Untuk membantu mengembangkan teknologi manufaktur pintar, Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited (ASTRI) ingin memperkenalkan pendekatan pengembangan yang lebih lincah bagi para pelanggannya.

ASTRI mengadopsi analisis berbasis kebutuhan dan desain berbasis model menggunakan perangkat lunak Engineering Systems Design Rhapsody, yang menghasilkan pengurangan waktu integrasi dan penurunan biaya.

Kita berada di tengah revolusi industri. Revolusi Industri Keempat, atau Industry 4.0, adalah langkah selanjutnya dalam bidang manufaktur. Revolusi ini adalah transformasi digital dari manufaktur tradisional, dan melibatkan penambahan otomatisasi, teknologi pintar, dan Internet of Things (IoT) pada peralatan manufaktur, sehingga menghasilkan mesin pintar yang dapat berkolaborasi, mendiagnosis masalah, dan memperbaiki diri sendiri.

ASTRI didirikan pada tahun 2000 untuk meningkatkan daya saing Hong Kong dalam industri berbasis teknologi melalui penelitian terapan. Departemen Sistem Cyber-Physical di ASTRI didedikasikan untuk menggunakan MBSE untuk merancang, mensintesis, dan memvalidasi sistem yang sangat penting untuk pabrik pintar di era Industry 4.0. Departemen ini menciptakan solusi yang membantu pelanggan manufakturnya mengoptimalkan seluruh siklus hidup teknik untuk mempersingkat waktu ke pasar, mengurangi biaya pengembangan, dan meningkatkan standar kualitas.

"Saya pikir digitalisasi adalah kata kunci untuk memungkinkan Industry 4.0," kata Dr. T. John Koo, Direktur Sistem Cyber-Fisik di ASTRI. "Dunia digital telah memungkinkan banyak kreasi hebat dalam domain teknologi informasi, tetapi digitalisasi untuk manufaktur berarti sudah waktunya untuk benar-benar menghubungkan dunia fisik dengan dunia digital."

Namun, meskipun menambahkan teknologi digital ke peralatan manufaktur membawa banyak manfaat, hal ini juga memperkenalkan tantangan baru. Produsen tidak dapat menutup jalur perakitan untuk memperbaiki bug dalam perangkat lunak peralatan atau untuk memecahkan masalah kegagalan jaringan. ASTRI ingin menemukan cara untuk mengulangi pengembangan peralatan pintar yang dibutuhkan pelanggan manufakturnya secara lebih efektif untuk mengoptimalkan operasi, meningkatkan kualitas, meningkatkan produktivitas, dan mengatasi meningkatnya biaya produksi.

ASTRI mengadopsi pendekatan analisis dan desain berbasis persyaratan yang memungkinkan cara yang lebih gesit untuk mengembangkan peralatan manufaktur yang lebih cerdas. Perusahaan menciptakan versi "kembar" dari peralatan yang sedang dikerjakan, satu versi fisik dan satu versi digital.

ASTRI membuat kembaran digital dengan model sistemnya menggunakan perangkat lunak Engineering Systems Design Rhapsody. Perangkat lunak IBM memungkinkan MBSE dengan dukungannya untuk Systems Modeling Language (SysML) dan Unified Modeling Language (UML) untuk pemodelan, simulasi, pengujian, dan pembuatan kode. Dengan menggunakan model sistem, para insinyur desain kemudian dapat melakukan simulasi dan pengujian pada kembaran digital. Jika para insinyur mengidentifikasi cacat desain, mereka dapat menganalisis dan menyelesaikannya menggunakan perangkat lunak Engineering Systems Design Rhapsody. Setelah kembaran digital berkinerja baik, kode aplikasi dikompilasi dan dimuat ke kembaran fisik.

Menguji kembaran digital memungkinkan ASTRI untuk menemukan cacat desain jauh lebih awal dalam siklus pengembangan. "Dengan pendekatan konvensional, kami tidak dapat melakukan pengujian apa pun hingga kami memiliki perangkat lunak dan perangkat keras yang lengkap," kata Koo. "Itu berarti kami hanya bisa menguji sistem fisik yang sudah jadi, yang berarti kami menemukan cacat di kemudian hari dalam siklus pengembangan." Selain itu, pengembangan sistem berbasis model memungkinkan tim untuk meminta dan memvalidasi persyaratan pelanggan di awal siklus hidup dan memungkinkan kelincahan yang lebih besar dalam menangani perubahan desain di masa depan.

Kembaran digital juga mempermudah kolaborasi dalam pengembangan proyek. Tim teknik yang dulu mengandalkan dokumentasi berbasis teks sekarang dapat menggunakan aset digital dari kembar digital sebagai dasar untuk kolaborasi.

Dengan menggunakan kembar digital, insinyur ASTRI telah secara signifikan mengurangi jumlah waktu yang dibutuhkan untuk memvalidasi kinerja perangkat lunak pada kembar fisik. Selain itu, MBSE memungkinkan tim untuk meminta dan memvalidasi kebutuhan pelanggan lebih awal dalam siklus hidup pengembangan dan memungkinkan kelincahan yang lebih besar dalam menangani perubahan desain di masa depan. ASTRI memperkirakan bahwa pendekatan kembar telah mengurangi waktu integrasi sebesar 40% dan memotong total biaya pengembangan sebesar 30%.

Dengan menggunakan metodologi baru ini, ASTRI menciptakan peralatan robotik yang disebut Collaborative Mobile Manipulator (CMM) dengan salah satu pelanggannya. CMM dirancang untuk beroperasi secara mandiri di lingkungan ruangan yang bersih tanpa campur tangan manusia. CMM dilengkapi dengan sensor kedalaman, sistem penglihatan dan manipulator yang memungkinkan untuk melakukan navigasi di lingkungan dan melakukan tugas pick-and-place.

Sejak pengembangannya yang sukses, CMM telah menjalankan 24x7, melakukan pekerjaan yang sebelumnya membutuhkan lima operator di setiap shift kerja. ASTRI dan pelanggannya bersama-sama menerima penghargaan untuk Desain Peralatan dan Mesin di Hong Kong Awards for Industries (HKAI) yang bergengsi pada tahun 2018 untuk CMM.

ASTRI mengantisipasi bahwa permintaan untuk peralatan industri pintar seperti CMM akan terus meningkat. "Permintaannya tinggi sebelumnya, tetapi sangat tinggi setelah COVID-19," kata Koo. "COVID telah menciptakan berbagai macam gangguan. Dan ada peningkatan permintaan untuk semua jenis produk, seperti peralatan medis. Ada banyak alasan mengapa fasilitas manufaktur harus beroperasi 24 jam sehari, sehingga otomatisasi dan robotika akan semakin diminati."

Setelah menerima pelatihan dari IBM tentang perangkat lunak Engineering Systems Design Rhapsody, para insinyur ASTRI diposisikan untuk terus membantu para pelanggan ASTRI mempersingkat waktu pengembangan, sambil memastikan kualitas dan keandalan sistem yang mereka kembangkan.

ASTRI (tautan berada di luar IBM.com) didirikan pada tahun 2000 oleh Pemerintah Daerah Administratif Khusus Hong Kong untuk meningkatkan daya saing Hong Kong dalam industri berbasis teknologi melalui penelitian terapan. Kegiatan R&D ASTRI berfokus pada Kota Cerdas, Teknologi Keuangan, Manufaktur Cerdas, Teknologi Kesehatan, dan Sirkuit Terpadu Khusus Aplikasi. ASTRI telah membangun portofolio kekayaan intelektual yang kaya dan membina banyak peneliti berbakat untuk berbagai industri dan sektor. ASTRI memiliki sekitar 670 karyawan di fasilitasnya di Hong Kong Science Park di Shatin.