Mengeksplorasi Digital Twin dalam Internet of Thing

Digital twin adalah salah satu terobosan paling signifikan yang muncul dari pesatnya perkembangan teknologi saat ini khususnya di bidang Internet of Things (IoT). Teknologi digital twin ini memungkinkan perusahaan menciptakan replika virtual dari objek fisik, sistem, atau proses yang ada di dunia nyata. 

Dengan memanfaatkan data real-time yang diambil dari sensor dan perangkat IoT, digital twin mampu meniru kondisi dan performa aktual objek tersebut. Hal ini memungkinkan para pelaku bisnis untuk dapat mempelajari, mensimulasikan, dan mengoptimalkan proses operasional mereka tanpa harus mengganggu sistem fisik. 

Digital twin juga membuka peluang baru dalam efisiensi operasional, penghematan biaya, serta pengambilan keputusan yang lebih tepat dalam berbagai sektor, seperti manufaktur, kesehatan, energi dan kota pintar, di mana operasi yang efisien dan keputusan yang cepat dan tepat sangat dibutuhkan. 

Hal ini menjadikan digital twin sebagai salah satu teknologi paling berharga dalam dunia industri modern karena digital twin mampu memberikan solusi dalam pengelolaan dan optimasi berbagai operasi bisnis. Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai digital twin simak beberapa informasi dibawah ini.

Apa Itu Digital Twin?

Gagasan tentang teknologi digital twin pertama kali diungkapkan pada tahun 1991 melalui buku Mirror Worlds karya David Gelernter. Namun, Dr. Michael Grieves (saat itu dosen di Universitas Michigan) yang dianggap sebagai orang pertama yang menerapkan konsep digital twin pada dunia manufaktur pada tahun 2002, sekaligus memperkenalkan konsep perangkat lunak digital twin secara resmi. Kemudian, John Vickers dari NASA memperkenalkan istilah baru, yaitu digital twin pada tahun 2010.

Namun, ide inti dari penggunaan digital twin untuk mempelajari objek fisik sebenarnya telah diterapkan jauh sebelumnya. NASA dapat dikatakan sebagai pelopor penggunaan teknologi digital twin selama misi eksplorasi luar angkasanya pada 1960-an, di mana setiap pesawat luar angkasa yang beroperasi di luar angkasa memiliki replika identik di Bumi yang digunakan oleh kru NASA untuk keperluan studi dan simulasi.

Sehingga dapat disimpulkan secara sederhana, bahwa digital twin adalah representasi digital dari objek fisik, sistem atau proses di dunia nyata. Replika virtual ini "hidup" dengan memanfaatkan data real-time dari sensor yang terpasang pada objek fisik, sehingga mampu meniru perubahan fisik dan lingkungan yang dialami oleh objek tersebut. Teknologi ini mengandalkan sensor IoT dan analisis data yang canggih untuk memantau interaksi antara digital twin dan objek fisik.

Dengan menggunakan data real-time yang dikumpulkan dari sensor, digital twin dapat memberikan gambaran yang akurat tentang karakteristik fisik dan operasional dari aset fisik. Hal ini memungkinkan perusahaan untuk memahami performa aset mereka dengan lebih baik dan membuat keputusan yang lebih cepat dan tepat. Bahkan dengan digital twin ini perusahaan juga mampu untuk memprediksi peluang dan potensi masalah yang akan terjadi melalui analisis data yang canggih.

Jenis-Jenis Digital Twin

digital twin hadir dalam berbagai jenis, tergantung pada tingkat kompleksitas dan penggunaannya.Perbedaan terbesar di antara digital twin ini terletak pada area penerapannya. Sangat umum jika beberapa jenis digital twin ini beroperasi secara bersamaan dalam satu sistem atau proses. International Business Machines Corporation (IBM) mengelompokkan digital twin ke dalam beberapa kategori. Mari kita bahas jenis-jenis digital twin untuk memahami perbedaannya dan bagaimana masing-masing diaplikasikan.

1. Component twins atau Parts twins: Ini adalah tingkatan dasar dari digital twin, yang berfungsi sebagai blok penyusun. Component twins ini biasanya digunakan untuk memodelkan bagian terkecil dari sebuah sistem. Meskipun komponen ini mungkin terlihat sederhana, mereka berfungsi sebagai elemen penting dalam membangun sistem yang lebih besar.
2. Asset twins: Component twins yang bekerja bersama membentuk asset twins. Aset ini menghasilkan aliran data yang membantu perusahaan mempelajari interaksi antara komponen-komponen tersebut dan mengumpulkan data kinerja yang kemudian dianalisis untuk menghasilkan wawasan yang berguna.
3. System atau Unit twins: Pada tingkatan ini, berbagai aset bekerja bersama membentuk sistem yang lebih besar. Dengan kembar sistem, perusahaan dapat memahami bagaimana komponen-komponen individual dan aset bekerja secara keseluruhan. Sistem kembar memberikan gambaran menyeluruh tentang operasi suatu sistem, serta menunjukkan peluang untuk peningkatan kinerja.
4. Process twins: Ini adalah tingkat tertinggi dari digital twin, di mana proses secara keseluruhan dioptimalkan. Proses kembar menunjukkan bagaimana semua komponen dan aset bekerja bersama untuk membentuk fasilitas atau proses yang lengkap. Dengan memantau proses secara keseluruhan, perusahaan dapat mengetahui apakah sistem tersebut bekerja pada kinerja maksimum atau apakah ada keterlambatan di salah satu area yang mempengaruhi kinerja keseluruhan.

Komponen Utama Digital Twin

Untuk mengembangkan digital twin yang efektif, terdapat beberapa komponen utama yang harus diperhatikan:

1. Aset Fisik: Ini adalah objek, sistem, atau proses nyata yang direplikasi dalam bentuk digital.
2. Model Virtual: Replika digital dari aset fisik, yang digunakan untuk mensimulasikan dan memantau kinerja aset fisik tersebut.
3. Integrasi Data: Data real-time yang dikumpulkan dari sensor IoT yang tertanam dalam aset fisik dikirimkan ke digital twin. Data ini mencakup informasi terkait kinerja, kondisi, dan perubahan lingkungan yang dialami aset fisik.
4. Analisis dan Simulasi: Algoritma prediktif dan simulasi digunakan untuk menganalisis data yang dikumpulkan dari sensor. Hal ini membantu dalam membuat prediksi yang lebih akurat dan mengoptimalkan operasional aset fisik.

Manfaat Digital Twin

Penggunaan digital twin memberikan berbagai manfaat bagi bisnis, antara lain:

1. Pemantauan dan Kontrol Waktu Nyata: Digital twin menyediakan akses langsung ke data real-time dari aset fisik. Data ini digunakan untuk pemantauan berkelanjutan, sehingga setiap penyimpangan dari norma dapat dideteksi dan diatasi dengan cepat.
2. Pemeliharaan Prediktif: Pola data yang dikumpulkan dari digital twin memungkinkan perusahaan untuk memprediksi kapan suatu aset membutuhkan perawatan atau perbaikan. Dengan begitu, pemeliharaan dapat dilakukan tepat waktu, mengurangi waktu henti dan biaya perbaikan.
3. Operasi yang Dioptimalkan: Simulasi skenario kehidupan nyata dapat dilakukan di lingkungan digital twin tanpa risiko merusak operasi fisik. Hal ini memungkinkan perusahaan untuk menguji berbagai strategi dan skenario untuk mengoptimalkan proses operasional.
4. Pengembangan Produk yang Lebih Cepat: Digital twin memungkinkan perusahaan untuk membuat prototipe digital dan melakukan pengujian virtual, sehingga mempercepat pengembangan produk baru serta mengurangi waktu dan biaya.
5. Kontrol yang Lebih Baik: Data ekstensif yang dihasilkan dari digital twin memberikan wawasan yang lebih dalam untuk membantu pengambilan keputusan yang lebih baik dan meningkatkan perencanaan strategis.

Implementasi Digital Twin di IoT

Digital twin saat ini telah diadopsi oleh berbagai industri, berkat manfaatnya yang banyak dan luar biasa. Berikut beberapa pengaplikasian digital twin dalam banyak sektor 

1. Manufaktur: Dalam industri ini, digital twin digunakan untuk memonitor mesin dan peralatan. Hal ini memungkinkan prediksi kegagalan peralatan dan pemeliharaan tepat waktu, sehingga operasi produksi berjalan lancar dan tanpa gangguan.
2. Kesehatan: Digital twin dapat digunakan untuk membuat replikasi digital dari kondisi pasien. Ini memungkinkan pengembangan program perawatan yang disesuaikan dan pemantauan pasien secara real-time dari jarak jauh.
3. Kota Pintar: Di kota pintar, digital twin digunakan untuk memantau arus lalu lintas, pengelolaan sampah, pemanasan, dan ventilasi. Dengan begitu, perencana kota dapat mengoptimalkan berbagai layanan kota dan meningkatkan kualitas hidup masyarakat.
4. Manajemen Energi: Perusahaan utilitas menggunakan digital twin untuk memantau dan mengoptimalkan jaringan energi. Hal ini membantu memastikan kinerja yang efisien dan keamanan pengiriman energi.
5. Industri Otomotif: Digital twin dapat memantau kinerja kendaraan, memprediksi kapan kendaraan perlu diservis, dan memberikan masukan untuk desain kendaraan masa depan. Semua ini membantu meningkatkan jarak tempuh, kinerja, serta mengurangi emisi kendaraan.

Pertimbangan Utama dalam Penerapan Digital Twin

Saat menambahkan digital twin ke dalam infrastruktur IoT perusahaan, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan:

1. Keakuratan Data: Sensor IoT harus mampu memberikan data yang akurat dan konsisten. Kesalahan data masukan dapat mempengaruhi kegunaan digital twin.
2. Kemampuan Integrasi: Penting untuk memilih platform digital twin yang dapat berintegrasi dengan baik dengan sistem IoT yang sudah ada.
3. Skalabilitas: Pastikan bahwa digital twin dapat berfungsi pada berbagai skala, baik untuk perusahaan besar maupun kecil.
4. Keamanan: Keamanan data dan sistem sangat penting untuk melindungi informasi dari akses tidak sah dan serangan siber.
5. Analisis Biaya-Manfaat: Perusahaan harus mempertimbangkan biaya pengembangan dan pemeliharaan digital twin dibandingkan dengan manfaat yang dihasilkan.

Tren Masa Depan dalam Digital Twin

Digital twin terus berkembang dengan pesat, dan beberapa tren yang membentuk masa depannya antara lain:

1. Integrasi Artificial Intelligence (AI) dan Machine Learning (ML): digital twin semakin canggih dengan mengintegrasikan AI dan ML untuk membuat prediksi yang lebih tepat dan simulasi yang lebih akurat.
2. IoT dan Edge Computing: Kombinasi IoT dengan Edge Computing akan memungkinkan pemrosesan data terjadi secara real-time dengan latensi rendah dan responsivitas tinggi.
3. Standar Interoperabilitas: Standar ini diperlukan untuk memastikan platform digital twin dapat bekerja dengan berbagai perangkat IoT.
4. Inisiatif Keberlanjutan: Digital twin dapat digunakan untuk menemukan cara optimal dalam mengurangi konsumsi energi dan meminimalkan limbah, sehingga mendukung keberlanjutan.

Teknologi digital twin kini telah menjadi elemen kunci dalam ekosistem Internet of Things (IoT), memberikan solusi canggih untuk memantau operasi secara real-time, memprediksi kebutuhan pemeliharaan, dan mengoptimalkan kinerja operasional perusahaan. Dengan kemampuan ini, perusahaan dapat memantau kondisi dan kinerja aset secara langsung, mengantisipasi potensi masalah, serta menemukan peluang baru untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas. Melalui analisis data yang mendalam, digital twin memberikan wawasan yang lebih tajam bagi pengambilan keputusan strategis. Seiring perkembangan Industrial Internet of Things (IIoT) yang semakin meluas, teknologi ini diprediksi akan terus mendorong inovasi operasional yang lebih cerdas.

Masa depan digital twin tampaknya tidak memiliki batasan, karena kekuatan kognitif yang semakin besar terus diintegrasikan untuk mengoptimalkan penggunaannya. Teknologi ini terus belajar dan berkembang dengan keterampilan serta kemampuan baru, memungkinkan perusahaan mendapatkan wawasan yang lebih baik untuk meningkatkan kualitas produk dan efisiensi proses. Dengan potensi yang begitu besar, digital twin akan terus menjadi penggerak utama dalam revolusi industri yang lebih terhubung dan cerdas di masa depan.