Apa Itu Digital Twin, Karakteristik, Manfaat, Contoh Implementasi

Apa itu Digital Twin (Kembar Digital)? Artikel ini membahas pengertian, karakteristik, manfaat, dan contoh implementasinya secara komprehensif. Digital Twin adalah “kembaran” virtual dari sesuatu yang ada di dunia nyata, seperti mesin, mobil, atau bahkan seluruh pabrik. Kembaran ini bisa meniru apa yang terjadi pada benda aslinya, jadi kita bisa melihat, mempelajari, dan mengubahnya tanpa harus menyentuh benda aslinya. Manfaat utama digital twin adalah membantu industri bekerja lebih pintar, lebih cepat, dan lebih hemat biaya dengan cara mensimulasikan, memantau, dan mengoptimalkan proses secara virtual.

Pengertian Digital Twin

Digital Twin adalah replika virtual dari objek, sistem, atau proses fisik yang ada di dunia nyata. Tidak sekadar model statis, Digital Twin memiliki ciri khas:

1. Koneksi data real-time – Terhubung dengan objek fisiknya melalui sensor dan IoT untuk mendapatkan data aktual secara terus-menerus
2. Kemampuan memperbarui diri – Menyesuaikan diri seiring perubahan pada objek fisik
3. Kemampuan simulasi – Dapat digunakan untuk mencoba berbagai skenario “bagaimana jika” tanpa memodifikasi objek asli
4. Kemampuan prediktif – Menggunakan AI dan analitik untuk memprediksi performa atau masalah di masa depan

Misalnya, Digital Twin dari mesin pabrik akan melacak kondisi komponen, suhu, getaran, dan parameter operasional lainnya. Ini memungkinkan operator memonitor kondisi mesin, memprediksi kerusakan sebelum terjadi, dan mengoptimalkan kinerja tanpa harus mengganggu produksi.

Digital Twin (kembar digital) adalah representasi virtual dari entitas fisik atau sistem yang memungkinkan pemantauan, analisis, simulasi, dan pengoptimalan entitas fisik tersebut melalui model digital yang dinamis. Tidak sekadar model statis, Digital Twin memiliki karakteristik unik berupa koneksi dua arah dengan objek fisiknya, di mana perubahan pada objek fisik tercermin pada kembarannya dan hasil simulasi pada model digital dapat digunakan untuk mengoptimalkan objek fisik.

Karakteristik Fundamental Digital Twin

Karakteristik fundamental digital twin adalah ciri-ciri utama yang membuat digital twin berfungsi dan bermanfaat. Ini adalah elemen-elemen dasar yang membedakan digital twin dari teknologi lainnya. Semua karakteristik berikut ini membuat digital twin menjadi alat yang sangat kuat untuk memantau, mengoptimalkan, dan memprediksi kinerja objek fisik :

1. Representasi Virtual Dinamis: Menyediakan replika digital yang terus diperbarui dari entitas fisik
2. Konektivitas Bidirectional: Perubahan pada objek fisik tercermin pada twin digital dan sebaliknya
3. Pembaruan Real-time: Menerima dan memproses data dari sensor dan sumber lain secara berkelanjutan
4. Kecerdasan Analitik: Mengintegrasikan AI dan machine learning untuk menganalisis data dan mendeteksi pola
5. Kemampuan Prediktif: Mensimulasikan skenario masa depan berdasarkan data historis dan kondisi saat ini

Penjelasan Gambar

Gambar di atas mengilustrasikan konsep dasar digital twin dalam cara visual :

Komponen Utama

1. Dunia Fisik (sisi kiri) – Menampilkan aset fisik berupa pabrik atau mesin dengan sensor terpasang yang mengumpulkan data secara terus-menerus.
2. Dunia Digital (sisi kanan) – Memperlihatkan representasi virtual dari aset fisik yang sama, komplet dengan dashboard komputer untuk analisis dan visualisasi.
3. Arus Data – Ditunjukkan dengan garis putus-putus merah yang mengalir dari sensor fisik ke model digital, menggambarkan pengumpulan data real-time.
4. Arus Kontrol – Ditunjukkan dengan garis putus-putus biru yang mengalir dari model digital kembali ke aset fisik, menggambarkan bagaimana hasil analisis dapat diterapkan untuk mengoptimalkan operasi dunia nyata.

Fungsi Digital Twin

Di tengah gambar, terdapat tiga blok yang menampilkan fungsi utama digital twin:

• Pemantauan – Memungkinkan observasi kondisi dan kinerja aset secara real-time
• Prediksi – Menggunakan data historis dan real-time untuk memprediksi masalah dan kebutuhan perawatan
• Optimasi – Meningkatkan kinerja dan efisiensi berdasarkan analisis data

Digital Twin pada dasarnya menciptakan jembatan antara dunia fisik dan digital, memungkinkan organisasi untuk memantau, mensimulasikan, dan mengoptimalkan operasi mereka dalam lingkungan virtual sebelum menerapkan perubahan di dunia nyata. Teknologi ini sangat bermanfaat dalam industri manufaktur, infrastruktur, energi, dan berbagai sektor lain yang mengandalkan aset fisik kompleks.

Manfaat Digital Twin

Digital Twin tidak menghasilkan barang fisik seperti industri manufaktur. Namun, meskipun digital twin hanya berupa “kembaran virtual,” ia memiliki banyak manfaat yang sangat besar untuk membantu industri bekerja lebih baik, lebih cepat, dan lebih hemat biaya. Mari kita bahas manfaatnya :

1. Menghemat Waktu

Bayangkan kamu ingin membangun rumah dari balok. Jika kamu langsung mencoba-coba di dunia nyata, mungkin butuh waktu lama untuk mengetahui apakah desainmu benar atau salah. Tapi jika kamu punya versi virtual (digital twin) dari rumah itu di komputer, kamu bisa mencoba-coba desainnya dengan cepat tanpa harus memindahkan balok-balok sungguhan.

• Contoh di Industri: Sebelum membangun pabrik baru, perusahaan bisa menggunakan digital twin untuk merencanakan tata letak mesin dan proses produksi. Jadi, mereka tidak perlu membuang waktu untuk mencoba-coba di dunia nyata.

2. Menghemat Uang

Jika kamu membuat kesalahan saat membangun sesuatu di dunia nyata, misalnya membeli bahan yang salah atau merusak alat, itu bisa sangat mahal. Dengan digital twin, kamu bisa menghindari kesalahan ini karena semuanya direncanakan dan diuji di komputer terlebih dahulu.

• Contoh di Industri: Sebuah perusahaan mobil bisa menggunakan digital twin untuk menguji desain mobil baru di komputer sebelum memproduksi prototipe fisik. Ini menghemat biaya pembuatan prototipe yang mahal.

3. Mencegah Masalah Sebelum Terjadi

Bayangkan kamu punya robot mainan yang sering rusak. Jika kamu bisa melihat di komputer bagian mana yang akan rusak sebelum robot benar-benar rusak, kamu bisa memperbaikinya lebih awal. Itulah yang dilakukan digital twin.

• Contoh di Industri: Di pabrik, digital twin bisa memantau mesin-mesin produksi secara real-time. Jika ada tanda-tanda kerusakan, sistem bisa memberi peringatan agar teknisi memperbaiki mesin sebelum mesin benar-benar rusak. Ini mencegah downtime (mesin berhenti bekerja) yang bisa merugikan perusahaan.

4. Meningkatkan Efisiensi

Digital twin membantu perusahaan memahami bagaimana sesuatu bekerja dengan lebih baik. Misalnya, jika kamu punya truk pengangkut barang, digital twin bisa menunjukkan rute mana yang paling efisien untuk menghemat bahan bakar.

• Contoh di Industri: Dalam supply chain, digital twin bisa membantu perusahaan memilih rute pengiriman terbaik, mengatur jadwal produksi, dan mengelola inventaris (stok barang). Semua ini membuat proses menjadi lebih efisien.

5. Membantu Pengambilan Keputusan yang Lebih Baik

Bayangkan kamu sedang bermain game strategi. Jika kamu bisa melihat apa yang akan terjadi jika kamu memilih langkah tertentu, kamu bisa membuat keputusan yang lebih baik. Digital twin melakukan hal yang sama untuk bisnis.

• Contoh di Industri: Sebuah perusahaan bisa menggunakan digital twin untuk mensimulasikan dampak dari keputusan bisnis, seperti menambah mesin baru di pabrik atau memperluas gudang. Mereka bisa melihat hasilnya di komputer sebelum benar-benar melakukannya.

6. Mendukung Inovasi

Digital twin memungkinkan perusahaan mencoba ide-ide baru tanpa takut gagal. Misalnya, jika kamu ingin menciptakan mainan baru, kamu bisa menggunakan digital twin untuk menguji desainnya sebelum mulai memproduksi.

• Contoh di Industri: Perusahaan farmasi bisa menggunakan digital twin untuk menguji proses produksi obat baru secara virtual sebelum memulai produksi massal. Ini mempercepat inovasi dan mengurangi risiko.

Teknologi Pendukung Digital Twin

Untuk implementasi Digital Twin yang efektif, beberapa teknologi kritis diperlukan:

1. Internet of Things (IoT) – (Fuller dkk., 2020) menekankan pentingnya sensor dan perangkat terhubung untuk mengumpulkan data real-time dari entitas fisik.
2. Big Data Analytics – (Qi dkk., 2021) menjelaskan bagaimana Digital Twin dapat menghasilkan volume data yang besar, sehingga membutuhkan kemampuan analisis data canggih.
3. Cloud Computing – (Sadeeq dkk., 2022) membahas peran penting cloud computing dalam menyediakan infrastruktur penyimpanan dan komputasi yang diperlukan Digital Twin.
4. Artificial Intelligence (AI) dan Machine Learning – (Liu., 2021) menunjukkan bagaimana AI dapat meningkatkan kemampuan prediktif Digital Twin melalui analisis pola data historis dan real-time.
5. Extended Reality (XR) – (Liu., 2022) mengeksplorasi bagaimana AR/VR/MR dapat meningkatkan visualisasi dan interaksi dengan Digital Twin.

Implementasi Digital Twin dalam Berbagai Industri

Digital Twin telah diterapkan di berbagai domain industri mulai dari manufaktur, kesehatan (twin dari organ tubuh), hingga pengelolaan kota pintar (smart cities), selengkapnya Implementasi Digital Twin dalam Berbagai Industri adalah sebagai berikut :

Manufaktur

(Tao dan Zhang, 2017) menjelaskan konsep “Digital Twin Shop Floor” di mana Digital Twin memungkinkan pabrik memantau, mengontrol, dan mengoptimalkan proses produksi secara real-time.

Smart Cities

(Deng dkk., 2021) membahas bagaimana Digital Twin mendukung perencanaan, operasi, dan pengoptimalan infrastruktur perkotaan, lalu lintas, dan layanan.

Healthcare

(Rivera dkk., 2019) mengeksplorasi konsep “Digital Twin of Patient” yang memungkinkan pendekatan pengobatan presisi dengan memodelkan kondisi individu pasien secara digital.

Supply Chain

(Ivanov dan Dolgui, 2021) menggambarkan bagaimana Digital Twin dapat meningkatkan ketahanan rantai pasok melalui simulasi skenario gangguan dan pengujian strategi mitigasi.

Kesimpulan

Apa itu Digital Twin? Digital Twin merepresentasikan konvergensi dunia fisik dan digital, memungkinkan pemahaman, optimasi, dan prediksi yang belum pernah ada sebelumnya dalam berbagai industri dan aplikasi. Sebagai teknologi yang terus berkembang, Digital Twin akan berperan semakin penting dalam transformasi digital industri dan masyarakat di masa depan.

Referensi

1. Deng, T., Zhang, K., & Shen, Z. J. (2021). A systematic review of a digital twin city: A new pattern of urban governance toward smart cities. Journal of Management Science and Engineering, 6(2), 125-134. https://doi.org/10.1016/j.jmse.2021.03.003
2. Fuller, A., Fan, Z., Day, C., & Barlow, C. (2020). Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research. IEEE Access, 8, 108952-108971. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2998358
3. Ivanov, D., & Dolgui, A. (2021). A digital supply chain twin for managing the disruption risks and resilience in the era of Industry 4.0. Production Planning & Control, 32(9), 775-788. https://doi.org/10.1080/09537287.2020.1768450
4. Liu, Y. K., Ong, S. K., & Nee, A. Y. C. (2022). State-of-the-art survey on digital twin implementations. Advances in Manufacturing, 10(1), 1-23. https://doi.org/10.1007/s40436-021-00375-w
5. Qi, Q., Tao, F., Hu, T., Anwer, N., Liu, A., Wei, Y., Wang, L., & Nee, A. Y. C. (2021). Enabling technologies and tools for digital twin. Journal of Manufacturing Systems, 58, 3-21. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2019.10.001
6. Rivera, L. F., Jiménez, M., Angara, P., Villegas, N. M., Tamura, G., & Müller, H. A. (2019, November). Towards continuous monitoring in personalized healthcare through digital twins. In Proceedings of the 29th annual international conference on computer science and software engineering (pp. 329-335).
7. Sadeeq, M. M., Abdulkareem, N. M., Zeebaree, S. R., Ahmed, D. M., Sami, A. S., & Zebari, R. R. (2021). IoT and Cloud computing issues, challenges and opportunities: A review. Qubahan Academic Journal, 1(2), 1-7. https://doi.org/10.48161/qaj.v1n2a36
8. Tao, F., & Zhang, M. (2017). Digital Twin Shop-Floor: A New Shop-Floor Paradigm Towards Smart Manufacturing. IEEE Access, 5, 20418-20427. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2756069