Gêmeos digitais na indústria de alimentos para pets: da simulação ao controle preditivo

O que são gêmeos digitais e em que usam atualmente?

Um gêmeo digital é uma réplica virtual dinâmica de um ativo físico, um processo ou um sistema de produção inteiro. Ao contrário de uma simulação estática, o gêmeo digital é continuamente alimentado com dados reais de sensores e sistemas de controle, permitindo que ele reflita o estado atual do processo e antecipe seu comportamento futuro.

Segundo a IBM, os  gêmeos digitais são atualmente usados na manufatura para melhorar a eficiência operacional, otimizar processos, reduzir falhas, acelerar o desenvolvimento de produtos e possibilitar manutenção preditiva. No campo industrial, sua aplicação abrange desde linhas de produção individuais até plantas completas, integrando variáveis de operação, consumo de energia, qualidade e desempenho de equipamentos, bem como no planejamento de plantas, testes virtuais de novos produtos, otimização de  layouts e controle de processos complexos, entre outros.
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Da simulação à tomada de decisão preditiva

O avanço dos gêmeos digitais está intimamente ligado à convergência entre simulação de processos, sensores industriais, inteligência artificial e computação em nuvem. Essa integração permite que os fabricantes migrem de um modelo reativo, baseado em amostragem manual e ajustes subsequentes, para uma abordagem preditiva e preventiva.

De acordo com um artigo da StartUs Insights, o mercado de gêmeos digitais aplicados à manufatura pode atingir USD 714.000 milhões até 2032, impulsionado pela necessidade de otimizar processos complexos e reduzir ineficiências operacionais. O mesmo relatório indica que mais de 81% das empresas globais já estão explorando ativamente o metaverso industrial, e que 62% aumentaram seus investimentos nessas tecnologias no último ano.

Esses números refletem uma mudança estrutural: a simulação não se limita mais ao projeto, tornando-se uma ferramenta central para a gestão diária da planta.

O estudo Digital Twins applications in the food industry: a review identifica quatro principais abordagens para a aplicação dos digital twins na indústria alimentícia, definidas por sua função dentro do sistema de produção. Primeiro, gêmeos digitais com abordagem de previsão são usados para antecipar o comportamento futuro de processos ou equipamentos, com base na análise de dados históricos e condições atuais, permitindo que desvios, insuficiências ou falhas sejam previstos antes que ocorram. Segundo, modelos de simulação reativos permitem monitorar o processo em tempo real e responder de forma autônoma a desvios, ajustando variáveis operacionais e recomendando ações corretivas ou preventivas. Uma terceira abordagem é o comissionamento virtual, onde gêmeos digitais são usados para testar, validar e otimizar novas tecnologias, equipamentos ou configurações de plantas em um ambiente virtual antes de sua implementação física. Por fim, a abordagem de simulação baseada em sincronização mantém o gêmeo digital alinhado em tempo real ou quase em tempo real com o sistema físico, criando uma representação altamente precisa do processo, especialmente valiosa para analisar cenários, otimizar operações e melhorar a tomada de decisão em sistemas complexos.

Como os gêmeos digitais contribuem para a indústria de ração para pets?

Se focarmos estritamente na indústria de alimentos para pets, a variabilidade das matérias-primas é um dos principais fatores que impactam a qualidade final do produto. Ingredientes como cereais, farinhas proteicas, gorduras e subprodutos de origem animal apresentam flutuações naturais em umidade, teor proteico, gordura e granulometria.
De acordo com uma análise técnica publicada pela Haskell, essas variações afetam diretamente operações críticas como extrusão e secagem, influenciando atributos como textura, densidade, estabilidade nutricional e vida útil do produto. Métodos tradicionais de controle geralmente detectam essas variações quando o produto já foi fabricado, gerando retrabalho, desperdício e perdas de eficiência. Por outro lado, os gêmeos digitais permitem que você antecipe esses efeitos antes que impactem o produto final.

Em ração para pets, um gêmeo digital é construído a partir de modelos que representam o comportamento térmico, mecânico e dinâmico de cada operação de unidade: mistura, condicionamento, extrusão, secagem e resfriamento. Esses modelos são alimentados em tempo real com dados de sensores instalados na fábrica, como medições de umidade dos ingredientes, temperatura do canhão do extrusor, velocidade do parafuso, pressão, fluxo de ar e parâmetros do secador. Essa informação sincroniza o modelo virtual com o processo real, criando uma representação viva da planta em operação.

Em sistemas de controle em circuito fechado, os gêmeos digitais não apenas observam o processo, mas também preveem como uma variação da matéria-prima impactará o produto final e ajustam automaticamente os parâmetros operacionais para compensá-lo, mesmo antes do ingrediente entrar no extrusor.

Benefícios de sua implementação

A implementação dos gêmeos digitais traz benefícios concretos em múltiplos níveis. Primeiramente, melhora significativamente a consistência do produto, reduzindo a variabilidade de lote para lote, um fator chave para a confiança do consumidor e para a reputação da marca.
 

Além disso, ao evitar a produção fora das especificações, diminui o desperdício de matérias-primas e energia. Essa abordagem também possibilita otimizar o consumo de energia e aumentar o desempenho sem comprometer a qualidade, impactando diretamente os custos operacionais.

Outro benefício estratégico é a aceleração do desenvolvimento de novos produtos. As formulações podem ser testadas virtualmente, avaliando seu comportamento no processo antes da realização dos testes físicos, o que reduz o tempo, riscos e custos associados aos testes industriais.

Além disso, há a possibilidade de integrar manutenção preditiva, usando gêmeos digitais para detectar desvios no desempenho dos equipamentos e antecipar falhas, evitando paradas não planejadas.

Gêmeos digitais, uma tecnologia chave para construir plantas verdadeiramente conectadas

A adoção dos gêmeos digitais marca um ponto de virada na forma como as fábricas de produção de ração para pets são gerenciadas. Não se trata mais apenas de automatizar, mas de entender o processo em profundidade, antecipar desvios e tomar decisões baseadas em dados reais e comparáveis.

Em um cenário onde eficiência, sustentabilidade e qualidade são cada vez mais decisivas, os gêmeos digitais são consolidados como uma ferramenta estratégica para fabricantes que buscam escalar, se diferenciar e construir plantas verdadeiramente conectadas e resilientes.

Por Candelaria Carbajo – All Pet Food
Fonte: All Pet Food Magazine

Referências
Gallagher, Nick (Actualizado el  17 de octubre del 2025) What is a Digital Twin? IBM
Prasser, David R. (July 21, 2025). Future of Manufacturing: 13 Trends Driving 2026-2035 Growth. StarUs Insights
Abdurrahman, Emadaldin Elfatih M. & Ferrari, Giovanna. (3 de abril de 2025). Digital Twin applications in the food industry: a review. Frontiers
Haskell. (19 de diciembre de 2025). A Process Engineering Perspective on Digital Twins in Pet Food Manufacturing.