Digital Twin: Menjembatani Operasi dan Desain untuk Manufaktur yang Lebih Cerdas
Kekuatan teknologi digital twin diperkuat ketika model untuk perangkat diskret digabungkan menjadi pandangan operasi tingkat sistem.
Pengadopsi yang luas dari Industrial IoT (IIoT) memicu minat pada teknologi digital twin. IIoT menggabungkan perangkat cerdas yang terhubung dan analitik dengan cara yang memungkinkan organisasi untuk memantau, mengumpulkan, bertukar, menganalisis, dan menyampaikan wawasan baru yang berharga tentang sistem dan proses mereka. Wawasan ini dapat membantu mendorong keputusan bisnis yang lebih cerdas dan lebih cepat.
Ketika sistem fisik dipasangkan dengan representasi digital, wawasan yang dihasilkan dapat memberikan manfaat tambahan bagi produsen dalam berbagai aspek operasi mereka, mencakup aspek yang berkisar dari manufaktur pintas hingga optimisasi rantai pasokan hingga inovasi produk atau layanan.
Minat terhadap teknologi digital twin melonjak di banyak industri. Pasar, yang bernilai $3,1 miliar pada 2020, diperkirakan mencapai $48,2 miliar pada 2026, mewakili lajurtumbuhan tahunan gabungan (CAGR) 58% dari 2020 hingga 2026. Pertumbuhan semacam ini disebabkan oleh penggunaan yang diantisipasi digital twin untuk desain, simulasi, MRO (pemeliharaan, perbaikan, dan overhaul), produksi, dan pasca layanan, menurut MarketsandMarkets. Perusahaan industri diperkirakan akan mengalami pertumbuhan tinggi dalam solusi digital twin saat mereka keluar dari pandemi. Banyak yang mengadopsi solusi semacam itu untuk operasi akhir ke akhir mereka untuk meminimalkan kerugian akibat pandemi.
Area aplikasi digital twin industri yang luas
Model digital twin menggunakan data dari perangkat IoT dan sensor lain untuk menilai status perangkat atau peralatan. Wawasan yang dihasilkan dalam model ini dapat digunakan dalam beberapa cara, termasuk:
Operational twin: Dalam banyak kasus, masalah peralatan adalah karena penggunaan yang salah. Misalnya, suatu perangkat mungkin beroperasi di luar rentang suhu atau tekanan normalnya, atau mungkin beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi dari yang disarankan. Jika tidak ditangani, masalah dapat mempengaruhi perangkat itu sendiri, mungkin mengakibatkan kerusakan yang tidak terduga atau degradasi yang agresif. Dengan menggunakan digital twin dari bagian, analisis data dari status saat ini perangkat mungkin membantu mengidentifikasi kondisi operasi yang tidak spesifikasi. Simulasi dapat membantu menjelajahi apakah mendorong performa perangkat atau menjalankannya dalam lingkungan saat ini itu oke. Jika tidak, perubahan dapat dibuat untuk mengoptimalkan performa perangkat saat ini dalam lingkungan kerja.
Predictive twin: Sebuah digital twin dapat digunakan untuk melakukan analisis what-if. Misalnya, produsen mungkin melihat trade-off: Jika saya meningkatkan kecepatan perangkat beroperasi, apa perbaikan segera dalam output. Dan kemudian, gunakan simulasi yang sama untuk mengetahui dampak peningkatan kecepatan tersebut pada peralatan. Apakah itu akan memerlukan perawatan yang lebih sering? Apakah itu akan gagal lebih cepat? Sebuah analisis biaya dapat kemudian dilakukan membandingkan peningkatan pendapatan bersih dalam peningkatan produksi dengan menjalankan perangkat pada tingkat yang lebih tinggi versus biaya yang meningkat untuk memelihara peralatan atau menggantinya lebih sering.
Loopback ke desain produk dan pemasaran: Tim desain produk mungkin menggunakan data yang dikumpulkan tentang peralatan yang digunakan di lapangan untuk memperbaiki atau menyesuaikan produk atau menambahkan fitur baru berdasarkan penggunaan saat ini. Apakah itu berjalan lebih baik dari yang diharapkan? Mungkin, versi yang lebih hemat ekonomis akan cukup. Demikian pula, mungkin ternyata bahwa suatu perangkat di lingkungan tertentu berkinerja lebih baik dari spesifikasi yang dinyatakan. Pemasaran dan penjualan mungkin berbagi informasi tersebut dengan pelanggan lain di lingkungan yang sama.
Digital twin yang terhubung: Kekuatan teknologi digital twin diperkuat ketika model untuk perangkat diskret digabungkan menjadi pandangan operasi tingkat sistem. Misalnya, di penerbangan, produsen mungkin memiliki wakil digital twin individual dari berbagai komponen mesin dan model yang memungkinkan mereka mensimulasikan dan mengamati bagaimana elemen-elemen ini bekerja bersama. Gedung pintas sering menggunakan kombinasi ruang pintas, lift pintas, sistem HVAC pintas, dan lebih banyak lagi untuk mendapatkan manfaat sinergis ketika pengembang atau pemilik gedung dapat memahami bagaimana sistem ini dapat melengkapi satu sama lain dan bekerja sama.
Model dan twin tingkat sistem
Digital twin yang terhubung dalam manufaktur dapat mengambil dua jalur. Satu akan berfokus pada bagaimana suatu peralatan kompleks beroperasi dengan mengintegrasikan model dari bagian-bagian yang menyusun sistem. Model semacam ini setara dengan produsen mesin pesawat yang mensimulasikan seluruh mesin dari model bagian-bagiannya.
Produsen dapat mengumpulkan wawasan real-time dari dalam sistem-of-systems untuk memudahkan insinyur menemukan ketergantungan tersembunyi dan merekomendasikan langkah untuk menyesuaikan ulang peralatan. Wawasan yang dihasilkan tentang bagaimana peralatan beroperasi dalam lingkungan aktualnya dapat digunakan oleh insinyur dan tim pemeliharaan untuk melakukan penyesuaian dan mengoptimalkan performa peralatan.
Area perhatian lain adalah mensimulasikan dan memodelkan proses manufaktur di mana twin dibuat untuk berbagai peralatan yang digunakan pada baris produksi. Misalnya, baris montase kompleks mungkin mencakup digital twin dari sistem robotika yang menempatkan item pada sabuk konveyor, satu lagi untuk giling, satu lagi untuk alat las, dan lebih banyak.
Sebuah digital twin komposit dengan elemen-elemen ini akan memungkinkan produsen untuk mendapatkan wawasan yang lebih dalam ke dalam proses akhir ke akhir. Penyesuaian dapat dibuat dalam model virtual untuk melihat dampak apa yang akan diberikan oleh perubahan pada produk yang jadi, tingkat produksi, kualitas, dan lebih banyak lagi.
Di jalur menuju Industri 4.0
Teknologi konektivitas dan data yang dikumpulkan sangat penting bagi produsen peralatan atau perangkat untuk berpartisipasi dalam inisiatif industri di masa depan seperti Industri 4.0. Inisiatif manufaktur pintas dapat menggabungkan visibilitas pabrik, pemeliharaan prediktif, pemodelan, dan simulasi untuk mendapatkan wawasan real-time tentang bagaimana peralatan beroperasi saat ini, bagaimana operasinya dapat ditingkatkan, dan bagaimana itu mempengaruhi indikator kinerja utama akhir ke akhir.
