- Como as empresas estão implementando os Gêmeos Digitais na prática?
- Quais são os benefícios comerciais da tecnologia de Gêmeo Digital ao longo do ciclo de vida do produto?
- Por que a tecnologia de Gêmeos Digitais é importante para impulsionar a inovação?
Essas são as perguntas que nos propusemos a responder quando começamos a organizar o 6º Seminário Anual da Mevea. Com a participação de mais de 250 pessoas, 12 apresentações esclarecedoras e um auditório inteiro repleto de demonstrações práticas, mergulhamos no mundo dos Gêmeos Digitais para aprender e mostrar como eles estão sendo implementados na prática atualmente.
A importância dos gêmeos digitais no desenvolvimento de máquinas inteligentes.
O dia começou com uma visão geral do conceito de Gêmeo Digital; por que os Gêmeos Digitais são necessários no desenvolvimento de máquinas inteligentes e autônomas. Com o aumento da inteligência das máquinas, o desenvolvimento de produtos também se torna mais complexo, com uma parcela maior do tempo de produção dedicada ao desenvolvimento e implementação de software. Ao mesmo tempo, o aumento da concorrência global e a demanda por maior produtividade significam que o desenvolvimento da próxima geração de máquinas inteligentes e conectadas precisa ser feito mais rapidamente e com menos recursos.
Frank Popielas , consultor executivo da CIMdata, afirma que uma solução para a complexidade no processo de desenvolvimento pode ser "Inovar na velocidade do pensamento", e é aqui que o Gêmeo Digital pode fazer toda a diferença. Em vez de se concentrar em uma única parte do processo de desenvolvimento de produto, as empresas podem empregar uma abordagem de Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos (MBSE) para seus ciclos de vida de produto e iniciar uma forma interdisciplinar de operar para alcançar inovação sustentável. Ao adotar um processo de desenvolvimento de produto centrado no Gêmeo Digital , engenheiros de diferentes disciplinas, como Mecânica, Eletrônica e Integração de Sistemas, podem trabalhar simultaneamente no mesmo modelo de forma ágil.
Segundo Popielas, a chave para um projeto de Gêmeo Digital bem-sucedido é começar pelas áreas com as quais você se sente confortável, manter a simplicidade e integrá-lo à visão e estratégia corporativa. Essa é a única maneira de garantir a implementação bem-sucedida das funcionalidades de Gêmeo Digital na sua organização, visando alcançar eficiência e acelerar a inovação.
Implementando Gêmeos Digitais na prática ao longo do ciclo de vida do produto.
O Seminário Mevea deste ano teve como foco as implementações práticas da tecnologia de Gêmeos Digitais que estão sendo utilizadas pelas empresas atualmente. Em vez de contarmos essas histórias nós mesmos, contamos com a presença de alguns dos fabricantes de máquinas pesadas mais inovadores, como JCB , Junttan , Liebherr , Normet , Rocla e Sleipner, bem como líderes de pensamento da Universidade de Loughborough e do Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia, que apresentaram suas experiências com a implementação de Gêmeos Digitais ao longo do ciclo de vida do produto.
Formação
Um dos casos de uso mais conhecidos de um Gêmeo Digital, em combinação com hardware de simulador, é o treinamento de operadores. Existem duas principais diferenças entre o treinamento em simulador "tradicional" e o treinamento baseado em Gêmeo Digital:
- Conexão com o software e hardware do sistema de controle real.
- Precisão da simulação de máquinas, ambientes e processos de trabalho baseada em princípios físicos
A integração do sistema de controle permite que os operadores treinem com os mesmos controles físicos utilizados na máquina real, além de se familiarizarem com as funcionalidades avançadas de assistência ao operador. Kalle Määttä, da Normet, explicou que mesmo operadores altamente qualificados podem se beneficiar do treinamento baseado no Gêmeo Digital , melhorando a produtividade e reduzindo o tempo de inatividade de seus sistemas de projeção de concreto SmartSpray em campo. A redução do tempo de inatividade da produção também é o principal fator que impulsiona os negócios da Sleipner ao oferecer treinamento em simulador aos seus clientes, que podem estar perdendo milhares de euros por hora de treinamento em uma escavadeira de mineração real.
Outra vantagem de conectar simuladores a softwares de controle e interfaces de usuário reais é o aumento na transferência de habilidades. Christian Schneider apresentou ao público como a Liebherr conseguiu treinar seus operadores de guindaste em uma máquina virtual simulada de forma realista, com um sistema de controle real integrado. A solução telemática LiDAT conectada da Liebherr e o aplicativo smartApp oferecem feedback essencial sobre o desempenho dos alunos, que pode ser comparado ao de operadores de guindaste reais. Ao combinar o Gêmeo Digital com dados telemáticos, a Liebherr consegue treinar seus operadores de forma eficiente para que executem seus ciclos de trabalho em guindastes marítimos da Liebherr com segurança e produtividade.
Desenvolvimento de produto
As capacidades dos Gêmeos Digitais não se limitam apenas ao treinamento de operadores. Os processos de concepção e desenvolvimento de produtos podem se beneficiar significativamente da introdução dos Gêmeos Digitais. Os desafios nos estágios iniciais do ciclo de vida do produto são múltiplos. Seja o desenvolvimento de uma interface de usuário (IU) e um sistema de controle completamente novos, como no caso da Junttan, o desenvolvimento e validação virtual de conceitos, como explicou Rocla, ou a integração de funcionalidades de diversos softwares de desenvolvimento por meio de uma interface comum, como no caso da JCB, a abordagem de Gêmeos Digitais pode ajudar a reduzir os prazos de entrega e impulsionar significativamente a inovação.
Superar grandes desafios muitas vezes produz grandes resultados:
Graças ao trabalho árduo e à dedicação, a Junttan conseguiu economizar mais de um ano no prazo de desenvolvimento do produto , testando virtualmente seu novo sistema de controle antes mesmo da construção da máquina física. O Gêmeo Digital, inicialmente criado para testes de interface do usuário, também possibilitou o treinamento de operadores, testes de software e a demonstração do novo design da interface utilizando visualização em realidade mista (RM).
Um processo de design de produto centrado em Gêmeos Digitais permitiu à Rocla um processo totalmente virtualizado de conceito, desenvolvimento e prototipagem, economizando tempo e dinheiro. Fundamental para isso é o fato de o Gêmeo Digital da empilhadeira da Rocla corresponder com precisão à sua contraparte física, não apenas esteticamente, mas também em desempenho e características principais.
Por fim, a JCB explicou como agora é capaz de realizar estudos mais abrangentes em suas máquinas, combinando as forças de dois pacotes de software complementares que, em última análise, ajudam a aumentar a eficiência e a produtividade das máquinas.
Gêmeos digitais na pesquisa e na academia
Para melhor compreendermos quais desenvolvimentos futuros influenciarão o uso de Gêmeos Digitais, convidamos palestrantes da Universidade de Loughborough e do Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia para nos darem uma ideia de como os Gêmeos Digitais impulsionam a inovação na comunidade científica.
Os doutorandos Jake Rankin e Callum Newman, da Universidade de Loughborough, discutiram o papel dos Gêmeos Digitais na aprendizagem por reforço e na visão computacional, ambas disciplinas cruciais para alcançar a autonomia veicular. Em sua apresentação, Rankin explicou em detalhes como algoritmos e seus sistemas de recompensa podem ser desenvolvidos com o auxílio de Gêmeos Digitais. De maneira semelhante, Newman apresentou uma proposta para a utilização da tecnologia de Gêmeos Digitais na geração de conjuntos de dados simulados que permitem o treinamento de redes de detecção de objetos para inteligência artificial.
Quando a manutenção preditiva é realizada corretamente, é possível obter ganhos de eficiência e, nos casos mais avançados, até mesmo salvar vidas. Este último ponto é especialmente verdadeiro no caso de caças, tema da apresentação de Aslak Siljander. O Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia atua em diversos setores, incluindo o aeroespacial e o de defesa. Em conjunto com as Forças de Defesa da Finlândia, o VTT desenvolveu o Sistema HOLM (Medição de Cargas Operacionais do Hornet) para analisar a fadiga e os danos causados aos caças F-18 durante o voo . Com os dados coletados, foi possível realizar simulações e aprimorar as previsões de vida útil das aeronaves, além de desenvolver as melhores práticas para os pilotos , visando prolongar a vida útil da frota. A simulação fornece informações valiosas que podem levar a descobertas inovadoras na área de manutenção preditiva e previsão de vida útil.
Conclusões
Ao final, concluímos que os Gêmeos Digitais podem oferecer uma solução para muitos desafios que as empresas enfrentam ao longo do ciclo de vida de seus produtos. A grande vantagem de ter uma representação virtual única, baseada em princípios físicos, do seu ativo é a facilidade de envolver todas as partes interessadas em diversas etapas do desenvolvimento, tanto internas quanto externas. Isso se aplica igualmente à concepção do produto, ao desenvolvimento do produto e ao treinamento de operadores. A chave para iniciar a implementação dessas práticas em sua empresa é integrá-las à sua estratégia digital corporativa . Somente assim você poderá começar a usufruir dos benefícios dos Gêmeos Digitais que muitas empresas já estão experimentando hoje.