Roundtable Eksekutif: Memajukan Industry 4.0 dengan Sensor Cerdas & IIoT
Industri manufaktur di seluruh dunia sedang mengalami transformasi digital, dipacu oleh pandemi COVID-19, yang mempercepat adopsi Industry 4.0. Peralihan ke digital ini mendorong kemajuan sensor cerdas yang tidak hanya menangkap data sensing, tetapi juga menafsirkan data tersebut menjadi wawasan yang dapat ditindaklanjuti untuk berbagai aplikasi di ruang lingkup Industrial Internet of Things (IIoT).
Pasar sensor cerdas diperkirakan akan tumbuh dengan CAGR 19 persen selama periode peramalan (2021-2026), menurut Market Research Future. Apa yang mendorong permintaan sensor cerdas yang meningkat dan industri mana yang akan melihat permintaan terbesar untuk teknologi sensor dalam beberapa tahun mendatang? Tech Briefs mengajukan pertanyaan kepada empat pakar industri untuk mendapatkan pandangan mereka tentang prospek masa depan untuk sensor cerdas dan IIoT.
Peserta roundtable kami termasuk Dean Bartles, Chief Executive Officer dan President,Manufacturing Technology Deployment Group , Jeffrey Case, Director of Design Engineering dan NPD, PCB Piezotronics, Inc. , Brad Walters, Founder dan CEO, Monnit , Aric Prost, Senior Global Director, OEM, Stratus Technologies .
Tech Briefs: Penggunaan sensor “cerdas” semakin prevalen seiring IIoT dan Industry 4.0 semakin umum di manufaktur. Bagaimana sensor cerdas digunakan untuk meningkatkan manufaktur?
Dean Bartles: Contoh bagus bagaimana sensor cerdas digunakan untuk meningkatkan manufaktur adalah program yang dimiliki perusahaan saya dengan DOD untuk mendirikan rantai pasokan manufaktur additif prototipe. Ada keinginan besar untuk mengadopsi bagian manufaktur additif logam di pasar penerbangan dan pertahanan. Keuntungan termasuk kompleksitas desain, kecepatan produksi, pengurangan beban, dll. Namun, variabilitas yang saat ini ditemukan dalam bagian logam yang dihasilkan secara additif dari mesin ke mesin dan bahkan bagian ke bagian masih menjadi hambatan besar untuk adopsi. Menggunakan sensor dan perangkat IoT edge, kami mengumpulkan data proses real-time selama proses pencetakan seperti energi laser, kecepatan pemindaian, jarak hatch, kelembaban ruang, dll. lalu memberikan data ini kepada pelanggan bersama dengan bagian yang dihasilkan. Pelanggan kemudian dapat menginterogasi file data untuk memastikan semua parameter dipertahankan dalam rentang yang ditentukan selama proses pembangunan, sehingga memberikan tingkat kepercayaan yang lebih tinggi terhadap integritas bagian.
Jeffrey Case: Sensor cerdas sedang diterapkan di fasilitas manufaktur di seluruh industri untuk mengumpulkan informasi kritis yang, dengan analisis yang benar, dapat menciptakan solusi yang mengurangi atau menghilangkan waktu henti yang tidak terencana (biaya penggantian bagian, tenaga kerja, dan biaya kesempatan yang hilang); meningkatkan keselamatan dengan mengganti sensor yang dipasang permanen untuk pengukuran yang memerlukan intervensi manusia; dan meningkatkan produktivitas melalui kontrol umpan balik yang presisi dan pemantauan variasi dalam proses produksi, memastikan stabilitas manufaktur.
Brad Walters: Mendorong efisiensi yang lebih besar adalah manfaat utama dari integrasi platform sensor cerdas ke dalam lingkungan manufaktur. Sensor cerdas menciptakan pabrik cerdas di mana Anda dapat memantau, mengontrol, dan meningkatkan hampir setiap aspek operasi dengan wawasan berbasis data real-time; memprediksi pemeliharaan peralatan dan dengan cepat memicu protokol sebelum kegagalan atau kerusakan; mengotomatisasi pencatatan data untuk analisis tren yang terpadu, pencatatan, dan kepatuhan regulasi; dan mendapat peringatan tentang masalah lingkungan dan peralatan. Sensor yang menghubungkan orang, mesin, peralatan, dan inventaris ke kemampuan yang memberdayakan IIoT memungkinkan produsen untuk memproduksi dengan transparansi, efisiensi, dan kualitas keseluruhan yang lebih besar.
Aric Prost: Penurunan yang signifikan dalam biaya sensor dan transmiter dipadukan dengan peningkatan dalam teknologi nirkabel telah menjadikannya feasible untuk OEM, pembangun mesin, dan tim operasi untuk memasang sensor dan mengumpulkan data yang sebelumnya tidak dapat diakses. Ini adalah industrial edge di mana data dihasilkan, dan kemampuan untuk mengukur lebih banyak variabel proses secara akurat memberikan wawasan yang lebih baik dan mencapai janji IIoT dan Industry 4.0. Peluang adalah lompatan besar ke depan dalam memantau dan mengontrol untuk mendorong hasil yang diinginkan seperti produk berkualitas lebih tinggi, lebih sedikit waktu henti, atau peningkatan hasil.
Tech Briefs: Penggabungan data sensor menyediakan kemampuan untuk menggabungkan berbagai teknologi sensor dalam satu aplikasi. Apa tantangan yang dihadapi produsen dalam mengelola — dan menggunakan secara efektif — volume data yang lebih besar yang dikumpulkan?
Dean Bartles: Proliferasi sensor di manufaktur sangat penting untuk mengambil keuntungan penuh dari efisiensi yang dijanjikan Industry 4.0. Namun, seiring teknologi sensor menjadi umum di bengkel manufaktur di mana saja, kemampuan untuk menggunakan data yang dihasilkan secara optimal dapat terhambat parah kecuali data dari berbagai sensor dapat diselaraskan dalam format bahasa yang sama. Standar akan menjadi kunci untuk membuat harmonisasi semacam ini mungkin. Salah satu standar yang telah banyak diadopsi adalah MTConnect. Dengan data seragam, pengembang dan integrator dapat fokus pada aplikasi manufaktur yang berguna dan produktif daripada terjemahan, yang akan menjadi kunci untuk sensor data fusion yang berhasil di masa depan.
Jeffrey Case: Tantangan untuk sensor fusion termasuk menyinkronkan berbagai jenis sensor dan sistem sensor, terutama ketika ada ketergantungan waktu, dan memastikan jaringan komunikasi yang kompatibel. Selain itu, edge computing semakin kritis di level sensor untuk meminimalkan jumlah data yang dikumpulkan dan dianalisis, mempengaruhi daya pemrosesan dan persyaratan penyimpanan data.
Brad Walters: Sensor data fusion adalah manfaat utama dari IIoT karena keputusan yang dibuat dari beberapa titik data adalah keputusan yang bernilai lebih tinggi. Namun, ini dapat menjadi tantangan ketika produsen mendapatkan sistem sensor yang berbeda dari berbagai vendor dan mengagregasi semua data sendiri. Anda dapat secara efektif mengelola volume data dengan memiliki satu platform sensor yang menggabungkan jenis sensor dengan agregasi data, filter, algoritma fusion, dan deduplikasi data berulang di edge. Reduker volume data paling berharga yang dapat Anda miliki adalah pemrosesan dan filter edge melalui gateway di level sensor. Ideal untuk sensor segera melaporkan peristiwa dan pelanggaran ambang ketika mereka mendeteksi kondisi yang dikonfigurasi, daripada terus-menerus melaporkan data sepele pada interval yang sering. Dengan cara ini, sistem sensor dengan gateway edge dapat dengan cepat menggabungkan data relevan dari semua jenis sensor dan menggunakan serangkaian API yang kuat untuk secara bersamaan mencampur dan mencocokkan data dari sistem analitik lainnya.
Aric Prost: Produsen menghadapi beberapa tantangan karena volume data edge yang dibuat. Pertama, data di pabrik atau fasilitas tipis datang dari sensor yang diproduksi oleh berbagai vendor yang menggunakan protokol komunikasi yang berbeda. Data tersebut harus dikumpulkan dan diintegrasikan. Kedua, lokasi edge — bahkan lantai pabrik — menghadapi masalah bandwidth dan latensi saat ditransmisikan ke ruang kontrol, lebih-lebih ke cloud. Kemampuan untuk menganalisis data edge ini dan menerjemahkannya menjadi wawasan bergantung pada ketersediaan dan keandalannya. Analisis prediktif atau aplikasi AI bergantung pada data lengkap ini. Setiap celah komunikasi dalam data atau waktu henti peralatan dapat mengganggu model canggih tersebut. Untuk mengatasi tantangan ini, termasuk sensor data fusion, organisasi menerapkan edge computing untuk mengumpulkan informasi di dekat peralatan, menyediakan pemrosesan dan historisasi untuk menghindari waktu henti dan kehilangan data.
Tech Briefs: Jika fasilitas menggunakan banyak sensor dan sistem yang terhubung, bagaimana mereka memastikan bahwa mereka diamankan dengan benar untuk melindungi dari akses luar yang tidak diinginkan?
Dean Bartles: Cara paling aman untuk melindungi dari akses luar yang tidak diinginkan adalah untuk “airgap” semua. Dengan kata lain, hindari penggunaan sensor Wi-Fi dan alih-alih terapkan sensor kabel dan perangkat IoT edge kabel dan arahkan semua data melalui perangkat keamanan siber yang mengenkripsi dan mentokenisasi semuanya yang keluar dari fasilitas. Saat OEM terus mendorong “transparansi” ke dalam operasi manufaktur pemasok mereka, solusi teknologi akan menjadi prioritas.
Jeffrey Case: Sementara tidak ada peluru perak ketika berbicara tentang keamanan siber industri, segmentasi jaringan adalah sumbangsih utama untuk melindungi jaringan pribadi dari kerentanan potensial. Sistem sensor harus dikonfigurasi pada jaringan yang terisolasi dari sistem internal, dan akses ke jaringan sistem sensor harus dibatasi pada minimum yang diperlukan. Kami mendorong semua pelanggan IIoT kami untuk mengikuti praktik terbaik keamanan siber pada jaringan sistem sensor internal mereka dan/atau sistem sensor kami, memanfaatkan teknologi standar industri.
Brad Walters: Keamanan harus dipelihara di semua titik komunikasi antara sensor, gateway, jaringan, pengontrol jaringan, dan cloud. Inisiasi pengelolaan keamanan perangkat dan data IoT yang kuat untuk memberlakukan kebijakan dapat membantu melindungi jaringan dan data sensor perusahaan. Anda juga tidak dapat menempatkan semua perlindungan Anda di benteng seperti firewall tetapi membiarkan sensor suhu di kolam ikan lobi rentan. Jika Anda menggunakan satu sistem manajemen sensor, Anda membatasi titik masuk luar. Terlepas dari itu, setiap sistem perlu ditindaklanjuti untuk keamanan secara individual, lalu sebagai keseluruhan sistem.
Aric Prost: Keamanan siber di depan dan tengah untuk teknologi operasional, dan konsep aset air-gapped semakin tidak realistis seiring lebih banyak peralatan yang terhubung. Dengan menerapkan platform edge computing dengan virtualisasi bawaan, tim OT dan IT memiliki alat untuk menjalankan perangkat lunak keamanan siber di dekat peralatan kritis bersama dengan aplikasi perangkat lunak industri lainnya. Dalam kasus ini, platform edge computing yang menjalankan perangkat lunak keamanan berada di antara sensor atau PLC dan sisa jaringan.
Tech Briefs: Di industri apa yang Anda harapkan akan melihat permintaan terbesar untuk teknologi sensor dalam lima tahun ke depan?
Dean Bartles: Kemajuan signifikan telah dilakukan oleh perusahaan besar dalam penerbangan, pertahanan, otomotif, pangan, medis, pengolahan kimia, dll. Jadi, saya tidak pikir pertanyaan harus “industri apa” sebesar “siapa” di dalam berbagai industri tempat kita akan melihat permintaan terbesar. Jelas, produsen kecil dan menengah (“SMM”) memiliki yang paling banyak untuk diuntungkan dengan mengadopsi teknologi sensor ke dalam operasi manufaktur mereka. Survei terbaru yang dilakukan oleh Manufacturing Leadership Council dari National Association of Manufacturers menempatkan “Mengangkat visibilitas, transparansi, dan prediktibilitas rantai pasokan dari ujung ke ujung ke tingkat berikutnya” sebagai hal kedua yang paling penting untuk 2022. Untuk memberikan OEM dengan transparansi, visibilitas, dan prediktibilitas dalam rantai pasokan yang mereka inginkan, SMM akan perlu menerapkan teknologi sensor jauh lebih banyak daripada yang telah mereka lakukan hingga saat ini.
Jeffrey Case: Seiring sensor menjadi lebih mainstream dengan peningkatan dalam teknologi sensing, edge computing, kecerdasan buatan, dan proliferasi jaringan komunikasi Industrial 4.0, permintaan terbesar untuk teknologi sensor akan di seluruh operasi manufaktur di hampir semua pasar/industri. Keduanya aplikasi pemeliharaan mencegah dan otomatisasi proses mendorong permintaan yang tidak pernah terjadi sebelumnya dalam manufaktur industri. Beragam teknologi sensing sedang diterapkan di pasar otomatisasi proses untuk memfasilitasi kontrol yang lebih erat pada proses manufaktur. Sementara sensor secara tradisional telah diterapkan dalam aplikasi ini, Industry 4.0 menyediakan sensor yang terhubung internet yang mampu mengumpulkan, mentransfer, dan menampilkan data melalui jalan digital yang terbentuk dengan intervensi manusia minimal. Infrastruktur ini dapat dengan mudah memenuhi ROI perusahaan dan akan secara signifikan mendorong penjualan sensor dalam lima tahun ke depan dan seterusnya.
Brad Walters: Mudah terlihat bahwa pemeliharaan prediktif, pemantauan dan kontrol jarak jauh, dan sistem otonom dalam hampir setiap industri akan terus sangat bergantung pada kemajuan teknologi sensor cerdas. Misalnya, inovator dalam minyak dan gas, pertanian, energi dan produksi daya, kimia dan pertambangan, dan transportasi bergantung pada kemampuan luas sensor nirkabel yang menyediakan jarak jauh, daya rendah, dan umur baterai panjang. Saat produsen, perawatan kesehatan, dan kota cerdas bertujuan untuk lebih efisien, solusi sensing yang mempercepat fungsionalitas 4G LTE dan 5G, menghilangkan interferensi frekuensi, dan mengaktifkan multi-access edge computing akan sangat berharga. Industri yang secara efektif mengintegrasikan sensor cerdas akan membantu mendorong evolusi IIoT ke dalam revolusi industri berikutnya.
Aric Prost: Kami melihat permintaan terbesar untuk teknologi sensor datang bukan dari industri tertentu tetapi dari kasus penggunaan tertentu dalam industri di mana aset dan proses terpencil atau tidak dapat diakses, kritis untuk diukur, kecepatan tinggi, dan di mana keselamatan adalah faktor signifikan. Teknologi sensor akan penting untuk menskalakan otomatisasi dan manajemen jarak jauh dalam kasus ini. Ada berbagai contoh yang melintasi termasuk Manufaktur Diskrit — mesin kemasan kompleks, robotika, fabrikasi logam; Air dan Limbah — stasiun pompa terpencil dan tanpa pengawas, flowmeter; Generasi Daya — array surya, taman angin, dan substasi; Minyak dan Gas — stasiun pompa, stasiun pengukuran aliran, platform produksi, dan banyak lagi. Untuk aset dan kasus penggunaan ini, kelimpahan teknologi sensor dan konektivitas terbatas memerlukan “otak” di tempat untuk memproses dan menyimpan data, memastikan ketersediaan uptime, menjalankan agen keamanan siber, dan potensialmente memberikan pemantauan dan kontrol tanpa intervensi manusia. Platform edge computing menyediakan kemampuan ini dan dengan itu means untuk memanfaatkan data sensor untuk merealisasikan kemampuan Industry 4.0.
Apa pendapat Anda? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.
