Como a tecnologia Digital Twin está transformando as operações e a segurança das companhias aéreas

A indústria da aviação, tal como outros sectores, desempenha um papel significativo na economia de todos os países. Infelizmente, os últimos anos colocaram imensos desafios para esta indústria, especialmente em 2020 e 2021, durante a crise da COVID-19. Sem dúvida, o segmento aéreo sofreu uma recessão drástica e sofreu uma enorme perda de 168 mil milhões de dólares.

O setor da aviação enfrentou os desafios ao adotar a transformação digital como solução. As empresas do setor reconheceram os benefícios de investir em novas tecnologias. Esses investimentos visavam ajudar na recuperação e melhorar o crescimento, a eficiência e a segurança.

Statista projeta um aumento notável no investimento em técnicas e serviços de transformação digital. De acordo com as suas projeções, espera-se que o investimento cresça de cerca de 1,6 biliões de dólares em 2022 para 3,4 biliões de dólares em 2026. Na indústria da aviação, uma abordagem inovadora conhecida como “Gémeos Digitais” emergiu como um poderoso catalisador para enfrentar vários desafios. Este artigo explora o conceito de gêmeo digital na indústria aeroespacial e seu papel transformador na aviação.

O que é gêmeo digital?

O gêmeo digital no setor aeroespacial está na vanguarda da inovação. Envolve a criação de uma réplica virtual que espelhe objetos, processos ou sistemas físicos. Este modelo virtual utiliza entrada de dados em tempo real ou passado e algoritmos de aprendizado de máquina para análise. Ao simular diversos cenários, permite a previsão do comportamento do sistema. Os insights obtidos com essas simulações são convenientemente apresentados por meio de painéis, relatórios ou ferramentas de visualização para informar de forma eficaz a tomada de decisões.

A indústria da aviação beneficiou-se enormemente da tecnologia de gêmeos digitais. Esses benefícios do gêmeo digital no setor aeroespacial incluem recursos aprimorados de previsão, diagnósticos avançados, gerenciamento otimizado de frota, gerenciamento abrangente do ciclo de vida e desempenho operacional geral aprimorado. É importante observar que os gêmeos digitais são particularmente valiosos nas práticas de manutenção, pois apoiam atividades de manutenção programadas, não programadas, preventivas e preditivas.

Ao identificar padrões e possíveis problemas, a manutenção proativa permite a redução do tempo de inatividade da aeronave e melhora a eficiência operacional. Durante a fase de projeto, os projetistas podem utilizar o modelo de aeronave virtual do gêmeo digital para simular vários cenários e experimentar novas configurações antes de construir fisicamente os protótipos. Esta abordagem ajuda a mitigar os custos associados aos testes físicos e permite mais iterações de projeto, promovendo a inovação e agilizando o processo de projeto de aeronaves.

Aplicação de gêmeos digitais no setor aeroespacial

A indústria da aviação depende de gêmeos digitais devido à crescente complexidade dos aviões modernos. Essas aeronaves tecnologicamente avançadas incorporam recursos de ponta como aviônicos, sistemas fly-by-wire e materiais compósitos.

As réplicas digitais servem como ferramentas valiosas para monitorar, analisar e otimizar o desempenho geral dos aviões contemporâneos. Esta solução eficiente aborda eficazmente os desafios colocados por estes intrincados avanços tecnológicos.

Através do uso de réplicas virtuais de aeronaves, a indústria da aviação pode melhorar a segurança e o desempenho. Ao implementar gêmeos digitais, engenheiros e tomadores de decisão monitoram e mantêm aeronaves de forma proativa. Essa abordagem baseada em dados minimiza efetivamente os riscos e, ao mesmo tempo, otimiza a eficiência.

Além disso, os gêmeos digitais no setor aeroespacial oferecem uma compreensão abrangente e interconectada da condição, do desempenho e da eficiência das aeronaves. Isto é possível através da integração perfeita de dados coletados de vários sensores e sistemas por meio de IoT e análise de big data. Ao fornecer insights em tempo real, essas informações capacitam as companhias aéreas e os fabricantes com conhecimentos inestimáveis ​​para tomar decisões informadas e melhorar continuamente a indústria da aviação.

Gêmeos Digitais em Design de Aeronaves

Os gêmeos digitais na aviação fizeram avanços significativos no design de aeronaves. Esses avanços abriram caminho para prototipagem virtual, aerodinâmica otimizada, aprimoramentos estruturais aprimorados e métodos de manutenção mais precisos.

Prototipagem Virtual

O gêmeo digital na indústria aeroespacial revolucionou o processo de projeto de aeronaves ao substituir protótipos físicos demorados. Essas réplicas virtuais permitem que os engenheiros criem protótipos e testem seus projetos com eficiência, utilizando simulações avançadas para avaliar aspectos cruciais como decolagem, pouso e resposta do sistema em vários cenários.

Essa abordagem oferece iterações rápidas de projeto e minimiza modificações dispendiosas em estágios posteriores. Como resultado, acelera significativamente o processo geral de design e permite o desenvolvimento oportuno de novas aeronaves.

Eficiência e desempenho aprimorados

A eficiência e o desempenho do combustível das aeronaves dependem fortemente da aerodinâmica. Os engenheiros têm a capacidade de utilizar gêmeos digitais na aviação para simular e otimizar projetos de aeronaves, com o objetivo final de alcançar a máxima eficiência.

Ao realizar simulações, eles podem identificar com precisão áreas de alto arrasto e turbulência, permitindo-lhes fazer ajustes precisos que reduzem o arrasto, melhoram o formato das asas e melhoram o controle do fluxo de ar. Isto resulta na diminuição do consumo de combustível e das emissões e promove o desenvolvimento de projetos de aeronaves sustentáveis, ao mesmo tempo que ultrapassa os limites dos métodos de teste tradicionais.

Arquitetura Suportada e Técnicas de Supervisão Econômicas

Os gêmeos digitais desempenham um papel crucial na manutenção da integridade estrutural das aeronaves. Os engenheiros contam com gêmeos digitais para analisar o estresse e a fadiga simulando materiais e componentes de fabricação.

Isso lhes permite avaliar com precisão o desempenho sob diversas condições e cargas. Ao empregar essa abordagem baseada em dados, os engenheiros podem tomar decisões bem informadas sobre materiais e processos de fabricação. Como resultado, fortalecem a estrutura, melhoram a eficiência do combustível e reduzem despesas operacionais.

Ao coletar e analisar dados de sensores na aeronave, o monitoramento em tempo real torna-se possível dentro da estrutura do gêmeo digital.

Essas informações valiosas são então usadas para traçar estratégias de planos de manutenção e detectar possíveis problemas antecipadamente, minimizando interrupções e otimizando os cronogramas de manutenção. Como resultado, os custos gerais de manutenção são reduzidos à medida que a eficiência operacional melhora no processo de manutenção de aeronaves.

Gêmeos Digitais na Manutenção de Aviação

O gêmeo digital na aviação está transformando a manutenção de aeronaves. Através da utilização de manutenção preditiva e monitoramento em tempo real, essas réplicas digitais desempenham um papel fundamental na redução do tempo de inatividade, na simplificação dos processos de diagnóstico e na otimização das atividades de reparo.

Cronogramas de manutenção otimizados

As equipes de manutenção podem usar dados do gêmeo digital no setor aeroespacial para analisar e otimizar seus cronogramas de manutenção. Esta abordagem proativa permite-lhes identificar antecipadamente potenciais problemas, permitindo a substituição imediata de peças quando necessário. Como resultado, ajuda a prevenir falhas graves e garante a disponibilidade ininterrupta da aeronave para atender aos requisitos operacionais.

Manutenção preditiva

Os gêmeos digitais desempenham um papel crítico no campo da manutenção preditiva. Com isso, você pode usar dados em tempo real e algoritmos avançados de IA para identificar proativamente possíveis problemas nos sistemas da aeronave. Ao monitorar de perto o desempenho e a integridade de uma aeronave por meio de seu gêmeo digital, as equipes de manutenção podem detectar rapidamente sinais de degradação de componentes ou falhas futuras.

Esta abordagem proativa reduz significativamente o risco de avarias inesperadas ou dispendiosas, permitindo ações de manutenção e reparação atempadas e proativas.

Monitoramento em tempo real

As equipes de manutenção têm a capacidade de monitorar e analisar remotamente dados críticos sobre sistemas e componentes de aeronaves por meio de gêmeos digitais. Este recurso avançado permite o monitoramento em tempo real, facilitando respostas imediatas a questões importantes, fornecendo acesso instantâneo a informações de diagnóstico.

Ao identificar e resolver rapidamente as causas subjacentes, garante uma resolução eficiente de problemas. Além disso, a flexibilidade para fazer ajustes oportunos nos procedimentos de manutenção contribui para operações simplificadas, melhorando, em última análise, a confiabilidade geral e a eficiência operacional nos processos de manutenção de aeronaves.

Gêmeos digitais para melhorar o desempenho e as operações

O uso de gêmeos digitais melhora o desempenho e as operações das aeronaves, capacita os pilotos e facilita o monitoramento remoto para melhorar a eficiência operacional.

Simplificando o treinamento de pilotos e a tomada de decisões

Os gêmeos digitais são ferramentas valiosas para treinamento de pilotos e tomada de decisões. Eles fornecem simuladores de voo realistas e envolventes, permitindo aos pilotos praticar diversos cenários e procedimentos de emergência. Essas simulações aprimoram suas habilidades, confiança e capacidade de navegar em situações desafiadoras, sendo altamente benéficas.

Além disso, os gêmeos digitais oferecem visualização de dados em tempo real que permite aos pilotos tomar decisões informadas durante os voos. Isto inclui informações sobre as condições das aeronaves, padrões climáticos, rotas de voo pré-planejadas, permitindo respostas rápidas às mudanças e garantindo voos seguros e eficientes.

Otimizando o desempenho por meio da análise de dados de voo

Especialistas em aviação empregam gêmeos digitais para analisar extensos dados de voo e otimizar o desempenho das aeronaves. Eles criam protótipos virtuais de aeronaves e seus sistemas, monitorando de perto vários parâmetros de desempenho e dados de voo em tempo real. Isso lhes permite identificar áreas de melhoria, resultando em consumo otimizado de combustível, redução de emissões e maior eficiência geral da aeronave. Ao utilizar gêmeos digitais para analisar dados de voo, os especialistas garantem que a aeronave opere em níveis máximos de desempenho, ao mesmo tempo que adere a rígidos padrões de segurança.

Leia também: Ressurgimento induzido pela IA para a indústria da aviação em meio ao COVID-19

Gêmeos Digitais em Segurança e Conformidade Regulatória

Na indústria aeroespacial, os gémeos digitais tornaram-se ferramentas essenciais para melhorar a segurança e cumprir normas regulamentares rigorosas. Os especialistas em aviação utilizam simulações avançadas e análises de risco para desenvolver protótipos abrangentes de aeronaves virtuais. Esses modelos virtuais permitem avaliar diversos cenários de voo, identificar riscos de segurança e implementar estratégias eficazes de mitigação de riscos.

A indústria da aviação dá extrema importância ao cumprimento de regulamentações legais rigorosas aplicadas pelas autoridades de viagens aéreas em todo o mundo. Neste sentido, os gémeos digitais desempenham um papel crucial ao ajudar a indústria a cumprir estes rigorosos padrões de conformidade. Funcionando como ativos inestimáveis, facilitam o monitoramento e a documentação de registros essenciais de manutenção e parâmetros operacionais. Esse recurso mantém efetivamente um modelo virtual abrangente do voo de uma aeronave, garantindo que todos os dados pertinentes estejam prontamente acessíveis para fins regulatórios.

O uso de gêmeos digitais melhora os processos de manutenção de aeronaves, simplificando-os e reduzindo erros. Esta tecnologia permite o planejamento eficiente de inspeções regulares, monitorando a vida útil dos componentes da aeronave e facilitando reparos ou substituições oportunas. Ao adotar esta abordagem de manutenção, o setor da aviação garante a conformidade e promove maior segurança e fiabilidade operacional.

Gêmeo Digital do Mundo Real em Exemplos Aeroespaciais

Os gêmeos digitais ganharam imensa popularidade na indústria da aviação, resultando em avanços notáveis ​​e implementações práticas em diversas áreas operacionais. Na aviação, os gêmeos digitais são amplamente utilizados e comprovaram sua eficácia em cenários do mundo real. Aqui estão alguns exemplos de gêmeos digitais na aviação que mostram como os gêmeos digitais são aplicados nesta indústria:

Rolls-Royce usa gêmeos digitais para monitoramento e manutenção de motores

A Rolls-Royce, um player proeminente na indústria aeroespacial, revolucionou os protocolos de rastreamento e manutenção de motores ao alavancar gêmeos digitais. Esta abordagem inovadora estabeleceu um novo padrão para toda a indústria.

A Rolls-Royce faz uso de gêmeo digital avançado na indústria aeroespacial para replicar o comportamento de seus motores. Eles analisam de perto os dados de desempenho e prevêem possíveis irregularidades ou problemas. Ao aproveitar dados em tempo real de sensores integrados do motor, o gêmeo digital na aviação atua como um sistema de alerta precoce. Essa abordagem proativa permite que a Rolls-Royce programe tarefas de manutenção com precisão e eficiência, resultando em uma redução significativa no tempo de inatividade não planejado e, ao mesmo tempo, melhorando a confiabilidade e o desempenho do motor.

Os engenheiros da Rolls-Royce agora podem monitorar e diagnosticar remotamente o desempenho do motor devido à utilização do gêmeo digital na aviação. Este avanço tecnológico acelerou a detecção de potenciais problemas e também facilitou a tomada de decisões rápida e bem informada, garantindo operações perfeitas e uma funcionalidade ideal do motor.

Gêmeo digital de segurança da bateria do 787 Dreamliner da Boeing

A Boeing utilizou um gêmeo digital na aviação para aprimorar os protocolos de segurança do sistema de bateria do 787 Dreamliner. Esta abordagem proativa apresenta um exemplo notável de gestão de risco na indústria da aviação.

Ao empregar gêmeos digitais no caso do Dreamliner, a Boeing monitorou de perto o comportamento e o desempenho do sistema de bateria da aeronave. Isto permitiu a análise em tempo real para identificar rapidamente riscos potenciais e implementar as alterações de design necessárias, reduzindo efetivamente as preocupações de segurança relacionadas ao sistema de baterias. Adotar esta abordagem proativa melhorou os padrões gerais de segurança da aeronave e mitigou potenciais incidentes de segurança.

A incorporação de gêmeos digitais no processo de design e desenvolvimento trouxe vários benefícios. Engenheiros e projetistas conseguiram identificar e resolver problemas potenciais desde o início, o que garantiu os mais altos níveis de segurança na indústria da aviação. Esta dedicação à segurança é uma marca registrada do compromisso da Boeing. Além disso, essas medidas proativas minimizaram os riscos de segurança, garantindo que o projeto final atendesse aos rigorosos padrões de segurança. O uso de gêmeos digitais explica como a Boeing adota tecnologia avançada para uma produção de aeronaves mais segura.

Otimização de desempenho do A350 XWB da Airbus

A Airbus melhorou a eficiência operacional de suas aeronaves A350 XWB empregando gêmeos digitais. Esta estratégia inovadora levou a reduções significativas no consumo de combustível e nas emissões, aumentando assim os esforços de sustentabilidade.

A Airbus emprega gêmeos digitais para monitorar e analisar continuamente o desempenho em tempo real de suas aeronaves A350 XWB. Ao coletar dados de vários sensores e sistemas, eles obtêm informações valiosas sobre fatores operacionais cruciais, incluindo consumo de combustível, eficiência do motor e desempenho geral da aeronave. Este extenso conjunto de dados auxilia a Airbus na identificação de áreas para otimização, permitindo a tomada de decisões informadas com base na análise de dados para melhorar o desempenho geral.

A Airbus utiliza dados obtidos por meio do gêmeo digital para modificar estrategicamente o projeto, a operação e a manutenção de suas aeronaves. Esses ajustes podem incluir o refinamento dos parâmetros de voo, a otimização das configurações do motor e o aprimoramento dos cronogramas de manutenção. Como resultado, o consumo de combustível e as emissões são significativamente reduzidos, levando a uma maior eficiência e sustentabilidade na indústria aeroespacial.

A Airbus melhorou a eficiência, melhorou o desempenho e obteve economias de custos significativas ao utilizar gêmeos digitais. Esta integração tecnológica permite uma tomada de decisão informada com base na análise de dados.

Futuro dos gêmeos digitais na indústria aeroespacial

A indústria aeroespacial está atualmente passando por uma transformação significativa. Os executivos da Força Aérea estão cada vez mais adotando a tecnologia de gêmeos digitais, conforme revelado pelos resultados de uma pesquisa recente da Business Wire. Impressionantes 75% desses líderes do setor expressam confiança nos benefícios potenciais proporcionados pelos gêmeos digitais. Ao utilizar grandes quantidades de dados das suas ofertas existentes, estes executivos veem a tecnologia digital twin no setor aeroespacial como uma ferramenta essencial para enfrentar os desafios do setor da aviação.

Os resultados da pesquisa revelam que esses executivos implementam e avaliam ativamente a tecnologia de gêmeos digitais. Um número significativo deles integrou suavemente esta tecnologia avançada nos seus produtos e serviços existentes e futuros, enquanto outros a utilizam principalmente para testes temporários de aeronaves.

Para mostrar a praticidade do gêmeo digital na indústria aeroespacial, o Aeroporto Internacional de Vancouver (YVR) fez parceria com a Accelerate Solutions da Unity. Através desta colaboração, eles destacaram como o gêmeo digital 3D em tempo real de última geração da YVR abordou de forma eficaz as questões de manutenção, sustentabilidade e segurança, ao mesmo tempo que minimizou interrupções operacionais. Ao fornecer aos funcionários dados históricos e em tempo real, o gêmeo digital da YVR permite-lhes explorar diferentes cenários e otimizar a alocação de recursos. Isto alinha-se perfeitamente com o ambicioso objetivo do aeroporto de atingir emissões líquidas zero de carbono até 2030.

A convergência de confiança e implementação prática na indústria da aviação sugere um futuro promissor para a tecnologia de gêmeos digitais no setor aeroespacial. Este desenvolvimento tem o potencial de aumentar a eficiência, a sustentabilidade e criar uma experiência de viagem incomparável.

Conclusão

A indústria da aviação foi completamente transformada pela tecnologia de gêmeos digitais. Esta inovação revolucionária melhorou muito o desempenho, a manutenção e a segurança das aeronaves, tornando-as mais eficientes e sustentáveis. O potencial dos gêmeos digitais na indústria aeroespacial para impulsionar a eficiência e a sustentabilidade os posiciona como um ator crítico na definição do futuro da aviação.

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Perguntas frequentes

P. O que é gêmeo digital na indústria aeroespacial?

R. Na indústria aeroespacial, um gêmeo digital serve como uma réplica virtual de uma aeronave ou sistema físico. Abrange dados históricos ou em tempo real e desempenha um papel essencial no monitoramento, análise e otimização do desempenho da aeronave. A utilização de gêmeos digitais permite que as empresas aumentem a eficiência operacional e implementem medidas de segurança aprimoradas.

P. Qual é um exemplo de gêmeo digital?

A. A Rolls-Royce adota a tecnologia digital twin como uma ilustração notável. Esta abordagem inovadora permite-lhes supervisionar o desempenho do motor, simplificar os procedimentos de manutenção e antecipar com precisão possíveis problemas. Ao replicar digitalmente o comportamento de seus motores, a Rolls-Royce programa efetivamente as tarefas de manutenção, resultando em maior confiabilidade e redução do tempo de inatividade.

P. Qual é o papel de um gêmeo digital no aumento da segurança das aeronaves?

R. Um Digital Twin no setor aeroespacial desempenha um papel crucial no aumento da segurança das aeronaves, combinando monitoramento em tempo real e manutenção preditiva. Ele identifica e resolve problemas potenciais de forma proativa, evitando efetivamente a ocorrência de falhas críticas.