Memanfaatkan Digital Twin dalam Manufaktur: Manfaat, Aplikasi, dan Tantangan
Infrastruktur kelas enterprise dapat meningkatkan efektivitas inisiatif digital twin dan memungkinkan aplikasi inovatif.
Digital twin memberi produsen cara baru untuk merancang, memantau, dan mengelola produk serta fasilitas. Meskipun konsep digital twin dasar telah ada selama lebih dari satu dekade, perkenalan dan penggunaan luas teknologi serta layanan konektivitas seperti Edge Compute, Internet of Things (IoT), dan 5G sekarang membuat digital twin praktis untuk aplikasi industri.
Namun, seperti penggunaan teknologi baru dalam pengaturan komersial, ada tantangan untuk diatasi, use case untuk didefinisikan, praktik terbaik untuk dipelajari, dan kebutuhan untuk menunjukkan nilai penggunaan digital twin bagi bisnis. Untuk menyortir ini dan masalah lainnya, RTInsights duduk dengan Todd Edmunds, Direktur Industrial IoT dan Edge Strategy di Dell Technologies.
Kami menjelajahi mengapa ada minat besar pada digital twin untuk manufaktur, membahas teknologi yang memungkinkan, use case, hambatan, dan cara memulai menggunakan digital twin.
Lihat Juga: Center for Edge Computing and 5G
Digital Twin dalam Manufaktur
RTInsights: Apa itu digital twin, dan mengapa minat dalam menggunakannya di manufaktur?
Edmunds: Digital twin adalah salinan virtual dari objek fisik, sistem, atau organisasi sebenarnya. Dan ketika Anda menggabungkannya dengan data real-time, mereka dapat memberikan wawasan berharga tentang operasi objek, sistem, atau organisasi tersebut. Dalam manufaktur, dapat ada banyak jenis digital twin yang berbeda, tetapi industri masih mencoba sepakat apa yang harus disebutkannya. Mari kita mulai dengan operational digital twin. Operational digital twin memungkinkan Anda bertanya dan menjawab pertanyaan, apa yang terjadi sekarang? Misalnya, apa yang terjadi dengan robot di pabrik saya. Dengan jenis digital twin ini, produsen juga dapat bertanya pertanyaan: Apa yang harus saya lakukan di pabrik saya sekarang? Apakah saya harus melakukan pemeliharaan prediktif pada robot ini? Bagaimana saya dapat menggunakan digital twin ini untuk melihat metrik kualitas jangka panjang terkait produk yang saya produksi?
Kemudian ada generasi berikutnya dari digital twin, yaitu simulation twin yang lebih tinggi. Ini memungkinkan Anda bertanya dan menjawab pertanyaan, bagaimana jika? Bagaimana jika saya meningkatkan kecepatan baris saya 25 persen? Apakah robot dan aset lain pada baris manufaktur itu akan gagal sebelum waktunya? Dan jika ya, apakah itu layak dilakukan karena saya dapat mendapatkan lebih banyak produksi dari pabrik saya saat ini, menghasilkan margin keuntungan yang lebih tinggi meskipun biaya perbaikan meningkat? Digital twin komprehensif generasi berikutnya ini memiliki kemampuan yang hampir tanpa batas dalam aplikasi Industry 4.0, smart manufacturing, dan industrial IoT.
Jika Anda memiliki digital twin yang tepat dan infrastruktur yang tepat untuk menempatkan digital twin itu, hampir setiap use case Industry 4.0, semua efisiensi yang dapat Anda realisasikan dengan inisiatif smart manufacturing terbaru, dapat digabungkan ke dalam implementasi digital twin ini. Inilah tempat nilai nyata datang — satu solusi yang menggabungkan pemeliharaan prediktif, visibilitas pabrik, analitik, dan kecerdasan buatan, dan bahkan augmented reality dan virtual reality. Bayangkan manajer pabrik dapat berjalan secara virtual di sekitar lantai produksi dan segera melihat apa yang terjadi di seluruh pabrik dan bahkan di dalam setiap peralatan seperti robot atau mesin.
Teknologi yang Memungkinkan
RTInsights: Apa teknologi yang diperlukan untuk menggunakan digital twin?
Edmunds: Komputasi edge — membawa daya komputasi lebih dekat ke tempat data dihasilkan dan diproses — adalah topik panas saat ini di seluruh industri saat organisasi mencoba membuat keputusan yang lebih cepat dan mengurangi biaya cloud mereka. Ini juga cara yang efisien untuk menerapkan teknologi yang diperlukan untuk digital twin. Secara spesifik, untuk manufaktur dan industri, ada dua jenis komputasi edge yang sangat berguna untuk menerapkan digital twin.
Pertama adalah komputasi di industrial edge. Industrial edge mencakup perangkat yang keras yang berada di lantai pabrik dan dapat beroperasi dalam lingkungan suhu ekstrem, getaran tinggi, dan keras yang Anda temukan di sebagian besar fasilitas manufaktur. Komputasi industrial edge digunakan untuk terhubung dan menarik data dari perangkat lantai pabrik yang tidak berbagi data mereka dengan mudah. Misalnya, digital twin dari robot memerlukan aliran data status real-time yang konstan untuk menjaga akurasi dan nilai operasionalnya. Perangkat komputasi industrial edge akan digunakan untuk mengingest dan memproses informasi kontrol, sensor, dan lingkungan yang relevan.
Jenis kedua dari komputasi edge yang krusial untuk ini adalah enterprise edge. Kadang disebut sebagai thick edge, itu adalah infrastruktur komputasi, penyimpanan, dan jaringan on-premises kelas enterprise yang diperlukan untuk menangani data dan beban kerja yang diperlukan untuk menerapkan digital twin yang sebenarnya. Saat Anda memikirkan ratusan atau ribuan aset lantai pabrik di pabrik besar, tidak ada cara semua data yang diperlukan untuk menerapkan digital twin sebanyak itu akan disimpan secara eksklusif di cloud. Persyaratan bandwidth, keterbatasan latensi, kebijakan keamanan, volume data, isi kedaulatan, dan biaya signifikan mentransfer semua data itu ke dan dari cloud semuanya akan terlalu melarang.
Jadi, infrastruktur on-premises kelas enterprise akan sangat penting untuk menangani data dan beban kerja untuk sejumlah besar digital twin yang akan ada di pabrik. Dan saat Anda menambahkan 5G, dan konektivitas Wi-Fi 6 yang akan datang, jenis arsitektur komputasi edge terdistribusi ini membuat jauh lebih mudah untuk memanfaatkan dan menggunakan aliran informasi baru yang diaktifkan oleh teknologi inovatif ini.
Manfaat Digital Twin
RTInsights: Bagaimana digital twin digunakan dalam manufaktur, dan apa manfaatnya?
Edmunds: Ada tiga kategori luas, dan saya akan memberikan beberapa contoh di akhir. Pertama, digital twin dapat memberikan wawasan tentang desain dan teknik ujung ke ujung suatu produk. Produsen dapat menciptakan lingkungan pengembangan produk virtual yang menyimpan semua informasi tentang produk di satu tempat, yang dapat memecahkan masalah silo data yang biasanya ada dalam organisasi manufaktur.
Guna lain untuk digital twin dalam manufaktur adalah untuk memberikan wawasan tentang status dan kondisi saat ini dari aset produksi bernilai tinggi. Anda dapat menggunakan digital twin untuk memantau dan bereaksi terhadap status dan tren real-time aset dan bagaimana hal itu mempengaruhi operasi keseluruhan pabrik. Dengan menerapkan analitik dan AI, digital twin dapat digunakan untuk memprediksi kapan aset mungkin gagal selama produksi dan menjadwalkan pemeliharaan selama waktu henti normal sebelum mempengaruhi metrik throughput.
Dan kemudian ada penggunaan generasi berikutnya, kategori ketiga dari digital twin, yang memberikan wawasan tentang keputusan di masa depan. Digital twin seperti itu akan menerapkan AI dan analitik tingkat yang lebih tinggi untuk mengoptimalkan fungsionalitas aset Anda. Mereka juga akan mengurangi biaya, waktu pemeliharaan, dan waktu henti. Misalnya, McLaren, tim balap F1 (Formula One) terkenal, mampu mengurangi waktu untuk membangun mobil balap F1 mereka dari biasanya 42 bulan hingga 24 bulan menggunakan kemampuan digital twin. Menerapkan teknologi digital twin yang sama, mereka juga mampu mengembangkan mobil hiper produksi P1 mereka dalam setengah waktu dan setengah biaya dari standar industri yang biasanya.
Contoh lain sedang dikembangkan untuk militer AS untuk menggunakan digital twin untuk membangun iterasi berbeda dari kendaraan militer untuk mengoptimalkan dan menguji kelangsungan hidup kendaraan tersebut. Teknologi digital twin memungkinkan simulasi bagaimana kendaraan mungkin beroperasi di bawah ratusan atau ribuan skenario serangan yang berbeda dan mensimulasikan terkena berbagai jenis amunisi, di berbagai lokasi. Menggunakan digital twin memungkinkan mereka membangun kendaraan yang jauh lebih aman dan jauh lebih tahan serang.
Tantangan Digital Twin
RTInsights: Apa tantangan saat menerapkan dan menggunakan digital twin?
Edmunds: Digital twin membutuhkan infrastruktur kelas enterprise untuk menangani data dan beban kerja. Infrastruktur enterprise tersebut perlu dirancang di sekitar keamanan, skalabilitas, dan keandalan. Setelah Anda mulai melihat nilai data digital twin, keandalan dan skalabilitas akan menjadi kunci, dan itu memerlukan investasi dalam infrastruktur yang tepat di awal. Itu mengarah pada keharusan untuk mengidentifikasi inisiatif digital twin dengan nilai tertinggi dan mengukur ROI untuk memastikan nilai dari menerapkan arsitektur paling efisien. Dengan cara itu, digital twin dapat diterapkan dengan benar pada awalnya dan dengan infrastruktur kelas enterprise yang dibutuhkan untuk menskalakan.
Tantangan lain adalah digital twin saat ini berada dalam fase yang cukup baru, konsep yang cukup baru. Digital twin ada selama beberapa dekade, tetapi mereka belum benar-benar pada titik tempat kita melihat replika tepat dari seluruh sistem, sistem sistem, atau aset di lantai pabrik. Itulah arah industri, di mana beberapa perusahaan terbaik berlomba untuk membangun perangkat lunak dan membangun aplikasi yang dapat menerapkan digital twin yang sebenarnya. Belum ada yang sampai di sana. Ada banyak perusahaan yang sangat baik dan aplikasi yang sangat baik yang dapat menangani bagian-bagian berbeda dari ekosistem digital twin ini. Namun belum ada solusi akhir ke akhir, satu solusi utama untuk digital twin.
Memulai dengan Digital Twin
RTInsights: Bagaimana perusahaan memulai menggunakan digital twin?
Anda harus melihat nilai, tujuan yang ingin Anda capai dari digital twin, dan siap untuk berinvestasi dalam infrastruktur. Anda tidak harus memulai dengan infrastruktur ujung ke ujung penuh untuk membuatnya terjadi. Namun, infrastruktur harus dirancang untuk dapat menskalakan secara luas dan dalam untuk menangani data dan beban kerja komputer yang diperlukan untuk menciptakan digital twin dengan cara yang menghasilkan return on investment.
Jadi, Anda dapat memulai kecil dengan implementasi digital twin awal. Infrastruktur yang tepat akan memungkinkan Anda menambahkan beberapa digital twin di atasnya dan menskalakan hingga ratusan atau bahkan ribuan digital twin dari setiap jenis yang dapat dibayangkan.
Cara lain untuk memulai adalah terlibat dalam ekosistem digital twin yang dengan cepat muncul. Salah satu yang terbaik adalah Digital Twin Consortium. Digital Twin Consortium adalah organisasi kolaboratif yang mendorong inovasi teknologi digital twin dan didirikan oleh Dell Technologies, Ansys, GE, Microsoft, dan Lendlease, dan termasuk beberapa pemain teknologi terkemuka di dalam dan di luar ruang industrial IoT dan Industry 4.0. Digital Twin Consortium memiliki working group manufaktur, serta kelompok yang difokuskan pada industri untuk infrastruktur dan bangunan, sumber daya alam, dan aerospace serta pertahanan. Konsorsium ini terbuka bagi siapa saja yang ingin bergabung. Bergabung adalah cara yang bagus untuk belajar tentang digital twin dan apa yang dilakukan perusahaan lain dengan digital twin dan membentuk masa depan terminologi, teknologi, dan taksonomi untuk digital twin dan apa yang dapat mereka lakukan.
