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Digital twin, o gêmeo digital

A indústria 4.0 segue apresentando um mundo de informações, estudos e aplicações tecnológicas que possibilitam ao mercado global, principalmente em tempos de crise, se adaptar às rápidas mudanças. O gêmeo digital, mais conhecido no termo em inglês digital twin, é uma cópia digital de um produto, processo ou serviço utilizado para simular situações que antes necessitavam de protótipos reais. Na prática, significa projetar o produto em 3D, aplicá-lo em um software específico de simulação, e pronto: a mágica está criada.

O digital twin, além de contribuir com a aceleração de ciclos de desenvolvimento de produtos, diminuindo possíveis falhas em processos, também é usado para diversificar métodos e rotinas de trabalho, contribuindo com a otimização de sistemas e manutenções, como, por exemplo, as manutenções realizadas nas logísticas ferroviária e portuária.

O projeto “Digital Twin na Ferrovia” teve início em março de 2020 e é desenvolvido utilizando a metodologia ágil, Scrum. O time de desenvolvimento (squad) é composto por representantes de todas as Engenharias da Ferrovia Sudeste, que, por meio do conhecimento adquirido em estudos e compartilhamento de ideias e aprendizados com o Porto e demais ferrovias, está idealizando o caminho a ser seguido e propostas de digitais twins que agregam valor para nossas manutenções, operações e criações na Estrada de Ferro.

A escolha dos ativos foi diversificada entre as áreas de operação, material rodante (vagões, locomotivas e máquinas de via), via permanente (conjunto de ativos de via, como trilho, dormente, bueiros, taludes, pontes, entre outros) e eletroeletrônica. Primeiro, é necessário identificar se os ativos escolhidos já possuem desenhos 2D, o que facilita muito a digitalização para o 3D, já que, muitas vezes, o ativo sem nenhuma documentação prévia precisará ser “escaneado” em campo, por meio de construção de “nuvem de pontos” ou outras medições características. O desenhista ou projetista, contratado para digitalização, deverá inserir no desenho informações de texto e de cadastro do ativo para que seja possível vinculá-lo ao sistema de controle de ativos da Companhia.

Tendo vagões digitalizados é possível, por exemplo, simular o carregamento de diferentes tipos e quantidades de cargas.  Subestações elétricas digitalizadas auxiliam no treinamento de eletricistas por meio de uma realidade virtual, eliminando riscos em situações reais. Virtualizar a plataforma ferroviária, parte da via permanente, possibilita controlar prazos de manutenções dos ativos de via e, até mesmo, identificar falhas em processos padronizados que podem necessitar de revisão. Além dos escopos de visão técnica, nos quais são simuladas possíveis falhas nos ativos, os digitais twins também podem contribuir com uma visão de segurança pessoal e operacional.

Após a digitalização 3D do ativo ser inserida em um software de simulação, o projetista dará sequência com a criação digital de todo o cenário no qual o ativo está inserido, por exemplo, uma locomotiva (incluindo sua “carcaça” e seus componentes internos), a oficina e o colaborador que realiza a manutenção. Criar “colaboradores digitais”, conhecidos como “avatares”, é uma forma de, virtualmente, simular comportamentos reais com precisão e alto nível de detalhe.  Esses avatares conseguem se movimentar, fazendo o que um funcionário faria na realidade, como, por exemplo, trocar o rodeiro de uma locomotiva. Diante da visão de um processo de manutenção, é possível identificar e corrigir posições ergonômicas, verificar potencial de automatização de processos manuais e alterar procedimentos técnicos.

Além de todos os ganhos voltados para a área técnica e de segurança, o planejamento das manutenções também pode ser aprimorado, já que os sistemas de simulação podem “conversar” com os sistemas informatizados de manutenção, fazendo uma leitura do ciclo de vida do ativo, identificando quando foi a última manutenção realizada nele e quando deverá ser a próxima. Com todas essas informações em mãos, projetos de confiabilidade poderão ser desenvolvidos, nos quais serão identificados comportamentos de desgaste das peças e componentes e será idealizado o melhor momento para suas substituições.

Quando tudo parece já estar muito bom, a inteligência artificial entra no jogo para somar aos ganhos. Aplicar o digital twin e os projetos de confiabilidade dos ativos em modelos computacionais possibilita predizer falhas, ou seja, é possível reconhecer qual a data em que o componente “motor diesel” da locomotiva vai falhar, e qual componente precisará ser substituído, antecipando compras de materiais e planejando os ciclos de manutenção. Algoritmos como redes neurais e árvores de decisão são alguns dos modelos criados para predizer eventos como esse, elevando patamares na indústria, no transporte e em qualquer outro setor que queira se beneficiar desse impressionante mundo digital.

*Jéssica Andrade Prata é Associada I do Instituto Líderes do Amanhã. 

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