O Metaverso Industrial: Um inventário global da próxima revolução digital

### Produtividade +20%, CO2 -50%: Esses números incríveis já estão sendo mostrados pelo Metaverso Industrial hoje ### Mais do que apenas uma palavra da moda: 7 características que fazem do Metaverso Industrial o próximo grande sucesso ### A fábrica no computador: Como funciona o Metaverso Industrial, a maior aposta da NVIDIA e da Microsoft ### Depois da Indústria 4.0, vem isso: Por que o Metaverso Industrial está criando os empregos mais procurados do futuro ###

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

A digitalização industrial está à beira de sua próxima fase transformadora. Após a quarta revolução industrial, conhecida como Indústria 4.0, que se concentrou na conexão de máquinas em rede e na coleta de dados, uma nova etapa está emergindo: o Metaverso Industrial (IMV). Este conceito vai muito além das abordagens anteriores e postula a fusão completa dos mundos físico e virtual em um ecossistema único, persistente e interativo. Não se trata de uma tecnologia única e isolada, mas sim da profunda convergência de uma infinidade de tecnologias estabelecidas e novas que, quando combinadas, criam uma capacidade emergente que é maior 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 objetivo principal é resolver problemas concretos do mundo real e criar benefícios econômicos e sociais tangíveis. É uma ferramenta que está sendo desenvolvida para melhor compreender, controlar e otimizar sistemas industriais complexos – de máquinas individuais a fábricas inteiras e cadeias de suprimentos globais – A força motriz por trás de seu desenvolvimento não é a ficção, mas o imperativo empresarial de aumentar a eficiência, acelerar a inovação e operar de forma mais sustentável.

Este relatório fornece uma avaliação global abrangente do estado atual de desenvolvimento do Metaverso Industrial. Começa com uma definição e delineamento completos para criar uma compreensão clara do conceito. Em seguida, analisa os blocos de construção tecnológicos que possibilitam esse novo paradigma. Um exame detalhado do mercado global, das tendências de investimento e das estratégias das principais empresas de tecnologia lança luz sobre a dinâmica econômica. Utilizando casos de uso concretos e estudos de caso de setores-chave, destaca o potencial já alcançado e os sucessos mensuráveis. O relatório quantifica os diversos benefícios, desde aumentos de produtividade até contribuições para a sustentabilidade, sem ignorar os desafios significativos que devem ser superados no caminho para a implementação generalizada. Por fim, oferece uma visão para o futuro, no qual a inteligência artificial generativa, em particular, atuará como um catalisador para o próximo estágio de desenvolvimento do Metaverso Industrial.

Fundamentos do Metaverso Industrial: Definição e Demarcação

Para compreender plenamente o potencial transformador do Metaverso Industrial, uma definição precisa e uma distinção clara dos conceitos relacionados são essenciais. O Metaverso Industrial é mais do que apenas um chavão tecnológico; 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 em aplicações industriais para 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 espelho 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 e particularmente aplicável ao IMV:

• Combinação de mundos virtuais e reais aumentados: O IMV não consiste em sistemas isolados, mas é uma rede de mundos virtuais interconectados e conectados à realidade física.
• Mídias sociais: É um espaço onde pessoas, representadas por avatares, podem interagir, se comunicar e cooperar para trabalhar juntas em problemas do mundo real.
• Persistente e duradouro: o IMV existe continuamente e independentemente de um usuário individual estar ativo.
• Sistema integrativo: Ele reúne e usa uma variedade de tecnologias, incluindo realidade aumentada (XR), inteligência artificial (IA), Internet das Coisas (IoT) e blockchain, com padrões abertos e interoperabilidade sendo 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 intensidade variada, seja por meio de um computador desktop, um tablet ou totalmente imersos com óculos de realidade virtual.
• Integração próxima com o mundo real: esta é a principal característica. 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 em rede 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 informadas. A mudança fundamental de paradigma reside na transição da análise pura de dados, característica da Indústria 4.0, para a interação orientada por dados em tempo real. O valor não é mais criado apenas pela avaliação subsequente dos dados, mas sim pela capacidade de interagir diretamente com o sistema em uma simulação fisicamente precisa e de vivenciar imediatamente as consequências das decisões.

As diferenças cruciais

Distinguir claramente o Metaverso Industrial de outras formas do Metaverso é crucial para entender sua criação de valor única.

O Metaverso do Consumidor e do E-commerce tem como alvo principal o consumidor final. O foco aqui é a interação social, o entretenimento, os jogos e a criação de experiências de compras virtuais. A criação de valor baseia-se na venda de bens digitais, como roupas de avatar ou imóveis virtuais, e no fornecimento de experiências imersivas. Esses mundos são frequentemente puramente virtuais e autocontidos.

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

O Metaverso Industrial difere fundamentalmente de ambos em seu propósito e em sua base de dados. Ele não é centrado principalmente em pessoas, mas em ativos e produtos físicos ("centrado em ativos/produtos"). Os dados que alimentam o Metaverso Industrial vêm diretamente de máquinas, processos e sistemas reais. O objetivo geral 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 e atualizam o gêmeo. Não é um meio de escapismo, mas uma ferramenta poderosa para dominar a realidade física.

O desenvolvimento da Indústria 4.0

O Metaverso Industrial não é uma revolução repentina, mas sim a evolução lógica e consistente dos princípios da Indústria 4.0. A Indústria 4.0 lançou as bases com a introdução de sistemas ciberfísicos, ou seja, a conexão em rede de máquinas e sistemas por meio 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.

O IMV se baseia nessa base e a expande em duas dimensões cruciais. Primeiro, ele integra as pessoas ao espaço de dados de uma maneira nova e intuitiva. Enquanto a Indústria 4.0 frequentemente via as pessoas como operadores ou observadores de painéis, o IMV permite a interação espacial direta com os dados e representações digitais de máquinas por meio de interfaces imersivas, como RV e RA. Segundo, o IMV expande 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, o 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 de horizontes eleva a simulação digital de um nível puramente operacional para um nível de tomada de decisão estratégica e permite a modelagem e o controle das interações complexas de todo um ecossistema industrial.

Convergência Tecnológica: Blocos de Construção do Metaverso Industrial

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

O gêmeo digital como o coração

O coração e a base fundamental do Metaverso Industrial é o Gêmeo Digital. Ele é muito mais do que apenas um modelo 3D estático. Um gêmeo digital moderno é um modelo de simulação dinâmico, baseado em física, que se comporta exatamente como sua contraparte do mundo real e reage em tempo real aos dados e às mudanças nas condições. O desenvolvimento está progredindo de simples réplicas 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 do mundo real, mas também se comportem fisicamente de forma idêntica em todos os aspectos. Esses gêmeos altamente precisos 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, então a inteligência artificial (IA) é o motor que impulsiona o metaverso industrial. IA e aprendizado de máquina (ML) são essenciais para processar as enormes quantidades de dados gerados por sensores de IoT no mundo real e transformá-los em insights valiosos. Algoritmos de IA analisam esses fluxos de dados, reconhecem padrões e identificam anomalias, permitindo aplicações como manutenção forward-looking , que prevê as necessidades de manutenção de uma máquina antes que ocorra uma falha dispendiosa. Simulações baseadas em IA apoiam engenheiros no design e otimização de novos produtos, testando rapidamente milhares de variantes de design. A IA generativa desempenha um papel particularmente transformador. Ela permite formas inteiramente novas de interação com gêmeos digitais, por exemplo, por meio de linguagem natural, como demonstrado pelo Siemens Industrial CoPilot em colaboração com a Microsoft. Além disso, a IA generativa pode acelerar o próprio processo de design, gerando designs otimizados com base em parâmetros predefinidos, como peso, estabilidade e consumo de material.

Tecnologias imersivas (XR)

Realidade Estendida (XR) – termo coletivo para 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 IMV tangíveis e intuitivos para os humanos.

Realidade Virtual (RV)

cria ambientes totalmente imersivos, gerados por computador. Em um contexto industrial, a RV é usada 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 colocar em risco.

Realidade Aumentada (AR)

sobrepõe o mundo real com informações digitais. Um técnico usando óculos de realidade aumentada pode, por exemplo, ter instruções de manutenção, diagramas de circuitos ou dados de sensores em tempo real projetados diretamente na máquina em que está trabalhando, em seu campo de visão. Isso permite um trabalho sem as mãos e reduz significativamente as taxas de erro.

A base da conectividade

Para que a conexão bidirecional entre os mundos real e virtual funcione sem problemas, é necessária uma base sólida de tecnologias de conectividade.

A Internet das Coisas (IoT) constitui a camada sensorial do gêmeo digital. Inúmeros sensores em máquinas, produtos e na cadeia logística coletam continuamente dados físicos como temperatura, pressão, vibração ou posição. Atuadores, por sua vez, convertem 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 de comunicações móveis 5G e, futuramente, o 6G, são os caminhos nervosos do IMV. Elas garantem uma transmissão de dados rápida, confiável e, acima de tudo, de baixa latência entre dispositivos de IoT, servidores de ponta e em nuvem e os dispositivos XR dos usuários. Somente com latência extremamente baixa é possível realizar interações imersivas em tempo real.

A computação em nuvem e de ponta fornece o imenso poder computacional necessário para simulações complexas, modelos de IA e renderização de mundos virtuais. Enquanto a nuvem pode armazenar grandes quantidades de dados e processá-los para análises globais, a computação de ponta permite o processamento de dados diretamente na máquina, o que é crucial para aplicações com tempo crítico e latência mínima.

Segurança e confiança por meio da automação definida por software

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

Neste sistema interconectado, a segurança cibernética e a confiança são fundamentais. Proteger dados e processos industriais críticos contra acesso não autorizado é um requisito básico. Tecnologias como blockchain e tecnologias de registro distribuído (DLT) podem desempenhar um papel importante nesse contexto, permitindo transações invioláveis, transparentes e rastreáveis, por exemplo, para documentar cadeias de suprimentos ou proteger 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 do investimento e as altas taxas de adoção em setores-chave sinalizam uma profunda mudança em direção a modelos de negócios e manufatura imersivos e baseados em dados. Esse impulso econômico é impulsionado por impulsionadores estratégicos claros e um cenário tecnológico em rápida evolução.

Tamanho do mercado e previsões de crescimento

A avaliação do mercado global do metaverso industrial revela um impulso notável e um potencial de crescimento extraordinário. Diversos analistas oferecem avaliações diferentes, porém consistentemente otimistas. O tamanho do mercado para 2024 é estimado entre US$ 23,79 bilhões e US$ 54,53 bilhões.

As previsões para o futuro são ainda mais impressionantes e ressaltam o esperado poder transformador do 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 preveem US$ 183,70 bilhões até 2032 ou mesmo US$ 228,6 bilhões até 2029. As taxas de crescimento anual compostas (CAGR) projetadas variam consistentemente de aproximadamente 30% a mais de 50%. Esses números deixam claro que o IMV não é visto como uma tecnologia de nicho, mas como um dos principais mercados em crescimento da próxima década.

Tamanho do mercado e previsões de crescimento – Imagem: Xpert.Digital

Desenvolvimentos regionais e taxas de adoção

A adoção de tecnologias do metaverso industrial é um fenômeno global, mas com diferenças regionais significativas na velocidade e na profundidade da 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 se engajando ativamente com o metaverso industrial, seja por meio de implementação, testes ou planejamento.

A América do Norte, especialmente os EUA, desempenha um papel de liderança. Mais de 38% das empresas já utilizam ativamente tecnologias de IMV, enquanto outras 40% estão em fase de testes. Esse pioneirismo se deve não apenas ao alto nível de afinidade tecnológica, mas sobretudo à forte presença de provedores de plataformas líderes que desenvolvem e fornecem os "sistemas operacionais" fundamentais do IMV. Isso levou a América do Norte a dominar o mercado global em 2024, com uma participação de 33,21%.

A Ásia, em particular a China, segue de perto a América do Norte, com um nível igualmente alto de comprometimento com a adoção e o teste de soluções de IMV. Espera-se que a região Ásia-Pacífico apresente 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-chave. Cerca de dois terços das empresas industriais na Alemanha já utilizam ou testam soluções de TIC. A força da Alemanha reside em sua sólida base industrial e em seu papel pioneiro na Indústria 4.0, que cria uma base sólida para a implementação de casos de uso de TIC. Outras regiões, como Canadá, Austrália, Reino Unido e Índia, também apresentam progresso constante.

Tendências de investimento

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

Uma tendência notável é o papel impulsionador das PMEs. Com 68% de participação, as PMEs estão aumentando seus investimentos a uma taxa acima da média. Isso indica que as tecnologias subjacentes, especialmente por meio de modelos de nuvem e "como serviço", estão se tornando cada vez mais acessíveis e acessíveis, não sendo mais reservadas exclusivamente para grandes corporações.

Ao mesmo tempo, grandes corporações estão assumindo compromissos financeiros vultosos. A proporção de empresas que investem mais de US$ 10 milhões anualmente em IMV dobrou para 30% em relação ao ano anterior. Esses investimentos robustos demonstram que o IMV ultrapassou a fase experimental e é visto como um elemento estratégico essencial para a competitividade futura.

Motoristas estratégicos para adoção

A motivação para esses investimentos significativos é complexa, mas pode ser atribuída a três principais motivadores estratégicos:

• Potencial de crescimento (55%): O fator mais importante é a expectativa de abrir novos fluxos de receita, desenvolver modelos de negócios inovadores e expandir o alcance de mercado.
• Facilitando a inovação (47%): Quase metade das empresas está investindo para acelerar seus processos de inovação. Tecnologias como gêmeos digitais e IA permitem que elas reduzam drasticamente os ciclos de desenvolvimento de produtos e testem soluções mais rapidamente do que a concorrência.
• Melhorar o suporte ao cliente (43%): as empresas usam o IMV para otimizar os processos de serviço e melhorar a interação com o cliente, por exemplo, por meio de suporte remoto ou demonstrações virtuais de produtos.

Além disso, a sustentabilidade vem se consolidando cada vez mais como um fator decisivo. 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, principalmente, reduzam sua pegada de carbono, trazendo benefícios ecológicos e econômicos.

Estratégias dos Líderes Tecnológicos: 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 CGI. Suas estratégias não são monolíticas, mas complementares, com foco em diferentes camadas do tecido tecnológico geral. Em vez de uma "guerra de plataformas", está emergindo uma "convergência de plataformas", caracterizada por parcerias estratégicas e pela busca por interoperabilidade.

Siemens: A abordagem ecossistêmica com o Siemens Xcelerator

A Siemens se posiciona como uma integradora central, combinando sua profunda expertise do mundo real da automação e da indústria com o mundo digital. A estratégia da Siemens se baseia no Siemens Xcelerator, uma plataforma digital de negócios aberta. Essa plataforma não funciona como um sistema fechado, mas como um marketplace com curadoria que combina o portfólio abrangente da Siemens com as soluções de parceiros certificados. O foco estratégico está claramente na abertura, na criação de ecossistemas fortes e na viabilização da interoperabilidade.

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

NVIDIA: A plataforma Omniverse como um mecanismo 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 o IMV. No centro dessa estratégia está a plataforma NVIDIA Omniverse, um ambiente de desenvolvimento e colaboração para a criação de aplicativos 3D. O Omniverse é baseado no padrão aberto Universal Scene Description (USD), desenvolvido pela Pixar, facilitando a interoperabilidade entre diferentes ferramentas e aplicativos 3D.

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

Microsoft: Integrando Nuvem, Edge e Experiências Imersivas

A estratégia da Microsoft para o Metaverso Industrial se baseia no seu consolidado ecossistema de nuvem Azure. A abordagem visa atender os clientes onde eles estão em sua jornada de transformação digital e permitir que embarquem em uma jornada em fases. Um pilar central 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 Azure IoT, Azure Synapse Analytics e Azure Digital Twins.

Com o Azure Arc, o gerenciamento e o controle são estendidos da nuvem para a borda, diretamente para a máquina. A interface humana com o IMV é criada por meio de experiências imersivas. Nesse caso, a Microsoft conta com seu HoloLens 2, um dos principais headsets de realidade mista, bem como com o Microsoft Mesh, uma plataforma que permite reuniões colaborativas e imersivas diretamente no Microsoft Teams. A estratégia está claramente focada na integração aos processos corporativos existentes e no aproveitamento da escalabilidade da infraestrutura global de nuvem.

Dassault Systèmes: A plataforma 3DEXPERIENCE e a “Virtual Twin Experience”

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 está no centro de sua estratégia e se posiciona como uma plataforma holística de negócios e inovação que serve como uma "fonte única da verdade" para todos os dados e processos relacionados a produtos.

A DS está diferenciando deliberadamente sua oferta, migrando 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 na ciência, permitindo um ciclo de feedback fechado entre os mundos virtual e real. A visão de longo prazo da DS é "3D UNIV+RSES", projetada como uma representação "virtual mais real" de ecossistemas inteiros. Estes se destinam não apenas a servir como simulações, mas também a funcionar como ambientes de treinamento altamente complexos para sistemas de IA, protegendo ao mesmo tempo a propriedade intelectual dos clientes.

Da competição à sinergia: novas estratégias das empresas de tecnologia

Da competição à sinergia: Novas estratégias das empresas de tecnologia – Imagem: Xpert.Digital

Esta análise comparativa mostra que os líderes em tecnologia estão buscando estratégias complementares que se concentram em camadas diferentes, mas igualmente necessárias, do ecossistema de TIC. Essa especialização promove a colaboração intensiva e impulsiona o desenvolvimento de um ecossistema geral interoperável e de alto desempenho, em vez de permanecerem presos em silos isolados e competitivos.

A Dassault Systèmes é líder em transformação digital e desenvolvimento de produtos com sua inovadora plataforma 3DEXPERIENCE. Ao contrário de outras empresas de tecnologia como Siemens, NVIDIA e Microsoft, a Dassault Systèmes adota uma abordagem holística baseada na "Experiência de Gêmeos Virtuais".

A plataforma se concentra em Gestão do Ciclo de Vida do Produto (PLM), modelagem 3D e simulação com base científica. Diferentemente da plataforma digital de negócios aberta da Siemens ou do mecanismo de renderização e simulação da NVIDIA, a Dassault Systèmes se posiciona como uma fonte única de informações confiáveis ​​para empresas.

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

Casos de uso e transformação em setores-chave

A verdadeira importância do Metaverso Industrial não se revela na teoria, mas na aplicação prática. Em diversos setores-chave, as tecnologias IMV já estão sendo utilizadas para resolver problemas reais, transformar processos e criar valor mensurável. A análise de estudos de caso concretos demonstra como a mudança 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 realidade virtual (IMV) talvez revele seu potencial mais abrangente. Ela permite o planejamento, a simulação e o comissionamento virtuais de fábricas inteiras muito antes da primeira pedra fundamental física ser lançada. Isso permite otimizar os fluxos de materiais, identificar gargalos e evitar erros, resultando em economias significativas de tempo e custos. Durante a operação, os processos de produção são monitorados e otimizados continuamente por meio de gêmeos digitais alimentados com dados em tempo real. Aplicações como manutenção remota por especialistas que se conectam virtualmente a uma máquina ou treinamento imersivo para funcionários em ambientes de RV estão se tornando o novo padrão.

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

Um exemplo notável da implementação dessa visão é a "Fábrica Nativa Digital" da Siemens em Nanquim, China. Esta fábrica foi planejada digitalmente desde o início e implementada 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 neste ambiente virtual. Os funcionários puderam percorrer seus futuros locais de trabalho usando óculos de realidade virtual (VR) e fornecer feedback valioso para o projeto final. Os resultados dessa abordagem digital são impressionantes: a capacidade de produção aumentou em 200% e a produtividade em 20%. Ao mesmo tempo, a necessidade de espaço foi reduzida em 40%, mantendo a mesma produção, eliminando a necessidade de investir em uma segunda linha de produção completa. Além disso, a otimização do espaço digital levou a economias significativas no consumo de energia e água, melhorando significativamente a sustentabilidade do local.

Indústria automotiva: do planejamento virtual à produção ágil

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

Estudo de caso: O Grupo Renault

O Grupo Renault afirma ter implementado o primeiro metaverso industrial abrangente da indústria automotiva para acelerar sua transformação digital. Nesse sistema, 100% de suas linhas de produção estão conectadas, e todos os dados da cadeia de suprimentos são hospedados no metaverso e processados ​​em tempo real. Gêmeos digitais das fábricas e de toda a cadeia de suprimentos permitem monitoramento e controle contínuos. Uma "torre de controle" consolida todas as informações relevantes e permite resposta em tempo real a interrupções. O impacto econômico projetado até 2025 é significativo: a Renault espera uma economia de € 320 milhões com a otimização de processos, mais € 260 milhões com a redução dos níveis de estoque, uma redução de 60% nos prazos de entrega dos veículos e uma redução de 50% na pegada de carbono na fabricação.

Aeroespacial e Defesa: Gerenciando Complexidade e Segurança

Na indústria aeroespacial, onde os produtos consistem em milhões de peças individuais e os mais altos padrões de segurança são aplicados, o IMV oferece vantagens decisivas. Ele permite 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 (RV) realistas e o suporte à equipe de manutenção com instruções de RA.

Estudo de caso: Airbus

A Airbus utiliza tecnologias de realidade mista, em particular o Microsoft HoloLens 2, em uma ampla gama de aplicações. Na manufatura, instruções de trabalho digitais e diagramas 3D são projetados diretamente em componentes reais. Isso reduziu o tempo de produção de certos processos em um terço, ao mesmo tempo em que melhorou a qualidade. Na complexa conversão da aeronave A330 na unidade de Getafe, 70% das ordens de serviço já estão sendo executadas usando realidade mista. No processo de design, 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 ajuda a gerenciar a imensa complexidade do setor, ao mesmo tempo em que aumenta a eficiência e a segurança.

Empresas de energia e serviços públicos: Simulação para sustentabilidade e resiliência

Para o setor de energia, o IMV é uma ferramenta fundamental para gerenciar a transição energética e garantir um fornecimento resiliente. Ele permite a criação de gêmeos digitais de infraestruturas complexas, como redes elétricas, usinas de energia ou sistemas completos de abastecimento urbano. Nesses ambientes virtuais, as operadoras podem monitorar o consumo de energia em tempo real, identificar ineficiências e simular diversos cenários – por exemplo, os impactos de eventos climáticos extremos ou a integração de um grande número de fontes de energia renováveis ​​à rede. Isso permite um melhor planejamento, 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 interface 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 mesmo da construção de dispositivos físicos caros. Cirurgiões podem planejar e praticar procedimentos altamente complexos em detalhes usando gêmeos digitais específicos para cada paciente, criados a partir de tomografias computadorizadas ou ressonâncias magnéticas.

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

Um caso de uso concreto que ilustra os princípios da IMV na área da saúde é a combinação de modelos digitais de pacientes com impressão 3D. Os dados de imagem de um paciente são usados ​​para criar um gêmeo digital preciso da anatomia relevante. Esse modelo 3D serve como modelo para a impressão 3D de implantes específicos para o paciente, guias cirúrgicos ou modelos anatômicos detalhados para planejamento cirúrgico. Por exemplo, o Hospital Infantil SJD Barcelona utilizou um modelo impresso em 3D altamente detalhado de um tumor e estruturas adjacentes para desenvolver uma estratégia cirúrgica minimamente invasiva que não teria sido possível sem o modelo e levou a um resultado significativamente melhor para o jovem paciente. Esse processo – dos dados digitais do paciente ao gêmeo virtual e ao objeto físico impresso em 3D que faz uma diferença decisiva no mundo real – incorpora a ideia central do Metaverso Industrial.

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Benefícios quantificáveis ​​e valor agregado

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

Aumente a produtividade e a eficiência

O potencial para melhorias significativas de eficiência e ganhos de produtividade é um dos principais impulsionadores da adoção do IMV. Por meio da simulação virtual e otimização dos processos de produção, da melhor utilização de recursos e da minimização de paradas não planejadas por meio de manutenção forward-looking , as empresas podem aumentar significativamente sua Eficiência Geral do Equipamento (OEE). Os ganhos de produtividade costumam ficar na faixa percentual de dois dígitos. A "Fábrica Nativa Digital" da Siemens em Nanquim, por exemplo, alcançou um aumento de 20% na produtividade. Esses ganhos resultam de uma combinação de processos otimizados, funcionários mais qualificados por meio de melhor treinamento e tomada de decisões em tempo real e orientada por 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. Um fator fundamental é a redução drástica da necessidade de protótipos físicos caros no desenvolvimento de produtos, que são substituídos por protótipos virtuais. Os custos de viagem também são significativamente reduzidos por meio da colaboração remota, comissionamento virtual e manutenção remota. A detecção precoce de erros na fase de simulação evita desperdícios e retrabalhos dispendiosos na produção real. O estudo de caso do Grupo Renault ilustra a extensão desse potencial, com uma economia planejada de € 320 milhões somente com a otimização de processos. Essas reduções de custos costumam estar diretamente ligadas a uma melhor otimização de recursos, o que melhora tanto a eficiência econômica quanto a responsabilidade ambiental.

Acelerando a inovação e o tempo de colocação 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 decisiva. A virtualização permite a paralelização do desenvolvimento de produtos e da produção, reduzindo significativamente os processos tradicionalmente sequenciais e demorados. As empresas podem responder mais rapidamente às mudanças do mercado e lançar inovações com mais agilidade. O caso da Siemens Numerical Control, onde o time-to-market foi reduzido em impressionantes 200%, demonstra o potencial transformador dessa área.

Melhorando a cooperação global

Em uma economia globalizada, o Metaverso Industrial transcende distâncias físicas e fusos horários. Equipes globalmente distribuídas de engenheiros, designers, planejadores de produção e até 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 promove a transferência de conhecimento, elimina silos departamentais e leva a decisões mais holísticas e acertadas.

Sustentabilidade como vantagem fundamental

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

Desafios no caminho para a implementação

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

Obstáculos técnicos

O maior desafio técnico, citado por 47% das empresas, é a falta de interoperabilidade e padronização. O IMV surge da convergência de tecnologias, plataformas e formatos de dados de diferentes fornecedores. Sem padrões comuns e abertos, a integração perfeita desses componentes é praticamente impossível. Soluções proprietárias e isoladas impedem a criação de um ecossistema conectado e limitam significativamente o potencial do 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. Combinar dados de fontes heterogêneas, especialmente 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 um banco de dados robusto e confiável é, portanto, um pré-requisito fundamental.

Aspectos organizacionais e financeiros

A implementação do Metaverso Industrial exige investimentos iniciais significativos em hardware (por exemplo, dispositivos XR, servidores potentes), licenças de software e treinamento de pessoal. Esses altos custos podem representar um obstáculo significativo, 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 cenários de TI existentes e alinhadas aos objetivos gerais do negócio. Isso requer 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 enquadramento jurídico

O metaverso industrial processa enormes quantidades de dados corporativos altamente sensíveis, incluindo planos de design, dados de produção e segredos comerciais. Garantir a segurança dos dados e a cibersegurança é, portanto, vital para a proteção contra espionagem industrial, sabotagem e outros ataques cibernéticos.

Ao mesmo tempo, as empresas operam em um ambiente jurídico complexo. Atualmente, não existe uma "lei metaversa" específica. Em vez disso, as leis existentes, como direito civil, direito de proteção de dados (por exemplo, GDPR), direito autoral e direito trabalhista, devem ser aplicadas às novas situações 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, no que diz respeito à jornada de trabalho ou à cogestão.

O fator humano: escassez de competências e desenvolvimento de competências

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

Há uma necessidade urgente de modernizar fundamentalmente os sistemas de treinamento e educação continuada e adaptá-los às novas exigências. Habilidades em análise de dados, ciência da computação e aplicação de tecnologias de RV/RA devem ser amplamente ensinadas. As empresas devem investir na reciclagem e qualificação de sua força de trabalho existente e criar novos perfis de trabalho atraentes para atrair e reter talentos para as indústrias do futuro. Sem as pessoas capazes de projetar, operar e desenvolver ainda mais esses sistemas sociotécnicos complexos, 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 em inteligência artificial, acelerarão ainda mais essa transformação e levarão 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 para o metaverso industrial. Seu impacto vai muito além da mera análise de dados e afeta particularmente a interação e a criação de mundos virtuais.

O GenAI revolucionará a experiência do usuário do IMV, permitindo a interação por meio de linguagem natural. Em vez de navegar por softwares complexos, engenheiros ou gerentes podem formular suas solicitações em linguagem simples, como: "Simule o impacto de uma falha da máquina X na produção semanal". O 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 de texto ou esboços 2D, gerar ambientes virtuais complexos ou sugerir alternativas de design otimizadas para componentes. A combinação da precisão baseada na física do IMV com a criatividade baseada em dados da GenAI promete uma aceleração exponencial dos ciclos de inovação.

Visão de longo prazo: Um ecossistema industrial conectado, 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 em rede, as capacidades de produção de diferentes empresas poderiam ser usadas de forma dinâmica e flexível para responder às flutuações da demanda ou 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 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 ordens de produção orientadas por IA seriam alocadas ao recurso mais adequado e disponível na rede. A CIM deixaria de ser apenas uma ferramenta de otimização, mas sim o sistema operacional para uma economia de "manufatura como serviço" que alcança os mais altos níveis de eficiência, resiliência e sustentabilidade.

Recomendações de ação para empresas: Imperativos estratégicos

Para ter sucesso neste cenário em rápida evolução e capitalizar as oportunidades apresentadas pelo Metaverso Industrial, as empresas devem adotar uma abordagem proativa e estratégica. Com base na análise dos líderes de tecnologia e nos desafios de implementação, quatro imperativos estratégicos principais podem ser deduzidos e servir de guia para as empresas:

• Promover a interoperabilidade: As empresas devem focar consistentemente em padrões e interfaces abertos em suas decisões tecnológicas e evitar soluções proprietárias e isoladas. A capacidade de trocar dados e modelos com parceiros, fornecedores e clientes de forma integrada será um fator competitivo decisivo.
• Impulsionar a padronização: em vez de simplesmente esperar, as empresas devem participar ativamente do desenvolvimento de padrões, por exemplo, participando de órgãos intersetoriais como o Fórum de Padrões do Metaverso. Essa é a única maneira de garantir que os padrões futuros atendam aos seus próprios requisitos.
• Entendendo a integração de dados como base: Uma estratégia de dados robusta e abrangente para toda a empresa é um pré-requisito para qualquer projeto de integração de TI. Isso inclui superar os silos entre TI e TO e criar uma base de dados unificada e de alta qualidade.
• Pense em ecossistemas: nenhuma empresa consegue lidar sozinha com a complexidade do IMV. Construir parcerias estratégicas com provedores 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 adotarem esses imperativos e visualizarem 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 uma virada decisiva na transformação digital da indústria. Não se trata mais de uma visão distante do futuro, mas sim de uma evolução pragmática já em andamento, que se baseia nos fundamentos da Indústria 4.0 e os expande significativamente. Uma análise do status do desenvolvimento global 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 taxa de adoção alta e crescente 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 transformação fundamental. O foco muda da coleta e análise de dados puros para a simulação e o controle imersivos e interativos de sistemas complexos em tempo real. Isso leva a benefícios quantificáveis ​​e mutuamente reforçadores: aumentos significativos na produtividade e eficiência, reduções sustentáveis ​​de custos, uma aceleração drástica dos ciclos de inovação e melhor colaboração global. Além disso, o Metaverso Industrial está se mostrando uma ferramenta crucial para atingir as metas de sustentabilidade, permitindo a otimização do consumo de recursos e energia.

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

No entanto, 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 segurança cibernética e marcos legais pouco claros, precisam ser superados. Talvez o maior desafio, no entanto, resida no fator humano: a aguda escassez de trabalhadores qualificados nas disciplinas digitais relevantes representa uma séria ameaça à competitividade e exige esforços maciços em treinamento e educação continuada.

Olhando para o futuro, a inteligência artificial generativa atuará como um catalisador crucial que democratizará a interação com as TIC e expandirá 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 lançadas hoje.

Para as empresas, o Metaverso Industrial não é mais uma opção, mas uma necessidade estratégica. Aqueles que agirem proativamente agora, investirem em tecnologias e ecossistemas abertos e desenvolverem as competências necessárias não apenas transformarão seus próprios modelos de negócios, mas também desempenharão um papel fundamental na formação do futuro da indústria global.

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Konrad Wolfenstein

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