O que é a tecnologia de gêmeos digitais?
O gêmeo digital é um modelo virtual de um objeto físico. Ele abrange o ciclo de vida do objeto e usa dados em tempo real enviados de sensores no objeto para simular o comportamento e monitorar as operações. Os gêmeos digitais podem replicar muitos itens do mundo real, desde peças únicas de equipamento em uma fábrica a instalações completas, como turbinas eólicas e até cidades inteiras. A tecnologia de gêmeos digitais permite supervisionar performance de um ativo, identificar possíveis falhas e tomar decisões mais bem informadas sobre manutenção e ciclo de vida.
Quais são os benefícios dos gêmeos digitais?
Gêmeos digitais oferecem muitos benefícios aos usuários. Vamos detalhar alguns deles a seguir.
Melhoria na performance
As informações e os insights em tempo real fornecidos por gêmeos digitais permitem otimizar a performance de equipamentos, fábricas ou instalações. Os problemas podem ser resolvidos à medida que ocorrem, garantindo que os sistemas funcionem durante o pico e reduzam o tempo de inatividade.
Recursos preditivos
Os gêmeos digitais podem oferecer uma visualização gráfica e digital completa de sua fábrica, prédio comercial ou instalação, mesmo que haja milhares de equipamentos. Sensores inteligentes monitoram a saída de cada componente, sinalizando problemas ou falhas à medida que acontecem. Você pode tomar providências ao primeiro sinal de problemas, em vez de esperar até que o equipamento falhe completamente.
Monitoramento remoto
Graças à natureza virtual dos gêmeos digitais, é possível monitorar e controlar as instalações remotamente. O monitoramento remoto também implica que menos pessoas precisam verificar equipamentos industriais potencialmente perigosos.
Tempo de produção acelerado
Crie réplicas digitais para acelerar o tempo de produção em produtos e instalações antes que eles existam. Ao executar cenários, você pode ver como seu produto ou sua instalação reage a falhas e fazer as alterações necessárias antes da produção real.
Quais setores usam a tecnologia de gêmeos digitais?
Vários setores estão usando cada vez mais gêmeos digitais para criar representações virtuais de seus sistemas do mundo real. Veja alguns exemplos abaixo.
Construção
As equipes de construção criam gêmeos digitais para um melhor planejamento de projetos residenciais, comerciais e de infraestrutura, enquanto fornecem uma imagem em tempo real sobre o andamento dos projetos existentes. Arquitetos também usam gêmeos digitais como parte do planejamento de projetos, aliando modelagem 3D de edifícios com a tecnologia de gêmeos digitais. Gerentes de edifícios comerciais usam gêmeos digitais para monitorar dados ao vivo e históricos de temperatura, ocupação e qualidade do ar em salas e espaços abertos para melhorar o conforto dos ocupantes.
Manufatura
Os gêmeos digitais são usados em todo o ciclo de vida da fabricação, desde o projeto e o planejamento até a manutenção das instalações existentes. Um protótipo de gêmeo digital permite monitorar equipamentos o tempo todo e analisar dados de performance que mostram como uma parte ou toda a fábrica está funcionando.
Energia
Os gêmeos digitais são bastante utilizados no setor de energia para apoiar o planejamento estratégico de projetos e otimizar a performance e os ciclos de vida dos ativos existentes, como instalações offshore, instalações de refino, parques eólicos e projetos solares.
Automotivo
O setor automotivo usa gêmeos digitais para criar modelos digitais de veículos. Os gêmeos digitais podem fornecer informações sobre o comportamento físico do veículo, bem como modelos de software, mecânicos e elétricos. É outra área em que a manutenção preditiva é útil, porque um gêmeo digital pode alertar uma central de serviço ou um usuário quando encontrar um problema com a performance do componente.
Saúde
Os gêmeos digitais são usados em várias instâncias do setor de saúde. Isso inclui a construção de gêmeos virtuais de hospitais inteiros, outras instalações de saúde, laboratórios e corpos humanos para modelar órgãos e executar simulações para mostrar como os pacientes respondem a tratamentos específicos.
Que tipos de gêmeos digitais existem?
Há vários tipos diferentes de gêmeos digitais, que muitas vezes podem ser executados lado a lado dentro do mesmo sistema. Embora alguns gêmeos digitais repliquem apenas partes únicas de um objeto, todos eles são essenciais para fornecer uma representação virtual. Os tipos mais comuns de gêmeos digitais são os listados a seguir.
Gêmeos de componente
Os gêmeos de componente, ou partes gêmeas, são a representação digital de uma única peça de um sistema inteiro. São partes essenciais da operação de um ativo, como um motor dentro de uma turbina eólica.
Gêmeos de ativo
Na terminologia de gêmeos digitais, os ativos são dois ou mais componentes que funcionam juntos como parte de um sistema mais abrangente. Os gêmeos de ativos representam virtualmente como os componentes interagem e produzem dados de performance que podem ser analisados para fundamentar decisões.
Gêmeos de sistema
Um nível mais alto de abstração dos gêmeos de ativos são gêmeos de sistema ou gêmeos de unidade. Um sistema gêmeo mostra como diferentes ativos trabalham juntos como parte de um sistema mais amplo. A visibilidade oferecida pela tecnologia de gêmeos de sistema permite a tomada de decisões sobre melhorias ou eficiências de performance.
Gêmeos de processo
Os gêmeos de processo mostram o ambiente digital de um objeto inteiro e fornecem informações sobre como seus vários componentes, ativos e unidades funcionam juntos. Por exemplo, um gêmeo digital de processo pode reproduzir digitalmente como toda a sua fábrica está operando, reunindo todos os componentes dela.
Como funciona um gêmeo digital?
O gêmeo digital funciona replicando digitalmente um ativo físico no ambiente virtual, incluindo funcionalidade, recursos e comportamento. Cria-se uma representação digital em tempo real do ativo usando sensores inteligentes que coletam dados do produto. É possível usar a representação em todo o ciclo de vida de um ativo, desde o teste inicial do produto até a operação no mundo real e a desativação.
Os gêmeos digitais usam várias tecnologias para fornecer um modelo digital de um ativo. Veja algumas delas abaixo.
Internet das Coisas
Internet das Coisas se refere a uma rede coletiva de dispositivos conectados e à tecnologia que promove a comunicação entre os dispositivos e a nuvem, bem como entre os próprios dispositivos. Graças ao advento de chips de computador baratos e telecomunicações de alta largura de banda, agora há bilhões de dispositivos conectados à Internet. Os gêmeos digitais contam com dados do sensor de IoT para transmitir informações do objeto do mundo real para o objeto do mundo digital. Os dados são inseridos em uma plataforma de software ou painel onde podemos ver a atualização de dados em tempo real.
Inteligência artificial
Inteligência artificial (IA) é o campo da ciência da computação dedicado a resolver problemas cognitivos geralmente associados à inteligência humana, como aprendizado, solução de problemas e reconhecimento de padrões. Machine learning (ML) é uma técnica de IA que desenvolve modelos estatísticos e algoritmos que os sistemas de computação usam para realizar tarefas sem instruções explícitas, confiando em padrões e inferências. A tecnologia de gêmeos digitais usa algoritmos de machine learning para processar grandes quantidades de dados de sensores e identificar padrões de dados. A inteligência artificial e o machine learning (IA/ML) fornecem insights de dados sobre otimização de performance, manutenção, saídas de emissões e eficiências.
Diferenças entre gêmeos digitais e simulações
Tanto os gêmeos digitais como as simulações são simulações baseadas em modelos virtuais, mas existem algumas diferenças importantes. As simulações normalmente são usadas para design e, em certos casos, otimização offline. Os designers introduzem alterações nas simulações para observar cenários hipotéticos. Os gêmeos digitais, por sua vez, são ambientes virtuais complexos que permitem interação e atualização em tempo real. São maiores em escala e aplicação.
Por exemplo, pense em uma simulação de carro. Um novo motorista pode ter uma experiência de treinamento imersiva, aprender as operações de várias peças do carro e enfrentar diferentes cenários do mundo real enquanto dirige virtualmente. Porém, os cenários não estão vinculados a um carro físico real. Um gêmeo digital do carro está ligado ao veículo físico e sabe tudo sobre o carro real, como estatísticas vitais de performance, as peças substituídas no passado, possíveis problemas observados pelos sensores, registros de serviço anteriores etc.
Como a AWS pode ajudar com a tecnologia de gêmeos digitais?
O AWS IoT TwinMaker ajuda a otimizar as operações e a performance criando gêmeos digitais de sistemas do mundo real. O AWS IoT TwinMaker oferece as ferramentas para replicar digitalmente edifícios, fábricas, instalações de manufatura, linhas de produção e equipamentos industriais. É possível importar modelos 3D existentes, como arquivos de desenho assistido por computador (CAD) e modelagem de informações de construção (BIM), para o AWS IoT TwinMaker para criar visualizações 3D dos sistemas. Com o AWS IoT TwinMaker, você pode:
- Otimizar as operações de construção.
- Acelerar a produção.
- Melhorar a performance do equipamento.
- Encontrar e resolver as anomalias do processo.
- Monitorar e melhorar as condições de construção.
Comece a usar o AWS IoT TwinMaker criando uma conta gratuita da AWS hoje mesmo.
O que são os projetos de gêmeos digitais da AWS?
A AWS está trabalhando com muitas empresas em projetos de gêmeos digitais. Veja alguns exemplos abaixo.
Carrier
O provedor de soluções de construção e cadeia de frio , Carrier, usa a AWS para desenvolver rapidamente suas soluções digitais. A empresa usa serviços do AWS IoT para desenvolver sua plataforma de serviços compartilhados, a carrier.io. Ela também usou a tecnologia da AWS para modelagem de ativos, bem como para criação e integração de gêmeos digitais para replicar seus sistemas físicos.
INVISTA
A subsidiária da Koch Industries ,INVISTA, é especializada em materiais especiais usados em vários setores, como vestuário, automotivo e computação. Ela trabalhou com a AWS para criar gêmeos digitais de suas operações de manufatura, dando à equipe uma visão digital completa de seus ativos e dados.
John Holland
A John Holland é uma das principais empresas integradas de infraestrutura e propriedade da Austrália. Como parte de uma transformação digital, foi capaz de criar gêmeos digitais de construção, fornecendo aos gerentes uma imagem digital de seus projetos. A AWS captura dados operacionais para monitoramento de performance, monitoramento de ambiente, solicitações e histórico de dados.
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