Kembaran digital di Industri 4.0 – jembatan antara dunia virtual dan fisik

Digital Twins menjelaskan: Kunci menuju industri masa depan yang terhubung

Kembaran digital mewakili representasi digital dari objek fisik, proses, atau sistem. Representasi ini didasarkan pada data real-time dan terkait erat dengan data fisiknya. Teknologi inovatif ini menghubungkan dunia fisik dan digital dan membentuk komponen kunci industri modern, khususnya dalam konteks Industri 4.0.

Definisi dan konsep

Kembaran digital lebih dari sekadar model digital sederhana. Ini adalah gambaran hidup dari objek fisik yang terus menerus diisi dengan data dan oleh karena itu dapat bertindak secara dinamis. Teknologi bukan sekedar alat, namun instrumen strategis untuk meningkatkan efisiensi dan kekuatan inovatif perusahaan.

Dasar dari kembaran digital mencakup tiga elemen penting:

• Objek fisik: Benda nyata yang datanya dikumpulkan.
• Model virtual: Klon digital yang menampilkan semua informasi relevan.
• Koneksi Data: Antarmuka real-time yang memungkinkan aliran data antara ruang fisik dan digital.

Fungsi dan kemungkinan

Kembaran digital adalah alat yang ampuh yang mendukung perusahaan di banyak bidang. Fitur utama meliputi:

• Analisis data waktu nyata: Pengumpulan data berkelanjutan memungkinkan analisis mendalam dan wawasan langsung.
• Simulasi dan optimalisasi: Perusahaan dapat menguji skenario sebelum menerapkannya di dunia nyata.
• Deteksi kesalahan: Identifikasi dini titik lemah mengurangi kegagalan.
• Keputusan berdasarkan data: Keputusan berdasarkan informasi melalui analisis dan perkiraan yang tepat.

Area aplikasi dalam industri

Digital twins telah terbukti menjadi teknologi serbaguna dan digunakan di berbagai sektor industri:

1. Produksi dan manufaktur

• Optimalisasi jalur produksi dengan simulasi skenario.
• Komisioning mesin secara virtual, menghemat waktu dan biaya.

2. Pemeliharaan Prediktif

• Pemantauan terus menerus terhadap kondisi alat berat untuk memprediksi pekerjaan pemeliharaan secara akurat.
• Menghindari kegagalan yang tidak terduga dan meningkatkan efisiensi operasional.

3. Pengembangan produk

• Pembuatan prototipe virtual mempercepat siklus pengembangan dan mengurangi biaya material.
• Simulasi sifat fisik sebelum pembuatan sebenarnya.

4. Logistik dan transportasi

• Mengoptimalkan rantai pasokan melalui analisis data real-time.
• Meningkatkan aliran material di gudang otomatis dan kendaraan otonom.

5. Energi dan lingkungan

• Pemantauan dan optimalisasi sistem energi untuk mendorong keberlanjutan.

Manfaat bagi industri

Pengenalan digital twins membawa berbagai keuntungan:

1. Peningkatan efisiensi

Simulasi dan analisis yang tepat menghasilkan proses produksi yang lebih terkoordinasi dan mengurangi penolakan.

2. Pengurangan biaya

Perencanaan pemeliharaan yang optimal dan lebih sedikit kegagalan menghemat sumber daya yang signifikan bagi perusahaan.

3. Kustomisasi

Melalui data yang dikumpulkan, produk dapat disesuaikan secara individual dengan kebutuhan pelanggan.

4. Keberlanjutan

Proses yang dioptimalkan berarti konsumsi sumber daya yang lebih rendah dan dampak lingkungan yang berkurang.

Tantangan implementasi

Meskipun kembaran digital menawarkan manfaat yang sangat besar, perusahaan menghadapi beberapa tantangan:

1. Infrastruktur TI dan pengelolaan data

Membangun infrastruktur yang kuat memerlukan biaya dan pengetahuan ahli.

2. Integrasi data

Integrasi teknologi IoT yang lancar dan pemrosesan data dalam jumlah besar merupakan tantangan teknis.

3. Kolaborasi interdisipliner

Implementasinya memerlukan kerja sama antara tim TI, produksi, dan manajemen.

4. Aspek keamanan

Perlindungan data sensitif dari serangan siber harus terjamin.

Bagaimana cara kerja kembaran digital?

Cara kerja kembaran digital didasarkan pada jaringan objek fisik dan representasi digitalnya. Proses ini sangat kompleks dan mengintegrasikan berbagai teknologi:

1. Sensor dan sumber data

Sensor terus mengumpulkan informasi seperti:

• suhu
• Tekanan
• Posisi dan kecepatan
• Konsumsi energi
• Kondisi lingkungan

Data mentah ini menjadi dasar bagi citra digital.

2. Perpindahan data

Data yang dikumpulkan ditransmisikan ke platform digital secara real time melalui protokol seperti MQTT atau HTTP. Hub IoT berfungsi sebagai perantara antara perangkat dan layanan cloud.

3. Pemodelan digital dan AI

Menggunakan kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin, model dinamis dibuat dari data. Model ini:

• Menangkap pola dan tren.
• Memungkinkan prediksi (analisis prediktif).
• Mengidentifikasi anomali sejak dini.

4. Simulasi dan interaksi

Kembaran digital mensimulasikan proses dan memungkinkan pengujian skenario yang mungkin terjadi tanpa membahayakan sumber daya fisik. Pada saat yang sama, ia dapat secara aktif mempengaruhi objek fisik, misalnya melalui perintah kendali.

5. Visualisasi

Teknologi seperti augmented reality (AR) atau model 3D membuat kembaran digital menjadi nyata. Mereka mempermudah pemahaman data dan sistem yang kompleks.

Area penerapan di masa depan

Ketika teknologi seperti Internet of Things (IoT), 5G, dan kecerdasan buatan terus berkembang, digital twins menjadi semakin kuat. Area penerapan di masa depan dapat mencakup:

• Pabrik otonom tempat digital twins memantau dan mengontrol semua proses.
• Kota pintar yang memiliki kembaran menjadikan infrastruktur lebih efisien.
• Layanan kesehatan, dengan simulasi model pasien untuk pengobatan yang dipersonalisasi.

Kembaran digital tidak hanya akan tetap menjadi alat bagi industri, namun juga akan merevolusi bidang kehidupan lainnya.

Kembaran digital menghubungkan dunia fisik dan virtual dengan cara yang inovatif dan memungkinkan perusahaan membuat proses mereka lebih efisien, mengurangi biaya, dan bekerja lebih berkelanjutan. Terlepas dari tantangan penerapannya, teknologi ini tetap menjadi bagian penting dari Industri 4.0 dan jembatan menuju masa depan berbasis data. Mereka yang menyadari dan memanfaatkan potensi kembaran digital saat ini akan menjadi pionir era industri baru di masa depan.

Cocok untuk:

• Perencanaan pabrik Metaverse Industri dari BMW iFactory: Pabrik & Perencanaan Digital Twin & Virtual dengan NVIDIA Omniverse
• Metaverse industri dan kembaran digital dalam produksi: Mercedes-Benz membangun pabrik virtual dengan NVIDIA Omniverse