Presisi Model Data Digital Twin Memegang Kunci Sukses

Hasil utama dari artikel ini adalah sebagai berikut:

• Kembar digital masih baru lahir tetapi mempercepat transformasi digital di sektor industri dan di tempat lain.
• COVID-19 telah memberikan relevansi baru pada teknologi kembar digital, membantu tugas-tugas seperti pemantauan jarak jauh, pemeliharaan prediktif, dan pemrosesan otomatis.
• Namun, keandalan model kembar digital bergantung pada presisi model data kembar digital.

Kembar digital adalah alat penting saat perusahaan menempuh jalan transformasi digital. Meskipun statusnya seperti fiksi ilmiah, kembar digital sudah mulai muncul di kehidupan nyata, dan di lingkungan industri dan lainnya.

Sementara kembar digital masih baru lahir, mereka telah mulai membantu upaya digitalisasi perusahaan secara dramatis. Definisi tetap cair di bidang yang masih berkembang. Bagi sebagian orang, kembaran digital adalah prototipe dalam fase desain, contoh saat digunakan, atau agregat saat digabungkan dengan kembaran lain dalam operasi. Beberapa memotong kue secara berbeda, mengkategorikan kembar sebagai kembar aset, kembar jaringan, atau kembar proses.

Pertimbangkan beberapa penggunaan kembar digital berikut dan konvergensinya dengan perangkat Internet of Things (IoT):

• Kemajuan mengambil beragam bentuk:Rotterdam Port of Authority telah menggunakan sensor dan kembar digital IBM untuk memprediksi waktu tambatan dan keberangkatan yang efisien.
• Manajer aset industri tenaga CPV menggunakan perangkat lunak manajemen kinerja GE Digital untuk menciptakan kembaran digital dari proses pabrik penting, sambil menerapkan AI untuk meningkatkan kapasitas dan memangkas penggunaan bahan bakar.
• Ford telah mengintegrasikan teknologi kembar digital prediktif ke dalam proses manufaktur powertrain otomotifnya.
• Atos dan Siemens melakukan uji coba kembar digital yang merupakan bagian dari upaya besar farmasi untuk menanggapi tekanan produksi pandemi COVID-19 yang kritis.

Ini dan contoh kembar digital lainnya menggabungkan beberapa teknologi berbeda, termasuk simulasi komputer, manajemen siklus hidup produk, pemodelan perangkat lunak, realitas virtual dan augmented, robotika, pembelajaran mesin, dan banyak lagi. Kembar digital membuat representasi perangkat lunak virtual yang semakin canggih dari objek dan sistem, dan umpan balik dari "utas digital" mereka dapat menginformasikan pilihan desain. Data antara produk, proses, atau model dalam beberapa kasus dapat secara aktif memandu operasi ujung ke ujung.

Hari ini, kembaran digital dalam IoT industri memberi manajer TI pandangan baru tentang pengorbanan yang sudah dikenal. Ada peluang, tetapi ada juga risiko di perbatasan ini – karena para pelaksana harus dengan hati-hati menyaring pemandangan teknologi tinggi ke dalam kasus penggunaan kembar digital mereka sendiri.

Teknologi Kembar Digital:Kesuksesan Semalam yang Menakjubkan

Seperti kebanyakan kisah "sukses dalam semalam", kembar digital bukanlah hal baru. Penggunaan simulasi NASA dalam program luar angkasa Apollo membawa benih teknologi kembar digital. Fondasi untuk anak kembar saat ini sangat dimungkinkan oleh kemajuan dalam penyusunan berbantuan komputer (CAD) dan pemodelan volumetrik yang kembali ke tahun 1970-an. Istilah "kembar digital" mulai populer 20 tahun yang lalu di bidang manajemen siklus hidup produk. Saat ini, GE menghitung lebih dari 2 juta kembar digital dalam produksi. Tesla dikatakan menciptakan kembaran digital dari setiap mobil yang dijualnya.

Tetapi jika kembar digital memiliki masa lalu yang panjang, mereka telah menemukan relevansi baru di masa sekarang. COVID-19 telah menempatkan sorotan baru pada kembar digital. Pemantauan aset jarak jauh, pemeliharaan prediktif, dan otomatisasi proses sudah menjadi target yang tepat untuk kembar, tetapi COVID-19 telah memberikan alasan lebih lanjut.

Survei Gartner baru-baru ini menunjukkan bahwa 27% perusahaan berencana menggunakan kembar digital sebagai peralatan, robot, atau kendaraan otonom. Pengalaman COVID-19 adalah pendorong besar. Perusahaan riset memperkirakan bahwa pada tahun 2023 sepertiga dari perusahaan menengah hingga besar yang menerapkan IoT akan menerapkan setidaknya satu kembaran digital yang dimotivasi oleh kasus penggunaan terkait COVID-19.

Bapak Kembar Digital

Apa yang baru untuk kembar digital saat ini adalah mereka dapat menggunakan Industrial Internet of Things (IIoT). Memanfaatkan data sensor IoT adalah kunci ke tahap selanjutnya dalam kembar digital, menurut Dr Michael Grieves. Dia  secara luas dikreditkan sebagai orang pertama yang mengedepankan konsep kembar digital di bidang manufaktur, meletakkan dasar pada tahun 2002.

IoT berada di depan dan tengah ketika Grieves berbicara baru-baru ini di KTT Digital Twin American Society of Mechanical Engineers (ASME). Ada pekerjaan di depan, sarannya.

“Pada dasarnya kita harus dapat mulai mengumpulkan informasi IoT dari produk itu sendiri, dan mengumpulkan informasi itu bersama-sama,” kata Grieves, sekarang kepala ilmuwan untuk manufaktur lanjutan di Florida Tech.

Dia mengatakan pengumpulan data kembar digital saat ini sebagian besar bersifat ad hoc, tetapi fokus akan segera berpusat pada integrasi kembar digital dalam pengaturan pabrik yang lebih besar. Langkah selanjutnya untuk kembar digital, katanya, adalah “keberlanjutan operasional.” Menggabungkan AI dan pembelajaran mesin dengan data sensor waktu nyata akan mengantarkan "kembar digital cerdas", dalam perkiraannya. Dengan implementasi seperti itu, kembaran digital bergerak lebih jauh dari akarnya dalam simulasi dan pemodelan prototipe, dan lebih dalam ke operasi yang sedang berlangsung.

Data Kembar Digital

Potensi kembar digital dalam pengaturan industri terutama berkisar pada penciptaan efisiensi operasional. Penghematan kecil dalam sumber daya, langkah proses, atau waktu henti dapat ditingkatkan menjadi penghematan besar di seluruh perusahaan.

Implementasi yang sukses bergantung pada pertimbangan kesetiaan yang cermat; yaitu, tingkat presisi parameter yang ditransfer kembar digital antara domain fisik dan virtual.

Fidelity erat kaitannya dengan akurasi pengumpulan data digital twin, yang harus dikelola secara cermat berdasarkan use case. Tidak semua data diperlukan bagi kembaran digital untuk melakukan tugasnya, tetapi mempersempit fokus pengumpulan data mungkin memerlukan coba-coba.

Dan, seperti biasa, tujuan bisnis yang jelas harus mendorong keseluruhan upaya, tegas pengamat industri.

Pertanyaannya, menurut Dan Isaacs, wakil presiden dan direktur CTO Digital Twin Consortium, adalah “Pekerjaan apa yang harus dilakukan oleh kembaran digital itu?”

“Kami telah melihat campuran pendekatan. Tetapi yang terbaik adalah memulai dengan masalah yang jelas, untuk mengejar tujuan seperti meningkatkan produktivitas, dan mengurangi waktu henti, untuk fokus pada apa yang layak,” katanya.

Issacs menggambarkan Konsorsium Kembar Digital sebagai program yang diluncurkan oleh Object Management Group (OMG) untuk mencapai definisi standar dan menggabungkan upaya lintas industri. Dia mengatakan kelompok itu telah berkembang menjadi hampir 150 anggota sejak pembentukannya awal tahun ini. Daftar anggotanya termasuk Autodesk, Bentley Systems, Dell, GE Digital, Microsoft, Northrop Grumman, dan University of Maryland.

Dengan kembar digital, pelaksana dan arsitek sama-sama perlu memahami persyaratan latensi sistem, menurut Said Tabet, kepala arsitek di Kantor CTO di Dell Technologies, dan anggota dewan Konsorsium Internet Industri OMG.

“Tidak semuanya real time dan tidak semua real time sama,” kata Tabet. Dengan kata lain, mengejar tingkat respons ultra-real-time mungkin tidak layak, atau perlu.

Sementara itu, memperhatikan sinkronisasi antara fisik dan digital juga penting.

“Menerapkan model kedewasaan akan membantu memandu proses ini. Dan, dalam hal perincian [data], penting untuk fokus pada hasil dan hasil awal karena ini akan bervariasi tergantung pada kasus penggunaan,” Tabet memperingatkan.

Rantai pasokan dan logistik adalah area di mana kembar digital menemukan pijakan, dan, dalam hal pemodelan, mereka memberikan contoh bagaimana keputusan tentang kesetiaan kembar digital terhadap fisika dapat ditetapkan, kata Sameer Kher, direktur senior untuk kembar digital di Ansys, pembuat perangkat lunak Twin Builder.

“Dalam rantai pasokan, ada komponen penting, dan beberapa di antaranya membutuhkan pemodelan pada tingkat ketelitian yang lebih dalam,” kata Kher. ”Produk memiliki fisika.”

Sebagai contoh, ia menunjuk pembersih tangan, objek konversi lini produksi yang dilaporkan dengan baik selama hari-hari pertama pandemi COVID-19.

Pengukuran viskositas cairan yang terdiri dari pembersih tangan — dan tekanan balik yang dapat ditempatkan pada peralatan — dapat menjadi bagian penting dari pemantauan produksi kembar digital.

Kembar digital dalam tahap desain memungkinkan analisis bagaimana-jika yang meningkatkan operasi, katanya.

Jangan Terlalu Memikirkan Desain Digital Twin

Pengguna potensial harus berhati-hati saat membuat model kembar digital, menurut Jim Tung, rekan di MathWorks, pembuat Simulink dan alat pemodelan lainnya.

“Terkadang, model simulasi diskrit penuh kesetiaan dari seluruh alur kerja terlalu berlebihan,” katanya. Sebaliknya, pengguna mungkin fokus pada aset yang sangat mahal. Memindahkan elemen-elemen ini lebih cepat melalui antrean produksi dapat menghasilkan keuntungan biaya.

“Dalam setiap kasus, penting untuk memahami nilai bisnis,” kata Tung. Itu karena pengguna dituntun dari keputusan itu untuk menjawab pertanyaan tentang kesetiaan yang tepat dari model kembar digital, katanya.

Meskipun teknologi kembar digital bisa mengesankan, teknologi bukanlah intinya, ingat Niels Thomsen, yang mengepalai Insight Practice untuk IoT dan AI di Atos SE.

“Anda harus mulai dengan sudut bisnis,” katanya. Dalam pekerjaan Atos di industri farmasi, itu berarti memulai dengan proses kritis yang menentukan kualitas keseluruhan bahan kimia.

Untuk itu diperlukan pembuatan model kembar digital untuk mengukur, membandingkan campuran kimia aktual secara real time dengan model tersebut, dan — dalam beberapa kasus — secara otomatis menyesuaikan parameter seperti suhu, tekanan, dan kecepatan aliran untuk meningkatkan kualitas campuran yang dihasilkan.

Pemodelan Kematangan Kembar Digital

Perjalanan menuju kembar digital saat ini telah menjadi perjalanan panjang bagi produsen otomotif terkemuka Ford, menurut Dr. Annie Zeng. Ford memulai jalur ini  30 tahun yang lalu, kata Zeng, mengingat hari-hari “C3P”, yang merupakan singkatan dari CAD/CAM/CAE/PIM, atau desain berbantuan komputer/manufaktur berbantuan komputer/rekayasa berbantuan komputer/manajemen informasi produk .

Saat ini Ford memiliki model suku cadang dan proses, sehingga model kembar komponen mobil utama dapat dipantau dalam konteks model keseluruhan operasi pabrik, kata Zeng, pakar teknis untuk kembaran digital dan AI di grup Manufaktur Lanjutan Ford. Zeng, seperti Grieves, berbicara di ASME Digital Twin Summit.

Bagi Ford, kata Zeng, kembaran digital benar-benar kumpulan data yang mewakili produk dan produksi.

“Visi kami adalah menyediakan akses tepat waktu ke — dan wawasan — dari data yang relevan,” katanya. Itu berarti bekerja dengan tim untuk mengungkap titik data mana yang paling tepat waktu dan relevan dengan upaya mereka untuk efisiensi. Proyek dimulai dengan meminta tim untuk duduk dan mendiskusikan data apa yang paling cepat dan berguna.

Dalam pengalaman Zeng, pembuat kembar digital harus mengukur kematangan relatif dari teknologi yang sedang dipertimbangkan. Menurut Zeng, pertanyaan yang harus diajukan adalah “Apakah sekarang? Apakah itu dekat? Apakah jauh?”

“Jawabannya akan berbeda tergantung pada apa yang ingin dicapai oleh perusahaan Anda,” katanya. Pertanyaan lain yang harus dijawab adalah apakah Anda ingin mengembangkan seluruh teknologi secara internal, atau, sebagai alternatif, bagian mana dari teknologi yang ingin Anda kembangkan secara internal.

Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini harus menjelaskan jenis kerangka kerja pengembangan atau penerapan apa yang dimiliki pengguna. “Saya yakin setiap perusahaan akan memiliki semacam kerangka kerja,” kata Zeng. “Jika tidak, sebaiknya Anda memilikinya.”

Kembar Digital Bukan Video Game

Sebagai bagian dari ASME Summit, digital twin visioner Grieves ditanyai apa yang harus diketahui oleh para pemimpin bisnis sebelum menghadapi kembar digital.

“Pertama-tama, mereka perlu memahami bahwa ini bukan video game,” kata Grieves. “Ini sebenarnya tentang data yang datang dari kehidupan nyata dan mampu melakukan sesuatu dengan itu.”

Pengumpulan data harus didekati dengan akal sehat, tegasnya. Jadi, ini bukan soal mengumpulkan setiap titik data.

“Salah satu hal yang saya peringatkan adalah [mengumpulkan] sejumlah besar ‘data’ tetapi tidak ada ‘informasi,'” katanya. Oleh karena itu, penting untuk melihat jenis data apa yang secara khusus dibutuhkan di setiap instance.

Yang paling penting dalam percakapan dengan pihak bisnis, kata Grieves, adalah fokus pada kasus penggunaan di mana titik masalah sudah menjadi rahasia umum.

“Di mana Anda mendapatkan nilai? Jika pebisnis berpikir, 'Saya harus menghabiskan semua uang ini hanya untuk mendapatkan gambaran yang bagus tentang sesuatu,' mereka tidak akan melakukannya," katanya. “Pada dasarnya Anda harus membawa ini ke apa proposisi nilai itu.”

Tetap saja, "Anda tidak bisa membiarkan akuntan masuk terlalu dini," Grieves menambahkan mungkin dengan sedikit mengedipkan mata. “Mereka adalah pembunuh kebahagiaan.”