Internet Industri, sebagai model bisnis dan paradigma aplikasi baru yang dibentuk oleh integrasi mendalam antara-teknologi informasi generasi mendatang dengan ekonomi industri, berfungsi sebagai landasan penting bagi perusahaan industri untuk mencapai transformasi digital. Dalam beberapa tahun terakhir, berbagai solusi terintegrasi telah muncul melalui inovasi yang disesuaikan dengan karakteristik produksi dan permasalahan di industri-industri utama. Contohnya mencakup kolaborasi rantai pasokan dalam-manufaktur peralatan kelas atas, pengoperasian dan pemeliharaan peralatan utama dari jarak jauh, konservasi energi dan pengurangan emisi di industri baja, serta pemantauan keselamatan produksi di sektor petrokimia. Solusi-solusi ini sepenuhnya memanfaatkan efek agregasi dan amplifikasi internet industri, mendorong transformasi digital di bidang manufaktur dan memberikan nilai inti dalam peningkatan kualitas, pengurangan biaya, dan peningkatan efisiensi.
Platform Internet industri memberikan kemampuan untuk menggabungkan, mengintegrasikan, menyimpan, memproses, menghitung, dan menganalisis data industri dalam jumlah besar, sehingga memungkinkan perusahaan membangun platform data kontrol operasional siklus hidup yang terpadu dan penuh. Banyak teknologi-terkait platform yang mengalami iterasi dan kemajuan berkelanjutan (misalnya, komponen layanan mikro, kontainer, pemrosesan data batch, pemrosesan aliran). Teknologi ini semakin memberdayakan kita untuk melakukan-analisis mendalam terhadap data industri yang heterogen dan masif sekaligus mempercepat akumulasi pengetahuan industri, pemisahan perangkat keras dan perangkat lunak, serta penerapan aplikasi inovatif secara cepat. Namun, kami menyadari bahwa teknologi-sumber terbuka dan canggih ini pada dasarnya adalah alat untuk membantu perusahaan mencapai manufaktur cerdas-bukan tujuan akhirnya. Dengan memanfaatkan platform tersebut, perusahaan besar dapat mengoptimalkan produksi di seluruh lingkup manufaktur, meningkatkan keseluruhan rantai nilai aset dan operasi, dan pada akhirnya mencapai optimalisasi nilai{11}}siklus hidup yang luas. Misalnya, Grup Perusahaan Minyak Nasional Abu Dhabi (ADNOC) memanfaatkan pusat komando digital panorama untuk memantau dan mengoptimalkan aset dan kinerja operasional 14 perusahaan yang beroperasi secara terpusat dari kantor pusatnya. Melalui solusi seperti pemeliharaan prediktif dan pengoptimalan rantai nilai, perusahaan ini telah mengidentifikasi potensi peluang pengoptimalan nilai senilai $60 juta hingga $100 juta untuk grup tersebut (menyediakan solusi pengoptimalan rantai nilai minyak dan gas, mengintegrasikan rantai nilai aset dan operasional, serta memaksimalkan keuntungan produksi dan operasional).
Internet Industri menawarkan banyak solusi dalam skenario seperti perluasan layanan, kolaborasi jaringan, dan penyesuaian yang dipersonalisasi dengan menghubungkan perusahaan, pengguna, dan produk. Namun, hal ini masih dalam tahap eksplorasi untuk skenario produksi cerdas, dan perusahaan masih menghadapi tantangan signifikan dalam operasi produksi.
Tantangan yang Dihadapi Perusahaan Manufaktur Saat Ini
Tantangan Pasar: Ketidakpastian ekonomi dan pasar global memaksa produsen untuk segera menyesuaikan strategi guna beradaptasi dengan permintaan pasar yang lebih sering dan{0}}bergerak lebih cepat sambil menghadapi fluktuasi biaya bahan mentah dan energi. Tren ini memaksa perusahaan untuk memikirkan kembali pendekatan operasional mereka: mereka harus terus meluncurkan produk baru sekaligus memperpendek siklus pengadaan peralatan, jadwal pengembangan produk baru, dan-waktu-memasarkan. Mereka perlu membangun model bisnis pengoptimalan yang terkoordinasi-rantai pasokan-yang didorong oleh permintaan dan sistem produksi yang fleksibel seperti-produksi lini campuran-skala besar-yang sangat penting bagi sektor manufaktur yang terpisah.
Tantangan Sumber Daya Manusia dan Retensi Pengetahuan: Seiring dengan pensiunnya generasi pekerja yang lebih tua, keahlian yang mereka miliki dalam sistem kontrol, operasi, dan pemeliharaan berisiko hilang. Perusahaan industri menghadapi tantangan besar akibat transisi tenaga kerja. Generasi baru digital native mengharapkan pengetahuan otomasi industri tertanam dalam sistem yang mereka gunakan, sementara talenta OT tradisional menjadi semakin langka.
Tantangan dalam Total Biaya dan Kepatuhan: Bagaimana mengoptimalkan dan mengurangi biaya untuk proyek konstruksi baru dan biaya operasional sambil mematuhi undang-undang dan peraturan perlindungan lingkungan nasional yang semakin ketat untuk memungkinkan pembangunan berkelanjutan.
Para manajer industri berharap bahwa Industri 4.0 dan teknologi Internet Industri akan membantu mereka mengatasi tantangan-tantangan baru ini. Analis industri memperkirakan bahwa teknologi produksi-generasi berikutnya yang lebih fleksibel dapat meningkatkan produktivitas manufaktur sebesar 30%. Namun, penelitian juga menunjukkan bahwa 60% perusahaan gagal memajukan proyek mereka setelah tahap percontohan. Hasil ini berasal dari beragam faktor yang terkait dengan personel, proses, dan teknologi. Di bidang teknologi, sebagian besar produsen berjuang untuk mendapatkan keuntungan yang lebih tinggi dari inovasi ini, terutama karena sistem pabrik operasional mereka tetap tertutup dan merupakan sistem kepemilikan. Sejak tahun 1970an, ketika sistem DCS dan PLC memasuki otomasi industri, sistem berpemilik telah berkembang. Hingga saat ini, pasar telah berkembang berdasarkan model bundling perangkat keras-perangkat lunak, dengan setiap vendor otomatisasi dan sistem informasi menciptakan ekosistem perangkat lunaknya sendiri. Hal ini memaksa pengguna untuk memelihara beberapa sistem OT dan TI, sehingga menumbuhkan ketergantungan yang tinggi pada vendor sistem.
Kemacetan Saat Ini di Tepian Internet Industri
Non-Arsitektur Digital-Sebagian besar sistem otomasi modern sangat dioptimalkan untuk kontrol-waktu nyata, namun gagal memanfaatkan teknologi maju pesat yang muncul dari domain TI. Teknologi-tercanggih digital-termasuk analitik, kecerdasan buatan/pembelajaran mesin, pendekatan-berorientasi objek, dan arsitektur-berorientasi layanan-sangat penting untuk mencapai manufaktur cerdas.
Perangkat Keras-Model Bisnis Terpusat-Meskipun peningkatan perangkat keras dapat mengoptimalkan lingkungan kontrol yang ada, hal tersebut bukanlah aspek terpenting dalam transformasi digital. Kunci sebenarnya terletak pada inovasi berbasis perangkat lunak-yang secara cerdas mengatasi tantangan teknologi operasional. Akibatnya, nilai bisnis terus bergeser dari model-yang digerakkan oleh perangkat keras ke model yang digerakkan oleh perangkat lunak-.
Keterbatasan Sistem Kepemilikan-Saat ini, aplikasi otomatisasi yang dikembangkan untuk satu sistem tidak dapat berjalan di sistem lain. Namun, selama beberapa dekade terakhir di bidang TI, sistem operasi terbuka seperti Linux telah mendorong-pengembangan aplikasi pihak ketiga, memungkinkan perluasan ekosistem secara cepat dan penciptaan portofolio perangkat lunak yang kaya yang memenuhi kebutuhan bisnis di berbagai industri dan segmen pasar. Sayangnya, sistem kepemilikan di sektor industri menimbulkan hambatan terhadap inovasi: pengguna tidak dapat meningkatkan sistem produksi dengan biaya yang wajar-efektif atau mengintegrasikan dan mencocokkan produk-di-terbaik di kelasnya dari pemasok yang berbeda. Kecepatan inovasi mereka dibatasi oleh ketergantungan mereka pada vendor sistem berpemilik. Hambatan-hambatan ini pada akhirnya meningkatkan total biaya perusahaan.
Bagi produsen peralatan asli (OEM), tantangannya terletak pada menyeimbangkan dua prioritas: memanfaatkan kemampuan proses debug virtual selama desain modular untuk menjembatani dunia virtual dan fisik-sehingga mengurangi biaya, memitigasi risiko, dan mempercepat waktu-ke-memasarkan-sekaligus meningkatkan layanan bernilai tambah-mesin untuk memperluas pasar dan mendorong pertumbuhan bisnis.
Integrator sistem (SI) menghadapi kesenjangan kritis: sistem otomasi tidak memiliki alat yang menghubungkan domain TI dan OT. Pada akhirnya, mereka terpaksa menginvestasikan sumber daya manusia dalam jumlah besar untuk mengembangkan solusi khusus yang sangat kompleks. Yang terpenting, layanan yang dipesan khusus tersebut sulit untuk ditiru secara luas di pasar. Mereka mencari blok fungsional perangkat lunak yang melindungi pengetahuan industri dan solusi khusus industri, sehingga mengurangi upaya rekayasa bernilai rendah (dengan menggunakan kembali objek dan algoritma proses di beberapa proyek). Hal ini memungkinkan para ahli teknis mereka untuk lebih fokus dalam menyelesaikan permasalahan dan tantangan dalam proses Manufaktur, Operasi, dan Pemeliharaan (MOM), yang pada akhirnya menciptakan nilai yang lebih besar.
Di sisi-pengguna akhir (UE), untuk mengatasi tantangan ini diperlukan pengelolaan sistem yang komprehensif untuk meminimalkan waktu henti yang tidak direncanakan, memastikan pengiriman produk selama musim puncak, dan mengurangi ketergantungan pada dukungan teknis eksternal. Ada keinginan untuk sistem/lini produksi yang fleksibel untuk memastikan kelincahan manufaktur, memungkinkan fleksibilitas produksi yang lebih besar ketika permintaan berubah atau jadwal pemeliharaan berubah.
Penyelesaian masalah ini secara efektif dan benar-benar membangun ekosistem industri digital yang "ditentukan perangkat lunak{0}}industri" memerlukan penanganan sistem, standar, dan tantangan ekosistem OT tertutup pada sumbernya. Hal ini memerlukan penerapan sistem dan standar otomatisasi terbuka sekaligus mengintegrasikan kemampuan teknis tambahan untuk mempercepat konvergensi TI-OT.
Masa Depan Sistem Otomasi Terbuka
Arsitektur sistem otomasi di masa depan pasti akan berkembang menuju keterbukaan, penerapan terdistribusi, dan keamanan bawaan. Teknologi otomasi industri dan komputasi tepi menjadi fondasi sistem terbuka ini. Dibandingkan dengan sistem kepemilikan tradisional, arsitektur otomasi terbuka akan menunjukkan transformasi berikut:
Terbukti bahwa arsitektur otomasi terbuka mempercepat pengembangan teknik, meningkatkan ketangkasan sistem, fleksibilitas produksi, dan efisiensi secara keseluruhan. Pergeseran ini mewakili lebih dari sekadar peningkatan teknis-pergeseran ini secara mendasar mendefinisikan ulang cara proses dan mesin dirancang. Pemrograman-jangka panjang dan bernilai-rendah untuk pengontrol berpemilik akan bertransisi ke sistem otomatisasi plug-and-play. Sistem ini akan memanfaatkan blok fungsi perangkat lunak yang ekstensif dan tervalidasi secara menyeluruh yang dikembangkan oleh ekosistem yang luas. Mereka akan berjalan di beragam perangkat keras dari berbagai vendor-yang mencakup sistem kontrol tertanam hingga perangkat intelijen edge yang canggih.
Standar terbuka sangat penting untuk membangun sistem otomasi terbuka, dan IEC 61499 adalah standar utama yang membuka batasan baru ini. Dengan mendefinisikan aturan pemodelan berorientasi objek, ia merangkum model kontrol dan algoritme objek yang dikontrol ke dalam "kotak hitam" (blok fungsi perangkat lunak). Blok fungsi terverifikasi ini dapat digunakan kembali di berbagai skenario, sehingga secara signifikan mengurangi upaya pemrograman yang berulang. Bagi pengguna, cukup memahami fungsionalitas yang disediakan tanpa perlu mengetahui detail implementasi, sehingga melindungi kekayaan intelektual pengembang. Tidak seperti blok fungsi tradisional, blok fungsi yang ditentukan oleh standar ini beroperasi berdasarkan pemicu peristiwa, bukan pemindaian siklik. Hal ini selaras dengan konsep-berorientasi objek dan pendekatan pemrograman dalam domain TI, menjadikannya teknologi konvergensi TI/OT yang alami. Ini memfasilitasi peningkatan efisiensi CPU pengontrol dan penyeimbangan beban, sangat cocok untuk sistem terdistribusi, dan memungkinkan integrasi teknologi TI canggih ke dalam sistem otomasi. Standar ini selanjutnya mendefinisikan aturan untuk model aplikasi, model sistem, dan model perangkat/sumber daya. Integrasinya memungkinkan pengguna merancang aplikasi secara independen dari perangkat keras otomasi yang mendasarinya. Pendekatan abstraksi perangkat keras ini memperpendek jadwal proyek dan mengurangi ketergantungan pada produsen peralatan. Dikombinasikan dengan pengembangan blok fungsi yang berorientasi objek, hal ini secara signifikan menyederhanakan penyesuaian online untuk lini produksi dan peralatan. Tentu saja, standar ini juga menyediakan metode untuk menyusun blok fungsi dasar menjadi blok gabungan dan untuk menghubungkan berbagai blok fungsi dengan cepat (melalui tarik{15}}dan-lepas sederhana), sehingga secara signifikan mengurangi beban kerja debug pemrograman perangkat lunak dan tingkat kesalahan program. Singkatnya, mencapai interoperabilitas perangkat, kemampuan konfigurasi ulang sistem, dan portabilitas perangkat lunak adalah tujuan intinya. Organisasi seperti Open Process Automation Forum (OPAF) dan International Association of Process Industry Automation Users (NAMUR), yang saat ini dipimpin oleh partisipasi-pengguna akhir, menganjurkan peralihan dari framework sistem otomasi milik sendiri yang sudah ada berdasarkan standar ini-ilustrasi terbaik dari upaya ini.
Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi edge computing juga mengalami perkembangan pesat. Teknologi container menyediakan metode efektif untuk pembaruan/peningkatan aplikasi secara batch untuk kontrol edge dan memastikan transmisi dan pemrosesan data tepat waktu. Teknologi container, terutama Docker, dan alat orkestrasi container seperti Kubernetes kini sudah semakin matang. Arsitektur layanan mikro terus meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya di edge, mendorong pemisahan fungsi dan penggunaan kembali, mempercepat pengembangan aplikasi, dan telah menjadi tren utama dalam teknologi komputasi edge. Standar seperti OPC UA dan Time-Sensitive Networking (TSN) menyediakan kerangka kerja internasional dan jaringan deterministik untuk interkonektivitas perangkat lapangan, yang memenuhi beragam persyaratan transmisi dan pertukaran data dalam aplikasi industri. Integrasi teknologi informasi dan komunikasi generasi berikutnya dengan teknologi standar IEC 61499 akan mempercepat kemajuan otomatisasi terbuka. Keterbukaan ini tidak hanya mencakup standar tetapi juga jaringan, perangkat keras, perangkat lunak, dan arsitektur sistem, yang meletakkan dasar yang kuat untuk mencapai digitalisasi, jaringan, dan kecerdasan di pabrik dan bengkel.
Otomatisasi terbuka akan mendorong perkembangan pesat Internet Industri, yang pada akhirnya mengatasi masalah yang dihadapi pengguna akhir, integrator sistem, dan OEM. Pendekatan ini menghasilkan produksi yang fleksibel, mempersingkat waktu-ke-pasar, mengurangi waktu dan biaya teknis, meningkatkan efisiensi operasional dan produksi, serta melindungi kekayaan intelektual. Memang benar, studi perbandingan baru-baru ini yang dilakukan oleh perusahaan-pihak ketiga internasional menyoroti hal ini secara efektif: Untuk menyelesaikan proyek otomasi skala kecil-yang umum (tugas-tugas termasuk membuat aplikasi, mengimpor database yang relevan, membuat logika, mengonfigurasi perangkat, mengembangkan HMI, dan menerapkan proyek), perangkat lunak otomasi tradisional memerlukan waktu 40 jam. Sebaliknya, penggunaan sistem otomasi terbuka mengurangi waktu tersebut sebesar 68%. Untuk menguji ketangkasan sistem, pengontrol ditukar secara manual antar perangkat dan pengontrol baru dikonfigurasi untuk perangkat asli. Operasi ini terbukti rumit dengan sistem kepemilikan tradisional, sedangkan sistem otomasi terbuka mengeksekusinya 70% hingga 80% lebih cepat.
Singkatnya, apakah Internet Industri di masa depan dapat mengatasi hambatan yang ada saat ini dan lebih memajukan transformasi digital perusahaan industri secara mendalam dan luas bergantung pada pembentukan sistem otomasi terbuka yang dibangun berdasarkan konsep, arsitektur, dan standar baru. Sistem kepemilikan tradisional-yang berpusat pada perangkat keras akan digantikan oleh sistem terbuka-yang berpusat pada perangkat lunak. Lebih banyak teknologi cloud akan diterapkan pada edge computing, sehingga memungkinkan sejumlah besar talenta TI untuk berintegrasi secara mendalam dengan pengetahuan aplikasi industri dalam kerangka terbuka ini. Kita dapat memperkirakan bahwa Internet Industri akan membentuk jalur ke depan yang sehat dan berkelanjutan dengan memanfaatkan ekosistem terbuka ini.