Penggunaan digital twins dapat menjadi faktor penting dalam memaksimalkan kinerja dan fleksibilitas pabrik Industri 4.0. Open Platform Communications (OPC) adalah standar interoperabilitas untuk pertukaran data yang aman dan andal dalam lingkungan otomasi industri. OPC telah diperluas untuk mencakup arsitektur terpadu (UA), yang distandarisasi sebagai IEC 62541, yang mencakup kemungkinan mengintegrasikan digital twins dari setiap perangkat di pabrik, termasuk konektor.
FAQ ini dimulai dengan definisi digital twins dan bagaimana mereka dapat diintegrasikan ke dalam pabrik Industri 4.0. Kemudian kita melihat contoh konektor listrik pintar (SmEC) yang menghadirkan fungsionalitas kembar digital ke instalasi industri. Bagian ini ditutup dengan melihat secara singkat bagaimana data OPC UA PubSub dan shell administrasi aset (AAS) di cloud digunakan untuk mengimplementasikan SmEC.
Kembaran digital adalah representasi virtual dari objek atau sistem fisik. Ini mengintegrasikan semua data, model simulasi, pengujian, dan informasi lainnya dari objek fisik yang dihasilkan selama rekayasa, commissioning, operasi, dan layanan hingga akhir masa pakainya. Kembaran digital bukanlah representasi umum; itu secara khusus diikat ke perangkat individual, seperti konektor tunggal, dan melacak desain, produksi, dan penggunaannya di seluruh siklus hidupnya.
Kembar digital dapat menyediakan pelacakan dan analisis operasi di lantai pabrik hampir secara real-time hingga ke masing-masing mesin, sensor, dan komponen seperti konektor, serta mendukung peningkatan analisis, fleksibilitas proses, dan kualitas yang lebih tinggi.
Di Hannover Fair 2023, bersama dengan Microsoft (penyedia layanan cloud), SAP (evaluasi perangkat lunak dan data), dan Siemens (sebagai pengguna), HARTING mendemonstrasikan SmEC yang memanfaatkan OPC UA di konektor fisik, data OPC UA Pub/Sub, dan AAS di cloud untuk mendukung integrasi sebagai kembaran digital ke dalam pabrik virtual (Gambar 1). Konektor mencatat proses operasional dan data kondisi sepanjang siklus hidupnya.
Status konektor dikomunikasikan hampir secara real-time menggunakan OPC UA ke digital twin di cloud dan dapat digunakan untuk memantau proses pabrik secara aktif. Ketersediaan data sambungan, termasuk tegangan dan arus, memudahkan pemantauan status mesin yang terhubung. Selain itu, tiga status konektor dipantau:
- Unplugged
- Dicolokkan dan dikunci di tempatnya tanpa beban
- Dicolokkan dan dikunci di tempatnya saat ada beban
Kembaran digital konektor mencakup data seperti jumlah siklus kawin/tidak kawin dan dapat diintegrasikan dengan data lain tentang lingkungan pabrik, seperti suhu dan kelembapan sekitar, melalui kembaran digital pabrik. Informasi tersebut dapat digunakan untuk menjadwalkan pemeliharaan preventif, menghindari waktu henti, dan meningkatkan produktivitas.
Komunikasi Pub/Sub
Protokol komunikasi Pub/Sub di OPC UA tidak didasarkan pada struktur klien-server. Klien OPC UA yang mendukung Pub/Sub dapat berupa Penerbit yang mengirimkan data atau Pelanggan yang menerima data. Sistem harus menyertakan “broker” yang dapat menerima data dari penerbit dan mengirimkan data ke pelanggan (Gambar 2). Dalam aplikasi seperti pabrik Industri 4.0 dengan jumlah penerbit dan pelanggan yang besar, Pub/Sub jauh lebih efisien dibandingkan konektivitas pengirim-penerima langsung. OPC UA Pub/Sub tidak bergantung pada transportasi dan dapat dibawa melalui protokol datagram pengguna (UDP) atau transportasi telemetri antrian pesan (MQTT), tergantung pada kebutuhan aplikasi.
Cangkang administrasi aset
Industrial Digital Twin Association (IDTA), pengembang AAS, saat ini sedang melakukan standarisasi spesifikasi AAS sebagai bagian dari IEC 62378. AAS adalah elemen kunci yang mendukung pengembangan konektor digital twin. Demonstrasi di Hannover Fair menunjukkan bagaimana konten terakumulasi di AAS. Pertama, pembuat konektor menyediakan AAC SmEC dengan data manufaktur dasar dan, dalam hal ini, memanfaatkan sistem desain-ke-manufaktur NX CAD dari Siemens. Pada langkah selanjutnya, konektor dipasang di mesin tertentu. Terakhir, mesin dipasang di pabrik. SmEC mengirimkan nomor seri dan data pengidentifikasi lainnya kepada kembaran digital, status konektivitas, pengukuran daya yang diterapkan, dan identifikasi soket pasangan. Dalam demonstrasi tersebut, data dikirim ke cloud Microsoft Azure, tempat layanan Azure Digital Twin dan Azure Data Explorer digunakan untuk analitik.
Kesimpulan
Data OPC UA Pub/Sub dapat dikirim dari konektor dengan AAS tertanam untuk mendukung penerapan kembaran digital konektor di pabrik Industri 4.0. Kembaran digital berada di cloud dan dapat digunakan untuk mendukung analisis hampir real-time, menjadwalkan pemeliharaan preventif, dan memberikan informasi yang diperlukan untuk peningkatan proses berkelanjutan.
Referensi
Asosiasi Kembar Digital Industri
Interoperabilitas Industri dengan OPC UA dan AAS, OPC Foundation
Konektor Listrik Cerdas, Harting
The Asset Administration Shell: Menerapkan Digital twins untuk digunakan dalam Industrie 4.0, Platform Industrie 4.0
Kasus Penggunaan untuk Metode OPC UA, Pub/Sub, & Spesifikasi Pendamping, OPC Foundation