O que é um gêmeo digital e como ele pode mudar as indústrias

Simulações virtuais são capazes de redesenhar toda a linha de produção em minutos e facilitar o planejamento das fábricas

Indústria 4.0: é possível simular mudanças na produção para prever como seriam os resultados no mundo real

Indústria 4.0: é possível simular mudanças na produção para prever como seriam os resultados no mundo real (Getty Images/Estúdio ABC)

Em um cenário de consumidores exigentes e mercados voláteis, não há espaço para a indústria errar. É preciso ter controle total da produção para garantir qualidade, flexibilidade e produtividade no processo fabril. Para solucionar esse problema, foram criados os gêmeos digitais, que são cópias elaboradas das linhas de produção. Nesse processo, todas as etapas da fabricação de um produto são computadorizadas. E, com a ajuda de softwares de alta complexidade, é possível simular mudanças na produção para prever como seriam os resultados no mundo real.

Com a adoção de tecnologias, como sensores e sistemas operacionais relacionados à internet das coisas, o número de dados gerados nas fábricas cresceu. Isso aumenta o potencial dos gêmeos digitais, pois eles utilizam esses dados em suas simulações. Veja, a seguir, as vantagens que a simulação virtual das linhas de produção pode trazer para as indústrias.

Redução de custos

Softwares de simulação são capazes de apontar mudanças que tornam os processos mais eficientes, o que reduz o custo de produção. Veja o caso da empresa alemã Fernwasserversorgung Franken, que fornece água potável para mais de 325 000 pessoas. A companhia fez o gêmeo digital da sua linha de produção, que é composta por 52 poços, cinco redes hidráulicas e mais de 35 estações de bombeamento. Com os caminhos mapeados, foi possível otimizar a operação das bombas de água e reduzir em 15% os gastos com energia.

Há também uma grande diminuição nos erros de planejamento. “Isso é uma vantagem para a indústria porque fazer um ajuste quando o projeto ainda está na prancheta custa de 100 a 1 000 vezes menos do que um ajuste real, ou seja, quando as mudanças já foram feitas e estão causando problemas”, diz Marcelo Prim, gerente executivo de inovação e tecnologia do Senai. O tempo para fazer mudanças na linha de produção também cai.

“O processo manual para saber qual a capacidade de produção e a matéria-prima necessária para produzir 1 tonelada de uma peça pode demorar até dez anos. Mas, com as novas tecnologias, é possível determinar tudo em questão de horas, ou até mesmo minutos, dependendo dos dados que a empresa coleta”, diz Roberto Soares, professor de engenharia elétrica da Universidade Presbiteriana Mackenzie.

Flexibilidade

As reduções no tempo e nos custos das simulações permitem que as indústrias façam mais testes por custos cada vez menores. Isso cria uma nova realidade em um setor que antes precisava enfrentar barreiras econômicas no sistema produtivo para testar pequenas alterações.

“Custa muito parar a produção. Então, não é comum as fábricas realizarem testes com frequência. Mas, com os gêmeos digitais, isso muda porque é possível planejar implementações com mais velocidade. Não é preciso mexer no chão de fábrica quando todas as mudanças são feitas rapidamente no modelo virtual”, diz Prim.

Menos desperdícios

A atividade industrial é baseada em padrões, mas não é sempre que se deve produzir a mesma quantidade de itens. A demanda muda ao longo do ano. E quanto mais precisa for a produção para atender a ela, menores serão os desperdícios. O problema é que as fábricas trabalham com os resultados que tiveram nos negócios passados, em vez de se planejar com base no futuro.

Mas o cenário pode mudar com ajuda dos gêmeos digitais. Se em um mês, por exemplo, o fornecimento de matéria-prima cai, ou é preciso produzir um produto a mais que outro, os sistemas são capazes de recomendar a melhor maneira de fazer essas mudanças com o menor desperdício possível.

Produtos diferenciados

A alta velocidade nas simulações dá à empresa oportunidade para criar novos produtos. Essa é uma grande vantagem, pois o desenvolvimento de produtos diferenciados costuma demorar para acontecer, principalmente por conta do longo planejamento exigido para reorganizar as máquinas na fábrica. “É possível fazer, por exemplo, 800 simulações em um dia e indicar a mais eficiente. Com base nessas informações, os engenheiros constroem o chão de fábrica”, diz Prim.

Mesmo que aconteçam erros e a produção fique menor do que o esperado, há uma vantagem estratégica para a empresa. “Se depois das mudanças a produção corresponder ao planejado, o produto será feito da melhor maneira possível. Se o resultado final for menor, os softwares aprendem com o erro, o que torna os resultados seguintes mais precisos. Com o tempo, o sistema de simulação se torna mais fidedigno ao mundo real.”