Como testar um sistema de sortation capacity de encomendas em tempo real que não está em tempo real: O uso de gêmeos digitais

Por Janne Walsted e Lars Guldager

A pressão sobre as empresas de CEP para obter o design de sistema certo

Ao investir em novos sistemas de sortation capacity para os grandes e modernos centros de distribuição de encomendas de hoje, os operadores de CEP precisam de provas de design: devem ter a certeza de que estão a investir em sistemas que podem realmente satisfazer as suas exigências empresariais, bem como as operações futuras.

Então, como é que um centro de distribuição pode ter a certeza de que um novo sistema em que está a investir pode realmente lidar com os seus volumes de encomendas e planos de sortation capacity com o mais alto desempenho?

A empresa de CEP poderia, naturalmente, testar fisicamente o sistema e, certamente, é assim que os testes têm sido realizados. Mas os testes físicos colocam uma série de problemas óbvios para os centros maiores:

• Quanto maior e mais complexo for o sistema, mais onerosas (ou impossíveis) se tornam as questões práticas para o testar fisicamente.
• Os testes físicos são dispendiosos para a empresa de CEP.
• Os testes físicos consomem muito tempo — podem ser necessárias muitas execuções físicas antes que uma empresa de CEP possa estar satisfeita com o facto de um novo sistema estar pronto e apto a satisfazer os seus requisitos empresariais específicos.

Considere a logística de testar fisicamente se um sistema consegue lidar com 60.000 encomendas por hora, por exemplo. Isto implicaria recolher e armazenar 60.000 encomendas, fazer e imprimir 60.000 etiquetas de encomendas, marcar as encomendas e ter pessoal treinado e experiente para manusear as encomendas, a fim de obter uma imagem precisa do desempenho do sistema.

Ao utilizar um gêmeo digital para testar um sistema, o centro é aliviado deste enorme esforço logístico, tempo e dinheiro.

O que é um gêmeo digital?

Mas do que é que estamos realmente a falar quando sugerimos a utilização de um gêmeo digital?

Um gêmeo digital é uma réplica digital ou uma sobreposição digital de um ativo ou operação física. Esta representação digital ou modelo virtual replica o desempenho do ativo, permitindo ao criador do gêmeo digital determinar se o ativo — neste caso, um sistema de sortation capacity automatizado — opera com alto desempenho e onde pode ser melhorado.

A infraestrutura por trás de um gêmeo digital

Um gêmeo digital é uma combinação de dois componentes: dados e uma representação do sistema em questão. A representação pode ser bidimensional ou tridimensional, dependendo do fornecedor da solução.

Os dados são recolhidos e enriquecidos e executados através de um software de visualização altamente avançado. Os dados adicionam uma camada visual em cima da representação para tornar a informação relacionável para o pessoal que opera o sistema.

Estas camadas, retiradas dos dados, podem consistir em informações que indicam o rendimento do sistema, ‘no reads’, o consumo de energia e o estado mecânico e elétrico. Uma característica extremamente valiosa do gêmeo digital é que ele pode ser observado através de vários filtros. Os profissionais de CEP podem observar a totalidade dos seus sistemas de sortation capacity, concentrando-se apenas na capacidade, por exemplo.

Gêmeos digitais como tecnologia comprovada: A sua utilização noutras indústrias

Os gêmeos digitais não são uma tecnologia nova — foram inventados pela NASA na década de 1990 — e, desde então, têm sido aplicados com grande efeito noutras indústrias.

Os gêmeos digitais têm sido utilizados há muitos anos na indústria aeroportuária, por exemplo. Com os sistemas de manuseamento de bagagem dos aeroportos a serem tão grandes e complicados, tornou-se necessária alguma forma de modelagem digital que pudesse testar o software antes de ser implementado. Muitos aeroportos têm utilizado com sucesso a tecnologia de gêmeo digital para testar o rendimento e a capacidade da bagagem.

O que começou como um meio de treinar e testar software, no entanto, levou a aplicações mais amplas de modelos digitais. Os operadores aeroportuários têm utilizado gêmeos digitais nas suas operações diárias para alcançar uma maior otimização, detecção de anomalias do sistema e manutenção preditiva. E à medida que mais e mais dados são adicionados, não demorará muito até que os gêmeos digitais sejam utilizados para testar ainda mais variáveis, tais como os fluxos de catering ou o transporte de contentores de bagagem no aeroporto.

Como é que os gêmeos digitais podem beneficiar as empresas de CEP

A experiência e o conhecimento adquiridos através da aplicação da tecnologia de gêmeo digital pelo setor aeroportuário podem realmente beneficiar a indústria de CEP.

Os gêmeos digitais podem ser ferramentas inestimáveis para os profissionais de CEP testarem a capacidade e simularem cenários de produção. Ao observar um gêmeo digital, podem obter uma visão geral e uma boa compreensão de como um sistema real e os seus processos funcionarão no mundo físico.

Normalmente, um fornecedor de sistemas auxilia o centro de distribuição no estabelecimento da infraestrutura que recolhe dados do sistema de sortation capacity, tais como PLCs ou sensores. E mesmo que o centro seja um projeto totalmente novo e ainda não tenha gerado os dados, pode realizar os seus testes em dados gerados por computador. O fornecedor processa os dados e executa-os através de um software de visualização altamente avançado. O resultado é um gêmeo digital — uma versão do sistema de sortation capacity recriada em 3D.

Quando visualizados no modelo, todas as encomendas/itens e elementos do sistema são codificados por cores. As cores mudam de acordo com o estado em tempo real dentro do sistema — por exemplo, de que linha de pré-sortation capacity a encomenda chegou, se passou por um scanner de indução no sistema de sortation capacity, se está a recircular o sistema, etc. Todos os códigos de cores podem ser ajustados para corresponder a outros sistemas de supervisão na instalação de CEP.

Oportunidades de teste

Uma vez que o gêmeo digital é construído, a empresa de CEP pode aplicar os seus planos de sortation capacity ao sistema e testar diferentes variáveis, estratégias e configurações. Um gêmeo digital pode determinar com um nível de precisão muito elevado:

• Capacidade do sistema — incluindo a forma como lida com as encomendas que entram e as encomendas que saem do centro
• Disponibilidade do sistema
• Velocidade do sistema
• A capacidade do sistema para lidar com ‘no reads’
• Desempenho do sistema no número de envios que o centro recebe
• Desempenho do sistema em diferentes condições operacionais
• A sustentabilidade do sistema no futuro e a sua capacidade para lidar com diferentes combinações de encomendas
• O número de operadores necessários no sistema — dependendo da hora da semana/época (feriados, Black Friday, etc.)

Por exemplo, um centro de distribuição pode precisar de saber quantos itens podem entrar numa calha antes de mudar uma gaiola de rolos, um ponto em que o sistema tem de ser fechado. Um gêmeo digital pode modelar com precisão o tempo em que a gaiola de rolos deve ser fechada antes de poder descarregar itens na calha novamente.

Os gestores de operações de CEP podem obter estas e muitas outras informações simulando múltiplas estratégias de negócios e observando como estas estratégias se desenrolam no ecrã — tudo sem ter de encontrar itens ou recursos para testar com precisão os rendimentos do sistema.

Como tal, os gêmeos digitais podem ser as ferramentas de teste perfeitas para ajudar a orientar decisões de investimento significativas.

Oportunidades de melhoria do sistema em tempo real

Além da necessidade de provar o design de um novo sistema de manuseamento de encomendas, os operadores de CEP também podem implementar gêmeos digitais em cenários operacionais diários para obter informações sobre como otimizar os seus sistemas em qualquer ponto do tempo.

Com as visualizações de um gêmeo digital, os gestores de CEP podem fazer ajustes imediatos aos seus sistemas de sortation capacity para melhorar o rendimento em tempo real e descobrir a causa raiz dos erros do sistema sem ter de monitorizar constantemente todas as partes das operações de encomendas da empresa de CEP.

Ao otimizar a forma como a sortation capacity disponível do sistema é utilizada, o gêmeo digital pode ajudar a minimizar a capacidade desperdiçada e a otimizar os equipamentos e processos. Não é incomum que uma empresa de CEP melhore substancialmente o seu rendimento após a implementação de um gêmeo digital.

Conclusão

Um gêmeo digital é um meio muito rentável de avaliar com precisão se um sistema de sortation capacity se alinha com os requisitos e operações de uma empresa de CEP quando os cálculos físicos são impraticáveis ou impossíveis de alcançar. Esta tecnologia comprovada pode informar os profissionais de CEP nas suas decisões de investimento, ao poder testar com precisão se um sistema satisfaz as suas estratégias de negócios. Com estas ferramentas de teste perfeitas, os operadores de CEP podem estabelecer representações ‘fiéis à realidade’ sem terem de gastar um tostão.