Buku Masak untuk Membangun Lingkungan IoT Manufaktur

• Membangun lingkungan IoT yang sukses melibatkan tiga lapisan: lapisan “kue”, proses, pabrik, dan bisnis.
• Pembangun IoT dapat mengidentifikasi elemen pada tiga lapisan yang membentuk lingkungan IoT mereka.
• Dengan mengidentifikasi setiap lapisan dan elemennya, arsitek IoT dapat menetapkan proses IoT yang meneruskan tujuan bisnis perusahaan mereka.

Sektor industri, selama satu abad, telah berupaya membuat konversi material atau komponen menjadi produk menjadi lebih efisien.

Tidak mengherankan jika sektor manufaktur menjadi pemimpin dalam penerapan IoT, namun banyak produsen masih kesulitan memahami cara memperkenalkan dan menggunakan IoT dalam operasionalnya.

Bagi mereka yang melakukannya, berikut adalah resep sederhana untuk membangun lingkungan manufaktur IoT dan membantu Anda dalam prosesnya. Dalam pembahasan kali ini, kita akan menggunakan istilah “sensor” untuk perangkat IoT yang melaporkan suatu kondisi, “efektor” untuk kelas perangkat IoT yang dimaksudkan untuk memindahkan atau membuka sesuatu, dan “pengontrol” untuk perangkat IoT yang menghubungkan dan berinteraksi dengan sensor dan efektor.

Pandangan Tingkat Tinggi tentang Lingkungan IoT

Perusahaan telah berupaya keras untuk menerapkan IoT dan otomatisasi lantai pabrik, dan beberapa di antaranya telah mencapai kemajuan yang signifikan. Pendekatan terbaik dalam IIoT adalah membagi proyek IoT Anda menjadi tiga lapisan berbeda, seperti kue.

Struktur ini memungkinkan produsen untuk mencocokkan perangkat IoT dengan proses manufaktur, menyatukan proses tersebut ke dalam alur kerja pabrik, dan mengintegrasikan alur kerja tersebut dengan aplikasi bisnis yang memperoleh suku cadang dan bahan mentah serta menjual barang jadi.

Pendekatan tiga lapis ini memungkinkan pembangun lingkungan IoT untuk menerapkan proses IoT yang mencerminkan tujuan bisnis.

Bahan dari Proyek IIoT

Lapisan proses. Tidak seperti banyak aplikasi IoT yang dibangun dari sensor yang membaca kondisi dan “efektor” yang menggerakkan atau mengubah sesuatu di dunia nyata, manufaktur IoT biasanya dibangun dari proses tertentu, masing-masing terdiri dari perkakas yang diperlukan untuk melakukan langkah manufaktur, pekerja yang diperlukan. untuk menjalankannya, dan perangkat IoT perlu membungkus proses tersebut dalam amplop kontrol otomatis. Perangkat ini mencakup pengontrol lokal, dengan protokol perangkat dan bahasa pemrogramannya sendiri, yang mengubah perangkat IoT menjadi komponen aktif dari proses itu sendiri. Ini lapisan proses adalah dasar untuk pembuatan desain IoT.

Lapisan tepi pabrik. Manufaktur dimulai dengan proses, namun semua proses harus dikumpulkan ke dalam visi pabrik yang kohesif. Itulah tugas kue lapis kedua, yaitu lapisan tepi pabrik. Meskipun lapisan proses biasanya dibangun dari perangkat dan pengontrol khusus, lapisan tepi pabrik dibangun dari perangkat “kontrol tertanam” atau “komputasi tepi” yang kemungkinan besar akan menjadi semacam perangkat komputasi tujuan umum. Lapisan ini mengelola proses sehingga pekerjaan pabrik berjalan dengan tertib, dan keselamatan pekerja dan mesin di lantai pabrik terjamin.

Lapisan bisnis. Barang tidak muncul atau hilang secara ajaib dari sebuah pabrik. Produsen memiliki sistem perangkat lunak yang mendukung pengiriman suku cadang/bahan mentah, sering kali didasarkan pada prinsip-prinsip seperti manufaktur just-in-time (JIT) atau penjadwalan pengiriman JIT untuk meminimalkan inventaris. Ada juga sistem yang mengelola inventaris barang jadi dan memindahkannya ke saluran penjualan. Sistem-sistem ini membentuk lapisan bisnis yang terpenting, tempat aplikasi lama bertemu dengan IoT dan otomatisasi proses.

Resep Lingkungan IIoT

Karena lapisan proses adalah fondasi IIoT, strategi optimal dimulai dari sana:

• Lakukan inventarisasi antarmuka pemrograman aplikasi (API) keluaran dari setiap elemen proses di lantai pabrik. Catat API, persyaratan jaringan, format data, dan jenis informasi yang tersedia melalui masing-masingnya. Jika beberapa opsi didukung, bukan kemampuan masing-masing opsi.
• Verifikasi bahwa setiap antarmuka proses memperlihatkan cara mengoordinasikan langkah awal dan penyelesaian proses dengan aplikasi tingkat yang lebih tinggi. Juga, identifikasi sarananya
  “penghentian darurat” proses jika perlu.

Sekarang perhatikan hubungan antara lapisan proses dan lapisan tepi pabrik. Anda perlu membuat koneksi antara setiap proses pabrik di lapisan proses dan komputer edge di lapisan tepi pabrik, sehingga harus ada antarmuka yang didukung secara umum untuk koneksi ini.

• Untuk setiap calon sistem edge pabrik, lakukan inventarisasi semua API dan antarmuka jaringan yang didukung. Mungkin terdapat beberapa sistem operasi, middleware, atau paket aplikasi untuk perangkat edge, jadi jelajahi semuanya.
• Temukan kecocokan antara antarmuka lapisan proses yang tersedia dan sistem edge pabrik. Kecocokan yang cocok akan mendukung semua pertukaran pesan yang Anda butuhkan. Jika terdapat beberapa kecocokan yang cocok, temukan kombinasi jaringan/antarmuka yang sesuai dengan jumlah elemen lapisan proses terbanyak, untuk mengurangi kompleksitas pemrosesan tepi pabrik.
• Praktik terbaiknya adalah menyertakan tugas untuk mengubah semua aliran data lapisan proses di aplikasi edge pabrik menjadi struktur pesan data umum sebelum melakukan pemrosesan apa pun. Hal ini secara signifikan akan mengurangi upaya pengembangan dan pemeliharaan perangkat lunak, waktu, dan tingkat kesalahan.

Sekarang untuk membuat es kuenya. Lapisan bisnis pembuatan kue IoT bertanggung jawab atas integrasi dengan aplikasi yang menangani suku cadang, material, dan produk jadi. Ini juga merupakan tempat manufaktur IoT meninggalkan lingkungan pabrik lokal, baik untuk terhubung ke pusat data perusahaan atau ke aplikasi cloud publik.

• Dalam kebanyakan kasus, antarmuka yang tersedia dari sisi bisnis, yang tersedia untuk dihubungkan dengan lapisan tepi pabrik, cukup statis. Lakukan inventarisasi antarmuka ini dan dokumentasikan persyaratan dan kemampuannya.
• Inventarisasi antarmuka yang dapat didukung oleh sistem tepi pabrik, dan identifikasi jumlah terkecil antarmuka yang sesuai untuk koneksi ke lapisan bisnis.
• Berhati-hatilah dengan keamanan koneksi ini, karena koneksi ini mengekspos antarmuka ke aplikasi bisnis inti dan database.

Membangun Lingkungan IoT Membutuhkan Beberapa Sentuhan Akhir

Ada beberapa aturan umum dalam IIoT IoT yang harus diingat ketika menjelajahi opsi untuk ketiga lapisan kue IoT kami:

• Banyak pengguna lebih memilih koneksi kabel, seperti Ethernet, baik untuk koneksi lapisan tepi proses ke pabrik maupun koneksi lapisan tepi pabrik ke bisnis. Ini meningkatkan keamanan dan keandalan. Penggunaan kabel Ethernet berpelindung dapat mengurangi risiko gangguan listrik dari mesin.
• Jika jaringan nirkabel digunakan di lantai produksi, pertimbangkan untuk menggunakan hub terpisah, pisahkan jaringan pabrik dari penggunaan Wi-Fi lainnya. Pertimbangkan Wi-Fi 6 wajib untuk penerapan skala besar atau ketika pengguna lain akan berbagi jaringan Wi-Fi yang sama, dan gunakan fitur “warna” Wi-Fi 6 untuk memediasi kapasitas jaringan untuk aliran IoT yang penting. Perlu diketahui bahwa untuk mendapatkan manfaat maksimal dari Wi-Fi 6, Anda memerlukan kompatibilitas WiFi-6 di perangkat dan juga LAN.
• Keamanan adalah perhatian yang paling penting. Pastikan penerapannya menyertakan tombol darurat untuk menghentikan pergerakan dan melindungi pekerja dan peralatan.

Mendokumentasikan Lingkungan IoT Anda

Aturan utamanya adalah mendokumentasikan semuanya. Setiap keputusan yang diambil, setiap parameter konfigurasi, setiap elemen perangkat lunak atau perangkat harus didokumentasikan sepenuhnya, dengan pembaruan yang dilakukan seiring dengan perubahan, dan ditinjau secara berkala untuk memastikan tidak ada yang terlewat. Jika Anda gagal mendokumentasikan perangkat, koneksi, aplikasi dengan jelas, kemungkinan besar hal ini dapat menjadi sumber masalah di masa depan, yang beberapa di antaranya dapat berakibat serius.