
A complexidade do desenvolvimento de produtos, manufatura e processos comerciais continuará a crescer. As empresas que abraçam a jornada de transformação digital estarão posicionadas para superar os desafios no horizonte e avançar à frente da concorrência.
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