Qual é a diferença entre uma simulação e um gêmeo digital?
O uso crescente de tecnologias emergentes para simplificar tarefas complexas tem se mostrado gratificante em todos os setores de diversas maneiras. Isso inclui maior eficiência operacional, automatização de tarefas manuais, treinamento e validação, bem como análise de dados. É sabido que a integração da tecnologia emergente trouxe a quarta revolução industrial, na qual a análise de dados e a automação são componentes importantes. A transformação digital de processos tradicionais também é outro aspecto da Indústria 4.0 e, aqui, a simulação e o gêmeo digital desempenham papéis principais. Mas quais são essas funções?
Este artigo irá discutir:
- A definição e aplicação da tecnologia de simulação e o gêmeo digital
- As diferenças entre uma simulação e um gêmeo digital
- A relação simbiótica entre as simulações e o gêmeo digital
O que é simulação?
Na computação, as simulações referem-se a modelos digitais que imitam as operações ou processos dentro de um sistema. Essas simulações são usadas para analisar o desempenho de sistemas e testar e implementar novas ideias. Engenheiros e técnicos fazem uso de simulações em uma variedade de indústrias para testar produtos, sistemas, processos e conceitos.
Em muitos círculos, as simulações são executadas usando aplicativos de software de design auxiliado por computador. Mas para simulações mais avançadas com muitas variáveis, um software de simulação especializado é usado. Exemplos típicos de como as simulações funcionam incluem seu uso na análise de elementos finitos e análise de tensão. No mundo real, esses testes envolvem a análise do efeito da pressão externa sobre metais ou produtos para aprimorar seu design ou recursos.
Outros tipos de simulações incluem simulações de eventos discretos, simulações estocásticas, simulações contínuas, simulações baseadas em agentes, simulação dinâmica e simulações determinísticas. Nestes tipos, as variáveis usadas na execução da simulação são conhecidas ou aleatórias. Para executar simulações, é necessário algum nível de digitalização. Este processo pode envolver apenas conceitos matemáticos ou o projeto de modelos 2D ou 3D que representam ativos dentro de um processo ou produto. A simulação é então executada introduzindo variáveis no ambiente ou interface digital.
O que é um digital twin?
Em sua forma básica, um digital twin é a representação digital de processos, sistemas ou objetos físicos ou não físicos. O gêmeo digital também integra todos os dados produzidos ou associados ao processo ou sistema que ele espelha. Assim, possibilita a transferência de dados dentro de seu ecossistema digital, espelhando a transferência de dados que ocorre no mundo real. Os dados usados em gêmeos digitais são geralmente coletados de dispositivos da Internet das Coisas, hardware de ponta, IHMs, sensores e outros dispositivos incorporados. Assim, os dados capturados representam informações de alto nível que integram o padrão de comportamento dos ativos digitalizados no gêmeo digital.
A representação digital em tempo real que um gêmeo digital fornece serve como um mundo próprio. Dentro deste mundo digital, todos os tipos de simulação podem ser executados. Também pode ser usado como ferramenta de planejamento e programação para treinamento, gerenciamento de instalações e implementação de novas idéias. Isso destaca o fato de que um gêmeo digital é um ambiente virtual, portanto, deve consistir em ativos 2D ou 3D ou nos dados que eles produzem ou se espera que produzam. No ambiente virtual modelado, os indivíduos podem fazer o que escolherem com poucas limitações, incluindo a execução de simulações.
Destacando as diferenças entre simulações e gêmeos digitais
Embora as definições de ambos os conceitos já realcem as principais diferenças, o uso de estudos de caso torna essas diferenças mais relacionáveis. Em 2019, a CKE Holdings Inc., a empresa-mãe da Hardee’s e Carl Jr’s, estava interessada em aumentar os níveis de produtividade nessas instalações. A ideia era facilitar a separação de pedidos pela equipe e reduzir o tráfego do chão de fábrica por meio de designs de layout melhores.
Embora as simulações possam ser usadas para analisar a distância mais curta entre as estações de trabalho ou os efeitos de mais instalações de armazenamento dentro do restaurante, um gêmeo digital pode fazer muito mais Usando um gêmeo digital, CKE Holdings Inc. foi capaz de recriar representações digitais do chão de fábrica existente e executar várias simulações, design e idéias de programação para aumentar a produtividade. Isso resultou em melhorias em todos os aspectos da operação da instalação, desde o treinamento da equipe, programação e atendimento às demandas do cliente de forma mais eficiente.
Isso mostra que, embora as simulações possam ajudar a entender o que pode acontecer quando as mudanças são introduzidas, um gêmeo digital ajuda a entender o que está acontecendo atualmente e o que pode acontecer dentro de um processo. Algumas diferenças importantes incluem:
- Simulações em tempo real - As simulações tradicionais são executadas em ambientes virtuais que podem ser representações de ambientes físicos, mas não integram dados em tempo real. A transferência regular de informações entre um gêmeo digital e seu ambiente físico correspondente torna a simulação em tempo real possível. Isso aumenta a precisão dos modelos analíticos preditivos e das políticas de gerenciamento e monitoramento das empresas.
- Melhorar o design do produto - As simulações avançadas têm a capacidade de analisar milhares de variáveis para fornecer respostas diversas, mas um gêmeo digital pode ser usado para conseguir mais. A integração da tecnologia digital-gêmeo da Boeing no projeto e na produção de aeronaves é um exemplo de suas capacidades. Nesse caso, um gêmeo digital foi usado para simular partes de uma aeronave para analisar como os diversos materiais se sairão ao longo do ciclo de vida da aeronave. Com esses cálculos, a Boeing foi capaz de alcançar uma melhoria de 40% na qualidade de certas peças que projetou.
- Otimize produtos e processos do mundo real - Cada automóvel Tesla rodando hoje tem um gêmeo digital que captura os grandes conjuntos de dados que cada carro produz. Os dados capturados são usados na otimização de design, análise preditiva, aprimoramento de iniciativas de direção autônoma e manutenção. Isso destaca como um gêmeo digital afeta imediatamente ou diretamente a entidade física que representa, ao contrário dos resultados teóricos que as simulações fornecem.
Conclusão
Independentemente do caminho percorrido, a transformação digital de ativos e processos aprimora o esforço industrial de várias maneiras. Isso inclui refinar o design do produto, solucionar problemas em tempo real e implementar novas ideias. Para alcançar uma transformação digital abrangente de entidades, sistemas e processos existentes ou planejados, a captura de dados precisa é necessária. Insira tecnologia ou dispositivos de ponta inteligentes.
A precisão de uma simulação ou de um gêmeo digital depende muito da precisão dos dados usados no projeto de seus modelos. No chão de fábrica de hoje, a captura de dados está sendo possível por dispositivos de ponta inteligentes e interfaces homem-máquina e somente com esses tipos de dados pode ocorrer uma transformação digital.
