Os gémeos digitais são réplicas ou simulações virtuais de ativos físicos, processos ou sistemas que permitem a monitorização, análise e otimização em tempo real e estão divididos em 4 níveis. Quanto à sua aplicação na indústria, são referidos vários exemplos.
O conceito de gémeos digitais surgiu como uma ferramenta poderosa em vários setores nos últimos anos, revolucionando como as organizações concebem, operam e gerem sistemas complexos.
Da astronomia às smart cities, os gémeos digitais estão a remodelar o panorama da inovação e a impulsionar a eficiência, a produtividade e a sustentabilidade.
Sistemas de aprendizagem baseados em dados
Definição de gémeos digitais
Um gémeo digital é uma réplica ou simulação virtual de um ativo físico, processo ou sistema que permite a monitorização, análise e otimização em tempo real. O objeto em estudo está equipado com vários sensores ligados a áreas vitais da sua funcionalidade. Estes sensores geram dados sobre vários aspetos do desempenho do objeto físico. Os dados são então enviados para um sistema de processamento e aplicados à cópia digital.
Uma vez preenchida com os dados, a cópia digital pode ser utilizada para executar simulações, investigar problemas de desempenho e desenvolver possíveis melhorias, tendo como objetivo gerar informações valiosas.
Os 4 níveis de gémeos digitais
Os gémeos digitais dividem-se em 4 níveis consoante o nível de integração dos dados e dos parâmetros:
- Nível 1: Gémeo de componentes
- Representa os elementos menores de um sistema, como uma parte específica de um equipamento ou produto
- Nível 2: Gémeo de produto digital
- Representações virtuais de produtos ou ativos físicos
- Nível 3: Gémeo de sistema
- Representam sistemas ou ecossistemas completos, abrangendo vários componentes, processos e partes interessadas interligados
- Nível 4: Gémeo de processo digital
- Replica o comportamento e a dinâmica de processos ou sistemas complexos, tais como processos de fabrico, cadeias de abastecimento ou operações industriais
Aplicação: utilizações industriais de gémeos digitais
Automóvel/transportes: impulsionar a inovação com gémeos digitais de veículos
Os gémeos digitais de veículos permitem aos engenheiros analisar como diferentes fatores, como a aerodinâmica, a eficiência do combustível e as características de segurança, afetam o desempenho global. Ao simular várias condições e cenários de condução, os engenheiros podem identificar potenciais problemas, aperfeiçoar os projetos e melhorar a fiabilidade e a segurança dos veículos.
Estes também permitem a manutenção preditiva e a monitorização do estado dos veículos, concedendo aos operadores de frotas a possibilidade de antecipar as necessidades de manutenção, minimizar o tempo de inatividade e otimizar a utilização dos ativos.
Telecomunicações: redes eficientes e melhor experiência do cliente
As empresas de telecomunicações utilizam gémeos de redes digitais para criar réplicas virtuais das suas infraestruturas, incluindo torres, antenas e cabos. Desta forma, é simulado o comportamento da rede, padrões de tráfego e métricas de desempenho, permitindo aos operadores prever requisitos de capacidade e otimizar a atribuição de recursos.
Ao integrar dados em tempo real de elementos da rede, sensores e interações com os clientes, os gémeos de redes digitais fornecem aos operadores informações acionáveis sobre o estado da mesma, permitindo uma manutenção proativa, a previsão de falhas e o restabelecimento do serviço.
Construção: construir o futuro com o BIM
No setor da construção, os gémeos digitais são conhecidos como Modelos de Informação da Construção (BIM). Os BIM são uma representação digital de um projeto de construção ou infraestrutura que espelha a geometria, as relações espaciais e outros dados relevantes.
Os gémeos digitais de projetos de construção permitem que arquitetos, engenheiros e empreiteiros colaborem de forma mais eficaz, visualizem projetos em 3D e identifiquem potenciais conflitos ou erros antes do início da construção. Ao simular os processos de construção e as atividades de sequenciação, os BIM ajudam a otimizar os calendários dos projetos, a reduzir os custos e a melhorar a eficiência global do projeto.
Medicina: cuidados proativos personalizados com gémeos digitais de saúde
Os gémeos digitais da saúde são representações virtuais de doentes individuais. Permitem que os médicos adaptem os planos de tratamento e as intervenções ao historial médico, à constituição genética e aos fatores de estilo de vida únicos de cada paciente.
Ao analisar dados de dispositivos portáteis, registos de saúde eletrónicos e imagiologia médica, os médicos podem identificar tendências, detetar sinais de alerta precoce e intervir proativamente para evitar resultados adversos para a saúde.
As empresas farmacêuticas podem assim tirar partido dos gémeos digitais para simular interações, prever a eficácia dos medicamentos e identificar subpopulações de doentes para terapias específicas, conduzindo a processos mais eficientes de descoberta e desenvolvimento de medicamentos.
Smart Cities: otimizar os sistemas urbanos com gémeos digitais à escala da cidade
Nas smart cities, os gémeos digitais são conhecidos como “gémeos de toda a cidade”. Ao modelar redes de transportes, redes de energia, sistemas de água e outras infraestruturas críticas, ajudam a identificar ineficiências, antecipar necessidades futuras e desenvolver estratégias para um crescimento sustentável.
Neste sentido, também apoiam a resiliência e a preparação para adversidades, modelando o impacto de catástrofes naturais, pandemias e outras crises. Além disso, também facilitam o envolvimento dos cidadãos e o planeamento participativo, fornecendo plataformas interativas para os residentes explorarem dados urbanos, darem feedback e contribuírem para o desenvolvimento das respetivas comunidades. Ao promoverem a transparência e a colaboração, estes gémeos urbanos permitem que os cidadãos desempenhem um papel ativo na definição do futuro das cidades.
Astronomia: explorar o cosmos com observatórios virtuais
Os gémeos digitais de telescópios permitem aos astrónomos testar diferentes configurações, calibrar instrumentos e otimizar o seu desempenho antes de efetuarem observações reais.
Além disso, os observatórios virtuais podem integrar dados de vários telescópios e sensores, permitindo aos astrónomos correlacionar observações e detetar padrões ocultos na vastidão do espaço.
Em suma, a fusão entre o mundo físico e o digital (dos gémeos digitais) abre um leque de oportunidades para otimização, inovação e tomada de decisão estratégica, representando uma ferramenta poderosa para as empresas da Indústria 4.0. Ao superar os desafios e investir na sua implementação, as empresas podem alcançar um novo patamar de competitividade, inovação e sustentabilidade.
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