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Sebastian Schirber

Parceiro Data e AI
Artefact Nórdicos

Há pouco tempo, o termo “gêmeo digital” ainda era apenas um conceito acadêmico. Hoje, porém, os gêmeos digitais são encontrados em quase todos os setores: manufatura, varejo, energia, saúde e outros... trazendo benefícios que incluem aumento da produtividade, redução do tempo de comercialização e maior satisfação do cliente. Na verdade, qualquer caso de uso relacionado a insights data-driven e tomada de decisões no atual mundo interconectado de objetos físicos, processos ou sistemas está relacionado ao termo gêmeo digital.

Em termos gerais, os gêmeos digitais são representações virtuais de objetos (uma turbina, um carro, uma pessoa), processos (cadeia de suprimentos ou linha de fabricação) ou sistemas inteiros (uma rede elétrica, um hospital, uma cidade). O denominador comum? Seu data subjacente refere-se a medições físicas e do mundo real.

O que são exatamente os gêmeos digitais? O que eles fazem?

Hoje, os gêmeos digitais estão deixando sua marca em todos os cantos do setor, da manufatura ao varejo, automotivo, energia, saúde, cidades, pesquisa... a lista continua. Os casos de uso e os aplicativos para gêmeos digitais são ainda mais amplos: data monitoramento e visualização, melhoria da eficiência, otimização, análise de cenários, simulação, previsão de estado futuro. Com uma gama tão ampla de setores e aplicações, não é de surpreender que o termo “gêmeo digital” não tenha uma definição clara e possa significar coisas diferentes para pessoas diferentes.

Neste artigo, apresentamos as principais características dos gêmeos digitais para ajudá-lo a entender melhor e a navegar em conversas futuras. Também explicamos as diferenças entre os gêmeos dois arquétipos de gêmeos digitais, Cada uma delas é motivada por diferentes requisitos data, esforços de modelagem, habilidades da equipe e casos de uso.

Munido desse conhecimento, o senhor poderá identificar e colher mais facilmente os benefícios desse conceito para o seu setor e caso de uso específicos.

Gêmeo digital Arquétipo A: Visualização e análise em um gêmeo data

Arquétipo A visualiza o data ingerido e fornece insights por meio da análise do data medido. Em outros setores e processos, esse arquétipo poderia ser descrito de forma mais geral como inteligência comercial, O senhor tem uma visão geral do gêmeo digital, com a nuance de que o gêmeo digital geralmente visualiza o data ao vivo. Algumas empresas se referem a esse arquétipo como “gêmeo do data”.”

O principal benefício de um data gêmeo é a disponibilidade do data limpo em um único local, tornando-o acessível a um amplo audience para fornecer uma visão holística do objeto, processo ou sistema em questão. A transparência e o acesso ao data limpo, sem IA ou algoritmos avançados de aprendizado de máquina, ainda fornecem uma riqueza de informações e um valor substancial aos usuários. O valor adicional é gerado por casos de uso, como monitoramento, detecção de problemas e alertas, e a adição de interação humana e feedback, como gerenciamento de tarefas ou criação de tíquetes, torna o data parte gêmea de um sistema integrado de gerenciamento de fluxo de trabalho. Aplicativos mais avançados usam o data de entrada para fornecer percepções de manutenção preditiva, determinando quando um dispositivo ou máquina precisa de manutenção e ajustando o ciclo de manutenção com base no data medido.

Exemplos de um gêmeo data de visualização e análise:

  • Para setor, A tela de monitoramento de qualquer sala de operações, como a tela de controle de uma usina de energia ou de uma linha de produção.

  • Para logística, A visualização dos níveis atuais de estoque ao longo de toda a cadeia de suprimentos.

  • Para infraestrutura, O senhor pode ter uma visão geral da posição atual de todos os trens para um operador de rede ferroviária ou a posição dos aviões para um controlador de tráfego aéreo.

Os principais desafios na criação de um data gêmeo de alto impacto estão na combinação do conhecimento comercial do usuário e da experiência tecnológica para criar o data gêmeo. Com a entrada limpa e categorizada do data, conforme descrito na etapa anterior, o principal fator de sucesso é começar pela perspectiva do usuário com uma abordagem de design centrada no usuário. Com base em histórias de usuários claramente definidas, projetamos a interface gráfica e derivamos os requisitos técnicos para a disponibilidade do data. Atingir o equilíbrio certo entre a visualização do data mínimo necessário e o fornecimento de um quadro completo de ponta a ponta proporciona o nível certo de clareza que gera insight e valor.

Gêmeo digital Arquétipo B: Simulações por meio de um gêmeo dinâmico

Arquétipo B, O gêmeo digital “dinâmico” cria uma representação digital completa da realidade ao gerar dinamicamente informações e data em todos os locais anteriormente não medidos. O gêmeo digital dinâmico usa o data disponível no data gêmeo e gera informações adicionais para criar uma visão holística de ponta a ponta de todo o objeto, sistema ou processo.

No centro de um gêmeo digital dinâmico estão os métodos de computação que podem preencher os espaços em branco onde não há data disponível. Os métodos para gerar data adicional são diversos e vão desde modelos baseados em equações físicas que capturam toda a dinâmica do sistema em detalhes até heurísticas simplificadas, relações estatísticas, como parametrizações, ou abordagens avançadas de IA e aprendizado de máquina. Esses métodos não são usados apenas para preencher os espaços em branco no estado atual, mas são o mecanismo poderoso que gera dinamicamente saídas de estado alternativas usadas para análise e otimização de cenários, conforme descrito na seção de casos de uso abaixo.

O maior valor dos gêmeos digitais dinâmicos está na capacidade de usar seu mecanismo de computação dinâmica para explorar e entender como o ativo, o processo ou o sistema responde às mudanças. Execução cenários alternativos, realizando análises hipotéticas, A análise e a compreensão do impacto dessas mudanças no sistema são casos de uso poderosos para melhorar o design do produto, otimizar as operações, aprimorar o planejamento e garantir a segurança do fornecimento. Alguns exemplos:

  • Para um fabricante de turbinas eólicas, O senhor está usando o gêmeo digital para melhorar o projeto das pás do rotor, avaliando o impacto da alteração da forma e da posição das pás;

  • Para um operador ferroviário, A empresa está usando o gêmeo digital para obter insights em tempo real sobre as taxas de ocupação de passageiros e otimizar as taxas de ocupação sugerindo rotas de viagem alternativas aos passageiros;

  • Para um operador de rede, O senhor pode identificar as áreas de oferta e demanda de eletricidade e como elas mudarão no futuro para tomar as decisões de investimento corretas para uma rede preparada para o futuro;

  • Para processos da cadeia de suprimentos, O senhor pode ter uma visão completa dos níveis de estoque e otimizar os pedidos com base na demanda futura, nos prazos de entrega e nas datas de vencimento dos produtos;

  • Para um hospital, A empresa está usando o gêmeo digital para entender as interdependências entre a disponibilidade da equipe, as taxas atuais de ocupação de pacientes, o fluxo esperado de pacientes e as cirurgias planejadas para atender melhor aos pacientes e controlar os custos.

Embora os benefícios dos gêmeos digitais dinâmicos sejam indiscutíveis, o principal desafio para um gêmeo digital dinâmico vem dos diferentes métodos que são o principal mecanismo de computação do gêmeo digital. Em muitos casos, uma simples heurística ou parametrização será a melhor solução; em outros casos, técnicas estatísticas mais avançadas, como o aprendizado de máquina, serão mais apropriadas. O método mais preciso continua sendo o uso de equações físicas para preencher os espaços em branco e determinar como o sistema reagirá às mudanças. Os critérios para avaliar qual método é a escolha certa dependerão da disponibilidade do data para treinamento e implantação de modelos, casos de uso, nível de precisão de saída e potência computacional para cálculos em tempo real.

Como começar a usar um gêmeo digital

Um dos maiores desafios para perceber o valor dos gêmeos digitais é traduzir um conceito muito amplo em prática para criar valor por meio de um caso de uso específico. Três aspectos são fundamentais nos estágios iniciais da jornada do gêmeo digital:

  • Identificação de valores: Traduzir o conceito de um gêmeo digital em um caso de uso prático pode ser difícil. Em vez de começar com o conceito teórico de um gêmeo digital, comece pelo lado comercial para identificar possíveis problemas ou benefícios. Quando o valor de uma questão específica for claramente identificado, decida qual arquétipo de gêmeo digital abordará a questão de forma adequada.

  • Adoção de negócios: Formular histórias de usuários sobre como o gêmeo digital será usado na prática. Desenvolva a interface do usuário e considere como o gêmeo digital pode ser implementado nos processos existentes para garantir que a solução desenvolvida possa ser adotada e leve à criação de valor real.

  • Escopo técnico: Definir os requisitos data e a plataforma de fornecimento técnico, inclusive o front-end. No caso de um gêmeo digital dinâmico, avalie diferentes métodos e decida, com base na complexidade, precisão e disponibilidade de data, se uma heurística simples é suficiente, se uma abordagem de aprendizado de máquina é apropriada ou se é necessário um modelo físico totalmente dinâmico, como no caso de data muito esparso ou da necessidade de uma análise extensa de cenários.

Embora os benefícios dos gêmeos digitais dinâmicos sejam indiscutíveis, o principal desafio para um gêmeo digital dinâmico vem dos diferentes métodos que são o principal mecanismo de computação do gêmeo digital. Em muitos casos, uma simples heurística ou parametrização será a melhor solução; em outros casos, técnicas estatísticas mais avançadas, como o aprendizado de máquina, serão mais apropriadas. O método mais preciso continua sendo o uso de equações físicas para preencher os espaços em branco e determinar como o sistema reagirá às mudanças. Os critérios para avaliar qual método é a escolha certa dependerão da disponibilidade do data para treinamento e implantação de modelos, casos de uso, nível de precisão de saída e potência computacional para cálculos em tempo real.

Em resumo: Criar valor a partir do data físico por meio de gêmeos digitais

Os gêmeos digitais evoluíram de um conceito acadêmico para uma ferramenta transformadora que foi implantada com sucesso em vários setores. No atual mundo interconectado de medições físicas, os gêmeos digitais fornecem representações virtuais de objetos físicos, processos ou sistemas para possibilitar insights e tomadas de decisão. Com dois arquétipos principais, (A) gêmeos data para visualização e análise e (B) gêmeos dinâmicos para simulações e análise de cenários, os gêmeos digitais atendem a diversas aplicações e setores. À medida que as empresas identificam casos de uso específicos, elas podem garantir uma vantagem competitiva aproveitando os gêmeos digitais para aumentar a produtividade, otimizar as operações e melhorar o planejamento.