Gêmeo digital dos veículos: quando os modelos físicos e digitais se unem

A digitalização do Renault Group não é novidade, mas vem se intensificando à medida que a empresa se transforma em uma “Tech Company”. Uma orientação indispensável para lidar com a crescente complexidade tecnológica dos veículos, com as exigências técnicas e regulatórias cada vez mais numerosas e com a melhoria contínua dos veículos atuais e futuros, que agora evoluem em um universo conectado. Há alguns anos, as ferramentas à disposição dos departamentos de Design e Engenharia estão tão avançadas que a realidade virtual ultrapassa a física. O gêmeo digital existe antes do próprio veículo. Explicações.

O gêmeo digital: o que é isso? 

No dicionário, um gêmeo digital é a réplica digital de um objeto, processo ou sistema. No setor automotivo, os primeiros gêmeos digitais eram criados por meio da digitalização ou cópia virtual de veículos reais. Peça por peça, até o menor parafuso. Daí o termo “gêmeo”. Com o avanço tecnológico, o gêmeo digital agora é criado antes de sua versão física. Sua denominação é enganosa, pois, na verdade, o gêmeo digital é constituído por todas as maquetes digitais e físicas do futuro objeto físico. É a partir da maturidade dessas maquetes que o objeto físico surgirá.

O gêmeo digital: a indústria automotiva não pode mais prescindir dele. Ele revolucionou os métodos de trabalho dos profissionais envolvidos no projeto, na fabricação e na reparação de veículos. As áreas de Design, Engenharia, Fabricação e Pós-venda aprimoram seus resultados, podem “dialogar” entre si na nuvem em tempo real e compartilhar um banco de dados completo e atualizado durante toda a vida útil do veículo. E isso muda tudo mesmo!

Sobre o surgimento do gêmeo digital

Na criação de um veículo, o Design é responsável pela concepção da forma e da aparência (carroceria, cores e materiais do veículo), conciliando estética, funcionalidade e restrições físicas. É a primeira área a conceber uma “parte” do gêmeo digital, elaborando maquetes virtuais do exterior e do interior do futuro modelo. O objetivo dessas múltiplas maquetes de “teste” é alcançar as melhores apresentações e acabamentos possíveis.

As ferramentas digitais de renderização realista utilizadas são tão avançadas que os designers podem avaliar a aparência e a qualidade percebida de uma carroceria ou de um interior criados virtualmente. Eles podem controlar as texturas das peças, seu encaixe e até mesmo os reflexos nas partes brilhantes ou envidraçadas do carro. Parece que estamos lá mesmo!

Em seguida, a equipe de Design envia à equipe de Engenharia suas propostas para o interior e o exterior do futuro veículo na forma de dados digitais, por meio da nuvem.

No nascimento do gêmeo

A Engenharia assume o lugar do Design e concebe tecnicamente o carro. Com base nas maquetes digitais disponíveis na nuvem, ela cria virtualmente, passo a passo, um veículo completo em 3D. Carroceria, chassi, arquitetura elétrica e eletrônica, motor… não falta quase nada!

Graças às suas ferramentas de simulação numérica tridimensional, os engenheiros conseguem colocar, logo no início, um ocupante virtual a bordo de um futuro veículo, tal como ele estaria em um carro real. Por meio desses testes, são validados, em particular,os requisitos de posicionamento (ergonomia) e de IHM (interface homem-máquina).

A Engenharia garante a conformidade de todas as peças, bem como dos sistemas (sistemas de assistência à condução, sensores, etc.). Graças ao gêmeo digital, ela cria e testa, quantas vezes for necessário e sem limites físicos, cada elemento e equipamento do carro para verificar seu funcionamento tanto a nível do sistema quanto entre sistemas. Absolutamente nada é deixado ao acaso: fabricabilidade, montabilidade, compatibilidade, durabilidade, etc.

Nessa fase, os engenheiros utilizam o gemado digital completo em simulação 3D e imersiva para testar, por exemplo, a aerodinâmica da carroceria, o desempenho do motor, o controle da transmissão ou ainda a eficiência do ar-condicionado por meio de simulação virtual. Tudo é analisado minuciosamente!

As maquetes digitais também serão submetidas a testes de colisão virtuais, cenários de condução em estradas virtuais, testes em túnel de vento “digital”, etc. Todas essas simulações são realizadas com muito mais rapidez e em um número muito maior do que seria possível em testes físicos. Com a digitalização completa da criação e do projeto de um veículo, os testes virtuais são realizados até dois anos antes dos testes reais. Percebe-se, então, o avanço que representa a tecnologia do gêmeo digital.

Durante a fase de testes, cada escolha técnica comprovada é consolidada em uma maquete digital “ideal”. Quando concluída, essa maquete digital constitui o gêmeo digital utilizado para projetar a primeira maquete física. É hora de passar da teoria à prática!

Finalmente, gêmeos!

Após os testes virtuais, é a vez dos testes físicos com protótipos reais. Apesar da digitalização, eles continuam sendo indispensáveis, pois serão sempre os únicos a permitir a obtenção de evidências objetivas, as únicas “evidências aceitáveis para o cliente”. Extremamente caros de produzir, esses protótipos são fabricados à mão, em unidades únicas, apenas para serem maltratados! Eles passam por uma série de testes, principalmente dinâmicos, nas pistas de testes do centro técnico da Renault em Aubevoye. Essa fase de testes é agora a etapa final, na qual tudo é validado definitivamente antes do início da produção na fábrica.

Cada gêmeo existe, portanto: o digital e o físico. A partir de agora, eles acompanharão um ao outro por toda a vida.

E depois?

Enriquecido com todos os testes reais realizados nos protótipos, o gêmeo digital final será utilizado pela área de Produção para a fabricação do futuro veículo de série. Os fornecedores utilizarão o clone virtual de cada peça para fabricar a peça física. Por sua vez, a fábrica utilizará o gêmeo digital completo para elaborar virtualmente a futura linha de montagem, a futura configuração de suas máquinas-ferramentas ou ainda medir os futuros fluxos (deslocamentos dos operadores, percurso das peças, etc.). O gêmeo digital é uma mina de informações para todos!

Os gêmeos acompanham-se ao longo de toda a sua existência, mas levam vidas separadas. Antes da fabricação do veículo, o gêmeo digital “alimenta” o físico. Ao sair da fábrica, ocorre o contrário. As áreas de Comércio (logística, vendas e pós-venda) alimentam o gêmeo digital com feedback dos clientes, acompanhamento da qualidade e atualizações sobre o usodos carros “reais” ao longo de sua “vida útil”.

Com a virtualização, o tempo total necessário para o projeto de um novo veículo foi reduzido em um quarto. Isso representa uma economia de um ano. Um avanço extraordinário, considerando a crescente complexidade tecnológica dos automóveis!
Embora a aprendizagem empírica não vá desaparecer (de imediato), o futuro da inteligência artificial ampliará exponencialmente o campo de aplicação e o desempenho da aprendizagem digital. O gêmeo digital é uma tecnologia fundamental e até mesmo indispensável para o Renault Group. Na concepção e fabricação de veículos, mas não apenas. Ele permite a melhoria contínua dos veículos do Renault Group. Para mais segurança, conforto e prazer dos proprietários. Então, a quem devemos agradecer?