Diterbitkan pada: 12 November 2024 / Diperbarui dari: 12 November 2024 - Penulis: Konrad Wolfenstein
Digital Twins dan IoT: Masa depan teknik mesin cerdas – Gambar: Xpert.Digital
Dengan digital twins dan IoT menjadi produksi teratas: Perubahan paradigma dalam teknik mesin
Pabrik cerdas masa depan: Digital Twins dan IoT sedang digunakan
Dalam industri modern dan khususnya di bidang teknik mesin, konsep “digital twins” dan “Internet of Things” (IoT) menjadi semakin penting. Teknologi-teknologi ini merupakan inti dari perubahan paradigma yang secara signifikan meningkatkan efisiensi dan kualitas serta keamanan proses produksi. Mereka memungkinkan untuk memonitor mesin dan sistem secara real time, membuat prediksi yang tepat dan mengidentifikasi potensi optimasi sebelum masalah terjadi. Kombinasi kembar digital dan IoT membuka pintu baru bagi teknik mesin cerdas dan menjanjikan masa depan di mana proses produksi dapat dirancang dengan lancar, aman, dan sangat fleksibel.
Apa itu Kembar Digital dan IoT?
Kembaran digital adalah model virtual objek fisik yang secara akurat menyimulasikan perilaku, keadaan, dan prosesnya. Representasi digital ini terus menerus diisi dengan data real-time yang datang langsung dari objek fisik melalui sensor dan perangkat IoT lainnya. Kembaran digital memungkinkan wawasan terperinci mengenai kesehatan dan kinerja suatu sistem tanpa memengaruhi atau memanipulasi objek fisik itu sendiri dengan cara apa pun. Melalui salinan virtual ini, para insinyur, teknisi, dan manajer dapat mensimulasikan dan mengevaluasi perilaku mesin atau sistem dalam berbagai kondisi untuk membuat keputusan yang tepat.
Internet of Things (IoT) membentuk tulang punggung teknis konsep kembaran digital. IoT mencakup jaringan perangkat terhubung yang berkomunikasi satu sama lain dan dengan sistem kendali pusat untuk mengumpulkan, berbagi, dan menganalisis data. Teknologi ini memungkinkan mesin untuk berinteraksi satu sama lain dan sistem eksternal secara real time, sehingga meletakkan dasar bagi penggunaan digital twins. Kombinasi IoT dan digital twins menghasilkan lanskap data yang terintegrasi dan komprehensif yang menawarkan lebih banyak wawasan dibandingkan sistem yang terisolasi.
Peran kembar digital dalam teknik mesin
Teknik mesin mendapat manfaat dari digital twins dalam banyak hal. Area penerapan yang paling penting adalah di bidang pengembangan produk, pengendalian produksi, dan pemeliharaan. Khususnya untuk mesin yang rumit dan mahal seperti turbin, robot, dan pabrik, kembaran digital memungkinkan pemantauan berkelanjutan dan pemeliharaan preventif, sehingga menghasilkan penghematan biaya yang signifikan.
1. Pengembangan dan pembuatan prototipe produk
Dengan digital twins, mesin atau sistem baru dapat dikembangkan dan diuji dalam lingkungan virtual sebelum diproduksi secara fisik. Hal ini memungkinkan sumber kesalahan potensial diidentifikasi dan dihilangkan pada tahap awal, sehingga secara signifikan mengurangi waktu dan biaya pengembangan. Mensimulasikan kondisi pengoperasian yang berbeda memberikan peluang bagi para insinyur untuk mengidentifikasi titik lemah dan mengoptimalkan desain untuk memastikan masa pakai dan efisiensi alat berat yang lebih lama.
2. Pengendalian dan optimalisasi produksi
Manufaktur secara tradisional merupakan area dimana setiap menit downtime membutuhkan biaya yang mahal. Kembar digital memungkinkan pemantauan sistem secara terus-menerus sehingga intervensi segera dapat dilakukan jika terjadi kesalahan. Selain itu, proses produksi dapat dianalisis dan dioptimalkan secara real time dengan digital twins, sehingga menghasilkan kualitas produksi yang lebih tinggi dan lebih sedikit limbah.
3. Pemeliharaan Prediktif
Digital Twins dan IoT memungkinkan penerapan strategi pemeliharaan prediktif. Dengan menganalisis data real-time dan belajar dari data operasional masa lalu, pola yang mengindikasikan kegagalan di masa depan dapat diidentifikasi. Pemeliharaan prediktif meminimalkan waktu henti yang tidak direncanakan dan memperpanjang umur alat berat dengan hanya melakukan pemeliharaan bila benar-benar diperlukan. Ini merupakan keuntungan besar, terutama untuk mesin yang mahal atau sulit diakses.
4. Keamanan dan manajemen risiko
Kembar digital juga dapat digunakan untuk mendeteksi dan menilai risiko keamanan pada tahap awal. Simulasi dapat digunakan untuk mengidentifikasi situasi kritis dan mengambil tindakan untuk menghindari kecelakaan atau gangguan produksi. Hal ini tidak hanya meningkatkan keselamatan sistem dan tempat kerja, namun juga kepatuhan terhadap peraturan hukum.
Sinergi antara IoT dan digital twins
Kombinasi digital twins dan IoT menghasilkan simbiosis yang meningkatkan nilai tambah kedua teknologi tersebut. Meskipun IoT memastikan bahwa data terus dikumpulkan secara real-time dan dikirimkan ke model digital, Digital Twin memungkinkan data ini dianalisis dan diinterpretasikan dalam konteks yang lebih luas. Tautan ini menawarkan berbagai keuntungan:
1. Aliran data waktu nyata
Perangkat IoT memungkinkan transmisi data berkelanjutan, memberikan kembaran digital basis informasi yang tepat dan terkini. Hal ini sangat berguna ketika mengambil keputusan cepat, seperti produksi tepat waktu.
2. Data Besar dan Pembelajaran Mesin
Data yang dikumpulkan melalui IoT membentuk dasar untuk analisis big data dan pembelajaran mesin, yang pada gilirannya meningkatkan kemampuan prediktif dan kemampuan beradaptasi digital twins. Model dapat dilatih untuk mengenali pola dan anomali serta merespons secara independen terhadap perubahan dalam produksi.
3. Optimalisasi konsumsi sumber daya
Kembar digital yang didukung IoT dapat mengoptimalkan konsumsi energi, air, dan sumber daya lainnya. Di saat keberlanjutan menjadi prioritas utama, teknologi ini membantu meminimalkan jejak ekologis dalam proses produksi.
Tantangan dan perkembangan ke depan
Terlepas dari kelebihannya, digital twins dan IoT mempunyai beberapa tantangan. Salah satu yang terbesar adalah keamanan. Karena teknologi ini bergantung pada pengumpulan data yang ekstensif dan jaringan yang konstan, terdapat peningkatan risiko serangan siber. Oleh karena itu, perlindungan data produksi yang sensitif merupakan aspek utama ketika menerapkan sistem tersebut.
Poin penting lainnya adalah standardisasi. Karena pembuat mesin dan pengembang perangkat lunak yang berbeda menggunakan sistem dan platform yang berbeda, interoperabilitas seringkali terbatas. Untuk menggunakan digital twins dan IoT secara efisien di seluruh industri, diperlukan standar dan antarmuka yang seragam.
Di masa depan, digital twins diharapkan menjadi semakin “cerdas” melalui penggunaan kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin. Teknologi ini akan memungkinkan si kembar digital mengambil keputusan secara mandiri dan selanjutnya mengotomatisasi proses produksi. Lebih jauh lagi, pengembangan ini dapat mengarah pada pabrik-pabrik virtual yang seluruh mesin, sistem dan proses dipetakan dan dikendalikan secara digital.
Jalan menuju teknik mesin yang cerdas
Digital Twins dan IoT membentuk dasar era baru dalam bidang teknik mesin. Hal ini memungkinkan perusahaan untuk mengotomatiskan proses mereka, meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya sekaligus meningkatkan keselamatan dan keberlanjutan. Pemantauan yang tepat dan berkelanjutan terhadap mesin dan sistem membuka peluang optimalisasi yang sebelumnya tidak terpikirkan. Dalam dekade berikutnya, digital twins dan IoT mungkin akan menjadi standar dalam industri dan memainkan peran penting dalam transformasi menuju teknik mesin cerdas.
Namun, teknologi ini masih dalam tahap awal pengembangan dan beberapa tahun ke depan akan menjadi masa yang sangat penting untuk mencapai dampak penuhnya. Namun, terdapat tren yang jelas: perusahaan yang mengandalkan teknologi inovatif ini sejak dini akan memiliki keunggulan strategis dan dapat lebih mempersiapkan diri menghadapi tuntutan dunia yang semakin digital dan terhubung.
Teknik mesin cerdas, yang didorong oleh digital twins dan IoT, akan merevolusi industri dan menetapkan standar baru untuk efisiensi, fleksibilitas, dan inovasi.
Cocok untuk: