Maturity model for the implementation of digital twins in a brazilian public health unit

Abstract

The objective of this research is to present a study that helps to fill a gap in the literature by proposing a maturity model to assess the readiness of Brazilian public health units for the implementation of Digital Twins (DTs). DGs, as part of Industry 4.0 (I4.0) technologies, can optimize resource and process management in healthcare. The model was developed through a systematic review of Critical Success Factors (CSFs) for DG implementation and maturity model dimensions. CSFs were grouped into six conceptual classes, while maturity dimensions were categorized into four: Infrastructure, Organization, Processes, and Information Management—each with four levels: Initial, Basic, Intermediate, and Advanced. Preliminary validation was conducted in basic health units in two cities and two hospitals in the southern Fluminense region of Rio de Janeiro. Results showed the model’s ability to differentiate organizational maturity levels, highlighting its potential for practical application. This study contributes to the field by offering a tailored tool for strategic planning and resource allocation in the implementation of DGs in the public health sector, with possible expansion to private units.El objetivo de esta investigación es presentar un estudio que contribuya a llenar una laguna en la literatura mediante la propuesta de un modelo de madurez para evaluar la preparación de las unidades de salud pública brasileñas para la implementación de Gemelos Digitales (DGs). Los DGs, como parte de las tecnologías de la Industria 4.0 (I4.0), pueden optimizar la gestión de recursos y procesos en el ámbito sanitario. El modelo fue desarrollado a partir de una revisión sistemática de los Factores Críticos de Éxito (FCE) para la implementación de DGs y de las dimensiones de los modelos de madurez. Los FCE se agruparon en seis clases conceptuales, mientras que las dimensiones de madurez se categorizaron en cuatro: Infraestructura, Organización, Procesos y Gestión de la Información—cada una con cuatro niveles: Inicial, Básico, Intermedio y Avanzado. La validación preliminar se realizó en unidades básicas de salud de dos municipios y en dos hospitales de la región sur fluminense de Río de Janeiro. Los resultados demostraron la capacidad del modelo para diferenciar niveles de madurez organizacional, destacando su potencial de aplicación práctica. Este estudio contribuye al área al ofrecer una herramienta adaptada para la planificación estratégica y la asignación de recursos en la implementación de DGs en el sector público de la salud, con posible expansión al ámbito privado.O objetivo desta pesquisa é apresentar um estudo que contribua para preencher uma lacuna na literatura por meio da proposição de um modelo de maturidade para avaliar a prontidão das unidades de saúde pública brasileiras para a implementação de Gêmeos Digitais (DGs). Os DGs, como parte das tecnologias da Indústria 4.0 (I4.0), podem otimizar a gestão de recursos e processos na área da saúde. O modelo foi desenvolvido a partir de uma revisão sistemática dos Fatores Críticos de Sucesso (FCS) para a implementação de DGs e das dimensões de modelos de maturidade. Os FCS foram agrupados em seis classes conceituais, enquanto as dimensões de maturidade foram categorizadas em quatro: Infraestrutura, Organização, Processos e Gestão da Informação—cada uma com quatro níveis: Inicial, Básico, Intermediário e Avançado. A validação preliminar foi realizada em unidades básicas de saúde de dois municípios e em dois hospitais da região sul fluminense do Rio de Janeiro. Os resultados demonstraram a capacidade do modelo de diferenciar os níveis de maturidade organizacional, destacando seu potencial de aplicação prática. Este estudo contribui para a área ao oferecer uma ferramenta adaptada para o planejamento estratégico e a alocação de recursos na implementação de DGs no setor público de saúde, com possível expansão para o setor privado.