JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 Implementasi Digital Twin dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Ayunda Kusuma Wardani1. Aji Seto Arifianto2. Achmad Sirojudin3. Alfiani Nur Aziza4. Anfasa Syahrul Habibie5 1,2,3,4,5 Politeknik Negeri Jember. Jl. Mastrip. Krajan Timur. Sumbersari. Kec. Sumbersari. Kabupaten Jember. Jawa Timur. Indonesia Email: 1ayundakusumawardani12@gmail. com, 2ajiseto@polije. id, 3achmadsiroj07@gmail. alfianinaziza@gmail. com, 5anfasa. syhrl@gmail. Abstrak. Mesin pengisi larutan telah menjadi kebutuhan untuk berbagai industri, untuk pengemasan minuman, makanan, bahan kimia hingga farmasi. Penggunaan mesin otomatis pengisi larutan tentu untuk menghindari ketidakakuratan jumlah larutan yang diisikan pada kemasan, sehingga dapat menjaga produsen atau konsumen dari kerugian. Dalam artikel ini, penulis melakukan implementasi teknologi digital twin untuk menyempurnakan kinerja mesin pengisi larutan berbiaya rendah dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Teknologi digital twin telah muncul sebagai alat yang menjanjikan untuk optimalisasi proses industri, dengan menghadirkan replika virtual dari sistem fisik untuk meningkatkan efisiensi dan kinerja. Tujuan utama penelitian ini untuk membangun replika virtual 3D dari liquid filling machine dan komunikasi data secara nirkabel menggunakan REST API sebagai penunjang implementasi digital twin. Pengujian telah dilakukan berkaitan dengan waktu pengiriman data dengan kondisi koneksi internet yang berbeda. Diperoleh rata-rata 1,6 detik untuk mengirim data dan ditampilkan dengan visualisasi 3D sesuai kondisi mesin fisik. Kata Kunci : Digital Twin. Liquid Filling Machine. REST API. Abstract. Liquid filling machines have become a necessity for various industries, for packaging drinks, food, chemicals and pharmaceuticals. The use of automatic solution filling machines is of course to avoid inaccuracies in the amount of solution filled in the packaging, so that it can protect producers or consumers from losses. In this article, the author implements digital twin technology to improve the performance of a low-cost solution filling machine by utilizing gravity. Digital twin technology has emerged as a promising tool for industrial process optimization, providing virtual replicas of physical systems to improve efficiency and The main objective of this research is to build a 3D virtual replica of a liquid filling machine and wireless data communication using the REST API to support the digital twin implementation. Tests have been carried out regarding data transmission times with different internet connection conditions. It takes an average of 1. 6 seconds to send data and displays it with 3D visualization according to physical machine Keyword : Digital Twin. Liquid Filling Machine. REST API. PENDAHULUAN Mesin pengisian larutan memainkan peran penting dalam berbagai industri karena menentukan volume dan kualitas produk, termasuk makanan dan minuman. , farmasi. , dan kimia. Mesin ini memfasilitasi pengemasan larutan ke dalam wadah dengan presisi dan efisien. Mesin pengisian larutan yang konvensional sering mengandalkan komponen mekanis dan penyesuaian manual, yang dapat menyebabkan ketidakakuratan dan ketidaksempurnaan dalam proses pengisian. Kesalahan pengisian yang berlebih menyebabkan kerugian bagi produsen karena pemborosan terhadap bahan baku, sedangkan isi yang kurang tentu merugikan konsumen. Penelitian sebelumnya telah mengusulkan desain mesin pengisian larutan yang hemat biaya dengan memanfaatkan gaya gravitasi untuk mendistribusikan cairan yang digunakan untuk pengisian saus pada industri pengalengan ikan. Dengan meminimalkan ketergantungan pada sistem mekanis yang kompleks dan memanfaatkan gaya gravitasi, desain ini mengurangi biaya investasi awal dan kompleksitas operasional. Hal ini menjadikannya pilihan menarik untuk usaha skala kecil hingga Implementasi Digital Twin Dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Oleh : Ayunda Kusuma Wardani. Aji Seto Arifianto. Achmad Sirojudin. Alfiani Nur Aziza. Anfasa Syahrul Habibie JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 menengah. Publikasi lainnya tentang diseminasi low-cost liquid filling machine yang dilengkapi dengan beberapa sensor, microcontroller dan electric valve telah terbukti mampu mengatasi keterbatasan terhadap kebutuhan alat produksi skala besar. Liquid Filling Machine adalah sebuah mesin yang dirancang untuk mengisi bahan makanan cair seperti larutan ke dalam kemasan seperti botol atau kaleng. Mesin ini terdiri dari beberapa komponen seperti tangki penyimpanan bahan, pompa pengisian, nozzle pengisian, sistem kontrol, dan bagian-bagian lain yang berfungsi untuk mengoptimalkan proses pengisian. Mesin pengisi larutan dapat digunakan untuk mengisi larutan pada berbagai jenis produk makanan seperti kaleng ikan, larutan tomat, larutan salad, larutan bumbu, dan Mesin pengisi larutan juga memiliki berbagai macam kapasitas produksi yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan perusahaan makanan dan minuman. Kemampuan perangkat low-cost liquid filling machine dapat dioptimalisasi lagi dengan menambahkan sistem pemantauan terhadap kinerja dan kesehatan perangkat fisiknya. Menggabungkan model digital twin ke dalam peralatan pengisian larutan merupakan ide dasar dari artikel ini. Perkembangan teknologi digital twin telah menjadi pusat perhatian dalam upaya untuk meningkatkan efisiensi dan kinerja sistem industri. Digital twin, sebuah konsep yang memungkinkan pembuatan replika virtual dari sistem fisik yang sesungguhnya, telah membawa dampak signifikan dalam berbagai bidang, mulai dari kedirgantaraan. , otomotif. , kesehatan . , dan manufaktur. Teknologi digital twin adalah representasi digital dari suatu entitas fisik atau sistem, yang mencakup semua informasi dan perilaku yang relevan, termasuk aspek fisik, kinerja, dan keadaan operasional. Digital twin dapat digunakan untuk memantau, menganalisis, dan memperbaiki kinerja sistem secara real-time. Karakteristik digital twin meliputi kemampuan mereplikasi sistem secara real-time, interaksi dengan sistem fisik, analisis dan prediksi performa sistem di masa depan, dan kemampuan untuk memperbarui dan mengembangkan model secara dinamis. Teknologi digital twin dapat memiliki beberapa aplikasi yang signifikan pada industri makanan dan minuman. Salah satu aplikasinya adalah meningkatkan efisiensi produksi dengan memantau kinerja peralatan secara real-time dan mengoptimalkan operasi. Dengan menggunakan teknologi digital twin, operator dapat memantau mesin dan peralatan mereka secara real-time dan mengidentifikasi masalah sebelum menjadi masalah yang lebih besar. Selain itu, teknologi digital twin juga dapat mengantisipasi dan mengidentifikasi masalah sebelum produk dikeluarkan dari lini produksi. Hal ini memungkinkan perusahaan untuk memastikan kualitas produk, meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi jumlah limbah yang dihasilkan. Salah satu aspek kunci dalam pengembangan digital twin adalah kemampuan untuk mengintegrasikan perangkat fisik dengan representasi virtualnya secara tepat. Hal ini memungkinkan pengawasan dan kontrol yang lebih baik terhadap perangkat fisik secara real-time, serta memberikan peluang untuk analisis performa perangkat fisik dan prediksi terhadap kemungkinan malfungsi yang Salah satu metode yang telah digunakan untuk mencapai integrasi ini adalah melalui koneksi nirkabel antara perangkat fisik dan virtual. Penerapan koneksi nirkabel antara perangkat fisik dan virtual dalam pengembangan digital twin telah menjadi mungkin melalui penggunaan berbagai teknologi dan protokol komunikasi. Salah satu pendekatan yang populer adalah penggunaan REST API, yang memungkinkan perangkat fisik untuk berkomunikasi dengan representasi virtualnya melalui jalur data yang terstruktur. Data yang dikirim melalui komunikasi nirkabel ini menjadi dasar untuk menampilkan visualisasi tiga dimensi . D) secara real-time. Application Programming Interface (API) adalah antarmuka yang diciptakan oleh pengembang sistem agar sebagian atau keseluruhan fungsi sistem dapat diakses secara terprogram. API diciptakan untuk memudahkan komunikasi antara perangkat lunak yang dibuat menggunakan berbagai bahasa pemrograman yang API yang mengikuti pola atau menggunakan protokol REST disebut dengan RESTful API. RESTful API adalah suatu jenis arsitektur dari Application Programming Interface atau API. Dalam mengakses data. RESTful API menggunakan perintah HTTP request untuk mengambil sumber daya Implementasi Digital Twin Dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Oleh : Ayunda Kusuma Wardani. Aji Seto Arifianto. Achmad Sirojudin. Alfiani Nur Aziza. Anfasa Syahrul Habibie JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 . dan format JSON sering digunakan dalam merepresentasikan sumber daya di sistem REST. Oleh karena itu didalam publikasi ini tujuan utama yang dilakukan adalah untuk mengembangkan representasi virtual 3D perangkat fisik liquid filling machine dan melihat serta menguji sejauh mana waktu yang dibutuhkan untuk transfer datanya. METODOLOGI PENELITIAN Metode pengembangan/perancangan mesin virtual pengisi larutan adalah metode Multimedia Development Life Cycle (MDLC). Tahapan metode ini dapat dilihat pada Gambar 1. Design Concept Obtaining Content Material Distribution Assembly Testing Gambar 1. Tahapan Metode MDLC Metode pengembangan multimedia ini terdiri dari enam tahapan, yaitu concept, design, material collecting, assembly, testing, dan distribution . Concept (Konse. Tahap concept . adalah tahapan awal dalam pengembangan program yang bertujuan untuk menetapkan tujuan serta mengidentifikasi pengguna program . Selain itu, tahap ini juga melibatkan penentuan jenis aplikasi . resentasi, interaktif, dain lain-lai. serta tujuan dari aplikasi tersebut . isalnya hiburan, pelatihan, pembelajaran, dan lainny. Rincian konsep pada penelitian ini terdapat pada Tabel 1. Kategori Konsep Judul Tujuan Sasaran Sumber Daya Tabel 1. Konsep Animasi Virtual Deskripsi Konsep Replika Virtual 3D Mesin Pengisi larutan Memvisualisasikan proses pengisian larutan secara menyeluruh, lengkap dengan informasi penting seperti ketinggian larutan, suhu, pendeteksi kaleng dan kondisi valve. Produsen skala kecil-menengah (UMKM), mulai dari pengalengan ikan, pengemasan minuman dll. Menggunakan asset 3D. Implementasi Digital Twin Dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Oleh : Ayunda Kusuma Wardani. Aji Seto Arifianto. Achmad Sirojudin. Alfiani Nur Aziza. Anfasa Syahrul Habibie JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 Design (Perancanga. Perancangan . adalah tahap dimana spesifikasi lengkap termasuk arsitektur proyek, gaya, tampilan dan kebutuhan material atau bahan untuk program. Spesifikasi dibuat sedetail mungkin agar pada tahap berikutnya yaitu material collecting . engumpulan mater. dan assembly, pengambilan keputusan baru tidak diperlukan lagi, cukup ini biasanya menggunakan storyboard untuk menggambarkan deskripsi tiap scene untuk menggambarkan dengan mencantumkan semua obyek multimedia. Material Collecting (Pengumpulan Mater. Tahap ini yaitu mengumpulkan materi sesuai dengan kebutuhan yang dikerjakan. Materi yang dibutuhkan dapat berupa clip-art, graphic, animasi, video dan audio. Tahap ini dapat dilakukan secara paralel dengan tahap assembly. Dalam tahap ini, perangkat lunak yang dibutuhkan yaitu Windows 10 64 bit. Blender 4. Unity 3D 2020. Unity adalah platform pengembangan perangkat lunak yang dapat digunakan untuk menciptakan game yang bisa dijalankan pada berbagai platform seperti Web. Windows. Mac. Android, iOS. Xbox. Playstation 3, dan Wii. Unity dilengkapi dengan berbagai fitur lengkap yang memungkinkan pengembang untuk menciptakan game dalam berbagai genre, baik itu 2D maupun 3D. Diperlukan animasi mesin pengisi larutan yang dapat menampilkan perubahan aliran larutan serta perubahan ketinggian larutan yang terjadi secara akurat selama proses pengisian berlangsung. Assembly Setelah tahap pengumpulan materi yaitu tahap assembly dimana semua objek atau bahan multimedia dibuat. Pembuatan aplikasi didasarkan pada tahap design. Tahapan ini melibatkan pembuatan berbagai elemen seperti collider, content motion graphic, konten 3D, dan pembuatan Beberapa contoh animasi dari mesin pengisi larutan yang telah dibuat di Blender dalam beberapa bagian seperti idle, idle-mancur, mancur ngurang dan beberapa persentase ketinggian dapat dilihat pada Gambar 2. Animasi yang telah dibuat kemudian di export dalam format GIF. Selanjutnya mengimport assets dari animasi yang telah dibuat pada tahapan sebelumnya. Tahap ini dikerjakan menggunakan software Unity. Terdapat beberapa animation controller yang dibuat. Dengan animation controller, penulis dapat mengatur berbagai klip animasi yang dimiliki untuk digerakkan. Tahap berikutnya dalam pengembangan adalah menulis kode program untuk implementasi alur logika dari mesin pengisi larutan. Gambar 2. Animasi 3D mesin pengisi larutan Selain itu, program juga akan melakukan pemanggilan ke URL API. Animasi yang akan ditampilkan oleh program didasarkan pada nilai yang diperoleh dari API tersebut, yang kemudian akan diubah ke Implementasi Digital Twin Dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Oleh : Ayunda Kusuma Wardani. Aji Seto Arifianto. Achmad Sirojudin. Alfiani Nur Aziza. Anfasa Syahrul Habibie JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 dalam bentuk persentase. Nilai persentase yang dihasilkan akan digunakan untuk mengatur animasi yang ditampilkan kepada pengguna. Kode program pemanggilan uniform resource locator . API dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Kode Program Get Api Testing (Pengujia. Setelah selesai tahap assembly, tahap pengujian dilakukan dengan menjalankan proyek untuk mendeteksi kemungkinan kesalahan atau ketidaksesuaian. Tahap ini dikenal sebagai tahap pengujian alpha . lpha tes. , dimana pengujian dilakukan oleh pembuat atau tim pengembang proyek itu sendiri. Pada tahap ini, fokus utama pengujian adalah memverifikasi keberhasilan panggilan URL API dan kesesuaian animasi yang ditampilkan dengan nilai yang diperoleh dari database. Pengujian ini akan mengevaluasi apakah integrasi antara sistem dengan API berjalan dengan lancar dan apakah animasi yang dihasilkan sesuai dengan data yang diterima. Distribution Tahapan ini merupakan tahapan akhir dari metode pengembangan MDLC. Pada tahapan ini aplikasi disimpan dalam suatu media penyimpanan. Tahap ini juga dapat disebut sebagai fase evaluasi setelah selesai memperbaiki bug yang mungkin ditemukan ditahapan sebelumnya. Dalam tahap ini, sistem disimpan didalam unity. HASIL DAN PEMBAHASAN Liquid Filling Machine Hasil dari alat fisik Liquid Filling Machine menggunakan sistem buka tutup katup atau valve secara otomatis. Terdapat sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian larutan. , sensor Proximity Infrared yang dapat mendeteksi adanya objek atau tidak. Sensor suhu untuk mengukur suhu larutan. Keluarnya larutan dari tabung diatur berdasarkan delay sampai kaleng terisi penuh dengan nilai ratarata delay 3 detik. Implementasi Digital Twin Dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Oleh : Ayunda Kusuma Wardani. Aji Seto Arifianto. Achmad Sirojudin. Alfiani Nur Aziza. Anfasa Syahrul Habibie JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 Model Virtual Liquid Filling Machine Pada Gambar 4 menunjukkan hasil dari model virtual mesin pengisi larutan. Dalam model ini, mencakup elemen-elemen penting dari mesin pengisi larutan asli yang direplikasi seperti tabung liquid, panel kontrol, kaki penyangga, valve atau katup, kaleng dan larutan. Model ini dibuat dalam bentuk transparan pada bagian tabung agar larutan didalamnya dapat dilihat secara jelas sehingga pengguna dapat mengetahui ketinggian larutan didalam tabung tanpa harus membuka tutup tabung dari mesin pengisi larutan yang asli. Gambar 4. Model Virtual Filling Machine Prinsip Kerja Alat dan Model Virtual Mesin pengisi larutan ini telah dirancang dengan sistem otomatis yang memungkinkannya untuk mengisi larutan ke dalam kaleng secara otomatis. Proses pengisian larutan dimulai ketika sebuah kaleng ditempatkan di bawah valve atau katup mesin. Ketika sensor infrared mendeteksi adanya kaleng, valve secara otomatis terbuka, sehingga larutan mengalir ke dalam kaleng. Pada mesin menggunakan sistem delay. Delay ini memastikan bahwa larutan keluar dari valve dengan kecepatan yang tepat, sehingga kaleng terisi dengan sempurna tanpa kebocoran atau kelebihan Nilai delay ini bisa disesuaikan sesuai dengan kebutuhan penggunaan mesin pengisi larutan tersebut. Nilai dari valve, sensor ultrasonik, infrared, dan suhu dikirimkan ke database phpMyAdmin menggunakan API. File API ini dikodekan dalam PHP dan disimpan di dalam folder 'htdocs' di server lokal menggunakan XAMPP. Selanjutnya, database lokal dibuat menggunakan phpMyAdmin untuk menyimpan data dari sensor-sensor tersebut. Data dikirim dengan memanggil URL API menggunakan alamat IP dari laptop yang digunakan sebagai server Proses pengiriman data ke database, pengaturan untuk membuat larutan keluar secara otomatis dan pengaturan delay dilakukan melalui pengkodean di Arduino IDE. Arduino IDE adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis kode program pada sebuah mikrokontroler. Skala nilai dari setiap sensor dapat dilihat pada Tabel 2. Data Ultrasonic Infrared Valve Suhu Tabel 2. Skala nilai sensor Nilai 0 = tabung kosong, 34 = tabung terisi penuh 0 = tidak ada kaleng, 1 = ada kaleng 0 = valve terbuka, 1 = valve tertutup minimal = -55AC, maksimal = 125AC Pemodelan Alat: Didapatkan dari mesin pengisi larutan yang sesungguhnya. Model virtual yang dibuat sedemikian rupa mirip dengan yang asli dengan skala 1:1, menampilkan beberapa komponen seperti tabung, kaki penyangga tabung, valve atau katup, kaleng dan kotak papan. Implementasi Digital Twin Dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Oleh : Ayunda Kusuma Wardani. Aji Seto Arifianto. Achmad Sirojudin. Alfiani Nur Aziza. Anfasa Syahrul Habibie JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 Sinkronisasi Data: Data dari mesin pengisi larutan yang sudah dikirimkan ke database, diambil melalui API pada aplikasi Unity, sehingga akan menampilkan animasi virtual dari mesin pengisi larutan sesuai dengan nilai pada mesin yang sesungguhnya. Pada tampilan di unity, rasio nilai dari sensor ultrasonic diubah ke bentuk persen. Sehingga animasi yang tampil menyesuaikan dari nilai yang dikirim dari mesin sesungguhnya. Pemantauan dan optimisasi performa mesin: Model digital twin dapat digunakan untuk memantau performa mesin pengisi larutan secara real-time dan memperbaiki atau mengoptimalkan performa mesin saat dibutuhkan. Model digital twin dapat memberikan informasi yang bisa membantu untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas mesin pengisi larutan secara keseluruhan. Hasil dari mesin pengisi larutan yang sudah terkoneksi dengan mesin virtual dapat dilihat pada Gambar 5. Gambar 5. Mesin Fisik dan Virtual Hasil Pengujian Setelah berhasil mengatur koneksi antara mesin fisik pengisi larutan dengan mesin virtual, selanjutnya melakukan proses pengujian untuk mengukur waktu yang diperlukan dalam mentransfer data dari mesin fisik hingga tampil di mesin virtual. Pengujian ini dirancang dengan cermat untuk memperoleh pemahaman yang mendalam tentang performa koneksi antara kedua sistem tersebut. Pengujian dilakukan 2 kali dengan variasi waktu dan kecepatan jaringan internet yang berbeda. Pada setiap pengujian, terdiri dari 10 kali percobaan larutan yang dialirkan ke kaleng untuk mendapatkan data yang akurat. Berikut hasil dari pengujian yang telah dilakukan Tanggal Pengujian : 5 Maret 2024 Waktu pengujian: 14. 26 WIB SpeedTest Jaringan Internet: Download . 81 Mbp. Upload . 47 Mbp. Ping . Rata-rata waktu = 16. 97/10 = 1. 697 detik. Tanggal Pengujian : 6 Maret 2024 Waktu pengujian: 12. 32 WIB Hasil pengukuran menggunakan SpeedTest Jaringan Internet: Download . 62 Mbp. Upload . 35 Mbp. Ping . Implementasi Digital Twin Dengan Komunikasi Data Nirkabel pada Liquid Filling Machine Oleh : Ayunda Kusuma Wardani. Aji Seto Arifianto. Achmad Sirojudin. Alfiani Nur Aziza. Anfasa Syahrul Habibie JUKI : Jurnal Komputer dan Informatika Volume 6 Nomor 1 Mei 2024 e-ISSN : 2722-4368 Rata-rata waktu = 16. 34/10 = 1. 634 detik. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang dilakukan, koneksi untuk mentransfer data dari mesin pengisi larutan otomatis ke mesin virtual terbukti berjalan dengan baik. Kecepatan jaringan internet juga berpengaruh terhadap waktu yang dibutuhkan untuk mengirim data. Dari 2 pengujian yang telah dilakukan dengan kecepatan jaringan internet yang berbeda, hasilnya menunjukkan bahwa rata-rata waktu transfer data berbeda, namun tidak terlalu jauh, yaitu 1,6 detik. Penelitian ini menunjukkan bahwa koneksi yang digunakan cukup handal untuk transfer data dalam proses pengisian larutan Kecepatan jaringan internet idealnya perlu dioptimalkan untuk meminimalkan waktu transfer data dan meningkatkan efisiensi proses. Adapun saran untuk pengembangan dalam penelitian selanjutnya adalah menggunakan Firebase sebagai database online untuk dibandingkan dengan penggunaan API. Hal ini dapat membantu dalam mengevaluasi waktu yang dibutuhkan untuk mentransfer data. Dengan membandingkan kinerja Firebase dan API, penelitian dapat memberikan wawasan yang lebih mendalam tentang keefektifan dan efisiensi masing-masing pendekatan dalam mengelola dan mentransfer data. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terimakasih kepada Direktorat Pendidikan Tinggi Vokasi. Kementerian Pendidikan. Kebudayaan. Riset dan Teknologi serta Politeknik Negeri Jember atas dukungan dana yang telah diberikan kepada penulis melalui program kreativitas mahasiswa (PKM) 2023. DAFTAR PUSTAKA