Perancang Digital Twin Berbasis Simulasi untuk Smart Warehouse : Asset Administration Shell Framework

Abstract

Kebutuhan untuk meningkatkan fleksibilitas, optimalitas, dan transparansi proses industri meningkat karena tuntutan pelanggan sangat beragam dan penuh ketidakpastian. Teknologi Cyber-Physical System (CPS) saat ini sedang dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Hal ini dapat dicapai melalui Digital Twin (DT). Akan tetapi, penerapan DT masih terbatas dalam praktiknya saat ini dan tidak ada cara standar untuk mencapai integrasi. Asset Administration Shell (AAS) yang diusulkan oleh Plattform Industrie 4.0 muncul sebagai framework yang menjanjikan untuk mewujudkan DT secara standar. Studi literatur menunjukkan bahwa sebagian besar penelitian sebelumnya hanya mencapai DT statis dan hanya mempertimbangkan beberapa aset tertentu terutama aset yang tidak bergerak. DT dinamis hanya didukung oleh Virtual Reality (VR) yang tidak dapat digunakan untuk optimisasi maupun kemampuan kontrol. Oleh karena itu, penelitian ini berkontribusi dalam pengembangan DT dengan mengusulkan teknologi simulasi komputer 3 dimensi sebagai DT dinamis dengan mengikuti Reference Architecture Model Industrie 4.0 (RAMI 4.0) berdasarkan Framework AAS. Konsep yang diusulkan memungkinkan DT untuk melakukan pemantauan dinamis, optimisasi, dan pengendalian langsung. Studi kasus digunakan untuk verifikasi konsep yang diusulkan berupa smart warehouse di Taiwan dan aset yang dipertimbangkan adalah Automated Guided Vehicles (AGV), Operator, Konveyor, Forklift, dan Storage Rack. Penelitian ini terdiri dari 4 tahap. Pertama, AAS Variables Definition, mengidentifikasi aset dan data yang ingin dipertukarkan melalui AAS, mendefinisikan kapabilitas AAS, dan struktur AAS. Kedua, AAS Simulation Modeling, dengan membangun model simulasi menggunakan software Flexsim. Ketiga, AAS System Integration terdiri dari perancangan jaringan komunikasi dan pemodelan informasi. Dan terakhir, mendemonstrasikan 2 keuntungan utama menggunakan simulasi yaitu optimisasi berbasis simulasi untuk perencanaan kapasitas AGV dan pembuatan dashboard dinamis. Untuk mendukung komunikasi antar aset, penggunaan OPC Unified Architecture (OPC UA) dan Automation Markup Language (AutomationML) diusulkan. Sebagai hasil dari demonstrasi, optimisasi berbasis simulasi dilakukan untuk multi-objective dan dapat menentukan kapasitas optimal dari masing-masing AGV. Dashboard dinamis juga dibuat untuk memudahkan proses monitoring secara real time. Nantinya, data dari dasbor dapat diekspor ke database dan analisis prediktif dapat dilakukan. Berdasarkan kapabilitas tersebut, skenario industri 4.0 dapat diintegrasikan secara sistematis dan komprehensif.