Digital Twins no setor de transporte marítimo – Benefícios, casos de uso e possibilidades

O que são digital twins? 

Em 2002, o cientista Dr. Michael Grieves cunhou o termo "digital twin” (gêmeo digital) ao usá-lo em uma conferência para engenheiros de manufatura em Michigan. Hoje em dia, a ideia de digital twin é mais do que apenas um modelo clássico, mas um elemento que evolui dinamicamente. Isso significa que tudo o que acontece com o objeto ou sistema físico acontece também com sua réplica, a que chamamos de digital twin.  

O conceito de digital twin fez história pela primeira vez em 1960, no âmbito da missão Apollo 13. A NASA criou um modelo digital da espaçonave para permitir que cientistas e engenheiros em terra testassem possíveis soluções em caso de problemas.  

Esse sistema pioneiro de digital twin foi essencial no resgate dos astronautas em 1970, embora o conceito não fosse conhecido por esse nome na época. Para descobrir o que deu errado durante a missão, a NASA usou 15 simuladores para treinar e testar os parâmetros aplicados na missão pelos engenheiros. Depois da avaliação de todas as possibilidades, a melhor solução foi passada para a tripulação.  

O uso generalizado de digital twins, contudo, só começou após a introdução da conectividade IoT e da tecnologia de sensores combinada com técnicas de análise de dados mais avançadas.  

Na Hapag-Lloyd também estamos tentando integrar a IoT em nosso dia a dia corporativo. Por exemplo, com nossa solução de visibilidade Live Position.

Quais as vantagens dos digital twins? 

Os digital twins já estão ajudando diversos setores a modernizar processos inteiros. Pela análise e interpretação de dados, eles garantem tomadas de decisão mais eficazes: 

• Visualização: O projeto de um digital twin possibilita às autoridades portuárias, por exemplo, simular o processo de construção e operação e, na sequência, visualizar vários elementos de infraestrutura de navios, instalações ou outros objetos em tempo real. Com isso, todas as operações portuárias, como atracação de navios, movimentação de carga e alocação de espaço para armazenamento, podem ser otimizadas pela reprodução dos cenários com o primeiro gêmeo digital.  
• Previsão e resolução de problemas: Ao combinar realidade virtual e física, é possível identificar e solucionar problemas em um estágio inicial. Por exemplo: depósitos e processos de entrega podem ser otimizados através do uso de digital twins das respectivas instalações, que experimentam virtualmente vários cenários de otimização de armazenamento e de processos.  
• Compreensibilidade:  Os digital twins transformam dados marítimos de difícil compreensão em opções claras e factíveis. Por exemplo, setores de entrada de dados do digital twin mensuram o comportamento do navio em resposta a várias influências ambientais, como ondas, correntes, vento e temperatura. O procedimento não só aumenta a eficiência dos processos de logística, como também minimiza riscos potenciais.  
• Desenvolvimento de produtos: Modelos 3D e simulações em um digital twin permitem vislumbrar o futuro e viabilizam uma produção mais rápida. Eles conseguem, por exemplo, analisar como o aumento do nível do mar deve afetar os processos logísticos e o transporte de contêineres em geral. Os digital twins também podem ser usados para testar novos formatos de propulsores até que seja encontrado o modelo ideal para a máxima eficiência. E ainda podem ser aplicados para prever ocorrências de manutenção antes que aconteçam de fato.  
• Maior segurança e longevidade: Os digital twins permitem uma manutenção proativa e o gerenciamento de riscos, minimizando a probabilidade de falhas de equipamentos, acidentes e incidentes ambientais, ao mesmo tempo em que reforçam os padrões de segurança e a conformidade regulatória.  
• Gerenciamento de sustentabilidade: Através da otimização do consumo de combustível, planejamento de rotas e alocação de recursos, os digital twins contribuem para a redução de emissões de carbono, consumo de energia e impacto ambiental, em alinhamento com as metas do setor para sustentabilidade e ecoeficiência. 
  

Como os digital twins são usados em portos e no transporte de contêineres? 

O transporte marítimo de contêineres também requer diagnóstico e previsão constantes a fim de otimizar os processos. Afinal de contas, a construção naval é um campo de desenvolvimento altamente complexo. Os digital twins também são usados​em portos para tratar de desafios como eficiência, controle de emissões e ergonomia de sistemas operacionais.  

Outros casos de uso de digital twins no transporte marítimo incluem:  

• Manutenção preditiva: Réplicas digitais de componentes de navios, como motores e sistemas de propulsão, possibilitam uma manutenção preditiva. Essa manutenção ocorre por meio da análise de dados de sensores em tempo real para antecipar falhas e programar reparos proativos, o que minimiza o tempo de inatividade e otimiza o desempenho.  
  
• Visibilidade da cadeia logística: Os digital twins distribuídos ao longo da cadeia logística oferecem visibilidade em tempo real dos níveis de estoque, rotas de transporte e cronogramas de entrega, permitindo às empresas identificar gargalos, mitigar riscos e melhorar a resiliência e a capacidade de resposta da cadeia logística como um todo.  
  
• Otimização das operações portuárias: Representações virtuais de instalações portuárias, como atracadouros, guindastes e áreas de armazenamento, tornam possível a otimização de operações portuárias através da simulação de atracação de navios, movimentação de carga e alocação de espaço para armazenamento, o que contribui para uma maior eficiência e um congestionamento reduzido.  
  

Um exemplo real é o porto italiano de Livorno. Sua infraestrutura tecnológica tem sido reformulada desde 2016 – já com o uso de digital twins. Todo o porto foi modelado virtualmente replicando elementos físicos, como contêineres de carga, câmeras e áreas para armazenamento geral de carga.  

Câmeras de amplo alcance dinâmico (WDR) capturam cada aspecto do trabalho diário e modelam o porto gêmeo digital. Através de aplicativos de VR (realidade virtual), os operadores conseguem navegar virtualmente pelo modelo gêmeo e obter um panorama completo da área do porto digital. Afinal de contas, o armazenamento preciso e eficiente e a localização das mercadorias são aspectos cruciais para os processos de logística.  

O futuro do transporte de contêineres também será determinado por digital twins de navios. A mudança para um sistema de controle virtual deve permitir a otimização de frotas inteiras e das operações portuárias. Digital twins de navios podem executar a integração de softwares e, assim, funcionar como simuladores do objeto físico e analisar situações reais, como manutenções ou mesmo falhas de motor e, eventualmente, preveni-las.  

Mas não é só o porto de Livorno que está usando a tecnologia de digital twins para melhorar suas operações. Um dos maiores e mais movimentados portos do mundo, o porto de Roterdã, também está tirando proveito dos digital twins. Uma das inovações do porto é o uso dos chamados "golfinhos digitais", que são paredes de cais e bóias equipadas com sensores para rastrear marés, velocidade do vento e outros parâmetros climáticos.  

O porto utiliza também o inovador contêiner 42 – um contêiner equipado com todos os tipos de sensores que funciona como ferramenta de pesquisa itinerante ao redor do mundo. Graças aos sensores, é possível rastrear não apenas dados do contêiner, como temperatura e umidade, mas também dados ao longo de todo o percurso de transporte. Com os dados coletados, os percursos podem ser aprimorados e remodelados.

O poder inovador dos digital twins 

Em suma, os digital twins representam uma tecnologia transformadora com imenso potencial para remodelar o cenário do setor de transporte marítimo e logística. Com as maravilhas da replicação virtual, análise de dados em tempo real e modelagem preditiva, todo o setor tem a chance de alcançar novos níveis de eficiência, segurança e sustentabilidade em suas operações. A adoção de novas tecnologias como os digital twins será fundamental para traçar uma rota rumo a um futuro mais conectado, resiliente e ágil.