Gêmeos digitais entram na construção convencional

Um engenheiro de manutenção sobe uma escada na plataforma de petróleo Clair Ridge

Cercada por águas cinzas até onde a vista alcança, a plataforma de petróleo Clair Ridge, na costa de Shetland, é um local bastante remoto para a realização de manutenção de rotina.

Mas técnicos em macacões e capacetes azuis fazendo rapel pela lateral da vasta estrutura nas águas territoriais escocesas no Mar do Norte estão conectados a milhares de relatórios de manutenção atualizados e instruções de trabalho usando tecnologia digital dupla, bem como dezenas de outros membros da equipe no continente. Usando um iPad, os trabalhadores da plataforma remota podem acessar uma réplica digital de toda a plataforma offshore para verificar os registros de manutenção e dados de engenharia de cada um dos componentes que inspecionam.

Com o toque de uma tela, eles podem acessar dados de sensores em toda a plataforma que monitoram tudo, desde taxas de fluxo até temperatura e velocidade do vento.

E qualquer trabalho ou descoberta incomum pode ser rapidamente gravado no gêmeo digital. “As implicações para a tecnologia digital dupla são enormes”, disse Lee Tedstone, vice-presidente global, chefe de execução de projetos digitais na desenvolvedora de software Aveva, que trabalhou com uma equipe liderada pela BP no projeto. “Podemos usar a realidade aumentada onde as pessoas usam a tecnologia para ver parte do gêmeo digital. Isso significa que quem realiza a manutenção na plataforma de petróleo pode observar cada componente e ver seu desempenho operacional, manutenção programada, etc. ”.

A equipe ITER usa simulação de computador

Diante da necessidade repentina de manter o distanciamento social e permitir que mais funcionários trabalhem em casa durante a pandemia, mais e mais empresas de petróleo, energia, construção e engenharia têm acelerado seus planos para criar gêmeos digitais. “Recebemos alguns clientes que nos procuraram em março e abril de 2020 com pedidos para ajudá-los a manter a força de trabalho conectada por meio de nossa oferta de software online para entrega unificada de projetos”, disse Tedstone. “As pessoas tinham que trabalhar remotamente, mas as infraestruturas da empresa geralmente não eram projetadas para lidar com trabalho remoto pesado, principalmente com suas soluções de design 3D. Observamos uma grande aceitação de nossa oferta durante esse período, o que, por sua vez, acelerou muitas iniciativas de digitalização. Por ter o software na nuvem, ficou mais fácil de acessar e, portanto, aumentou a produtividade. “

Empurrado para o mainstream

Mas este é apenas o começo. Como os avanços na tecnologia permitem que as empresas aproveitem a ‘Internet das Coisas’ para medir constantemente o que estão construindo e operando, os gêmeos digitais fornecem uma boa maneira de rastrear esses dados em tempo real e usá-los de forma significativa.

Qual é o tamanho do mercado de gêmeos digitais?

Uma pesquisa feita pela empresa de pesquisa de mercado Markets and Markets previu que o mercado global de gêmeos digitais crescerá para US$ 48,2 bilhões em 2026, mais de 15 vezes o seu tamanho em 2020.

As construtoras devem estar entre as empresas de melhor desempenho.

“A tecnologia digital dupla é um dos conceitos de crescimento mais rápido na indústria de construção”, diz Frank Weiss, diretor sênior de novos produtos da Oracle Construction and Engineering, uma filial da gigante da computação Oracle especializada no desenvolvimento de soluções de software para construtoras. “Os gêmeos digitais podem desempenhar um papel crítico em como os proprietários gerenciam os ativos construídos e como os consumidores interagem com essas estruturas.

Bentley Systems Design Integration Simulations - Photo Bentley Systems

“ Weiss diz que os gêmeos digitais podem tornar o processo de construção mais rápido e eficiente e ajudar as equipes a trabalharem melhor em conjunto, usando informações mais atualizadas, especialmente se as equipes estiverem trabalhando em um projeto em locais físicos diferentes. “As organizações hoje desejam consolidar o máximo possível em uma única plataforma baseada em nuvem e eliminar silos locais de informações duplicadas”, diz Weiss.

“Um gêmeo digital ajuda a garantir que os membros da equipe trabalharão com as análises de dados mais recentes para um projeto, incluindo aquelas para processos repetíveis sendo construídos fora do local. Pode ajudar a atuar como a pedra angular da pré-fabricação e pode desempenhar um papel de liderança na obtenção de processos de construção e comunicação empresarial eficientes. ”

Desempenho ao longo do tempo

As informações do gêmeo digital podem ser usadas em simulações de computador para prever o desempenho de um projeto ao longo do tempo, fornecendo informações que designers e engenheiros podem usar para otimizar seus projetos antes mesmo do início do trabalho. Com o tempo, “uma simulação 4D fornece o contexto e a linha do tempo para criar cenários de simulação no gêmeo digital”, diz Weiss. “Ajuda a fase de design e engenharia de um projeto de construção, acelerando e automatizando os processos tradicionais de design, produção e operação. Vai identificar oportunidades de melhorar a construção de um ativo à medida que o projeto evolui ”, acrescenta. Rich Humphrey, vice-presidente de gerenciamento de produtos de construção em outra empresa de software, a Bentley Systems, concorda.

Ele aponta que, ao contrário do software de modelagem de informações de construção, que tem sido usado em vários graus na construção nos últimos vinte anos, os gêmeos digitais fornecem informações em tempo real sobre os projetos, tornando-os inestimáveis ​​em locais de construção onde os projetos podem ser modificados com base nas condições no campo.

“Um gêmeo digital é uma representação digital dinâmica e realista de um ativo físico, processo ou sistema em seu ambiente construído”, diz ele. “A palavra-chave é dinâmica e é isso que distingue um gêmeo digital de qualquer outro modelo estático. É para viver. Está mudando junto com o ativo físico ”. De acordo com Humphrey, suas equipes começam a trabalhar em gêmeos digitais antes mesmo do início da construção, capturando as condições existentes no local, como resultados de pesquisas, e encapsulando os modelos de design e dados de engenharia da fase de design. Então, os sensores no local podem monitorar as condições da construção em tempo real.

“Os gêmeos digitais podem beneficiar significativamente a indústria da construção, ajudando os usuários a tomar decisões baseadas em dados e alcançar resultados mais previsíveis”, diz ele. “Eles permitem que os usuários executem sequências e simulações de construção rapidamente, para que possam detectar e resolver erros antes do início da construção, reduzindo o tempo para as equipes de projeto e, portanto, os custos para o proprietário.”

Ao comprar materiais com antecedência e conectar os dados deles a um gêmeo digital, os empreiteiros podem começar a projetar componentes como tubos de 3 a 4 meses antes do que seria possível, reduzindo custos excessivos e aproximando os projetos de construção do orçamento.

Como os gêmeos digitais são usados ​​na construção?

E, uma vez que um gêmeo digital é construído, o céu é praticamente o limite em termos dos tipos de simulações que você pode executar. Os engenheiros podem avaliar como uma estrutura provavelmente se comportará quando confrontada com ventos fortes ou terremotos. Eles podem fazer um teste para ver como uma estrutura funcionará por vinte a cinquenta anos. Eles podem ver o que aconteceria se mudassem uma parte importante da estrutura ou a projetassem com materiais mais baratos.

Botões de punho digitais para design e engenharia

Florent Thebault, Diretor de Vendas de Área para o Sul da Europa na especialista em software de simulação Ansys, trabalha com empresas que procuram entender como projetar seus produtos de forma mais eficiente. Simulações de computador de gêmeos digitais podem fornecer aos clientes informações sobre por quanto tempo cada componente pode continuar a funcionar de forma eficiente, diz ele. Substituir um cano tarde demais pode envolver altos custos e riscos, mas substituí-lo muito cedo é uma perda de dinheiro, tempo e recursos em geral. “Você pode otimizar a eficiência e a lucratividade da empresa”, diz ele.

“Portanto, a simulação pode garantir que um cabo não seja muito pequeno, podendo quebrar, e também pode garantir que não seja muito grande. Portanto, posso usar um cabo menor ou mais barato e economizar dinheiro ou posso ser mais rápido para produzi-lo. Você pode brincar com vários parâmetros para otimizar seu design ”. E, como parte de uma equipe ajudando a construir o vasto experimento International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) no sul da França na esperança de produzir fusão nuclear, Thebault está na vanguarda para ver onde a tecnologia de simulação pode levar.

“O principal valor da simulação está em ser capaz de representar fisicamente todos os fenômenos no computador”, acrescenta Thebault. “Isso abre todas as portas para testes em ambientes muito difíceis, como o espaço ou mares profundos. Todos esses tipos de coisas agora podem ser possíveis no computador. “ No ITER, onde equipes de cientistas estão construindo o maior reator de fusão nuclear do mundo, aquecendo o plasma a temperaturas extremas e confinando-o dentro de uma gaiola eletromagnética super-forte, ou tokamak, Thebault diz que a tecnologia realmente funciona.

Usos práticos de botões de punho digitais

“Para o ITER Tokomak, é aqui que a simulação faz sentido”, diz ele. “Não temos nenhum protótipo real do tokomak ITER, mas podemos pegar os dados dos materiais e testá-los virtualmente naquele ambiente. Isso significa que às vezes você vai descobrir mais no modo de pesquisa quais podem ser os resultados que você pode esperar naquela situação que nunca enfrentamos. “ Como resultado, a Ansys foi capaz de ajudar a projetar e projetar componentes-chave do experimento, incluindo a câmara de vácuo, o sistema de resfriamento e a antena de micro-ondas que aquece o gás em até 150 metros para convertê-lo em plasma. Tedstone da Aveva também acredita que todo o potencial dos gêmeos digitais está apenas começando a se tornar aparente. Depois que as empresas se acostumarem com o conceito, ele acredita que isso pode revolucionar a maneira como as empresas veem seu impacto ambiental.

Seu objetivo é incluir dados sobre a quantidade de carbono produzida por cada componente de um projeto em seu gêmeo digital da mesma forma que o custo é tratado atualmente, permitindo aos engenheiros modelar o impacto ambiental de uma estrutura ao longo do tempo e adquirir e construir de forma mais sustentável.

Como os gêmeos digitais em construção se desenvolverão?

“Quando nossos clientes compram materiais, podemos incluir informações de um catálogo de materiais governamentais on-line que fornece a eles uma pontuação de carbono associada”, diz ele. “Então poderíamos dar aos nossos clientes a opção de comprar materiais do site A ou do site B, mas o site A tem uma iniciativa de sustentabilidade muito melhor. Você começa a tomar esse tipo de decisão. “ Mas, apesar do otimismo, ainda há muito trabalho convincente na indústria da construção.

Os céticos apontam para o fato de que muitas grandes empresas do setor estão lutando para implementar gêmeos digitais porque têm sistemas legados que são incompatíveis com a tecnologia ou atualmente não empregam funcionários com habilidades e treinamento para usar a tecnologia em um grande escala. “O uso do gêmeo digital ainda está nos estágios iniciais da indústria de construção”, admite Humphreys da Bentley. “Construir modelos de informação [BIM] nem mesmo é tão difundido.”

“Mas a boa notícia para quem tem BIM é que a lacuna não é tão grande para trazê-los para um gêmeo digital e suspeitamos que não vai demorar muito”, acrescenta. “No entanto, para os usuários de construção que nem mesmo adotaram a tecnologia de modelo como parte de seu contrato, pode demorar um pouco mais para fazer a transição para um mundo totalmente digital.”

O que é um gêmeo digital?

Um gêmeo digital é uma representação digital complexa de uma coisa física com uma conexão em tempo real. É uma agregação montada de dados capturados por outras ferramentas, que geralmente incluem um modelo 3D. Um gêmeo digital na construção civil abrange o ciclo de vida de um projeto, desde o início (planejamento e construção), passando pelo seu desenvolvimento (operação e melhoria), até o final (desmontagem e desmontagem do ativo de forma sustentável e rentável). Para a indústria da construção, os gêmeos digitais podem desempenhar um papel importante na forma como os proprietários gerenciam os ativos construídos e como os consumidores interagem com essas estruturas.