Industri 4.0 – Logistik transportasi dalam transisi

 

Industri 4.0 – sebuah istilah yang baru-baru ini menjadi populer, memicu banyak diskusi di industri dan politik. Dalam arti sebenarnya, Industri 4.0 merujuk pada proyek berorientasi masa depan dari Pemerintah Federal Jerman, yang membayangkan integrasi erat antara teknologi informasi dan manufaktur untuk mempersiapkan negara menghadapi tantangan masa depan.

Menurut dokumen strategi tersebut, revolusi industri keempat, yang didorong oleh perkembangan internet yang pesat, akan mengarah pada penggabungan dunia nyata dan virtual, yang pada akhirnya menghasilkan Internet of Things (IoT). Di sini, produk atau komponen itu sendiri terhubung dengan barang lain, pengguna, atau alat transportasi dan berkomunikasi satu sama lain untuk menghasilkan proses yang lancar dan bahkan lebih efisien.

Salah satu tanda pergeseran menuju Industri 4.0 adalah meningkatnya pentingnya jaringan sistem TI yang tertanam dalam proses produksi dan logistik, baik satu sama lain maupun dengan internet secara umum (yang disebut sistem siber-fisik, CPS). Perkembangan otomatisasi dan integrasi yang terus meningkat dan semakin cepat di industri diiringi oleh terciptanya teknologi pemantauan dan pengendalian yang semakin cerdas, yang memungkinkan perusahaan untuk mengelola dan mengoptimalkan seluruh jaringan penciptaan nilai mereka dalam waktu hampir nyata. Perkembangan ini pada akhirnya akan mengarah pada implementasi proses pengambilan keputusan yang sepenuhnya otonom dalam produksi dan transportasi.

Salah satu langkah menuju tujuan ini adalah pabrik cerdas yang belajar sendiri (Smart Factory). Fokusnya di sini adalah mengembangkan sistem dan proses produksi yang cerdas dan mengatur diri sendiri, serta menerapkan fasilitas produksi yang terhubung dalam jaringan dan saling berkomunikasi secara independen.

Logistik Cerdas: Logistik Masa Depan

dalam logistik transportasi cerdas juga semakin banyak diterapkan

Namun, sebenarnya apa itu teknologi pintar?

Ini adalah sistem berbantuan komputer yang secara otomatis mengontrol seluruh proses kerja dan mampu beroperasi secara mandiri, sehingga mengendalikan seluruh proses secara independen.

Logistik saat ini sangat berbeda dengan pergudangan dan pengiriman barang yang relatif satu dimensi beberapa tahun lalu. Hal ini disebabkan oleh teknologi web baru yang memungkinkan tingkat interaktivitas yang sepenuhnya baru antara para peserta. Dan perkembangan ini terus maju dengan pesat. Sistem transportasi yang sebagian atau bahkan sepenuhnya otomatis sudah diuji dalam berbagai aplikasi.

Pabrik Pintar – pabrik cerdas masa depan

Pusat Penelitian Kecerdasan Buatan Jerman (DFKI), bekerja sama dengan berbagai produsen, telah mengembangkan prototipe pertama dari pabrik cerdas masa depan – yang disebut Smart Factory. Fitur utamanya adalah komposisinya yang terdiri dari modul produksi independen yang berkomunikasi secara otonom satu sama lain menggunakan berbagai sistem informasi. Tenaga kerja manusia hanya berperan sebagai pendukung dalam proses produksi.

Tiga elemen kunci menjadi dasar pengembangan ini:

• produk cerdas yang dapat berkomunikasi
• sistem jaringan
• operator pembantu sistem

Produk cerdas, dengan bantuan sensor terintegrasi (misalnya, RFID atau Bluetooth), terus-menerus mendapatkan informasi tentang pesanan, material, dan data produksi terkini, sehingga memengaruhi proses manufakturnya sendiri. Sistem jaringan berkomunikasi dengan masing-masing produk cerdas melalui komponen CPS dan memantau setiap langkah kerja. Dalam sistem ini, operator manusia yang membantu pengguna diberi informasi langsung oleh produk tentang detail proses perakitan, termasuk langkah-langkah kerja yang diperlukan.

Pabrik Pintar dan Logistik Data

Di pabrik pintar, pemisahan tradisional antara perencanaan produksi dan pengendalian produksi dihilangkan. Sebagai gantinya, digunakan pendekatan terintegrasi, di mana mesin-mesin bertukar informasi dan perkiraan tentang proses produksi serta mengkoordinasikan langkah-langkah kerja selanjutnya. Data tentang aliran material, pemanfaatan mesin dan sistem penyimpanan, serta konsumsi sumber daya juga diintegrasikan ke dalam proses dan dipertimbangkan dalam perencanaan tindakan. Agar aliran informasi ini terus berdampak pada produksi yang sedang berlangsung, aliran informasi tersebut harus terjadi secara real-time antar perangkat.

Di sinilah peran logistik data menjadi sangat penting, karena harus memastikan bahwa semua data, baik data terkini maupun data yang diprediksi, tersedia dengan cepat dan komprehensif serta diteruskan tanpa kehilangan waktu.

Jenis produksi modern ini sama sekali tidak berakhir di gerbang pabrik pintar. Pendekatan manufaktur terintegrasi dan berorientasi pesanan, yang mencakup seluruh rantai nilai dari bahan baku hingga produk industri jadi, membutuhkan pemikiran lintas perusahaan dan, dari perspektif logistik data, jaminan pertukaran informasi yang lancar.

Tantangan yang dihadapi sangat besar. Di satu sisi, diperkirakan akan terjadi aliran data yang sangat besar, yang memerlukan reorganisasi komprehensif infrastruktur TI. Oleh karena itu, perluasan infrastruktur jaringan yang cepat sangat penting untuk keberhasilan proyek ini.

Selain perluasan kualitatif dan kuantitatif jalur data, logistik data menghadapi tantangan lain yang sangat kompleks dan saat ini banyak dibahas: memastikan keamanan data yang komprehensif. Selain menjamin ketersediaan data bagi pengguna yang berwenang, menjaga kerahasiaannya memainkan peran sentral. Akses tanpa izin, serta kehilangan atau pengungkapan data rahasia tanpa izin, harus dicegah dengan segala cara. Oleh karena itu, para profesional logistik data dihadapkan pada tugas untuk memajukan pengembangan dan pengoperasian konsep dan standar keamanan yang komprehensif.

Hubungan antara data dan logistik transportasi

Selain logistik data, logistik transportasi akan memainkan peran yang lebih penting lagi dalam konteks Industri 4.0. Hal ini secara khusus melibatkan jaringan lengkap dari semua objek yang terlibat dalam rantai transportasi. Di banyak area, ini sudah menjadi kenyataan dan digunakan setiap hari dalam berbagai aplikasi: perencanaan rute fleksibel berdasarkan kondisi lalu lintas atau cuaca yang diprediksi, dan manajemen arus lalu lintas yang didukung perangkat lunak hanyalah dua contohnya. Tetapi perkembangan teknologi tidak berhenti di situ. Pengenalan kendaraan cerdas dan otonom dalam infrastruktur transportasi berbasis Internet of Things akan membuka pintu bagi dimensi baru solusi logistik otomatis dan fleksibel.

Di bidang ini, data dan logistik transportasi berjalan beriringan, di mana data menyediakan informasi yang dibutuhkan untuk mengoptimalkan logistik transportasi. Semakin komprehensif pertukaran informasi kapasitas terkini, cuaca, lalu lintas, dan kendaraan, semakin efisien arus logistik yang terus berkembang dapat dikelola. Di era peningkatan produksi dan transportasi dengan ukuran batch yang semakin kecil (kata kunci: e-commerce), sisi manufaktur dan distribusi hampir sepenuhnya bergantung pada kinerja dan fleksibilitas logistik transportasi. Hanya jika logistik transportasi dapat menjamin bahwa bahan baku, produk setengah jadi, atau barang yang dapat dikirim tiba di lokasi tepat waktu, visi revolusi industri keempat secara umum, dan konsep pabrik pintar secara khusus, dapat terwujud.

Teknologi pintar diperkirakan akan mendominasi produksi cepat atau lambat. Tetapi bagaimana hal ini akan memengaruhi logistik pergudangan? Akankah perkembangannya berjalan dengan cara yang sama atau serupa?

Ada banyak tanda-tanda yang menunjukkan hal ini.

Sistem transportasi cerdas di gudang

Tren utama dalam intralogistik masa depan adalah pengenalan "sistem transportasi seluler" di gudang. Ini adalah sekumpulan kendaraan yang beroperasi secara otonom yang menggunakan pemindai laser, sensor inframerah, dan chip RFID untuk secara mandiri mendeteksi lingkungan sekitarnya dan bergerak secara otonom ke tujuan masing-masing.

Tanpa sistem kendali pusat, kendaraan-kendaraan ini menegosiasikan pesanan pengangkutan yang masuk di antara mereka sendiri, menetapkan aturan hak prioritas, dan bertukar data tentang posisi masing-masing di gudang. Karena setiap kendaraan memproses informasinya secara terdesentralisasi, seluruh sistem kendali didistribusikan ke banyak unit virtual. Jika terjadi kerusakan, sekumpulan kendaraan akan bereaksi dan menyelesaikan masalah tersebut sendiri.

Robot transportasi otonom

Di sinilah dua perusahaan, Kardex Remstar dan Servus Intralogistics, berperan, dengan Smart Factory mengembangkan solusi baru

Komponen inti dari solusi ini adalah sistem pengambilan dinamis dari Kardex Remstar dan sistem transportasi khusus dari Servus Intralogistics, yang terdiri dari robot transportasi otonom yang dipasang di rel. Produk kedua perusahaan ini telah tersedia secara terpisah untuk beberapa waktu. Yang baru adalah komponen-komponen tersebut digabungkan menjadi solusi keseluruhan yang efisien menggunakan perangkat lunak yang baru dikembangkan. Komponen yang dibutuhkan untuk perakitan disimpan dengan cara yang hemat ruang di lift penyimpanan vertikal, rak carousel, atau sistem penyimpanan kontainer Kardex Remstar. Pada saat pengambilan, sistem transportasi Servus secara otomatis mengambil komponen dari penyimpanan dan mengangkutnya ke stasiun kerja perakitan menggunakan robot transportasi otonom. Robot secara otomatis menerima informasi tentang langkah-langkah kerja yang dibutuhkan dan menyelesaikan semua langkah selanjutnya secara mandiri. Akibatnya, sistem Servus tidak memerlukan unit kontrol pusat, karena robot transportasi berkomunikasi langsung dengan robot transportasi dan stasiun kerja lainnya melalui inframerah, memungkinkan mereka untuk bereaksi terhadap lingkungan sekitarnya. Sistem transportasi Servus terbukti sangat fleksibel, karena memungkinkan perencanaan rute bebas di dalam aula pabrik dan beradaptasi secara optimal dengan struktur bangunan yang ada. Ini berarti rel dapat dipasang di titik mana pun – dari lantai hingga langit-langit – di ruang penyimpanan dan produksi.

Kecerdasan kelompok dari Institut Fraunhofer

Pendekatan yang pada dasarnya sebanding, tetapi dalam bentuknya saat ini lebih canggih, ditunjukkan oleh Institut Fraunhofer untuk Aliran Material dan Logistik sistem penyimpanan dan pengangkutan kontainer yang disebut Multishuttle.

Ide dasarnya adalah bahwa manfaat yang menentukan dari suatu sistem penyimpanan tidak hanya diukur dari kapasitas penyimpanan dan pengambilannya saja, tetapi juga dari kecepatan kontainer penyimpanan mencapai tujuannya. Para spesialis di Fraunhofer IML berasumsi bahwa proporsi sistem konveyor dan penyimpanan untuk pengangkut muatan kecil akan terus meningkat dalam logistik pergudangan dibandingkan dengan sistem konveyor dan penyimpanan palet. Hal ini disebabkan oleh pengurangan ukuran pengiriman yang terus menerus dan langkah-langkah pengurangan persediaan yang dihasilkan di industri dan perdagangan.

Ide awalnya melibatkan pengembangan sistem transportasi dengan kendaraan berpemandu rel yang hemat biaya. Kendaraan ini juga dimaksudkan untuk mampu menangani operasi penyimpanan dan pengambilan secara mandiri di dalam gudang, sehingga memungkinkan seluruh proses transportasi dari gudang ke tempat kerja tanpa penanganan lebih lanjut. Ide ini mengarah pada pengembangan yang disebut Multishuttle, yang beroperasi mirip dengan kendaraan transportasi Servus.

Namun, para insinyur dengan cepat menyadari keterbatasan solusi ini: sistem rel yang tidak fleksibel. Mereka kemudian mulai mengembangkan lebih lanjut multishuttle, yang dapat menavigasi gudang tanpa rel. Bekerja sama dengan Dematic, institut tersebut mengembangkan MultiShuttle Move, yang kompatibel dengan sistem rel konvensional tetapi juga dilengkapi dengan sasis yang dipasang di lantai dan sistem navigasi cerdas. Kendaraan ini dilengkapi dengan pemindai laser di bagian depan dan belakang, yang berfungsi baik untuk pencarian jalur maupun sebagai fitur keselamatan saat beroperasi di lantai. Dengan menggunakan teknologi pemosisian terintegrasi, kendaraan ini dapat bergerak sepenuhnya bebas di dalam ruang tanpa rel pemandu atau penanda tetap lainnya dan bereaksi secara dinamis terhadap perubahan. Hal ini meminimalkan kebutuhan akan teknologi konveyor tetap sekaligus mencapai fleksibilitas maksimum.

Dengan sistem inovatif ini, kendaraan pengangkut yang cerdas dan saling terhubung menangani semua operasi pengangkutan, misalnya, dari gudang bertingkat tinggi ke stasiun kerja tempat barang diproses atau diambil lebih lanjut. Para pembantu yang lincah ini tidak dipandu oleh perangkat lunak manajemen gudang, tetapi mengkoordinasikan diri mereka sendiri secara otonom tanpa kendali pusat. Karena jenis logistik gudang ini membutuhkan sejumlah besar pembantu kecil ini, perangkat lunak akan kewalahan oleh kompleksitas pengelolaan kawanan robot ini. Hal ini memungkinkan mereka untuk bergerak sepenuhnya bebas di dalam gudang bertingkat tinggi, baik di atas rel maupun di lantai.

Perangkat-perangkat tersebut berkomunikasi dan saling mengontrol menggunakan prinsip kecerdasan kelompok (swarm intelligence). Hal ini dicapai melalui penggunaan teknologi sensor yang baru dikembangkan dan dilengkapi dengan fungsi-fungsi seperti pelacakan radio, pengukuran jarak, dan navigasi. Ini memungkinkan setiap shuttle untuk selalu menemukan rute terpendek dan paling langsung ke tujuan mereka, berkoordinasi satu sama lain terkait penerimaan pesanan dan perencanaan rute yang optimal, sehingga memastikan throughput maksimum di gudang dan karenanya efisiensi.

Tabrakan juga dihindari oleh sistem sensor terintegrasi, yang secara otomatis menghentikan kendaraan jika tabrakan dengan perangkat lain atau orang akan segera terjadi. Jika tidak, aturan hak prioritas tetap berlaku di gudang, serupa dengan lalu lintas jalan raya.

Jika dibutuhkan sumber daya tambahan, kapasitas transportasi sistem dapat disesuaikan secara fleksibel dengan menambah jumlah kendaraan. Investasi pada fasilitas tetap tidak diperlukan.