Smart Factory: Prinsip-Prinsip dan Penerapannya

Smart Factory

Dewasa ini industri manufaktur dihadapkan dengan berbagai tantangan yang lebih kompleks diantaranya perubahan teknologi yang cepat, daur hidup suatu produk yang singkat (product life cycles) atau periode penggunaan suatu produk, permintaan pasar yang cepat berubah (volatile demand) serta permintaan produk yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan pelanggan secara cepat (highly customized products). Sama hal nya dengan Smart Home bagi kustomer, Smart Factory akan menjadi sebuah kebutuhan bagi industri di masa mendatang.

Untuk dapat bersaing dalam pasar, industri dituntut untuk dapat memproduksi sebuah produk dalam waktu dan biaya yang lebih cepat dan efisien. Industri harus mampu memiliki nilai-nilai fungsionalitas, skalabilitas dan konektifitas yang memadai terhadap kebutuhan pelanggan dan juga supplier. Dengan sistem manufaktur tradisional yang umum digunakan saat ini maka akan sulit menjawab tantangan tersebut.

Banyak teknologi baru muncul dan berkembang saat ini termasuk Cyber-Physical System (CPS), Internet of Things (IoT), Internet of Services (IoS), Big Data, Cloud Computing, Semantic Web, Virtualisasi, Artificial Intelligent dan Mechine Learning. Industri 4.0 pun muncul sebagai konsep manufaktur yang mengeksploitasi atau memanfaatkan teknologi baru tersebut dimana Smart Factory merupakan komponen terpenting dari konsep Industri 4.0. Smart Factory mengintegrasikan teknologi tersebut dalam upaya meningkatkan performa, kualitas, kemampuan kontrol sebuah sistem serta transparansi dari suatu proses produksi itu sendiri.

Pengertian Smart Factory

Ada banyak versi terkait pengertian Smart Factory, salah satunya menurut Radziwon (The Smart Factory: Exploring Adaptive and Flexible Manufacturing Solutions) yaitu:

solusi manufaktur yang menyediakan proses produksi yang fleksibel dan adaptif yang mampu memecahkan permasalahan yang muncul secara mandiri, dinamis dan cepat dimana pemecahan masalah dilakukan secara otomatis dalam rangka optimalisasi produksi baik optimalisasi pekerja maupun optimalisasi sumber daya lainnya, selain itu solusi tersebut mampu terhubung dan berkolaborasi dengan partner industri pendukung.

Dari pengertian diatas, optimalisasi produksi yang menjadi tujuan smart factory tentunya harus dapat tetap terukur dengan suatu indikator, secara umum KPI (key Performance Indicator) suatu industri dapat dilihat dari 5 indikator:

  1. Downtime
    Jumlah kejadian (event) dan durasi downtime yang terjadi selama produksi.
  2. Speed
    Kecepatan suatu produksi.
  3. Uptime
    Durasi atau waktu produksi tanpa interupsi.
  4. Cycles
    Lamanya line produksi untuk dapat menghasilkan sejumlah produk tertentu.
  5. Waste
    Kuantitas sampah / defect yang dihasilkan dari suatu proses produksi

Prinsip dalam merancang sebuah Smart Factory

a. Modularitas

Modularitas dapat diartikan sebagai kemampuan suatu elemen sebuah sistem yang dapat dipisah-gabungkan atau dikonfigurasi ulang dengan mudah dan cepat dengan prinsip plug-and-play.

Smart Factory harus memiliki modularitas yang baik yang memungkinkan integrasi dan rekonfigurasi yang cepat dimana modularitas tersebut sebaiknya tidak hanya disediakan oleh satu vendor saja namun harus didukung beberapa vendor lain untuk menghindari ketergantungan suplai.

Modularitas memungkinkan perubahan konfigurasi komponen produk secara cepat sebagai respon terhadap perubahan kebutuhan kustomer. Sebagai contoh kita dapat melihat modularitas dari pabrikan Toyota dan Daihatsu untuk produk kembar mereka yaitu Avanza dan Xenia.

b. Inter-operabilitas

Interoperabilitas yang dimaksud disini yaitu kemampuan suatu sistem untuk berbagi informasi antar komponen dan kemampuan berbagi informasi bisnis antara perusahaan manufaktur dengan kustomer. Sistem Mekanik, kelistrikan dan sistem informasi yang terhubung dan terstandardisasi merupakan bagian yang esensial dari interoperabilitas ini.

Contoh implementasi dari interoperabilitas adalah penggunaan OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) yaitu sebuah platform standard komunikasi terbuka baik komunikasi mesin-dengan-mesin maupun komunikasi mesin-dengan-komputer yang dikembangkan oleh konsorsium industri dunia OPC foundation untuk otomasi industri.

c. Desentralisasi

Elemen dari sebuah sistem (seperti sistem modul, sistem penanganan material dan lain-lain) dapat membuat keputusan sendiri berdasarkann data-data yang diperoleh dari sensor ataupun inputan lainnya tanpa perlu kontrol unit diatasnya. Keputusan akan dibuat secara mandiri dan real-time oleh sistem namun karyawan pun dapat mengambil keputusan yang berbeda dari sistem otomatis tersebut sesuai kebutuhan maupun pertimbangan strategi bisnis.

Contoh Penerapan desentralisasi adalah penggunaan sensor dan aktuator yang terhubung dengan sistem CPS (Cyberphisical System). CPS adalah sebuah sistem komputasi yang bersifat otonom yang pengambilan keputusan atau luarannya didasari data yang diperoleh dari sensor-sensor sebagai input/masukan. contoh CPS diantaranya sistem autopilot pada pesawat dan sistem smartgird dalam jaringan listrik.

d. Virtualisasi

Virtualisasi yaitu membuat “lingkungan buatan” dengan menggunakan CPS agar dapat memonitoring dan mensimulasikan proses fisik dari sebuah proses produksi. Semakin transparan informasi dalam CPS dan semakin lengkapnya data agregat dari sensor-sensor akan membuat virtualisasi semakin mendekati proses produksi aseli yang ditiru.

Sistem virtual ini digunakan tak hanya untuk memonitoring dan mengendalikan aspek fisik dari suatu proses produksi tapi juga berguna dalam mengimplementasikan desain produksi serta membuat prototype digital dari proses produksi. Desain virtualisasi juga dimanfaatkan untuk pengecekan dan modifikasi sebelum sistem produksi secara fisik berjalan. Hal tersebut juga dapat dimanfaatkan dalam melatih karyawan atau tenaga kerja dalam menjalankan manual proses produksi, mendiagnosa proses produksi, memprediksi error dan sebagai panduan pemeliharaan sistem serta perbaikan malfungsi dalam suatu proses produksi. Contoh penerapan virtualisasi adalah penggunaan Virtual Reality (VR) dan Augmanted Reality (AR) pada sebuah proses produksi.

e. Beriorientasi pada Layanan

Idealnya paradigma industri manufaktur harus berubah yaitu tidak hanya menjual suatu produk saja namun juga menjual layanan dari produk yang dihasilkan. Sebagai strategi pemasaran, bahkan suatu produk dapat saja dijual hampir tanpa margin atau profit tetapi mereka mendapatkannya dari penjualan layanan atau servis produk. Strategi pemasaran tersebut akan mendorong peningkatan inovasi pada proses inti produksi. Hingga pada saatnya industri manufaktur akan menjual proses inti produksi sebagai layanan untuk industri lain. Penggunaan teknologi Cloud Manufacturing sangat berperan dalam transformasi model bisnis seperti ini.

Amazon.com menjadi perusahaan yang memanfaatkan proses inti mereka sebagai produk layanannya. Mereka “menjual” layanan cloud computing berbekal pengalaman mereka dalam menangani market place yaitu layanan Amazon Web Service (AWS). Contoh lain industri yang berorientasi pada layanan adalah PCBWay, mereka memberikan layanan produksi mereka yaitu pembuatan Printed Circuit Board (PCB) dan PCB assembly retail secara daring.

f. Respon yang Real-time

Yaitu kemampuan untuk merespon perubahan baik perubahan kebutuhan kustomer atau perubahan yang disebabkan malfungsi atau kegegalan sistem lainnya secara tepat waktu. Untuk merespon kebutuhan kustomer, arus informasi harus dapat diakses dan dianalisa secara realtime kemudian sistem akan menginvestigasi apakah memungkinkan untuk memenuhi kebutuhan berdasarkan sumber daya yang ada. Sistem harus memiliki tingkat modularitas yang memadai jika sekiranya diperlukan konfigurasi ulang dalam suatu proses produksi. Respon terhadap perubahan internal, monitoring dan pengendalian harus dilakukan secara real-time. Gangguan pun harus dideteksi tepat waktu, dan sistem harus memiliki kemampuan untuk pulih dengan cepat.

Contoh implementasi sistem realtime dalam industri adalah platform EcoStruxure yang dikembangkan Schneider Electric. EcoStruxure merupakan Industrial Internet of Things (IIoT) yang dapat terintegrasi dengan protokol-protokol IoT, bersifat plug-and-play dan memiliki arsitektur interoperabilitas berstandar yang dapat melacak kinerja dari proses produksi secara real-time.

Smart Factory di Indonesia

Pabrik Schneider Electric di Batam telah berhasil menerapkan prinsip-prinsip smart factory dan menjadi mercusuar Industri 4.0 di Indonesia dan Asia serta menjadi perintis dalam penerapan teknologi IIoT (Industrial Internet of Things). Mereka telah berhasil mengurangi 17% man-hours untuk maintenance and berhasil mengurangi 46% material sampah.

Schneider Electric memiliki teknologi otomasi untuk mendukung smart factory, diantaranya: Augmented Operator Advisor, Power Monitoring Expert, IoT Monitoring via Machine Advisor and Aveva Insight, Lean Digitalization System for Shop Floor Management, Virtual Reality for industrialization, Augmented Reality for Operator Training, Collaborative Robots, Automatic Guided Vehicles, Remote Assistance for Maintenance and Machine Learning.

Literatur:

Mabkhot, M; Hamari, A; Salah, B; Alkhalefah, H. Requirements of the Smart Factory System: A Survey and Perspective. Creativecommons. 2018

Radziwon, A.; Bilberg, A.; Bogers, M.; Skov, E. The Smart Factory: Exploring Adaptive and Flexible. Manufacturing Solutions. Procedia Eng. 2014, 69, 1184–1190

Hermann, M.; Pentek, T.; Otto, B. Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios: A Literature Review. Working Pap. 2015

Zawadzki, P.; Zywicki, K. Smart product design and production control for effective mass customization in
the industry 4.0 concept. Manag. Prod. Eng. Rev. 2016, 7, 105–112

Trappey, A.J.C.; Trappey, C.V.; Fan, C.Y.; Hsu, A.P.T.; Li, X.K.; Lee, I.J.Y. IoT patent roadmap for smart logistic service provision in the context of Industry 4.0. J. Chin. Inst. Eng. 2017, 40, 593–602

Penas, O.; Plateaux, R.; Patalano, S.; Hammadi, M. Multi-scale approach from mechatronic to Cyber-Physical Systems for the design of manufacturing systems. Comput. Ind. 2017, 86, 52–69.

https://www.se.com

Beben

Technology enthusiast.

1 Respon

  1. Bemo berkata:

    Mas Technology enthusiast. nice info gan. misal kalau kita mau telusuri lebih dalam. literasinya apa saja ya.
    trus, Schneider improvement nya 17% Manhour dan 46% sampah, untuk investasi costnya apakah bisa di bahas juga.

Tinggalkan Balasan

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.