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 e tomada de decisões orientados por data no mundo interconectado de objetos físicos, processos ou sistemas atuais 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?

Atualmente, os gêmeos digitais estão deixando sua marca em todos os setores da indústria, desde a manufatura até o 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 variedade tão grande de setores e aplicativos, 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 dois arquétipos de gêmeos digitais, cada um deles motivado por diferentes data requisitos, esforços de modelagem, habilidades de equipe e casos de uso.

Com esse conhecimento, você 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

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O arquétipo A visualiza os dados ingeridos data e fornece insights por meio da análise dos dados medidos data. Em outros setores e processos, esse arquétipo poderia ser descrito de forma mais geral como business intelligence, com a nuance de que o gêmeo digital geralmente visualiza o data ao vivo. Algumas empresas se referem a esse arquétipo como "data twin".

O principal benefício de um data gêmeo é a disponibilidade de data limpos em um único local, tornando-os acessíveis a um amplo audience público para fornecer uma visão holística do objeto, processo ou sistema em questão. A transparência e o acesso a data limpos, sem AI 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 twin parte 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 nos dados medidos data.

Exemplos de visualização e análise data twin:

  • No setor industrial, 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 a logística, a visualização dos níveis atuais de estoque ao longo de toda a cadeia de suprimentos.

  • Para infraestrutura, 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 gêmeo de alto impacto data estão na combinação do conhecimento comercial do usuário e da experiência tecnológica para criar o gêmeo data . Com a entrada limpa e categorizada 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 visualizar o mínimo necessário do data e fornecer uma imagem completa 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

O 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 gêmeo data 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 adicionais são diversos, variando de modelos baseados em equações físicas que capturam toda a dinâmica do sistema em detalhes, a heurísticas simplificadas, relações estatísticas, como parametrizações, ou abordagens avançadas de AI 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. A execução de cenários alternativos, a realização de análises hipotéticas e a compreensão do impacto dessas alterações no sistema são casos de uso avançados 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, usar o gêmeo digital para melhorar o projeto das pás do rotor, avaliando o impacto da alteração da forma e da posição das pás;

  • Para uma operadora ferroviária, usar 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, 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 os processos da cadeia de suprimentos, ter visibilidade total 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, usar 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 site data para treinamento e implantação de modelos, casos de uso, nível de precisão dos resultados e capacidade 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 valor: 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 um determinado problema for claramente identificado, decida qual arquétipo de gêmeo digital abordará o problema de forma adequada.

  • Adoção comercial: Formule 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 levar à criação de valor real.

  • Escopo técnico: Defina os requisitos data e a plataforma de entrega técnica, inclusive o front-end. No caso de um gêmeo digital dinâmico, avalie diferentes métodos e decida, com base na complexidade, na precisão e na disponibilidade do data , se uma simples heurística é suficiente, se uma abordagem de aprendizado de máquina é apropriada ou se é necessário um modelo físico totalmente dinâmico, como no caso de um data muito esparso ou da necessidade de uma análise extensiva 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 site data para treinamento e implantação de modelos, casos de uso, nível de precisão dos resultados e capacidade computacional para cálculos em tempo real.

Em resumo: Crie valor a partir do site físico data 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 permitir insights e tomada de decisões orientados por data. Com dois arquétipos principais, (A) gêmeos data para visualização e análise e (B) gêmeos dinâmicos para simulações e análise de cenários, os gêmeos digitais abordam diversos aplicativos 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.