Digital Twin: Memanfaatkan Simulasi Virtual dari Objek Fisik

Kembaran digital (digital twin) adalah representasi virtual yang berfungsi sebagai mitra digital real-time dari objek fisik. Konsep awalnya datang dari Michael Grieves dari Florida Institute of Technology pada 1991. Pada 2010 NASA menjadi yang pertama menerapkan konsep itu dalam mensimulasi model fisik pesawat ruang angkasa.
Pada dasarnya digital twin adalah program komputer yang menggunakan data dunia nyata untuk membuat simulasi yang dapat memprediksi kinerja suatu produk atau proses. Program-program ini dapat mengintegrasikan internet untuk segala (Internet of Things/IoT), kecerdasan buatan, dan analitik perangkat lunak untuk meningkatkan output.
"Didorong oleh kemajuan pembelajaran mesin (learning machine) dan faktor-faktor seperti data besar (big data), model virtual ini telah menjadi bahan pokok dalam teknik modern untuk mendorong inovasi dan meningkatkan kinerja," tulis laman TWI Global beberapa waktu lalu.
Singkatnya, menciptakan satu dapat memungkinkan peningkatan tren teknologi strategis, mencegah kegagalan mahal pada objek fisik dan juga, dengan menggunakan kemampuan analitik, pemantauan dan prediktif yang canggih, proses pengujian dan layanan.
Dari objek fisik bergantung pada utas digital (digital thread) desain dan spesifikasi tingkat terendah untuk kembaran digital bergantung pada utas digital untuk menjaga akurasi. Perubahan desain produk diimplementasikan menggunakan engineering change order (ECO).
ECO menghasilkan versi baru dari digital item tersebut, dan dengan demikian menjadi kembaran digital. ECO menentukan detail desain produk baru atau perubahan yang diusulkan pada produk yang sudah ada, dan juga menyediakan daftar semua komponen, rancangan, dan dokumen lain yang berhubungan.
Cara Kerja
Adapun cara kerja dari digital twin dimulai dengan para ahli matematika terapan atau ilmu data yang meneliti fisika dan data operasional dari objek atau sistem fisik untuk mengembangkan model matematika yang mensimulasikan aslinya.
Pengembang tersebut membuat digital twin memastikan bahwa model komputer virtual dapat menerima umpan balik dari sensor Internet of Things yang mengumpulkan data dari versi dunia nyata. Versi digital yang tercipta harus bisa meniru dan mensimulasikan apa yang terjadi dengan versi asli pada dunia nyata secara seketika (real time).
Disamping dapat mensimulasikan dari versi nyata, digital twin juga harus dapat menciptakan peluang untuk mengumpulkan wawasan tentang kinerja dan potensi masalah yang dihadapi.
"Digital twin bisa serumit atau sesederhana yang Anda butuhkan, tergantung dengan jumlah data diperoleh," papar TWI Global.
Digital Twin untuk prototipe produk dan dapat menawarkan umpan balik pada produk saat dikembangkan. Bahkan dapat bertindak sebagai prototipe dalam dirinya sendiri untuk memodelkan apa yang bisa terjadi dengan versi fisik saat dibangun.
Pada prakteknya, digital twin dapat dibuat untuk berbagai aplikasi. Biasanya digunakan untuk menguji prototipe atau desain, menilai bagaimana suatu produk atau proses akan bekerja dalam kondisi yang berbeda, dan menentukan serta memantau siklus hidup.
"Desain digital twin dibuat dengan mengumpulkan data dan membuat model komputasi untuk mengujinya. Ini dapat mencakup antarmuka antara model digital dan objek fisik aktual untuk mengirim dan menerima umpan balik dan data secara real time," tulis TWI Global.
Kembar digital membutuhkan data tentang suatu objek atau proses agar model virtual dapat dibuat yang dapat mewakili perilaku atau keadaan atau prosedur dunia nyata dengan sensor dari Internet of Things.
Data-data yang diperoleh bisa terkait siklus hidup suatu produk dan mencakup spesifikasi desain, proses produksi, atau informasi teknis. Data lainnya juga mencakup seperti peralatan, bahan, suku cadang, metode dan kontrol kualitas. Data juga dapat dikaitkan dengan operasi, seperti umpan balik waktu nyata, analisis historis, dan catatan pemeliharaan. Data lain yang digunakan dalam desain kembar digital dapat mencakup data bisnis atau prosedur akhir masa pakai.
Setelah data dikumpulkan, data tersebut dapat digunakan untuk membuat model analisis komputer untuk menunjukkan efek operasi, memprediksi keadaan seperti kelelahan, dan menentukan perilaku. Model ini dapat menentukan tindakan berdasarkan simulasi teknik, fisika, kimia, statistik, pembelajaran mesin, kecerdasan buatan, logika bisnis, atau tujuan.
"Model-model ini dapat ditampilkan melalui representasi 3D dan pemodelan augmented reality untuk membantu pemahaman manusia tentang temuan tersebut," terang TWI Global.
Melalui integrasi teknologi seperti kecerdasan buatan (artificial intelligence), pembelajaran mesin (machine learning), dan analitik perangkat lunak dengan data, kembaran digital menciptakan model simulasi yang dapat diperbarui bersama atau sebagai pengganti pasangan fisik. Cara ini memungkinkan penilaian siklus pengembangan yang sepenuhnya terkomputerisasi mulai dari desain hingga penerapan. hay/I-1