Sistem Siber-Fisik: Kekuatan Di Balik Industry 4.0

Ide utama di balik implementasi solusi Industry 4.0 adalah memberdayakan perusahaan manufaktur untuk memperluas kolaborasi di antara berbagai departemen, membuat informasi yang tepat tersedia bagi orang yang tepat secara real time. Tujuannya adalah memfasilitasi pengambilan keputusan yang tepat pada waktu yang tepat, sehingga meningkatkan efisiensi dan produktivitas.

Sistem Siber-Fisik

Elemen kunci dalam implementasi konsep Industry 4.0 adalah ide dari sistem siber-fisik (CPS). Istilah "sistem siber-fisik" dikemukakan oleh Helen Gill di National Science Foundation di Amerika Serikat.

Menurut NIST Special Publication 1500-201 Framework for Cyber-Physical Systems: Volume 1, Overview, sistem siber-fisik adalah sistem cerdas yang mencakup jaringan terpadu yang dirancang dari komponen fisik dan komputasional. Publikasi ini menyoroti bahwa sistem yang sangat terhubung dan terintegrasi ini menyediakan fungsionalitas baru untuk meningkatkan kualitas hidup dan memungkinkan kemajuan teknologi di area kritis, seperti perawatan kesehatan yang dipersonalisasi, respons darurat, manajemen aliran lalu lintas, manufaktur cerdas, pertahanan dan keamanan tanah air, dan pasokan serta penggunaan energi. Dengan demikian, CPS memiliki potensi besar untuk memungkinkan aplikasi inovatif dan mempengaruhi banyak sektor ekonomi di ekonomi dunia.

Acatech (National Academy of Science and Engineering, Jerman), dalam laporannya Cyber-Physical Systems, menjelaskan CPS sebagai berikut: sistem siber-fisik adalah sistem dengan perangkat lunak yang tersemat (sebagai bagian dari perangkat, bangunan, sarana transportasi, rute transportasi, sistem produksi, proses medis, proses logistik, proses koordinasi, dan proses manajemen). Sistem siber-fisik:

• Mencatat data fisik secara langsung menggunakan sensor dan memengaruhi proses fisik menggunakan aktuator

• Mengevaluasi dan menyimpan data yang dicatat dan berinteraksi secara aktif atau reaktif baik dengan dunia fisik dan digital

• Terhubung satu sama lain dan dalam jaringan global melalui fasilitas komunikasi digital

• Menggunakan data dan layanan yang tersedia secara global

• Memiliki serangkaian antarmuka manusia-mesin multimodal yang khusus

Hasilnya adalah berbagai solusi dan aplikasi yang berjauhan untuk semua area kehidupan sehari-hari kita.

Manufaktur dan Sistem Siber-Fisik

Dari perspektif industri manufaktur, sistem siber-fisik adalah entitas fisik yang diaktifkan internet, seperti pompa atau kompresor, yang disematkan dengan komputer dan komponen kontrol yang terdiri dari sensor dan aktuator. Entitas seperti itu, yang diberikan alamat IP, mampu melakukan pemantauan sendiri, menghasilkan informasi tentang fungsi sendiri, dan berkomunikasi dengan entitas terkait lainnya atau bahkan di luar. Ini adalah operasi yang mengatur diri sendiri dan otonom.

Dalam beberapa tahun ke depan, seiring berkembangnya Revolusi Keempat, perusahaan industri akan mulai memanfaatkan prinsip-prinsip CPS lebih dan lebih untuk membantu mencapai keunggulan operasional melalui peningkatan produktivitas, penyaluran semua sumber daya (termasuk material dan manusia), kepuasan pelanggan, dan peningkatan nilai bagi pemegang saham. Mem envision perkembangan ini, Klaus Schwab, pendiri dan pimpinan eksekutif World Economic Forum, menggunakan istilah "Revolusi Keempat" untuk menggambarkan tren ini.

Fondasi Industry 4.0 diletakkan selama Revolusi Ketiga, yang ditandai dengan penerapan luas elektronik dan komputer untuk mengotomatisasi proses produksi industri. Penggunaan elektronik dan komputer yang semakin luas berkontribusi pada penurunan harga mereka, miniaturisasi dan kekuatan komputer, dan peningkatan massal dalam daya komputasi dan pemrosesan. Teknologi digital dan komunikasi mulai menyatu. kita menyaksikan tahap awal perkembangan edge/cloud computing, Industrial Internet of Things (IIoT), kecerdasan buatan (AI), robot otonom, dan sebagainya. Integrasi teknologi digital dengan teknologi industri akan mengubah manufaktur dan membantu mewujudkan visi Industry 4.0.

Prinsip Industry 4.0 adalah bahwa perusahaan manufaktur akan mampu mencapai efisiensi, produktivitas, dan operasi proses produksi yang otonom dengan memastikan bahwa mesin/peralatan pabrik, sistem logistik, komponen work-in-progress, dan elemen lain (termasuk orang) secara langsung berkomunikasi satu sama lain untuk mencapai kolaborasi. Perusahaan manufaktur yang ingin menyelaraskan visinya dengan Industry 4.0 harus mengambil langkah untuk mengonversi entitas fisik yang ada menjadi sistem siber-fisik.

Berdasarkan penilaian sendiri, setiap perusahaan harus mengidentifikasi mesin, peralatan, atau sistem fisik lain dari pabrik industri mereka yang memiliki potensi untuk memberikan nilai maksimum. Perusahaan harus melanjutkan untuk mengintegrasikannya dengan sistem siber dan berevolusi menjadi jaringan sistem siber-fisik. Sebagai contoh, kompleks rafineri mungkin memiliki gudang tangki on-site dan off-site dengan pipa, klep kontrol, dan stasiun pompa yang menghubungkannya ke pabrik utama. Terkait pemeliharaan gudang tangki, praktik saat ini biasanya inspeksi manual dan pemeliharaan berkala, yang mahal dan tidak efisien. Dengan mengonversi aset-aset ini menjadi CPS dan mendukungnya dengan perangkat lunak analitik yang sesuai, rafineri akan dapat beralih ke pemantauan jarak jauh, dan pemeliharaan prediktif dapat bermanfaat.