No verão passado, durante o ARC Industry Forum 2022, Michael Hotaling, da ExxonMobil, partilhou uma excelente palestra sobre a manutenção de gémeos digitais, do ponto de vista de um operador proprietário industrial. Vale bem a pena ouvir esta palestra de 20 minutos, uma vez que está repleta de factos adquiridos com grande esforço:
1:30 «Do ponto de vista da O&M, estávamos um pouco atrasados em termos de adaptação»
Tal como destacado na nossa publicação «Overkill BIM», a maioria dos operadores, particularmente no setor da AEC, acreditava que a aplicação da mesma abordagem utilizada pelas empresas de EPC (Engenharia, Aquisição e Construção) poderia também servir os casos de utilização de operação e manutenção. Isso simplesmente não é possível, nem que seja apenas devido às diferentes escalas temporais: décadas de operações e a rotatividade de pessoas e organizações têm o seu impacto.
2:20 «Temos visto soluções à procura de um problema»
Na Samp, somos um grupo de veteranos do setor e orgulhamo-nos de afirmar que a criação da nossa empresa e da nossa solução decorre da vontade de resolver, de forma escalável, um problema universal que afeta o nosso setor: o fosso cada vez maior entre os dados técnicos e o estado REAL dos ativos industriais, bem como todas as suas consequências, que podem ser trágicas.
2:50 «Há muitas contribuições sobre o trabalho que está a ser realizado em projetos de capital greenfield»
É verdade, e isto não é surpresa: as empresas de EPC criam (e, por vezes, reutilizam) todos os dados de engenharia, que podem depois alimentar um gémeo digital. Como referido acima, um projeto greenfield terá uma duração de, no máximo, alguns anos, com parte do pessoal-chave a permanecer estável do início ao fim.
Tudo isto é exatamente o oposto da O&M: os dados de engenharia são parciais ou desatualizados e as carreiras do pessoal são mais curtas do que a vida útil das instalações, que se estende por décadas.
3:10 «Como é que os operadores mantêm, na prática, os ativos digitais em funcionamento?»
O foco principal das equipas de O&M reside nas operações do dia-a-dia, não na engenharia nem nas TI. Desde o primeiro dia após a entrega inicial da central, uma vez que os operadores raramente dispõem de informação de qualidade nem de formas eficientes de a obter, como se poderia esperar que mantivessem um gémeo digital? Até agora, era uma missão impossível, por razões compreensíveis.
4:05 «Temos entre 80 e 90 casos de utilização»
Um Gémeo Digital foi concebido para servir os Casos de Utilização, e não o contrário. Trata-se de uma afirmação óbvia, mas os fornecedores de soluções não devem esquecê-la; caso contrário, poderemos tornar-nos vítimas da lei do instrumento, também conhecida como «Se a única ferramenta de que dispõe for um martelo, é tentador tratar tudo como se fosse um prego».
4:15 «Não ouvi absolutamente nada sobre os esforços ou a organização necessários para sustentar isto»
Até agora, ainda não era o momento certo para isso, ninguém conseguiu resolver este problema. Era tão difícil estabelecer um Gémeo Digital estático que ninguém pensou no passo seguinte: a sua sustentabilidade. No entanto, alguns operadores proprietários estão agora a emergir do «vale da desilusão», e alguns dos nossos clientes que estão a atravessar a «curva da iluminação» terão todo o prazer em partilhar a sua experiência (dica: os testemunhos encontram-se na página inicial do nosso site).
É excelente que tenham redigido coletivamente um livro branco sobre a «manutenção de modelos 3D»; está disponível ao público?
6:40 «Em vez de me pedirem para manter estes desenhos 2D, dispomos da mesma informação, ou mesmo melhor, numa imagem 3D dessas atividades»
Isto é absolutamente verdade, e constatamo-lo com informações como as zonas ATEX ou os pontos de amostragem de amianto. Os nossos clientes cumprem os requisitos e mantêm estas informações em desenhos ou em formato tabular. No entanto, este tipo de registos é difícil de partilhar e, mais ainda, de compreender por pessoas que ainda não estejam familiarizadas com o local. Projetar esta informação — a partir do seu sistema de registo existente — no 3D muda completamente o panorama e constitui um excelente material educativo para as autoridades reguladoras, ajudando-as a aceitar novas formas de trabalhar!
7:20 «Tento realmente evitar a expressão “Gémeo Digital”»
Compreendemos perfeitamente isso! Tantas promessas que não se concretizaram… Tantos operadores ficaram para trás. O conceito tem soado cada vez mais negativo nestes últimos anos. No entanto, isso poderá evoluir progressivamente, uma vez que a maioria aprendeu lições difíceis e percebeu que é necessário um renascimento do Gémeo Digital.
8:00 «Não passa de uma imagem sem sentido até a interligar com dados»
Exatamente, e este é precisamente o cerne do que fazemos na Samp. Injetamos a essência da inteligência de conceção das instalações de processo, ou seja, os Diagramas de Tubagem e Instrumentação (P&ID), no 3D. E optámos por basear-nos no 3D proveniente do terreno, através da captura da realidade. Construímos o elo que faltava entre o conjunto de dados técnicos (que pode incluir CAD 3D teórico) e a realidade no terreno. A nossa pedra angular é o número de identificação do equipamento, obtido a partir dos P&IDs.
8:50 «Permitir uma arquitetura aberta»
Acreditamos humildemente nesta abordagem de arquitetura aberta. Porquê? Como não podemos fazer tudo bem, concentramo-nos nas nossas competências essenciais e, em seguida, asseguramos que a Samp possa fazer parte de uma arquitetura mais ampla, já existente e em evolução. Sem migrações complexas: potenciar os sistemas de registos existentes, este é o caminho a seguir.
9:00 «Separar o hardware do software»
Cem por cento! Temos de ser independentes do dispositivo de captura da realidade. Scanners a laser terrestres, scanners a laser móveis, LiDAR, fotogrametria ou videogrametria a partir de smartphones, tablets, dispositivos vestíveis, drones a pé ou voadores — não importa como! O nosso foco é infundir inteligência de engenharia de processos nos dados de campo 3D.
9:05 «Separar o software dos dados»
Mais uma vez, na Samp, fizemos as nossas escolhas e baseamo-nos exclusivamente em formatos de dados padrão como entrada. O que, por vezes, pode ser incómodo para alguns clientes que ainda se encontram presos a uma dependência de um único fornecedor. Esta situação irá evoluir, e temos todo o prazer em incentivar os clientes a avançarem um pouco mais nessa direção.
10:00 «Os casos de utilização sustentáveis do Gémeo Digital são, na sua maioria, singulares»
A repetibilidade das implementações e a utilização simultânea do gémeo digital são fundamentais. Na Samp, apostámos numa abordagem de «tempo de experiência» reduzido, em que os primeiros resultados ficam disponíveis em poucos dias, em que os utilizadores finais reconhecem o valor no seu trabalho quotidiano em diversas organizações e em que melhoram a qualidade dos dados dia após dia.
Quer se trate de pessoal efetivo ou de colaboradores externos, o Digital Twin não pode ficar restrito a especialistas para gerar valor em grande escala.
11:20 «Quero obter dados em tempo real»
Assim que os dados de captura da realidade e de engenharia de processos (nomeadamente, números de etiqueta e IDs de linha) forem reconciliados, torna-se fácil ligar-se a fontes de dados em tempo real, tais como historiadores de dados, hipervisão ou simulação online. Combinados com uma representação exata dos sistemas no terreno, proporcionam um contexto inigualável para uma tomada de decisões robusta.
11:50 «Obter informação através da interação com a mesma»
Outra decisão importante que tomámos na Samp foi capacitar os utilizadores no terreno para atualizarem eles próprios o Gémeo Digital, sem o fardo de uma longa cadeia de comando, que é a causa do fosso cada vez maior entre o as-built e o estado documentado.
Os utilizadores no terreno confiarão no Gémeo Digital porque este é atualizado pelo terreno, para o terreno (e para além dele!), utilizando os seus dispositivos existentes, sejam eles quais forem. Os operadores no terreno tornam-se os «wazers» do Gémeo Digital: utilizam-no e atualizam-no!
12:50 «Seguir as linhas vermelhas e pretas dos P&IDs é uma batalha constante para garantir que nos mantemos ligados»
Quanto tempo os nossos heróis das indústrias gastaram com isso! Decidimos encurtar este processo. Optámos por confiar no P&ID inteligente e aberto da DEXPI para aliviar o sofrimento dos nossos heróis. A DEXPI tem a vantagem de ser independente de fornecedores. É intuitiva para os utilizadores, permitindo-lhes seguir facilmente uma linha ao longo de folios e verificar sequências de isolamento de equipamentos com extrema facilidade.
O DEXPI também é fácil de utilizar para as máquinas, porque é legível por máquinas! Isto abre as portas à simulação de sistemas a partir do P&ID e à nossa IA patenteada de reconhecimento de equipamentos, que ajuda a preencher a captura da realidade em 3D com as etiquetas dos equipamentos do P&ID. Ótimo!
Para além disso, e tirando partido do DEXPI, temos grandes ambições de realizar engenharia inversa para criar um gémeo totalmente simulável a partir da única captura 3D num futuro não muito distante.
13:00 «Encontraremos uma forma de utilizar uma visualização 3D de um ativo para melhorar esse processo»
Sim, sem dúvida, e foi exatamente isso que motivou a criação da Samp: o encontro entre Laurent, que vivenciou as dificuldades do nosso setor durante duas décadas (e, infelizmente, testemunhou um trágico acidente industrial causado por um documento de engenharia desatualizado), e Shivani, uma especialista em Aprendizagem Automática que pretendia resolver um problema social em grande escala.
O resultado: uma solução web onde a captura da realidade se alia à engenharia de processos e funciona como uma porta de entrada para a limpeza e atualização contínuas de dados, ao mesmo tempo que dá uma nova vida aos sistemas de registos!
13:50 «A fidelidade do modelo ou a frequência das atualizações são importantes»
Muitas, mas mesmo muitas pessoas perderam a confiança nos gémeos digitais porque estes eram demasiado teóricos e NUNCA estavam em sintonia com a realidade no terreno. É por isso que a Samp optou por dar prioridade ao 3D de campo – «o 3D de campo está a suplantar os modelos 3D CAD» –, e por desenvolver uma capacidade de atualização contínua, na qual os utilizadores finais podem carregar as suas próprias digitalizações ou fotografias/vídeos do trabalho que acabaram de concluir, de modo a obter um ciclo de atualização extremamente curto. «Pelo terreno, para o terreno» (e para além disso!)
14:00 «Quero saber as especificações de aperto de um parafuso»
A captura da realidade atual chega ao nível do parafuso. Ao consultar visualmente os sistemas de registo existentes com o número de identificação do equipamento principal através do Samp, o operador obterá qualquer informação do ERP/EAM/CMMS/APM ou de qualquer outro sistema com um único clique. O acesso visual a uma localização é a chave para todos os outros sistemas. Por outro lado, qualquer especialista que utilize um sistema de registo pode aceder ao contexto visual de um equipamento, soldadura ou ponto de inspeção específico no Samp.
14:30 «O desafio que enfrentamos é sermos capazes de escalar»
É por isso que concebemos uma abordagem escalável na Samp desde o primeiro dia, o que pode parecer muito restrito, mas visa precisamente permitir a escalabilidade. Concentramo-nos apenas em colmatar a lacuna entre o gémeo digital e a realidade no terreno, e em mantê-la colmatada dia após dia! Eliminámos intermediários desnecessários e capacitamos os utilizadores finais para publicarem informações diretamente do terreno.
15:00 «Muito obrigado aos projetos de investimento; assumiremos a responsabilidade e levaremos isto por diante»
É certo que o gémeo digital do operador é demasiado crítico para ser deixado nas mãos de terceiros. No entanto, até agora era tão complexo que muito poucos operadores se atreveram ou conseguiram assumir a sua gestão e manutenção. Aqueles que tentaram aprenderam a lição da maneira mais difícil e agora sabem exatamente o que querem e o que não querem.
15:20 «Pretendemos ser agnósticos no que diz respeito à forma como as imagens são obtidas»
É este o nosso caso na Samp: focamo-nos apenas em nuvens de pontos 3D, independentemente da forma como foram captadas ou geradas: através de um LiDAR ou de uma câmara integrada num smartphone, tablet, drone voador/que se desloca a pé/que se desloca sobre rodas, etc.
É claro que também podemos hospedar modelos 3D provenientes de sistemas CAD como «nuvens de pontos virtuais» para clientes que não desejam começar do zero ou que precisam de visualizar áreas não digitalizáveis, tais como redes subterrâneas. Nesse caso, é interessante observar como os modelos de engenharia são progressivamente substituídos pelas nuvens de pontos provenientes do terreno, que vão substituindo gradualmente o 3D teórico ou em falta.
16:30 «Hoje, nas nossas fábricas, temos pessoas que são super-humanos com um rádio»
Adoramos estes super-humanos do mundo real e não subestimamos a forma como podem alimentar os gémeos digitais a partir do terreno. As suas incríveis competências só precisam de ser aproveitadas. É por isso que, em primeiro lugar, também criámos a nossa solução para eles. Para que se tornem a entidade de confiança que acompanha a evolução das instalações como mais ninguém consegue: a partir do terreno, para o terreno.
16:50 «Porque é que tudo isso não pode ser representado num modelo 3D para fornecer informações precisas e atualizadas?»
É possível. É essa a essência do assunto: preciso + atualizado!
No entanto, foi necessário um pensamento pouco ortodoxo para chegar lá.
17:00 «Poderá chegar ao ponto em que tudo o que precisará para efetuar uma digitalização é o seu telemóvel»
Sem dúvida. Além disso, mesmo para quem não dispõe de um LiDAR no seu tablet ou smartphone de campo (a conformidade com a norma ATEX não ajuda), bastará que a câmara de um smartphone tire algumas fotografias ou grave um pequeno vídeo em torno de uma área de interesse após uma alteração para regenerar uma nuvem de pontos local que atualizará a cena global.
17:20 «Trata-se de reduzir os custos das empresas; não se trata de tecnologia apenas pela tecnologia»
A nossa visão para a nossa solução web não consiste em sobrepor mais uma plataforma às outras, nem em forçar a substituição do software existente por um novo. Não se trata de criar mais um conjunto de dados personalizados. Trata-se de estabelecer a ligação que faltava entre os sistemas de registos existentes, as equipas existentes e a realidade no terreno. Isto permite extrair todo o valor dos investimentos humanos e técnicos já realizados.
17:40 «Quando se começa a permitir a reutilização de imagens num armazenamento centralizado, está-se a integrá-las com os dados»
É verdade, que desperdício ter tanta captura da realidade de utilização única que fica sem ser utilizada nos servidores após um projeto específico, em vez de a enriquecer com dados e semântica para a partilhar com todas as equipas. Alguns chegaram mesmo a comparar a informação espacial de utilização única aos plásticos de utilização única: não é a melhor utilização de um produto com um valor acrescentado tão elevado.
17:50 «Integrar dados com ativos é uma atividade muito, muito dispendiosa»
É muito dispendioso porque, até agora, tratava-se principalmente de uma atividade de prestação de serviços: quanto mais dados é necessário associar, mais serviços são necessários. Não só inicialmente, mas também de forma contínua, para manter a associação atualizada.
No entanto, com uma abordagem baseada em software, o que antes era muito dispendioso torna-se escalável, com ciclos de tempo curtos. Pelo menos no que diz respeito aos equipamentos e sistemas de processos essenciais, que representam os ativos mais sensíveis do ponto de vista da segurança e das receitas. O objeto semântico fundamental em que nos baseamos na Samp é o número de identificação do equipamento ou o identificador de linha, extraído do P&ID. É certo que este pode diferir do identificador utilizado noutros sistemas; nesse caso, recorreremos a um registo mestre de etiquetas (externo) já existente para podermos consultar qualquer sistema de registo a partir da Samp, sem armazenar dados duplicados na Samp.
18:00 «Este não é um local onde me possa dar ao luxo de ter 25 variações diferentes de modelos 3D»
Quanta complicação em torno das variações de modelos 3D, níveis de detalhe (LoDs), normas e visualizadores. Na Samp, tomámos uma decisão categórica: basear-nos exclusivamente em normas de captura da realidade 3D amplamente disponíveis (e57 georreferenciadas) como entrada, que constituirão a única fonte de dados 3D para a nossa solução web.
Os ficheiros 3D originais podem permanecer nos sistemas de registo dos nossos clientes; limitar-nos-emos a processá-los automaticamente para garantir que possam ser transmitidos e processados pela nossa IA. Isto não impede a consulta de representações CAD 3D do mesmo objeto a partir do sistema de engenharia para efeitos de comparação, mas, na prática, a maioria dos nossos clientes não dispõe de qualquer tipo de dados 3D.
18:20 «Atualmente, as imagens 3D em termos de operações e sustentabilidade constituem uma proposta de custo adicional»
E esta é a razão pela qual não funciona e não funcionará com a forma de pensar atual. A própria razão pela qual escrevemos o nosso artigo inicial «Overkill BIM» deve-se ao facto de termos querido partilhar a nossa perspetiva após muitas entrevistas com operadores e empresas de serviços que, todos, tentaram e falharam na manutenção de modelos 3D nas operações.
18:40 «Pensava que estava a pagar a pessoas para manterem P&IDs e normas ISO de inspeção; agora, só precisa de pagar a mais alguém para manter o seu modelo 3D»
A participação na feira «2022 BIM World» deste ano veio confirmar a 100% esta conclusão. Ninguém continuará a pagar por mais uma camada de pessoal dedicada à manutenção manual de um modelo 3D, muito menos quando isso atrasa o ciclo de atualização de e para a realidade.
18:50 «Isso terá uma vida curta, a menos que consigamos encontrar uma forma de utilizar capacidade de digitalização de baixo custo para integrar com isso.»
Acreditamos ter encontrado a abordagem certa na Samp, focando-nos, em primeiro lugar, em equipamentos e sistemas para a indústria de processos. O que precisamos agora é de cada vez mais dados, da melhoria contínua dos nossos algoritmos e de muito trabalho para expandirmos progressivamente a nossa capacidade, de modo a podermos gerir os ativos maiores e mais densos da indústria, a um custo marginal muito aceitável.
19:00 «A certa altura, vou simplesmente deixar de manter os isos de inspeção e os P&IDs; adoraria descobrir como fazer isso.»
Muito bem, vamos partilhar aqui um segredo. O que a nossa IA cria quando analisa uma nuvem de pontos para compreender a tipologia dos seus equipamentos e sistemas é um desenho quase isométrico. Cada linha de tubagem é substituída pela sua linha geradora, cada equipamento é substituído pelo símbolo da sua classe. Diz-lhe alguma coisa? Sim, parece-se muito com um desenho isométrico, a partir do qual se pode (re)gerar um P&ID. É claro que podemos ajudar a associar números de identificação a partir de listas de equipamentos existentes. Assim, no final, podemos ajudar a fazer engenharia inversa e a gerar isométricos e P&IDs básicos a partir de nuvens de pontos 3D.
19:10 «numa arquitetura aberta»
Antes da criação da Samp, muitos de nós tínhamos uma vasta experiência com arquiteturas proprietárias ad hoc e fortemente integradas. Compreendemos os limites e as consequências dessas arquiteturas. É por isso que decidimos construir a nossa solução web inteiramente com base em padrões abertos e com interoperabilidade de serviços web abertos, para evitar a migração de dados e integrações complexas.
20:00 «Não vou alterar, a nível de toda a empresa, todos os locais onde tenho os meus P&IDs»
Compreendemos que os nossos clientes têm coisas mais importantes para fazer do que alterar todos os seus P&IDs. Restauramos de forma transparente a inteligência dos P&IDs com base no padrão aberto DEXPI, para que todos os utilizadores finais beneficiem do valor acrescentado destes desenhos.
É uma pena que apenas os engenheiros beneficiem de P&IDs inteligentes nas suas soluções CAD proprietárias, enquanto 90% do pessoal e dos contratados nas operações têm de se contentar com ficheiros PDF básicos.
20:05 «Espero poder integrar isso num sistema de operação aberto»
É verdade que a interoperabilidade é o que está em causa, e garantir que uma solução específica possa integrar-se num ecossistema existente sem o perturbar é o mínimo que se pode esperar. Para além disso, essa nova solução web poderia até melhorar os sistemas de registos existentes, tornando parte do seu conteúdo mais facilmente acessível a todos.
Tivemos mesmo vários casos em que a nossa solução facilitou a atualização dos sistemas de registos dos nossos clientes para uma solução mais recente, ajudando-os a garantir que a nova solução estivesse bem alinhada com a realidade no terreno.
20:20 «As pessoas que forneceram modelos 3D, tudo foi construído à medida»
Como fornecemos a nossa solução na nuvem, utilizamos um único código para todos os clientes. Trata-se de uma salvaguarda essencial que nos ajuda a dizer «não», mesmo quando um cliente solicita uma personalização.
O que não significa que não estejamos a ouvir os clientes. Temos um grupo de trabalho com os nossos clientes, que se reúne trimestralmente para discutir um caso de utilização específico e verificar se existe um consenso para implementar novas funcionalidades que sejam valiosas para todo o mercado, e não apenas para um cliente específico.
20:40 «Falta de normas (ou tantas que ninguém cumpre nenhuma delas)»
Isto é verdade. Optámos por abordar um problema restrito, mas universal, e tirar o melhor partido possível das normas existentes em torno dele para 3D, 2D e 1D:
- e57 para nuvens de pontos 3D, idealmente com geolocalização EPSG: muito maduro
- DEXPI/Proteus para P&ID, que por sua vez está relacionado com a norma ISO 15926: a ganhar popularidade gradualmente, embora não seja do interesse dos fornecedores de CAD já estabelecidos
- ISO 81346 como RDS para a hierarquia de equipamentos: até agora utilizado apenas nos setores nuclear e aeroespacial, mas constitui um bom caminho a seguir. Por enquanto, limitamo-nos a utilizar tudo o que for possível extrair do CMMS/EAM ou a regenerar a lista de equipamentos a partir dos P&IDs.
21:10 «Em todos os projetos em que disponho atualmente de modelos de engenharia 3D, nos quais estou a realizar a captura da realidade com base em normas, os dados não se encontram no mesmo formato»
Esta é a razão pela qual, no nosso âmbito restrito, nos cingimos à norma do formato de ficheiro de captura da realidade (e57) e não impomos sobreposições de malha proprietárias, que, de qualquer forma, são geometria obsoleta e criam mais uma representação da realidade. WYSIWYC: O que vê é o que capturou, ponto final. As pessoas no terreno confiam nisso
as nuvens de pontos coloridas em breve terão um aspeto tão bom quanto os modelos de malha artificial texturizados. No caso de redes subterrâneas, aproveitamos nuvens de pontos provenientes de levantamentos por radar ou magnéticos e também podemos criar «nuvens de pontos virtuais» (também em e57!), através da «conversão em pontos» de modelos CAD 3D existentes ou de condutas virtuais a partir de desenhos 2D ou de ficheiros GeoJSON do SIG.
21:30 «Partindo de uma visão de ter uma forma visual de trabalhar, será necessária a colaboração de toda a indústria para chegar lá; serão necessários outros proprietários e operadores, e, francamente, sim, todos os nossos fornecedores para serem parceiros-chave nesta jornada»
«É preciso uma aldeia para criar uma criança», e a criança «Digital Twin» tem sido muito aguardada, com uma infância repleta de acontecimentos!
Samp assumirá o seu papel, e estamos ansiosos por trabalhar com mais clientes para garantir que fornecemos uma peça do puzzle extremamente eficiente e escalável, de modo a assegurar que a integridade física se alinha com a integridade da informação. Um sistema aberto e operável, que separe os dados do software, é o caminho a seguir.
