O Metaverso Industrial: Um inventário global da próxima revolução digital

Produtividade +20%, CO2 -50%: O Metaverso Industrial já entrega esses números incríveis. Mais do que apenas um termo da moda: 7 recursos que fazem do Metaverso Industrial a próxima grande novidade. A fábrica no computador: Como funciona o Metaverso Industrial, a maior aposta da NVIDIA e da Microsoft. Depois da Indústria 4.0 vem isto: Por que o Metaverso Industrial cria os empregos mais desejados do futuro.

Um para um: Como o mundo real obtém uma cópia digital perfeita – e o que isso significa para todos nós.

A digitalização industrial está prestes a entrar em sua próxima fase transformadora. Após a quarta revolução industrial, conhecida como Indústria 4.0, que se concentrou na interconexão de máquinas e na coleta de dados, uma nova etapa está emergindo: o Metaverso Industrial (MVI). Esse conceito vai muito além das abordagens anteriores, postulando a fusão completa dos mundos físico e virtual em um único ecossistema persistente e interativo. Não se trata de uma tecnologia isolada, mas sim da profunda convergência de uma multiplicidade de tecnologias estabelecidas e emergentes que, em conjunto, criam uma capacidade emergente que é mais do que a soma de suas partes.

Em contraste com as visões frequentemente especulativas e voltadas para o entretenimento do Metaverso do Consumidor, que cria mundos virtuais para interação social, jogos e comércio, o Metaverso Industrial está firmemente enraizado na realidade. Seu principal objetivo é resolver problemas concretos do mundo real e gerar benefícios econômicos e sociais tangíveis. Trata-se de uma ferramenta em desenvolvimento para melhor compreender, controlar e otimizar sistemas industriais complexos — desde máquinas individuais até fábricas inteiras e cadeias de suprimentos globais. A força motriz por trás de seu desenvolvimento não é a ficção, mas a necessidade comercial de aumentar a eficiência, acelerar a inovação e operar de forma mais sustentável.

Este relatório oferece uma visão global abrangente do estado atual de desenvolvimento do Metaverso Industrial. Começa com uma definição e delimitação sólidas para estabelecer uma compreensão clara do conceito. Em seguida, são analisados ​​os componentes tecnológicos que viabilizam esse novo paradigma. Um exame detalhado do mercado global, das tendências de investimento e das estratégias das principais empresas de tecnologia esclarece a dinâmica econômica. Casos de uso concretos e estudos de caso de setores-chave destacam o potencial já realizado e os sucessos mensuráveis. O relatório quantifica os diversos benefícios, desde ganhos de produtividade até contribuições para a sustentabilidade, abordando também os desafios significativos que devem ser superados no caminho para a implementação em larga escala. Por fim, o relatório oferece uma visão do futuro, no qual a inteligência artificial generativa, em particular, atuará como catalisador para a próxima etapa de desenvolvimento do Metaverso Industrial.

Fundamentos do Metaverso Industrial: Definição e Delimitação

Para compreender plenamente o potencial transformador do Metaverso Industrial, uma definição precisa e uma distinção clara em relação a conceitos relacionados são essenciais. O Metaverso Industrial é mais do que apenas um termo tecnológico da moda; ele representa uma mudança fundamental na forma como a indústria interage com o mundo digital.

Uma definição abrangente

Em sua essência, o Metaverso Industrial descreve um espaço virtual imersivo usado para aplicações industriais com o objetivo de revolucionar a pesquisa e o desenvolvimento, a produção, a logística e a gestão da cadeia de suprimentos. É um mundo virtual que funciona como um reflexo de máquinas, fábricas, edifícios, cidades e sistemas de transporte reais — um universo “sempre ativo”, permanentemente conectado à realidade física.

Uma definição estruturada pode ser desenvolvida com base nas sete características formuladas pelo Grupo Fraunhofer para o metaverso em geral, que se aplicam particularmente ao IMV:

• Combinação de mundos de realidade virtual e aumentada: O IMV não consiste em sistemas isolados, mas sim em uma rede de mundos virtuais interconectados entre si e com a realidade física.
• Mídias sociais: É um espaço onde pessoas, representadas por avatares, podem interagir, comunicar e cooperar para trabalhar juntas em problemas do mundo real.
• Persistente e duradouro: o IMV existe continuamente, independentemente de o usuário individual estar ativo ou não.
• Sistema integrativo: Ele reúne e utiliza uma variedade de tecnologias, incluindo realidade aumentada (XR), inteligência artificial (IA), Internet das Coisas (IoT) e blockchain, sendo os padrões abertos e a interoperabilidade cruciais.
• Captura do ambiente real: Uma função essencial é a captura contínua de condições e dados do mundo real para manter os modelos virtuais atualizados e precisos.
• Participação multimodal: Os usuários podem participar do IMV de diferentes maneiras e com intensidades variadas, seja por meio de um computador desktop, um tablet ou de forma totalmente imersiva com óculos de realidade virtual.
• Integração estreita com o mundo real: esta é a característica definidora. Informações, ações e interações são trocadas bidirecionalmente entre os ambientes virtual e real, influenciando-se mutuamente.

Além disso, o IMV pode ser entendido como um “gêmeo digital holístico e interconectado de um sistema complexo”. Essa perspectiva enfatiza sua função como uma ferramenta que permite aos tomadores de decisão não apenas compreender o passado, mas também prever o futuro por meio de simulações, possibilitando, assim, decisões estratégicas mais bem fundamentadas. A mudança de paradigma fundamental reside na transição da análise de dados pura, característica da Indústria 4.0, para a interação em tempo real orientada por dados. O valor não surge mais apenas da avaliação retrospectiva de dados, mas da capacidade de interagir diretamente com o sistema em uma simulação fisicamente precisa e de vivenciar as consequências imediatas das decisões.

As diferenças cruciais

Distinguir claramente o Metaverso Industrial de outras formas de Metaverso é crucial para compreender sua singular criação de valor.

O metaverso do consumidor e do comércio eletrônico tem como foco principal o consumidor final. O foco aqui está na interação social, no entretenimento, nos jogos e na criação de experiências de compra virtuais. A criação de valor se baseia na venda de bens digitais, como roupas para avatares ou propriedades virtuais, e na oferta de experiências imersivas. Esses mundos são frequentemente puramente virtuais e autossuficientes.

O metaverso empresarial concentra-se na colaboração interna dentro das empresas. Um exemplo notável é a plataforma "Nth Floor" da Accenture, utilizada para a integração de novos funcionários e para reuniões virtuais. O objetivo é aprimorar o trabalho de escritório, a comunicação e a cultura corporativa em um ambiente virtual.

O Metaverso Industrial (MVI) difere fundamentalmente de ambos em seu propósito e base de dados. Ele não se concentra principalmente em pessoas, mas sim em ativos físicos e produtos (“centrado em ativos/produtos”). Os dados que alimentam o MVI provêm diretamente de máquinas, processos e sistemas reais. O objetivo principal é a otimização do mundo físico — aumentando a eficiência, a produtividade, a qualidade e a sustentabilidade na produção real e na cadeia de valor. Sua característica definidora é a conexão constante e bidirecional com a realidade física. Uma mudança simulada e validada no gêmeo digital é implementada na fábrica real; os dados da fábrica real fluem de volta em tempo real, atualizando o gêmeo. Não se trata de uma forma de escapismo, mas de uma ferramenta poderosa para dominar a realidade física.

O desenvolvimento da Indústria 4.0

O Metaverso Industrial não é uma revolução repentina, mas sim o desenvolvimento lógico e consistente dos princípios da Indústria 4.0. A Indústria 4.0 lançou as bases com a introdução de sistemas ciberfísicos, ou seja, a interconexão de máquinas e sistemas através da Internet das Coisas, e criou a base para espaços de dados como Catena-X ou Manufacturing-X, permitindo a troca de dados entre empresas.

A IMV se baseia nesse fundamento e o expande em duas dimensões cruciais. Primeiro, ela integra as pessoas ao espaço de dados de uma maneira nova e intuitiva. Enquanto a Indústria 4.0 frequentemente considerava as pessoas como operadoras ou observadoras de painéis de controle, a IMV, por meio de interfaces imersivas como VR e AR, permite a interação espacial direta com os dados e as representações digitais das máquinas. Segundo, a IMV amplia o foco da otimização de componentes individuais para a otimização de todo o sistema. Enquanto o gêmeo digital na Indústria 4.0 frequentemente representava uma única máquina ou uma linha de produção, a IMV visa o "gêmeo digital de todo o sistema". Isso abrange toda a cadeia de valor, incluindo processos a montante e a jusante, fornecedores, clientes e até mesmo influências ambientais externas. Essa ampliação da perspectiva eleva a simulação digital de um nível puramente operacional para um nível de tomada de decisão estratégica, possibilitando a modelagem e o gerenciamento das interações complexas de todo um ecossistema industrial.

Convergência Tecnológica: Elementos Fundamentais do Metaverso Industrial

O Metaverso Industrial (MVI) não surge de uma única invenção revolucionária, mas sim da convergência sinérgica de uma gama de tecnologias poderosas. Muitas dessas tecnologias existem há anos, mas é a sua integração profunda e perfeita que cria a capacidade emergente que distingue o MVI: a habilidade de espelhar, simular e controlar sistemas complexos do mundo real em um ambiente virtual em tempo real.

O Gêmeo Digital como elemento central

O coração e a base fundamental do Metaverso Industrial é o Gêmeo Digital. Ele é muito mais do que um simples modelo 3D estático. Um Gêmeo Digital moderno é um modelo de simulação dinâmico, baseado em física, que se comporta exatamente como sua contraparte no mundo real e reage a dados e condições variáveis ​​em tempo real. O desenvolvimento está progredindo de simples representações digitais para simulações altamente complexas, fotorrealistas e fisicamente precisas. Parcerias entre líderes do setor, como Siemens e NVIDIA, estão impulsionando esse desenvolvimento, com o objetivo de criar gêmeos interativos que não apenas se pareçam com suas contrapartes no mundo real, mas também se comportem de maneira idêntica em todos os aspectos. Esses gêmeos de alta precisão servem como um ambiente virtual persistente para simulações, interações ao vivo e como uma interface entre os mundos real e digital.

Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina

Se o gêmeo digital é o coração, a inteligência artificial (IA) é o motor que impulsiona o metaverso industrial. A IA e o aprendizado de máquina (ML) são essenciais para processar a vasta quantidade de dados gerados por sensores da IoT no mundo real e transformá-los em informações valiosas. Os algoritmos de IA analisam esses fluxos de dados, reconhecem padrões, identificam anomalias e, assim, possibilitam aplicações como a manutenção preditiva, que prevê as necessidades de manutenção de uma máquina antes que ocorra uma falha dispendiosa. Simulações baseadas em IA auxiliam os engenheiros no projeto e na otimização de novos produtos, executando milhares de variações de projeto em um curto período de tempo. A IA generativa desempenha um papel particularmente transformador. Ela possibilita formas totalmente novas de interação com gêmeos digitais, por exemplo, por meio da linguagem natural, como demonstrado pelo Siemens Industrial CoPilot em colaboração com a Microsoft. Além disso, a IA generativa pode acelerar o próprio processo de projeto, gerando projetos otimizados com base em parâmetros predefinidos, como peso, estabilidade e consumo de material.

Tecnologias Imersivas (XR)

A Realidade Estendida (XR) – termo abrangente que engloba Realidade Virtual (RV), Realidade Aumentada (RA) e Realidade Mista (RM) – constitui a interface crucial entre os humanos e o Metaverso Industrial. Essas tecnologias tornam os dados e simulações complexos do Metaverso Industrial tangíveis e intuitivamente operáveis ​​para os humanos.

Realidade Virtual (RV)

A realidade virtual (RV) cria ambientes totalmente imersivos gerados por computador. No contexto industrial, a RV é utilizada para cenários de treinamento realistas, nos quais os funcionários podem praticar tarefas complexas ou perigosas em um ambiente virtual seguro, sem bloquear máquinas reais ou se expor a riscos.

Realidade Aumentada (AR)

A realidade aumentada (RA) sobrepõe informações digitais ao mundo real. Por exemplo, um técnico usando óculos de RA pode ter instruções de manutenção, diagramas de circuitos ou dados de sensores em tempo real projetados diretamente na máquina em que está trabalhando, dentro de seu campo de visão. Isso permite o trabalho com as mãos livres e reduz significativamente a taxa de erros.

A base da conectividade

Uma base sólida de tecnologias de conectividade é necessária para garantir que a conexão bidirecional entre os mundos real e virtual funcione sem problemas.

A Internet das Coisas (IoT) forma a camada sensorial do IMV (Integrated Motor Vehicle). Inúmeros sensores em máquinas, produtos e na cadeia logística coletam continuamente dados físicos como temperatura, pressão, vibração e posição. Os atuadores, por sua vez, traduzem comandos digitais em ações físicas. Esses dispositivos de IoT fornecem o fluxo constante de dados que mantém o gêmeo digital "vivo" e atualizado.

Redes de alto desempenho, como o padrão móvel 5G e, futuramente, o 6G, são a essência da IMV. Elas garantem a transmissão de dados rápida, confiável e, sobretudo, com baixa latência entre dispositivos IoT, servidores de borda e em nuvem, e dispositivos XR dos usuários. Somente uma latência extremamente baixa torna possíveis interações imersivas e em tempo real.

A computação em nuvem e a computação de borda fornecem a imensa capacidade computacional necessária para simulações complexas, modelos de IA e renderização de mundos virtuais. Enquanto a nuvem pode armazenar e processar grandes quantidades de dados para análises globais, a computação de borda permite o processamento de dados diretamente no local, na máquina, o que é crucial para aplicações com restrições de tempo e latência mínima.

Segurança e confiança por meio da automação definida por software.

O verdadeiro valor do metaverso industrial se revela somente quando os insights e otimizações obtidos no mundo virtual podem ser transferidos de forma rápida e confiável para o mundo real. É aqui que a automação definida por software entra em cena, atuando como uma ponte crucial entre a simulação digital e a execução física. Um elemento-chave nesse processo são os controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) virtuais. Tradicionalmente, os CLPs são os "cérebros" das fábricas – dispositivos físicos que controlam máquinas ou processos individuais. A virtualização permite que sejam gerenciados centralmente e atualizados por meio de atualizações de software. Uma otimização de processo validada no gêmeo digital pode, portanto, ser implementada em toda a fábrica real com apenas alguns cliques.

Nesse sistema interconectado, a cibersegurança e a confiança são de fundamental importância. Proteger dados e processos industriais críticos contra acessos não autorizados é um requisito básico. Tecnologias como blockchain e tecnologias de registro distribuído (DLT) podem desempenhar um papel fundamental nesse contexto, permitindo transações invioláveis, transparentes e rastreáveis, por exemplo, para documentar cadeias de suprimentos ou proteger a propriedade intelectual.

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Visão geral do mercado global e dinâmica econômica

O metaverso industrial evoluiu de um conceito visionário para um mercado global dinâmico e em rápido crescimento. O aumento dos investimentos e as altas taxas de adoção em setores-chave sinalizam uma profunda mudança em direção a modelos de produção e negócios imersivos e orientados por dados. Esse impulso econômico é alimentado por diretrizes estratégicas claras e por um cenário tecnológico em rápida evolução.

Tamanho do mercado e previsões de crescimento

A avaliação do mercado global de Metaverso Industrial revela uma dinâmica notável e um potencial de crescimento excepcional. Diversos analistas chegam a estimativas diferentes, mas consistentemente otimistas. O tamanho do mercado para 2024 está projetado para ficar entre US$ 23,79 bilhões e US$ 54,53 bilhões.

As projeções futuras são ainda mais impressionantes, sublinhando o poder transformador previsto para a IMV. As previsões para o período até o início da década de 2030 variam, mas todas apontam para um crescimento exponencial. Algumas análises preveem um mercado de US$ 100 bilhões até 2030, enquanto outras projetam US$ 183,7 bilhões até 2032 ou até mesmo US$ 228,6 bilhões até 2029. As taxas de crescimento anual composto (CAGR) projetadas variam consistentemente de cerca de 30% a mais de 50%. Esses números demonstram claramente que a IMV não é considerada uma tecnologia de nicho, mas sim um dos principais mercados de crescimento da próxima década.

Desenvolvimentos regionais e taxas de adoção

A adoção de tecnologias IMV é um fenômeno global, mas com diferenças regionais significativas na velocidade e profundidade de implementação. Uma pesquisa global abrangente realizada pela S&P Global e pela Siemens em 2024 mostra que 81% das empresas pesquisadas em todo o mundo já estão ativamente engajadas com o Metaverso Industrial, seja por meio de implementação, testes ou planejamento.

A América do Norte, particularmente os EUA, desempenha um papel de liderança. Nessa região, mais de 38% das empresas já utilizam ativamente tecnologias IMV, enquanto outros 40% estão na fase de testes. Esse pioneirismo se deve não apenas à alta afinidade tecnológica, mas principalmente à forte presença de fornecedores de plataformas líderes que desenvolvem e fornecem os "sistemas operacionais" fundamentais do IMV. Como resultado, a América do Norte dominou o mercado global em 2024, com uma participação de 33,21%.

A Ásia, particularmente a China, está seguindo de perto a América do Norte com um nível igualmente alto de comprometimento com a adoção e o teste de soluções IMV. A região Ásia-Pacífico deverá apresentar a maior taxa de crescimento, impulsionada por programas de incentivo governamentais em países como Coreia do Sul, China e Índia.

A Europa, liderada pela Alemanha, também se posiciona como um ator fundamental. Na Alemanha, cerca de dois terços das empresas industriais já utilizam ou testam soluções de IMV (Integrated Vehicle Management). A força da Alemanha reside em sua sólida base industrial e em seu papel pioneiro na Indústria 4.0, o que proporciona uma base sólida para a implementação de casos de uso de IMV. Outras regiões, como Canadá, Austrália, Reino Unido e Índia, também estão apresentando avanços constantes.

Tendências de investimento

A importância estratégica do Metaverso Industrial se reflete no aumento dos investimentos. Uma pesquisa da S&P e da Siemens confirma um aumento significativo nos gastos: 62% das empresas em todo o mundo aumentaram seus investimentos em tecnologias IMV em 2024.

Uma tendência notável é o papel fundamental das pequenas e médias empresas (PMEs). Com 68%, as PMEs estão aumentando seus investimentos a uma taxa acima da média. Isso sugere que as tecnologias subjacentes, particularmente por meio de modelos de nuvem e "como serviço", estão se tornando cada vez mais acessíveis e econômicas, e não são mais exclusividade de grandes corporações.

Ao mesmo tempo, grandes corporações estão fazendo investimentos financeiros maciços. A porcentagem de empresas que investem mais de US$ 10 milhões anualmente em IMV dobrou em relação ao ano anterior, chegando a 30%. Esses investimentos robustos demonstram que a IMV ultrapassou a fase experimental e agora é vista como um elemento estratégico fundamental para a competitividade futura.

Fatores estratégicos para a adoção

A motivação para esses investimentos substanciais é multifacetada, mas pode ser atribuída a três principais fatores estratégicos:

• Potencial de crescimento (55%): O fator mais importante é a expectativa de desenvolvimento de novas fontes de receita, modelos de negócios inovadores e aumento do alcance de mercado.
• Promoção da inovação (47%): Quase metade das empresas está investindo para acelerar seus processos de inovação. Tecnologias como gêmeos digitais e IA permitem reduzir drasticamente os ciclos de desenvolvimento de produtos e testar soluções mais rapidamente do que a concorrência.
• Melhoria do suporte ao cliente (43%): As empresas utilizam o IMV para otimizar os processos de serviço e melhorar a interação com o cliente, por exemplo, através de suporte remoto ou demonstrações virtuais de produtos.

Além disso, a sustentabilidade está se consolidando cada vez mais como um fator crucial. A capacidade de simular virtualmente processos de produção e cadeias de suprimentos inteiras permite que as empresas otimizem o consumo de recursos, reduzam o desperdício e, especificamente, diminuam sua pegada de carbono, o que traz benefícios tanto ecológicos quanto econômicos.

Estratégias dos Líderes em Tecnologia: Os Arquitetos do Metaverso Industrial

O desenvolvimento do metaverso industrial está sendo impulsionado principalmente por um pequeno grupo de empresas globais de tecnologia. Essas empresas estão criando as plataformas, ferramentas e ecossistemas fundamentais que permitem às empresas industriais implementar suas próprias soluções de IMV (Integrated Motor Vehicle, ou Veículo Industrial). Suas estratégias não são monolíticas, mas complementares, focando em diferentes camadas do cenário tecnológico geral. Em vez de uma "guerra de plataformas", está emergindo uma "convergência de plataformas", caracterizada por parcerias estratégicas e pela busca da interoperabilidade.

Siemens: A abordagem ecossistêmica com o Siemens Xcelerator

A Siemens se posiciona como uma integradora central, combinando seu profundo conhecimento do mundo real da automação e da indústria com o mundo digital. A estratégia da Siemens se baseia no Siemens Xcelerator, uma plataforma de negócios digitais aberta. Essa plataforma não funciona como um sistema fechado, mas sim como um mercado selecionado que combina o portfólio abrangente da Siemens com as soluções de parceiros certificados. O foco estratégico está claramente na abertura, na criação de ecossistemas robustos e na viabilização da interoperabilidade.

Um componente fundamental dessa estratégia é a parceria pioneira com a NVIDIA. Ao conectar o Siemens Xcelerator à plataforma NVIDIA Omniverse, o objetivo é criar gêmeos digitais fotorrealistas, baseados em física e com interação em tempo real, que combinem o melhor dos dois mundos: os dados de engenharia precisos da Siemens e o poderoso mecanismo de visualização e simulação da NVIDIA. A Siemens definiu quatro imperativos estratégicos para pavimentar o caminho para o IMV: interoperabilidade, padronização, integração de dados e construção de ecossistemas.

NVIDIA: A plataforma Omniverse como um motor de simulação

A NVIDIA, originalmente conhecida por suas unidades de processamento gráfico (GPUs), consolidou-se como fornecedora da infraestrutura fundamental de computação e simulação para IMV (Virtualização Visual Integrada). No centro dessa estratégia está a plataforma NVIDIA Omniverse, um ambiente de desenvolvimento e colaboração para a criação de aplicações 3D. O Omniverse é baseado no padrão aberto Universal Scene Description (USD), desenvolvido pela Pixar, que facilita a interoperabilidade entre diferentes ferramentas e aplicações 3D.

A plataforma permite a criação de gêmeos digitais fisicamente precisos e renderizados em tempo real com a mais alta qualidade visual. A principal competência da NVIDIA reside na combinação de computação de alto desempenho, expertise avançada em IA e recursos de visualização fotorrealista. O Omniverse é descrito como o "sistema operacional para construir e operar gêmeos digitais fisicamente realistas" e é cada vez mais disponibilizado via serviços em nuvem (Omniverse Cloud) para facilitar o acesso. A NVIDIA adota uma abordagem aberta, integrando sua plataforma com o software de diversos parceiros do setor, incluindo Siemens, Dassault Systèmes e Autodesk.

Microsoft: A integração da nuvem, da computação de borda e de experiências imersivas.

A estratégia da Microsoft para o Metaverso Industrial se baseia na fundação do seu ecossistema de nuvem Azure já consolidado. A abordagem visa atender os clientes onde eles se encontram em sua transformação digital e permitir que embarquem em uma jornada gradual. Um pilar fundamental é a criação de uma base de dados comum por meio da integração perfeita de dados de tecnologia da informação (TI) e tecnologia operacional (TO). Isso é alcançado por meio de uma gama de serviços do Azure, como o Azure IoT, o Azure Synapse Analytics e o Azure Digital Twins.

O Azure Arc estende o gerenciamento e o controle da nuvem para a borda, diretamente para a máquina. A interface humana com a Realidade Mista Integrada (IMV) é criada por meio de experiências imersivas. Para isso, a Microsoft utiliza o HoloLens 2, um dos principais headsets de realidade mista, bem como o Microsoft Mesh, uma plataforma que permite reuniões colaborativas e imersivas diretamente no Microsoft Teams. A estratégia está claramente focada na integração aos processos de negócios existentes e no aproveitamento da escalabilidade da infraestrutura global de nuvem.

Dassault Systèmes: A plataforma 3DEXPERIENCE e a “Experiência de Gêmeo Virtual”

A Dassault Systèmes (DS) alavanca sua liderança de décadas em software de Gestão do Ciclo de Vida do Produto (PLM) e Design 3D (CAD). A plataforma 3DEXPERIENCE é a peça central de sua estratégia e se posiciona como uma plataforma holística de negócios e inovação, servindo como a única fonte de informações confiáveis ​​para todos os dados e processos relacionados ao produto.

A DS está deliberadamente diferenciando sua oferta ao fazer a transição do "Gêmeo Digital" para a mais poderosa "Experiência de Gêmeo Virtual". Essa abordagem não apenas enfatiza a representação digital, mas também incorpora modelagem e simulação baseadas em ciência, permitindo um ciclo de feedback fechado entre os mundos virtual e real. A visão de longo prazo da DS é o "3D UNIV+RSES", concebido como uma representação "virtual e real" de ecossistemas inteiros. Esses ecossistemas são destinados não apenas à simulação, mas também como ambientes de treinamento altamente complexos para sistemas de IA, protegendo a propriedade intelectual dos clientes.

Da competição à sinergia: novas estratégias de empresas de tecnologia

Esta análise comparativa demonstra que os líderes tecnológicos estão a seguir estratégias complementares que se concentram em diferentes camadas, mas igualmente necessárias, do ecossistema IMV. Esta especialização fomenta uma colaboração intensa e impulsiona o desenvolvimento de um ecossistema global interoperável e de alto desempenho, em vez de permanecerem isolados em silos concorrentes.

A Dassault Systèmes é uma empresa líder em transformação digital e desenvolvimento de produtos com sua inovadora plataforma 3DEXPERIENCE. Em comparação com outras empresas de tecnologia, como Siemens, NVIDIA e Microsoft, a Dassault Systèmes adota uma abordagem holística baseada em uma “Experiência de Gêmeo Virtual”.

A plataforma foca-se na Gestão do Ciclo de Vida do Produto (PLM), na modelagem 3D e na simulação baseada em princípios científicos. Ao contrário da plataforma de negócios digitais aberta da Siemens ou do motor de renderização e simulação da NVIDIA, a Dassault Systèmes posiciona-se como uma "fonte única de verdade" para as empresas.

Parcerias estratégicas com a NVIDIA e outros parceiros da indústria e de software permitem que a empresa expanda continuamente suas soluções tecnológicas. O foco está em níveis de aplicação e domínio, como design, desenvolvimento de produtos e simulação, tornando a Dassault Systèmes um ator fundamental no cenário da transformação digital.

Casos de uso e transformação em setores-chave

A verdadeira importância do Metaverso Industrial se revela não na teoria, mas na aplicação prática. Numerosos setores-chave já utilizam tecnologias do Metaverso Industrial para solucionar problemas reais, transformar processos e gerar valor mensurável. A análise de estudos de caso específicos demonstra como a transição de ciclos de iteração físicos para virtuais leva a melhorias fundamentais em custo, velocidade e qualidade.

Indústria de manufatura: A fábrica inteligente do futuro

Na indústria de manufatura, a IMV (Integrated Virtual Management) revela talvez seu potencial mais abrangente. Ela possibilita o planejamento, a simulação e o comissionamento virtuais de fábricas inteiras muito antes do lançamento da primeira pedra fundamental. Isso permite a otimização do fluxo de materiais, a identificação de gargalos e a prevenção de erros, resultando em economias significativas de tempo e custos. Durante a operação, os processos de produção são monitorados e otimizados continuamente por gêmeos digitais alimentados com dados em tempo real. Aplicações como a manutenção remota por especialistas que se conectam virtualmente a uma máquina, ou o treinamento imersivo para funcionários em ambientes de realidade virtual, estão se tornando o novo padrão.

Estudo de caso: a “Fábrica Nativa Digital” da Siemens em Nanjing

Um excelente exemplo da implementação dessa visão é a "Fábrica Nativa Digital" da Siemens em Nanjing, na China. Essa fábrica foi planejada digitalmente desde o início e concebida como uma "Empresa Digital" holística. No centro do projeto estava um gêmeo digital abrangente que englobava não apenas as instalações de produção, mas também a estrutura do edifício e todos os processos logísticos. Todo o layout da fábrica foi simulado e otimizado nesse ambiente virtual. Os funcionários puderam percorrer seus futuros espaços de trabalho usando óculos de realidade virtual e fornecer um feedback valioso para o projeto final. Os resultados dessa abordagem digital são impressionantes: a capacidade de produção aumentou 200% e a produtividade, 20%. Ao mesmo tempo, a área necessária foi reduzida em 40%, mantendo a mesma produção, eliminando a necessidade de investir em uma segunda linha de produção completamente nova. Além disso, a otimização no ambiente digital levou a economias significativas no consumo de energia e água, melhorando consideravelmente a sustentabilidade da fábrica.

Indústria automotiva: do planejamento virtual à produção ágil

A indústria automotiva, caracterizada por alta complexidade e ciclos de inovação rápidos, é outra pioneira na adoção de IMV (Integrated Vehicle Modeling). Os casos de uso abrangem toda a cadeia de valor, desde o desenvolvimento colaborativo de veículos e prototipagem virtual até simulação de testes de colisão, planejamento detalhado de linhas de produção e otimização de cadeias de suprimentos globais. Empresas como a BMW já utilizam a plataforma Omniverse da NVIDIA para o planejamento virtual de suas fábricas.

Estudo de caso: O Grupo Renault

O Grupo Renault implementou o que afirma ser o primeiro metaverso industrial abrangente na indústria automotiva para acelerar sua transformação digital. Nesse sistema, 100% das linhas de produção estão interligadas e todos os dados da cadeia de suprimentos são hospedados e processados ​​em tempo real dentro do metaverso. Gêmeos digitais das fábricas e de toda a cadeia de suprimentos permitem monitoramento e controle contínuos. Uma torre de controle central consolida todas as informações relevantes, possibilitando respostas em tempo real a interrupções. O impacto econômico projetado para 2025 é substancial: a Renault prevê uma economia de € 320 milhões por meio da otimização de processos, outros € 260 milhões com a redução de estoques, uma redução de 60% no tempo de entrega de veículos e uma redução de 50% na pegada de carbono da produção.

Aeroespacial e Defesa: Gerenciando a Complexidade e a Segurança

Na indústria aeroespacial, onde os produtos são compostos por milhões de peças individuais e os mais altos padrões de segurança são aplicados, a IMV oferece vantagens cruciais. Ela possibilita o desenvolvimento colaborativo de sistemas altamente complexos, a simulação da interação de todos os componentes, o treinamento de pilotos e astronautas em ambientes de realidade virtual realistas e o suporte à equipe de manutenção por meio de instruções em realidade aumentada.

Estudo de caso: Airbus

A Airbus está utilizando tecnologias de realidade mista, em particular o Microsoft HoloLens 2, em diversas aplicações. Na manufatura, instruções de trabalho digitais e diagramas 3D são projetados diretamente sobre os componentes reais. Isso reduziu o tempo de fabricação de certos processos em um terço, ao mesmo tempo que melhorou a qualidade. Durante a complexa modernização das aeronaves A330 na unidade de Getafe, 70% das ordens de serviço já são executadas utilizando realidade mista. No processo de projeto, os engenheiros podem validar virtualmente seus projetos em um ambiente imersivo, reduzindo o tempo necessário para essa etapa em 80%. Esses exemplos demonstram como a Realidade Mista Imaginável (IMV) ajuda a gerenciar a imensa complexidade da indústria, aumentando simultaneamente a eficiência e a segurança.

Indústria de energia e empresas de serviços públicos: Simulação para sustentabilidade e resiliência

Para o setor energético, a IMV (Virtualização Integrada) é um instrumento fundamental para gerir a transição energética e garantir um fornecimento de energia resiliente. Permite a criação de gémeos digitais de infraestruturas complexas, como redes elétricas, centrais elétricas ou sistemas de abastecimento urbano completos. Os operadores podem monitorizar o consumo de energia em tempo real nesses ambientes virtuais, identificar ineficiências e simular vários cenários — por exemplo, o impacto de eventos climáticos extremos ou a integração de um grande número de fontes de energia renováveis ​​na rede. Isto possibilita um melhor planeamento, maior estabilidade da rede e otimização direcionada para um fornecimento de energia mais sustentável e resiliente.

Saúde: Precisão, Personalização e Inovação

O IMV também abre novos horizontes na área da saúde, particularmente na interseção entre tecnologia médica, diagnóstico e terapia. Ele permite o desenvolvimento, a prototipagem e a avaliação de tecnologia médica baseada em IA em um ambiente virtual antes da construção de dispositivos físicos dispendiosos. Os cirurgiões podem planejar e treinar detalhadamente procedimentos altamente complexos usando gêmeos digitais específicos do paciente, criados a partir de tomografias computadorizadas ou ressonâncias magnéticas.

Estudo de caso: Utilização da impressão 3D e de gêmeos digitais em cirurgia

Um exemplo concreto que ilustra os princípios do Metaverso Industrial (MVI) na área da saúde é a combinação de modelos digitais de pacientes com impressão 3D. Um gêmeo digital preciso da anatomia relevante é criado a partir dos dados de imagem do paciente. Esse modelo 3D serve então como molde para a impressão 3D de implantes específicos para o paciente, guias cirúrgicos ou modelos anatômicos detalhados para o planejamento cirúrgico. Por exemplo, o Hospital Infantil SJD Barcelona utilizou um modelo altamente detalhado, impresso em 3D, de um tumor e das estruturas adjacentes para desenvolver uma estratégia cirúrgica minimamente invasiva que não teria sido possível sem o modelo, resultando em um desfecho significativamente melhor para o jovem paciente. Esse processo — desde os dados digitais do paciente até o gêmeo virtual e o objeto físico impresso em 3D que faz uma diferença crucial no mundo real — incorpora a ideia central do Metaverso Industrial.

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Benefícios mensuráveis ​​e valor agregado

A implementação do Metaverso Industrial não é um fim em si mesma, mas sim impulsionada pela promessa de benefícios econômicos significativos e mensuráveis. Esses benefícios não são isolados, mas formam um sistema de efeitos mutuamente reforçadores que permeiam toda a cadeia de valor e levam a um aumento fundamental da competitividade.

Aumento da produtividade e da eficiência

O potencial para melhorias significativas na eficiência e ganhos de produtividade é um dos principais impulsionadores da adoção da Simulação Virtual Integrada (IMV). Por meio da simulação virtual e otimização dos processos de produção, da melhoria na utilização de recursos e da minimização de paradas não planejadas através da manutenção preditiva, as empresas podem aumentar significativamente sua Eficácia Global do Equipamento (OEE). Os ganhos de produtividade frequentemente atingem percentuais de dois dígitos. A "Fábrica Nativa Digital" da Siemens em Nanjing, por exemplo, alcançou um aumento de produtividade de 20%. Esses ganhos resultam de uma combinação de processos otimizados, funcionários mais qualificados por meio de melhor treinamento e tomada de decisões em tempo real baseada em dados.

Redução sustentável de custos e otimização de recursos

O metaverso industrial oferece oportunidades significativas para a redução sustentável de custos em diversas áreas de negócios. Uma alavanca fundamental é a drástica redução na necessidade de protótipos físicos dispendiosos no desenvolvimento de produtos, uma vez que estes são substituídos por protótipos virtuais. Da mesma forma, os custos com viagens são significativamente reduzidos por meio da colaboração remota, do comissionamento virtual e da manutenção remota. A detecção precoce de erros durante a fase de simulação evita o desperdício e o retrabalho dispendiosos na produção real. O estudo de caso do Grupo Renault ilustra a dimensão desse potencial, com uma economia planejada de € 320 milhões apenas com a otimização de processos. Essas reduções de custos estão frequentemente ligadas diretamente à melhoria da otimização de recursos, aumentando tanto a rentabilidade quanto a responsabilidade ambiental.

Acelerar a inovação e o lançamento no mercado

A capacidade de testar novas ideias, produtos e conceitos de produção de forma rápida e econômica em um ambiente virtual é uma vantagem competitiva crucial. A IMV (Integrated Virtual Management, ou Modelagem Virtual Integrada) permite a paralelização do desenvolvimento de produtos e da produção, reduzindo significativamente os processos tradicionalmente sequenciais e demorados. As empresas podem reagir mais rapidamente às mudanças do mercado e lançar inovações com maior agilidade. O caso da Siemens Numerical Control, onde o tempo de lançamento no mercado foi reduzido em impressionantes 200%, demonstra o potencial transformador dessa área.

Melhorar a cooperação global

Em uma economia globalizada, o Metaverso Industrial transcende distâncias físicas e fusos horários. Equipes distribuídas globalmente, compostas por engenheiros, designers, planejadores de produção e até mesmo fornecedores, podem trabalhar nos mesmos gêmeos digitais em um espaço virtual compartilhado e persistente, como se estivessem na mesma sala. Isso não apenas melhora a eficiência da colaboração, mas também fomenta a transferência de conhecimento, elimina silos departamentais e leva a decisões mais holísticas e melhores.

Sustentabilidade como principal vantagem

Além dos benefícios econômicos diretos, a IMV está se tornando uma ferramenta crucial para alcançar metas de sustentabilidade (ESG). Por meio da simulação detalhada dos fluxos de energia e materiais, as empresas podem analisar e otimizar com precisão o consumo de recursos, o desperdício e as emissões. O desenvolvimento virtual de produtos reduz o consumo de materiais para protótipos, e a redução das viagens associadas à colaboração remota contribui diretamente para a diminuição da pegada de carbono. O Grupo Renault estabeleceu a ambiciosa meta de reduzir a pegada de carbono da sua produção de veículos em 50% utilizando a IMV. Dessa forma, a IMV possibilita conciliar considerações econômicas e ecológicas e alcançar uma criação de valor industrial mais sustentável.

Desafios no caminho para a implementação

Apesar do seu enorme potencial e dos sucessos já visíveis, o caminho para a implementação generalizada do Metaverso Industrial está repleto de desafios significativos. Esses obstáculos não são apenas de natureza tecnológica, mas também abrangem aspectos organizacionais, financeiros, legais e humanos. O sucesso do Metaverso Industrial dependerá em grande parte de quão bem as empresas e a sociedade conseguirem resolver essas questões sociotécnicas complexas.

Obstáculos técnicos

O maior desafio técnico, citado por 47% das empresas, é a falta de interoperabilidade e padronização. A Virtualização Integrada de Mercado (IMV) surge da convergência de tecnologias, plataformas e formatos de dados de diversos fornecedores. Sem padrões abertos e comuns, a integração perfeita desses componentes é praticamente impossível. Soluções proprietárias e isoladas impedem a criação de um ecossistema em rede e limitam significativamente o potencial da IMV. Iniciativas como o Metaverse Standards Forum e a Alliance for Open Universal Scene Description (OpenUSD) estão trabalhando no desenvolvimento desses padrões, mas esse processo é complexo e demorado.

Intimamente relacionado a isso está o desafio da integração e da qualidade dos dados. Unir dados de fontes heterogêneas, particularmente de tecnologia operacional (TO) e tecnologia da informação (TI), é uma tarefa complexa. A precisão e o valor de um gêmeo digital dependem diretamente da qualidade, integridade e atualidade dos dados subjacentes. Garantir uma base de dados robusta e confiável é, portanto, um requisito fundamental.

Aspectos organizacionais e financeiros

A implementação do Metaverso Industrial exige investimentos iniciais significativos em hardware (por exemplo, dispositivos XR, servidores de alto desempenho), licenças de software e treinamento de pessoal. Esses altos custos podem representar um obstáculo considerável, especialmente para pequenas e médias empresas (PMEs).

Além disso, a complexidade técnica da implementação não deve ser subestimada. Não basta simplesmente adquirir tecnologias individuais; elas devem ser integradas aos processos e infraestruturas de TI existentes e alinhadas aos objetivos gerais de negócios. Isso exige uma estratégia clara, um profundo conhecimento técnico e, muitas vezes, uma transformação fundamental das estruturas organizacionais e dos fluxos de trabalho.

Segurança de dados, proteção de dados e quadro legal

O metaverso industrial processa vastas quantidades de dados corporativos altamente sensíveis, incluindo projetos, dados de produção e segredos comerciais. Garantir a segurança de dados e a cibersegurança é, portanto, de vital importância para proteger contra espionagem industrial, sabotagem e outros ciberataques.

Ao mesmo tempo, as empresas operam em um ambiente jurídico complexo. Atualmente, não existe uma "lei do metaverso" específica. Em vez disso, as leis existentes do direito civil, da legislação de proteção de dados (por exemplo, o RGPD), do direito autoral e do direito do trabalho devem ser aplicadas às novas realidades virtuais, o que gera considerável incerteza jurídica. Particularmente para equipes que operam globalmente em um espaço virtual compartilhado, surge a complexa questão da legislação nacional aplicável, por exemplo, em relação ao horário de trabalho ou à cogestão.

O fator humano: escassez de competências e desenvolvimento de competências.

Um dos maiores obstáculos à rápida adoção da IMV é a escassez de profissionais qualificados. 44% das empresas consideram a falta de competências um grande desafio. Há uma carência de especialistas com conhecimento aprofundado em tecnologias-chave como IA, gêmeos digitais, IoT e XR. Isso representa uma séria ameaça à competitividade futura, particularmente em países industrializados como a Alemanha, onde as competências digitais da população estão abaixo da média em comparação com outros países da UE.

Há uma necessidade urgente de modernizar fundamentalmente os sistemas de educação e treinamento e adaptá-los às novas exigências. Habilidades em análise de dados, ciência da computação e aplicação de tecnologias de realidade virtual/aumentada devem ser amplamente ensinadas. As empresas devem investir em requalificação e educação continuada para sua força de trabalho atual e criar novos perfis de trabalho atraentes para atrair e reter talentos para a indústria do futuro. Sem as pessoas que podem projetar, operar e desenvolver ainda mais esses complexos sistemas sociotécnicos, todo o potencial do metaverso industrial permanecerá inexplorado.

O futuro do metaverso industrial

O metaverso industrial está apenas no início de seu desenvolvimento, mas a direção é clara: ele mudará fundamentalmente a forma como os produtos são projetados, fabricados e operados. Futuros avanços tecnológicos, particularmente na área de inteligência artificial, acelerarão ainda mais essa transformação, levando a um ecossistema industrial ainda mais interconectado, autônomo e sustentável. Portanto, é crucial que as empresas definam seu rumo estratégico agora.

O papel da IA ​​generativa como catalisador

A inteligência artificial generativa (GenAI) está emergindo como uma das forças mais transformadoras no metaverso industrial. Seu impacto vai muito além da mera análise de dados e diz respeito particularmente à interação com mundos virtuais e à sua criação.

A GenAI revolucionará a experiência do usuário do IMV, permitindo a interação por meio de linguagem natural. Em vez de operar softwares complexos, engenheiros ou gerentes poderão formular suas solicitações em linguagem simples, como: "Simule o impacto da falha da máquina X na produção semanal". A GenAI atua como um tradutor inteligente entre a intenção humana e a simulação técnica complexa, democratizando assim o acesso às poderosas ferramentas do IMV.

Além disso, a GenAI acelerará drasticamente o processo de criação de conteúdo virtual. Ela pode criar modelos 3D realistas a partir de descrições textuais ou esboços 2D, gerar ambientes virtuais complexos ou sugerir alternativas de design otimizadas para componentes. A combinação da precisão baseada em física do IMV com a criatividade orientada por dados da GenAI promete uma aceleração exponencial dos ciclos de inovação.

Visão de longo prazo: Um ecossistema industrial interconectado, autônomo e sustentável.

A visão de longo prazo do Metaverso Industrial vai muito além da otimização de fábricas individuais. Ela visa uma rede global de gêmeos digitais interoperáveis ​​que mapeiem cadeias de valor e ecossistemas inteiros. Em um sistema interconectado como esse, as capacidades de produção de diferentes empresas poderiam ser utilizadas de forma dinâmica e flexível para responder às flutuações da demanda ou para tornar as cadeias de suprimentos mais resilientes.

Nessa visão de futuro, sistemas autônomos e agentes de IA assumirão tarefas rotineiras de planejamento, controle e manutenção, enquanto os trabalhadores humanos se concentrarão na resolução de problemas complexos, na criatividade e na tomada de decisões estratégicas. Isso poderia levar a uma espécie de “mercado digital para capacidade industrial”, onde as ordens de produção são atribuídas pela IA ao recurso mais adequado e disponível na rede. O IMV deixaria de ser apenas uma ferramenta de otimização e se tornaria o sistema operacional de uma economia de “manufatura como serviço” que alcança máxima eficiência, resiliência e sustentabilidade.

Recomendações para empresas: Imperativos estratégicos

Para ter sucesso neste cenário em rápida evolução e capitalizar as oportunidades do metaverso industrial, as empresas devem adotar uma abordagem proativa e estratégica. Com base em análises de líderes tecnológicos e dos desafios de implementação, quatro imperativos estratégicos principais podem ser derivados e servir como guia para os negócios:

• Promover a interoperabilidade: As empresas devem sempre priorizar padrões e interfaces abertos ao tomar decisões tecnológicas e evitar soluções proprietárias e isoladas. A capacidade de trocar dados e modelos de forma integrada com parceiros, fornecedores e clientes será uma vantagem competitiva crucial.
• Impulsionando a padronização: em vez de apenas esperar, as empresas devem participar ativamente na definição de padrões, por exemplo, colaborando em órgãos intersetoriais como o Metaverse Standards Forum. Esta é a única maneira de garantir que os padrões futuros atendam aos seus próprios requisitos.
• Entendendo a integração de dados como fundamento: Uma estratégia de dados robusta e abrangente é o pré-requisito básico para qualquer projeto de IMV (Integração, Monitoramento e Validação de Sistemas). Isso inclui superar os silos entre TI e TO (Tecnologia Operacional) e criar uma base de dados unificada e de alta qualidade.
• Pense em ecossistemas: nenhuma empresa sozinha consegue gerenciar a complexidade da IMV (Integrated Vehicle Medical). Construir parcerias estratégicas com fornecedores de tecnologia, instituições de pesquisa, clientes e até mesmo concorrentes é essencial para reunir conhecimento, compartilhar riscos e desenvolver soluções inovadoras em conjunto.

As empresas que atenderem a esses imperativos e compreenderem o metaverso industrial não como uma tendência tecnológica de curto prazo, mas como uma transformação estratégica de longo prazo, serão capazes de moldar a próxima onda de digitalização industrial e garantir de forma sustentável sua posição na competição global.

Gêmeos digitais e IA: o ponto de virada da inovação industrial

O Metaverso Industrial marca um ponto de virada crucial na transformação digital da indústria. Não se trata mais de uma visão distante do futuro, mas de uma evolução pragmática já em curso, que se baseia e expande significativamente os fundamentos da Indústria 4.0. A análise do estado global de desenvolvimento pinta um quadro claro: o Metaverso Industrial está se tornando um paradigma central para a criação de valor industrial no século XXI, impulsionado por investimentos robustos e uma alta taxa de adoção, em constante crescimento, em todas as principais nações industrializadas.

A ideia central do Metaverso Industrial – a fusão completa dos mundos físico e virtual por meio de um gêmeo digital holístico e orientado por dados – possibilita uma mudança fundamental. O foco se desloca da mera coleta e análise de dados para a simulação imersiva e interativa e o controle em tempo real de sistemas complexos e integrados. Isso leva a benefícios quantificáveis ​​e mutuamente reforçadores: aumentos significativos em produtividade e eficiência, reduções de custos sustentáveis, uma aceleração drástica dos ciclos de inovação e uma colaboração global aprimorada. Além disso, o Metaverso Industrial se mostra uma ferramenta crucial para alcançar metas de sustentabilidade, permitindo a otimização do consumo de recursos e energia.

A concretização tecnológica está sendo impulsionada por líderes globais de plataformas como Siemens, NVIDIA, Microsoft e Dassault Systèmes, cujas estratégias complementares visam criar um ecossistema aberto, interoperável e colaborativo. Em vez de uma competição por sistemas fechados, está emergindo um futuro de especialização em rede.

Contudo, o caminho para a plena concretização do Metaverso Industrial está repleto de desafios consideráveis. Obstáculos técnicos, como a falta de interoperabilidade e padronização, a complexidade da integração de dados, questões de cibersegurança e marcos legais ainda não resolvidos, precisam ser superados. Talvez o maior desafio, porém, resida no fator humano: a grave escassez de profissionais qualificados nas disciplinas digitais relevantes representa uma séria ameaça à competitividade e exige esforços massivos em educação e treinamento.

Olhando para o futuro, a inteligência artificial generativa atuará como um catalisador crucial, democratizando a interação com o sistema de manufatura industrial (IMV) e expandindo exponencialmente suas capacidades. A visão de longo prazo de um ecossistema industrial globalmente conectado, autônomo e sustentável é ambiciosa, mas as bases tecnológicas e estratégicas para isso estão sendo construídas hoje.

Para as empresas, o metaverso industrial deixou de ser uma opção e tornou-se uma necessidade estratégica. Aquelas que agirem proativamente agora, investirem em tecnologias e ecossistemas abertos e desenvolverem as competências necessárias não só transformarão os seus próprios modelos de negócio, como também moldarão significativamente o futuro da indústria global.

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