Gêmeos Digitais, dentro do contexto industrial, são sistemas ciber-físicos que tem como objetivo aprimorar a atuação dos operadores, disponibilizando informação visual e predições sobre o comportamento de uma máquina em um ambiente intuitivo. Dessa forma, por meio de tecnologias de Realidade Estendida, o operador passa por um enriquecimento de ambiente em que ele tem acesso a informações antes ocultas. Todavia, apresentar essa informação de forma efetiva é um desafio. De acordo com as condições do ambiente, limitações do equipamento ou quantidade de informação são possíveis impecílios à apresentação e filtragrem do que deve ser apresentado a esse operador. É extremamente importante considerar a Interação Homem Máquina (IHM) no desenvolvimento desses sistemas, com o intuito de melhor disponibilizar informação auxiliar aos trabalhadores. Sendo assim, esse projeto busca contrapor situações e tecnologias para interação com Gêmeos Digitais, de tal forma a discutir sobre suas boas práticas e formas de utilização.

Introdução

Com o surgimento da indústria 4, também surgiu o conceito de operador 4.0. Diferentemente das revoluções industriais passadas que buscavam substituir a mão de obra humana por máquinas, a atual revolução busca interligar os operadores ao sistema de forma a atuarem em um estado de simbiose com as máquinas.

As máquinas realizando o serviço desgastante enquanto que o novo operador seria alimentado por informações relevantes propiciadas por tecnologias como o Gêmeos Digitais auxiliando a tomada de decisões. Neste cenário o operador passa a atuar mais como um supervisor do chão de fábrica.

Definição

Então, de uma forma geral, um Gêmeo Digital pode ser compreendido como uma representação virtual de um objetivo físico.

Como por exemplo na imagem, podemos ver a sua direita que temos uma turbina eólica e a esquerda seria sua representação virtual.

Mas o Gêmeo Digital não se limita a uma representação geométrica. Além da representação geométrica, o Gêmeo digital possui uma representação física, comportamental e por regra. Além disso, a sincronização e calibração devem ser garantidas para validar possíveis predições as condições de um equipamento em um determinado momento.

• Representação geométrica: Modelagem das formas e superfícies de um determinado equipamento;
• Representação física: Ex. Representações sobre a resistência dos materiais;
• Representação comportamental: Resposta a possíveis acionamentos;
  
• Representação por regra: Com base no conhecimento obtido por uma série histórica sensoriada, é possível identificar padrões ou associações sobre aquele equipamento;
  
• Sincronismo: Garantir a atualização do modelo com dados reais
  
• Calibração: Verificar se a modelagem corresponde com o estado atual da máquina.
  

Finalidade

Primeiramente os gêmeos digitais foram desenvolvidos com o intuito de dar suporte a manutenção das máquinas.

Como seu principal objetivo é refletir um equipamento e todas suas características no ambiente virtual.

Espera-se que com esse modelo seja possível simular, prever e realizar testes no ambiente virtual e assumindo que seus resultados sejam semelhantes no ambiente real.

Arquitetura

Sendo assim, o Gêmeo Digital pode ser compreendido em três partes, o objeto físico, a entidade virtual, e a IHM.

O objeto físico corresponde à máquina ou objeto em questão, neste caso um caminhão de transporte, iria repassar por meio de sensores todas suas informações alimentando a entidade virtual

A entidade virtual corresponde a todos aqueles componentes necessários para modelagem de um Gêmeo Digital.

Toda essa informação pode ser repassada a interface de interação com o operador.

E com base nessa informação o operador toma uma decisão que será repassada primeiramente a entidade virtual que vai analisar sua ação e se ela for segura ela será aplicada ao objetivo físico

Aplicação

O OODA loop é um ciclo de atuação proposto pelas forças aéreas dos USA e que foi adaptado ao contexto dos Gêmeos digitais.

O Gêmeo Digital é responsável por observar, detectar padrões e identificar falhas, reportar essas falhas por meio de orientação, de tal forma que o operador 4 vai receber essa orientação e vai tomar uma decisão e decidir qual atuação deverá ser feita.

Também existe o cenário em que o Gêmeo Digital seja 100% confiável, onde ele pode identificar falhas e atuar sobre elas sem a necessidade de supervisão humana, mas nem sempre isso é possível devido aos riscos envolvidos em uma tomada de decisão.

Participantes: Rafael Ferreira Vitor, Saul Delabrida