Presente e futuro dos gêmeos digitais

Gêmeos digitais estão prontos para revolucionar as indústrias e moldar o futuro da manufatura e da sociedade. As aplicações potenciais são vastas, com oportunidades para otimizar processos, melhorar produtos e criar sistemas mais sustentáveis e eficientes. 

Espera-se que o mercado global cresça 38% ao ano, atingindo US$ 16 bilhões até 20231, segundo a Deloitte. Segundo a IoT Analytics em seu Digital Twin Market Report 2023-2027, o mercado de gêmeos digitais expandiu 71% entre 2020 e 2022. Atualmente, 63% dos fabricantes estão desenvolvendo um gêmeo digital ou têm planos de desenvolver um gêmeo digital.

Impulsionando esse crescimento estão os gigantes da tecnologia que estão fazendo investimentos consideráveis na criação de gêmeos digitais para impulsionar o uso industrial de seus serviços em nuvem. Por exemplo, a conferência GTC da NVIDIA em setembro de 2022 destacou os novos recursos de gêmeos digitais como parte da plataforma Omniverse. A conferência também anunciou os primeiros adotantes, incluindo os gigantes da manufatura Lockheed Martin e Jaguar Land Rover.

Entre as startups, edifícios inteligentes emergiram como um dos principais casos de uso para software de gêmeos digitais, com vários financiamentos notáveis no mercado de monitoramento de edifícios. Por exemplo, as startups europeias Disperse e Modulous arrecadaram rodadas de US$ 16,0 milhões e US$ 12,0 milhões, respectivamente, durante o segundo semestre de 2022 — ambas com foco em análise de construção e gêmeos digitais de canteiros de obras. No mesmo período, a Cupix, outra empresa especializada em serviços semelhantes, garantiu US$ 13,7 milhões em uma rodada da Série C. Em 2023, a VEERUM, uma empresa concentrada no gerenciamento de infraestrutura digitalizada, levantou US$ 9,3 milhões em uma rodada de capital de risco em estágio avançado em março.

Na ponta dos usuários, um número crescente de empresas em setores com muitos ativos, como petróleo e gás, aeroespacial, automotivo e produtos industriais, estão aproveitando os gêmeos digitais para transformar a produção. Além do setor industrial, as organizações estão testando gêmeos digitais nos domínios de varejo, saúde e cidades inteligentes.

Que resultados estas empresas estão buscando? Segundo pesquisa recente da McKinsey, aumentar a eficiência, reduzir custos e construir produtos melhores. Os gêmeos digitais estão acelerando o desenvolvimento de produtos e processos, otimizando o desempenho e permitindo a manutenção preditiva. 

Na opinião de empresas pioneiras no uso da tecnologia:

• Os gêmeos digitais fornecem um ambiente de desenvolvimento de produto livre de riscos, permitindo que as equipes de design e engenharia explorem mais opções de design sem o custo associado à produção e teste de protótipos físicos.

• Os gêmeos digitais melhoram os testes e a validação, permitindo que novas soluções sejam avaliadas em uma ampla gama de cenários realistas, incluindo condições operacionais incomuns e extremas.

• Os gêmeos digitais fornecem insights mais profundos sobre o comportamento do produto. Os engenheiros podem usar modelos de gêmeos digitais para monitorar o estado de qualquer parte do sistema a qualquer momento e rastrear interações complexas entre os elementos do produto.

• Os gêmeos digitais permitem que os dados reais informem as melhorias do produto, simulando o impacto das alterações de design propostas usando dados coletados de produtos que operam no campo.

Para entender melhor a ampla gama de possíveis aplicativos de gêmeos digitais, uma abordagem de classificação possível é chamada “𝟓 𝐏𝐬“, adotada por Jeff Winter, diretor sênior de estratégia industrial e manufatura da Hitachi Solutions e que abrange quase todos os casos de uso de gêmeos digitais industriais:

• 𝐏𝐚𝐫𝐭 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representação digital de componentes ou peças individuais, normalmente para entender as características físicas, mecânicas e elétricas da peça. Isso permite que as empresas monitorem, analisem e prevejam o desempenho e a integridade dessa peça específica, otimizando os cronogramas de manutenção e estendendo seu ciclo de vida.

• 𝐏𝐫𝐨𝐝𝐮𝐜𝐭 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representação digital da interoperabilidade de componentes ou partes conforme eles trabalham juntos como parte de um produto. Isso permite que as empresas simulem e testem o comportamento do produto sob várias condições, melhorando o design, garantindo a qualidade e acelerando o tempo de lançamento no mercado.

• 𝐏𝐥𝐚𝐧𝐭 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representação digital de uma planta, instalação ou sistema para entender como os ativos funcionam juntos em um nível operacional. Isso permite que as empresas melhorem a eficiência operacional, reduzam os tempos de inatividade e otimizem os processos de produção por meio de insights em tempo real e análises preditivas.

• 𝐏𝐫𝐨𝐜𝐞𝐬𝐬 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representação digital de um processo ou fluxo de trabalho específico em um sistema, ou instalação. Isso ajuda as empresas a refinar e otimizar processos, identificar ineficiências e garantir operações mais suaves e econômicas.

• 𝐏𝐞𝐫𝐬𝐨𝐧 𝐃𝐢𝐠𝐢𝐭𝐚𝐥 𝐓𝐰𝐢𝐧: Representação digital de uma pessoa para capturar seus movimentos, hábitos, interações, habilidades, conhecimentos e preferências. Isso ajuda as empresas a obter informações sobre padrões de fluxo de trabalho, padrões de fadiga e questões de segurança, garantindo maior produtividade e redução de lesões relacionadas ao local de trabalho.

À medida que a tecnologia continua a evoluir e se tornar mais sofisticada, as empresas podem esperar oportunidades ainda maiores de otimização, personalização e inovação.

Olhando para o futuro, existem várias tendências na tecnologia de gêmeos digitais que provavelmente moldarão seu desenvolvimento e aplicação no futuro. Uma das tendências mais significativas é a maior integração da tecnologia de gêmeos digitais com outras tecnologias da Indústria 4.0, como inteligência artificial e Internet das Coisas. 

Ao usar a tecnologia de gêmeos digitais, as empresas podem identificar ineficiências em seus processos e fazer melhorias. Por exemplo, a Siemens usou a tecnologia de gêmeos digitais para otimizar a produção de turbinas eólicas. Ao simular diferentes cenários de produção, a empresa conseguiu aumentar a eficiência da produção em 10%. Os resultados do uso da tecnologia de gêmeos digitais são significativos, com empresas relatando maior eficiência, redução de custos, melhor qualidade, melhor atendimento ao cliente e maior segurança. Ao alavancar a tecnologia de gêmeos digitais, as empresas podem obter uma vantagem competitiva em seus setores e melhorar seus resultados. Essa integração permitirá simulações ainda mais sofisticadas e maiores insights sobre o desempenho operacional, o que, por sua vez, levará a processos mais eficientes e eficazes.

Outra tendência importante é o aumento do uso da tecnologia de gêmeos digitais na área da saúde. Com a capacidade de simular o comportamento dos órgãos e prever a progressão de doenças, a tecnologia de gêmeos digitais tem um enorme potencial para o desenvolvimento de medicamentos e medicina personalizada. À medida que a tecnologia continua a evoluir, podemos esperar uma adoção ainda mais ampla na área da saúde e talvez até a criação de gêmeos digitais para pacientes individuais para auxiliar no diagnóstico e tratamento. 

Além da saúde, espera-se que a tecnologia de gêmeos digitais desempenhe um papel importante no desenvolvimento de cidades inteligentes. Ao criar gêmeos digitais de cidades inteiras, os planejadores urbanos poderão simular os efeitos de diferentes decisões políticas e tomar decisões mais informadas sobre a alocação de recursos. Isso permitirá que as cidades se tornem mais eficiente e sustentável, além de melhorar a qualidade de vida de seus moradores.

Outra tendência que podemos esperar no futuro é o surgimento de gêmeos virtuais. À medida que a tecnologia de gêmeos digitais se torna ainda mais sofisticada, deve ser possível criar representações virtuais de objetos físicos tão precisas que podem ser usadas para substituir o próprio objeto físico. Isso pode ter grandes implicações para setores como aeroespacial e automotivo, onde o custo de protótipos físicos é alto.

Uma área-chave de inovação é a integração da tecnologia de gêmeos digitais com outras tecnologias avançadas, como aprendizado de máquina, inteligência artificial e blockchain. Aproveitando o poder do aprendizado de máquina e da IA, os gêmeos digitais podem ser treinados para fazer previsões mais precisas e identificar padrões em grandes conjuntos de dados. Isso permitirá que as empresas otimizem ainda mais seus processos, reduzindo desperdícios, aumentando a eficiência e melhorando a qualidade de seus produtos.

Haverá um foco maior em segurança e privacidade à medida que a tecnologia de gêmeos digitais se tornar mais amplamente utilizada. As empresas precisarão garantir que seus gêmeos digitais estejam protegidos contra ataques cibernéticos e que todos os dados coletados sejam mantidos seguros e privados. Esse será um grande desafio, mas que precisará ser enfrentado para que a tecnologia digital gêmea seja totalmente adotada pela indústria e pela sociedade. O futuro da tecnologia de gêmeos digitais parece brilhante, com inúmeras oportunidades de desenvolvimento e aplicação.

Nesse sentido, a tecnologia Blockchain pode desempenhar um papel no desenvolvimento de gêmeos digitais, principalmente quando se trata de garantir a segurança e a privacidade dos dados. Ao usar blockchain para criar redes seguras e descentralizadas para armazenar e compartilhar dados, as empresas podem ter certeza de que seus dados de gêmeos digitais estão protegidos contra ataques cibernéticos e acesso não autorizado. 

À medida que tecnologias mais avançadas são integradas aos gêmeos digitais, podemos esperar simulações ainda mais precisas e maiores percepções sobre o desempenho operacional levará a processos mais eficientes e eficazes, melhores produtos e um futuro mais sustentável para a indústria e a sociedade.

Portanto, as empresas que ficarem à frente dessas tendências e investirem em tecnologia de gêmeos digitais estarão bem posicionadas para ter sucesso nos próximos anos.