Untuk optimalkan produksi manufaktur, contohnya industri otomotif dapat melakukan time-sensitive networking (TSN) atau jaringan sensitif waktu sebagai fondasi pembangunan sistem produksi yang presisi, cepat, dan siap ekspansi.
Penulis/editor: Rayendral L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer (sumber): Guna optimalkan produksi manufaktur sejalan dengan arah transformasi ke smart factory yang sudah digencarkan oleh pelaku industri lokal sejak beberapa tahun lalu.
Pabrik semakin terdigitalisasi, penggunaan robot, sensor, dan mesin otomatis makin masif di pelbagai sektor termasuk industri otomotif di Indonesia.
Meski wireless digunakan untuk menghubungkan perangkat tanpa kabel, namun hal itu ternyata tidak cukup—terutama untuk data yang harus dikirim tepat waktu.
Di era Industri 4.0, efisiensi dan presisi menjadi standar baru di sektor manufaktur. Namun, ketika pabrik mulai bergantung pada jaringan nirkabel, muncul satu tantangan utama: bagaimana memastikan data tetap tiba tepat waktu?
Solusinya adalah jaringan sensitif waktu atau time-sensitive networking (TSN) yakni teknologi jaringan yang menjamin pengiriman data secara real-time dengan latensi rendah. TSN cocok untuk lingkungan industri di mana delay sekecil apa pun bisa mengganggu proses produksi.
TSN berfungsi layaknya polisi lalu lintas digital yang mengatur jalur prioritas untuk data penting.
Pemanfaatan TSN sebagai solusi untuk mengatur lalu lintas data di pabrik secara presisi. Teknologi ini memastikan data dari robot, sensor, atau mesin tiba tepat waktu — bahkan dalam kondisi jaringan yang sibuk sekalipun.
Mengapa TSN penting bagi industri manufaktur? Memastikan sinkronisasi antar mesin dalam proses produksi. Mendukung sistem otomatisasi dan robotik dan meningkatkan keandalan koneksi nirkabel di lingkungan industri.
TSN mengurangi potensi downtime akibat keterlambatan komunikasi data. Teknologi nirkabel dapat membuat ruang produksi lebih efisien dan dinamis, tetapi ini melibatkan tantangan besar.
Semua data harus tiba di tempat yang tepat pada waktu yang tepat. Saat kita melangkah masuk ke dalam gedung pabrik, kita memasuki dunia yang beroperasi sesuai aturannya sendiri: proses produksi yang ketat, kontrol kualitas yang ketat, mesin modern, dan tenaga kerja yang sangat terspesialisasi.
Satu roda gigi terhubung dengan roda gigi lainnya, dan satu tindakan menentukan tindakan berikutnya – selalu dengan tujuan mempercepat produksi.
Misalnya, pada ban berjalan untuk mengangkut komponen, sebuah kamera tergantung di atas ban berjalan dan mengamati setiap objek yang lewat dengan cermat.
Jika kamera mendeteksi cacat, semburan udara bertekanan segera diaktifkan untuk membuang komponen yang cacat tersebut ke tempat sampah.
Namun misalnya ada yang salah: data tidak terkirim tepat waktu, semburan udara bertekanan melesat ke udara tipis, dan ban berjalan harus dihentikan. Hanya butuh satu momen singkat untuk menghentikannya dengan segala aturan spesifiknya.
Waktu henti produksi seperti ini mahal. Sebagai respons, perusahaan manufaktur dan industri selalu mencari peningkatan efisiensi yang signifikan yang memungkinkan roda-roda penggerak bekerja lebih efektif – dan pencarian ini dengan cepat membawa mereka ke bidang komunikasi nirkabel.
Berbeda dengan koneksi kabel yang mendominasi hingga saat ini, komunikasi nirkabel memiliki biaya perawatan dan perbaikan yang jauh lebih rendah.
Teknologi nirkabel dapat menjangkau hingga ke sudut-sudut terjauh ruang produksi, memungkinkan integrasi elemen-elemen bergerak seperti robot bergerak otomatis atau automated mobile robots (AMRs) atau kendaraan berpemandu otomatis atau automated guided vehicles (AGVs) yang bergerak secara otonom di dalam pabrik dan mengangkut material.
Tiba-tiba, ada sedikit dinamisme dalam proses komunikasi industri yang tadinya kaku, mempercepat produksi dan membuatnya lebih fleksibel. Namun, seperti biasa: di balik peluang besar datanglah tantangan besar.
Frank Burkhardt memahami apa arti hal ini dalam praktik. Sebagai manajer grup Komunikasi Industri di Fraunhofer IIS, ia mempelajari komunikasi nirkabel waktu nyata (real-time) di lingkungan produksi selama bertahun-tahun.
Melalui penelitian ini, tim Frank Burkhardt mencapai kecepatan yang semakin tinggi dan menurunkan latensi hingga ke rentang mikrodetik. Namun, pada titik tertentu, menjadi jelas bahwa capaian itu tidak cukup.
“Komunikasi nirkabel yang cepat tidak banyak gunanya jika jaringan di baliknya tidak deterministik,” papar Frank Burkhardt.
Ini berarti bahwa semua data harus tiba dengan andal di tempat yang tepat pada waktu yang tepat – bahkan ketika dihadapkan dengan dinamika, mobilitas, dan ketidakpastian yang semakin meningkat di lingkungan pabrik.
TSN meningkatkan produktivitas dan konsisten
Dengan pemikiran ini, Frank Burkhardt meneliti teknologi yang dikenal sebagai TSN atau kita sebut sebagai jaringan sensitif waktu yang menggabungkan komunikasi nirkabel dan determinisme.
Untuk memahami cara kerja TSN, hal pertama yang harus dilakukan adalah membayangkan antitesis dari lingkungan produksi: sebuah kota fiktif di mana tidak ada lampu lalu lintas, peraturan lalu lintas, atau rambu-rambu jalan.
Mobil-mobil saling menghalangi di persimpangan, hukum rimba berlaku, klakson meraung-raung di mana-mana – situasi berubah menjadi kacau.
Kesempatan dan keinginan kini menentukan kendaraan mana yang mencapai tujuan tepat waktu dan apakah ambulans dapat membawa pasien gawat darurat ke rumah sakit tepat waktu atau malah terjebak macet. Tak seorang pun ingin tinggal di kota yang kacau seperti itu.
Meninggalkan kota fiktif itu, mari kita kembali ke pabrik. Di sini, bukan kendaraan yang melaju ke suatu tujuan, melainkan paket-paket data. “Pembicara” mengirimkan data mereka, yang kemudian menuju persimpangan data melalui “jembatan” dan akhirnya diterima oleh “pendengar”.
Dengan jaringan sensitif waktu, kini terdapat otoritas pusat–semacam polisi lalu lintas–yang menetapkan lampu lalu lintasnya sendiri untuk setiap paket data.
Dengan mengubah lampu ini menjadi hijau atau merah, ia memutuskan paket mana yang dapat melewati persimpangan dan kapan.
Sebagaimana ada kendaraan yang ketepatan waktunya menjadi prioritas utama dalam lalu lintas (seperti ambulans yang membawa pasien darurat), ada juga paket data yang sangat penting bagi proses di ruang produksi sehingga mereka tidak boleh terlambat.
Oleh karena itu, segala sesuatu yang krusial bagi misi atau krusial bagi keselamatan diberi prioritas untuk dilalui.
Contohnya termasuk udara bertekanan yang dimaksudkan untuk menghilangkan komponen yang rusak – karena jika tidak, produksi akan terhenti – atau AGVs yang bergerak yang harus mengerem tepat waktu jika ada karyawan yang mendekat dan ada risiko tabrakan yang berbahaya.
“TSN memesan berbagai jendela waktu, menetapkan kelas lalu lintas ke paket data sesuai dengan relevansinya, dan menjamin laju data tertentu untuk setiap kelas lalu lintas,” jelas Frank Burkhardt.
“Sistem waktu ini “kronisasi kemudian menghasilkan waktu yang tetap.” Dinamisme sebagai pencapaian puncak
Penelitian yang dilakukan oleh Frank Burkhardt di Fraunhofer IIS bertujuan untuk mengkaji bagaimana semua bagian detail ini dapat bekerja sama dengan lancar secara keseluruhan–karena konflik antara peningkatan mobilitas dan lingkungan statis belum sepenuhnya terselesaikan.
“Proses dinamis dalam jaringan deterministik merupakan isu krusial,” cerita Frank Burkhardt.
Pabrik biasanya memiliki topologi jaringan tetap–dengan kata lain, data dari mesin dan perangkat selalu ditransmisikan ke pengontrolnya melalui rute tetap.
Akan tetapi, elemen seluler menentang logika ini karena mereka memaksakan tingkat variabilitas yang sebelumnya tidak terbayangkan dalam sistem.
Misalnya, jika robot seluler otonom mulai bergerak dan menyimpang dari radius biasanya, stasiun pangkalan dari sektor lain harus mengambil alih dan mengambil alih konektivitas.
“Saat ini kami sedang mengeksplorasi bagaimana perpindahan antar stasiun pangkalan dapat terjadi menggunakan Jaringan Sensitif Waktu,” lanjut Frank Burkhardt.
Perpindahan cepat ini meningkatkan ketahanan jaringan secara keseluruhan. Lagipula, polisi lalu lintas yang baik bekerja secara preventif untuk menghindari kemacetan lalu lintas, dan cekatan mengalihkan lalu lintas melalui rute alternatif.
Jika salah satu persimpangan runtuh secara tak terduga. Waktu henti dan gangguan individual akan mengurangi dampak negatif terhadap produksi.
Harapan besar bertumpu pada jaringan sensitif waktu (TSN) – dan konvergensi TI/OT khususnya sering dibahas, di mana aplikasi intensif data dari teknologi informasi (TI) dan aplikasi kritis waktu dari teknologi operasional atau operational technology (OT) dapat digabungkan menggunakan TSN.
Lokasi produksi yang tertutup, proses yang sangat efisien, dan adaptasi cepat terhadap kondisi pasar yang baru mungkin baru permulaan.
“Setelah komunikasi nirkabel menjadi deterministik, Anda dapat berpikir lebih jauh ke depan, dan tiba-tiba serangkaian visi baru terbuka,” papar Frank Burkhardt.
Setiap mesin dengan stasiun pangkalannya sendiri, AGV yang melesat di lorong sebagai stasiun pangkalan seluler, hiperkonektivitas, 6G, jaringan dari jaringan – dan, di tengah semua ini, seorang polisi lalu lintas yang memastikan semuanya berjalan sebagaimana mestinya.
Teknologi ini bukan tren sementara, tapi bagian dari masa depan industri. Pabrik yang mengadopsi TSN akan lebih siap menghadapi tantangan produksi modern. TSN membuka peluang untuk produktivitas lebih tinggi dan kualitas produk yang konsisten.
Dengan implementasi TSN, manufaktur Indonesia — khususnya sektor otomotif — bisa memasuki era baru: optimalkan produksi, produksi lebih efisien, komunikasi data lebih andal, dan kesiapan menghadapi persaingan global yang semakin ketat.
