Teknologi manufaktur cerdas mengubah produksi massal

Manufaktur Cerdas (SM)—penggunaan teknologi canggih dan sangat terintegrasi dalam proses manufaktur—merevolusi cara perusahaan beroperasi. Teknologi yang berkembang dan pasar yang semakin mengglobal dan digital telah mendorong produsen untuk mengadopsi teknologi manufaktur cerdas untuk mempertahankan daya saing dan profitabilitas.

Sebuah aplikasi inovatif dari Industrial Internet of Things (IIoT), sistem SM mengandalkan penggunaan sensor berteknologi tinggi untuk mengumpulkan data kinerja dan kesehatan vital dari aset penting organisasi.

Manufaktur cerdas, sebagai bagian dari transformasi digital Industri 4.0, menerapkan kombinasi teknologi baru dan alat diagnostik (misalnya, aplikasi kecerdasan buatan (AI), Internet of Things (IoT), robotika, dan augmented reality, antara lain) untuk mengoptimalkan perencanaan sumber daya perusahaan (ERP), membuat perusahaan lebih tangkas dan mudah beradaptasi. 

Artikel ini akan menjelajahi teknologi utama yang terkait dengan sistem manufaktur cerdas, manfaat mengadopsi proses SM, dan cara-cara di mana SM mentransformasi industri manufaktur.

Manufaktur Cerdas (SM) adalah proses yang canggih, bergantung pada jaringan teknologi baru yang bekerja secara kolaboratif untuk merampingkan seluruh ekosistem produksi.

Alat bantu utama SM meliputi yang berikut:

Industrial Internet of Things (IIoT)

IIoT adalah jaringan mesin, alat, dan sensor yang saling berhubungan yang berkomunikasi satu sama lain dan cloud untuk mengumpulkan dan berbagi data. Aset yang terhubung dengan IIoT membantu fasilitas manufaktur industri mengelola dan memelihara peralatan dengan memanfaatkan komputasi cloud dan memfasilitasi komunikasi antara mesin yang diaktifkan. Fitur-fitur ini menggunakan data dari beberapa mesin secara bersamaan, mengotomatiskan proses dan memberikan analisis yang lebih canggih kepada produsen.

Di lingkungan pabrik pintar, perangkat IIoT dimanfaatkan untuk meningkatkan akurasi machine vision, memonitor persediaan, serta melakukan analisis data demi optimalisasi proses produksi skala besar. 

IIoT tidak hanya memfasilitasi komunikasi dan pertukaran data diagnostik antar aset pintar yang terhubung internet sehingga perbandingan kondisi sistem dapat dilakukan secara instan, tetapi juga mendukung pengambilan keputusan yang lebih terinformasi dalam operasi produksi massal.

Kecerdasan Buatan (AI)

Salah satu manfaat paling signifikan dari teknologi AI dalam manufaktur pintar adalah kemampuannya untuk melakukan analisis data waktu nyata secara efisien. Dengan dukungan perangkat dan sensor IoT yang menangkap data dari berbagai mesin, peralatan, serta lini perakitan, algoritma yang didukung AI mampu memproses input tersebut secara cepat, mengidentifikasi pola dan tren, serta memberikan produsen pemahaman yang lebih mendalam mengenai kinerja proses produksi.

Perusahaan juga dapat menggunakan sistem AI untuk mengidentifikasi anomali dan cacat peralatan. Algoritma machine learning dan neural networks, misalnya, dapat membantu mengidentifikasi pola data dan membuat keputusan berdasarkan pola-pola tersebut, memungkinkan produsen untuk menangkap masalah kontrol kualitas di awal proses produksi.

Selain itu, memanfaatkan solusi AI sebagai bagian dari program pemeliharaan cerdas dapat membantu produsen:

• Menerapkan pemeliharaan prediktif
• Merampingkan manajemen rantai pasokan
• Mengidentifikasi bahaya keselamatan di tempat kerja

Robotika

Otomatisasi proses robotik (RPA) telah menjadi driver utama manufaktur pintar, dengan robot yang melakukan berbagai tugas yang berulang dan/atau berbahaya seperti perakitan, pengelasan, dan penanganan material. Teknologi robotika dapat melakukan tugas berulang lebih cepat dan dengan tingkat akurasi dan presisi yang jauh lebih tinggi daripada pekerja manusia, meningkatkan kualitas produk dan mengurangi cacat. 

Robotika juga sangat serbaguna dan dapat diprogram untuk melakukan berbagai tugas, menjadikannya ideal untuk proses manufaktur yang membutuhkan fleksibilitas dan kemampuan beradaptasi tinggi. Di pabrik Phillips di Belanda, misalnya, robot membuat pisau cukur listrik merek tersebut. Dan pabrik Fanuc Jepang menggunakan robot industri untuk memproduksi robot industri, mengurangi kebutuhan personel menjadi hanya empat supervisor per shift.

Mungkin yang paling signifikan, produsen yang tertarik dengan pendekatan SM dapat mengintegrasikan robotika dengan sensor IIoT dan analisis data untuk menciptakan lingkungan produksi yang lebih fleksibel dan responsif.

Komputasi cloud dan edge 

Komputasi cloud dan komputasi edge memainkan peran penting dalam cara pabrik manufaktur cerdas beroperasi. Komputasi cloud membantu organisasi mengelola pengumpulan dan penyimpanan data dari jarak jauh, menghilangkan kebutuhan akan perangkat lunak dan perangkat keras lokal dan meningkatkan visibilitas data dalam rantai pasokan. Dengan solusi berbasis cloud, produsen dapat memanfaatkan aplikasi IIoT dan teknologi berpikiran maju lainnya (seperti komputasi tepi) untuk memantau data peralatan real-time dan meningkatkan skala operasi mereka dengan lebih mudah.

Di sisi lain, komputasi edge adalah paradigma komputasi terdistribusi yang membawa komputasi dan penyimpanan lebih dekat ke operasi manufaktur, daripada menyimpannya di pusat data. Dalam konteks manufaktur cerdas, komputasi edge menerapkan sumber daya dan penyimpanan di tepi jaringan—lebih dekat ke perangkat dan mesin yang menghasilkan data—memungkinkan pemrosesan yang lebih cepat dengan volume data peralatan yang lebih tinggi.

Komputasi edge dalam manufaktur cerdas juga membantu produsen melakukan hal berikut:

• Mengurangi persyaratan bandwidth jaringan, masalah latensi, dan biaya yang terkait dengan transmisi big data jarak jauh.
• Memastikan data sensitif tetap berada dalam jaringan mereka sendiri, meningkatkan keamanan dan kepatuhan.
• Meningkatkan keandalan operasional dan ketahanan dengan menjaga sistem penting tetap berfungsi selama waktu henti pusat data dan/atau gangguan jaringan.
• Mengoptimalkan alur kerja dengan menganalisis data dari berbagai sumber (misalnya, tingkat inventaris, kinerja mesin, dan permintaan pelanggan) untuk menemukan area untuk perbaikan dan meningkatkan interoperabilitas aset.

Bersama-sama, komputasi edge dan komputasi cloud memungkinkan organisasi untuk memanfaatkan perangkat lunak sebagai layanan (SaaS), memperluas aksesibilitas teknologi ke berbagai operasi manufaktur yang lebih luas.

Dalam lingkungan manufaktur, di mana pengambilan keputusan yang terlambat bisa sangat memengaruhi hasil produksi, komputasi cloud dan edge memungkinkan perusahaan dengan cepat mendeteksi dan menangani kerusakan peralatan, cacat kualitas, atau hambatan di lini produksi.

Blockchain

Blockchain adalah buku besar bersama yang membantu perusahaan mencatat transaksi, melacak aset, dan meningkatkan keamanan siber dalam jaringan bisnis. Dalam sistem eksekusi manufaktur cerdas (MES), blockchain menciptakan catatan abadi dari setiap langkah dalam rantai pasokan, dari bahan baku hingga produk jadi. Dengan menggunakan blockchain untuk melacak pergerakan barang dan bahan, produsen dapat memastikan bahwa setiap langkah dalam proses produksi transparan dan aman, mengurangi risiko penipuan dan meningkatkan akuntabilitas.

Blockchain juga dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi rantai pasokan dengan mengotomatiskan banyak proses yang terlibat dalam pelacakan dan memverifikasi transaksi. Misalnya, sebuah organisasi dapat menggunakan kontrak cerdas—kontrak yang melaksanakan sendiri dengan ketentuan perjanjian yang ditulis langsung ke baris kode—untuk memverifikasi keaslian produk, melacak pengiriman, dan melakukan pembayaran. Langkah ini dapat membantu mengurangi waktu dan biaya yang terkait dengan proses manual, sekaligus meningkatkan akurasi dan mengurangi risiko kesalahan.

Teknologi blockchain dapat dimanfaatkan oleh produsen guna menjaga hak kekayaan intelektual melalui pencatatan kepemilikan yang aman, sekaligus memperkuat inisiatif keberlanjutan dengan memantau jejak lingkungan dari proses produksi.

Kembaran digital

Kembaran digital telah menjadi konsep yang semakin populer di dunia manufaktur pintar. Kembaran digital adalah replika virtual dari objek fisik atau sistem yang dilengkapi dengan sensor dan terhubung ke internet, memungkinkannya mengumpulkan data dan memberikan insight kinerja real-time. Kembaran digital digunakan untuk memantau dan mengoptimalkan kinerja proses manufaktur, mesin, dan peralatan. 

Dengan mengumpulkan data sensor dari peralatan, kembaran digital dapat deteksi anomali, mengidentifikasi potensi masalah, dan memberikan insight tentang cara mengoptimalkan proses produksi. Produsen juga dapat menggunakan kembaran digital untuk menyimulasikan skenario dan menguji konfigurasi sebelum menerapkannya dan untuk memfasilitasi pemeliharaan dan dukungan jarak jauh.

Pencetakan 3D

Pencetakan 3D, juga dikenal sebagai manufaktur aditif, adalah teknologi yang berkembang pesat yang telah mengubah cara perusahaan merancang, membuat prototipe, dan memproduksi produk. Pabrik pintar terutama menggunakan pencetakan 3D untuk memproduksi suku cadang dan komponen yang kompleks dengan cepat dan tepat.

Proses manufaktur tradisional seperti cetakan injeksi dapat dibatasi oleh kompleksitas geometri bagian prototipe, dan mereka mungkin memerlukan beberapa langkah dan operasi untuk menghasilkan. Dengan pencetakan 3D, produsen dapat menghasilkan geometri kompleks dalam satu langkah, mengurangi waktu dan biaya produksi.

Pencetakan 3D juga dapat membantu perusahaan:

• Mengembangkan produk dan komponen yang disesuaikan dengan menggunakan file desain digital.
• Membangun dan menguji prototipe langsung di area produksi.
• Memungkinkan produksi sesuai permintaan agar pengelolaan persediaan menjadi lebih efisien dan mudah.

Analisis prediktif 

Manufaktur cerdas sangat bergantung pada analisis data untuk mengumpulkan, memproses, dan menganalisis data dari berbagai sumber, termasuk sensor IIoT, sistem produksi, dan sistem manajemen rantai pasokan. Dengan menggunakan teknik analisis data tingkat lanjut, analisis prediktif dapat membantu mengidentifikasi inefisiensi, kemacetan, dan masalah kualitas secara proaktif.

Manfaat utama analisis prediktif di sektor manufaktur adalah kemampuannya untuk meningkatkan deteksi cacat, memungkinkan produsen mengambil tindakan pencegahan untuk mencegah waktu henti dan kegagalan peralatan. Analisis prediktif juga memungkinkan organisasi untuk mengoptimalkan jadwal pemeliharaan untuk menentukan waktu terbaik untuk pemeliharaan dan perbaikan.

Solusi manufaktur cerdas, seperti IBM® Maximo Application Suite, menawarkan sejumlah manfaat dibandingkan dengan pendekatan manufaktur yang lebih tradisional, termasuk yang berikut:

• Peningkatan efisiensi: Manufaktur cerdas dapat meningkatkan efisiensi organisasi dengan mengoptimalkan proses produksi dan memfasilitasi inisiatif konvergensi data. Dengan memanfaatkan teknologi informasi baru, produsen dapat meminimalkan kesalahan produksi, mengurangi limbah, menurunkan biaya, dan meningkatkan efektivitas peralatan secara keseluruhan.
• Peningkatan kualitas produk: Manufaktur cerdas membantu perusahaan menghasilkan produk berkualitas lebih tinggi dengan meningkatkan kontrol proses dan pengujian produk. Menggunakan sensor IIoT dan analisis data, produsen dapat memantau dan mengontrol throughput produksi secara real time, mengidentifikasi dan memperbaiki masalah sebelum berdampak pada kualitas produk.
• Peningkatan fleksibilitas: Manufaktur cerdas membuat produksi lebih fleksibel, membantu produsen cepat menyesuaikan diri dengan perubahan permintaan pasar dan memanfaatkan hasil forecasting secara optimal. Melalui pemanfaatan robotika dan teknologi AI, produsen mampu melakukan reconfigurasi lini produksi secara cepat sepanjang siklus operasional untuk menyesuaikan perubahan desain maupun volume produksi, yang pada akhirnya mengoptimalkan rantai nilai.

IBM® Maximo Application Suite adalah sistem manajemen aset perusahaan komprehensif yang membantu organisasi mengoptimalkan kinerja aset, memperpanjang umur aset, dan mengurangi waktu henti yang tidak direncanakan. IBM® Maximo menyediakan pengguna platform berbasis cloud didukung AI terintegrasi dengan kemampuan CMMS komprehensif yang menghasilkan analitik data canggih dan membantu manajer pemeliharaan membuat keputusan yang lebih cerdas dan lebih berbasis data.