METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Metodologi Umum Penelitian untuk merumuskan sistem berbasis pada penanganan permasalahan di pabrik urea Kaltim-1 ini secara garis besar dilakukan dalam tahapan-tahapan : (i) kajian, (ii) kajian berdasar pengalaman, dan (iii) kajian model dan pengembangan aplikasi sistem berbasis. Untuk menggali dan mengembangkan metodologi formulasi sistem berbasis di pabrik, beberapa contoh kasus difokuskan pada area sintesis urea dengan peralatan utama adalah reaktor. Konsep kegiatan dan aliran informasi yang dibutuhkan dalam membangun sistem berbasis ditunjukkan pada Gambar III.1. Studi mengenai dilakukan untuk menggali informasi mengenai perilaku yang ditinjau berdasarkan prinsip-prinsip kimia dan fisika yang dapat menjelaskan bagaimana terjadi dan perilaku sebagai hasil interaksi dari variabel yang mempengaruhinya. Dari informasi perilaku yang diperoleh dapat dikembangkan sebuah model yang dapat merepresentasikan yang terjadi sebagaimana di pabrik sesungguhnya. Informasi selanjutnya yang dibutuhkan adalah heuristis yang dikuasai oleh ahli /operasi di dalam bidang pengoperasian pabrik dan penanganan permasalahan yang diperoleh berdasarkan pengalaman. Faktafakta yang diketahui dari pengalaman dapat digunakan untuk mengevaluasi validitas model. Begitu pula model dapat dimanfaatkan sebagai alat untuk menganalisis kebenaran hipotesis masalah berdasar pengalaman. Informasi-informasi berupa dan heuristis yang valid menjadi koleksi yang lengkap mengenai pabrik secara keseluruhan. Studi pengembangan sistem berbasis (sistem pakar) 36

2 dilakukan untuk memahami bagaimana basis sebagai hasil representasi dan heuristis dapat dimanfaatkan pada aplikasi penanganan permasalahan di pabrik urea. Studi perilaku Validasi Studi berbasis pengalaman heuristik Pengetahuan lengkap Pengembangan Sistem berbasis Gambar III.1 Metodologi formulasi sistem berbasis III.2 Pengetahuan Proses Pabrik terdiri dari rangkaian peralatan dengan fungsi dan kondisi operasi tertentu yang dihubungkan oleh aliran bahan mulai dari bahan baku hingga produk akhir. Untuk dapat menangani permasalahan di pabrik dibutuhkan yang mencakup bahan konsep-konsep hukum termodinamika, neraca massa, panas dan momentum, serta peralatan. Dengan tersebut perilaku dan penyimpangan- 37

3 penyimpangan yang mungkin terjadi dapat dipahami, dan menjadi dasar dalam menangani permasalahan. Simulasi adalah model yang dapat merepresentasikan yang terjadi di pabrik dan digunakan untuk menganalisis permasalahan berdasarkan pengaruh dari variabel secara kuantitatif. Model simulasi dapat dibuat dan dijalankan menggunakan simulator dengan langkah-langkah seperti pada Gambar III.2. Untuk kasus reaktor urea, model reaktor urea diharapkan dapat digunakan untuk menjelaskan variabel yang berpengaruh terhadap konversi, menentukan kondisi operasi yang optimal dan memahami penyebab-penyebab permasalahan pada reaktor serta cara mengatasinya. Data komponen Model termodinamika Topologi Data aliran Parameter alat Data komponen Gambar III.2 Langkah-langkah simulasi Pengetahuan mengenai sistem pengendalian diperlukan untuk menjaga kondisi operasi tetap stabil dan mengeliminasi gangguan-gangguan yang terjadi dengan cara memanipulasi laju alir dari aliran utilitas atau aliran. Sistem pengendalian yang bagus akan sangat memudahkan operator mengendalikan. Pengetahuan mengenai pengendalian meliputi : utilitas dan alat-alat 38

4 kontrol, karakteristik valve kendali (linear, equal percentage), strategi kendali (feedback, feedforward, cascade), serta respon dinamik (perilaku transient) dari terhadap perubahan suatu variabel. Pemahaman mengenai dengan sistem pengendaliannya dapat diperoleh melalui model simulasi kondisi dinamik, yang juga dapat dibuat dan dijalankan dengan simulator. Model geometri & mesh Definisi model fisik Penyelesaian numerik Visualisasi & Analisis Gambar III.3 Langkah-langkah simulasi CFD Model lain yang digunakan untuk menggali adalah simulasi dinamika fluida yang dapat menjelaskan fenomena perpindahan momentum, massa dan panas yang terjadi pada fluida di peralatan dengan metode CFD. Langkah-langkah simulasi CFD seperti pada Gambar III.3. Hasil dari simulasi CFD dapat digunakan untuk menganalisis studi rancangan, troubleshooting atau modifikasi peralatan. Pada kasus reaktor urea, model simulasi CFD digunakan untuk menganalisis pengaruh geometri tray reaktor terhadap karakteristik aliran fluida yang terdiri dari campuran fasa cair dan gas, yang berhubungan dengan efisiensi reaktor. Masalah pada peralatan seringkali melibatkan multidisiplin karena dapat disebabkan oleh fluida, bahan/struktur alat, atau pengaruh interaksi antara fluida dan struktur. Interaksi fluida-struktur terjadi ketika suatu fluida yang 39

5 bekerja pada padatan, memberikan gaya/beban padanya yang bisa menyebabkan terjadinya deformasi pada struktur padatan dan kemudian balik mempengaruhi aliran fluida tersebut. Pada Gambar III.4 diilustrasikan model interaksi fluidastruktur (Fluid Structure Interacton/FSI). Model CFD memberikan analisis mengenai dinamika fluida pada domain tertentu, sedangkan analisis mekanika struktur dengan gaya atau beban yang mengenainya dapat menggunakan metode analisis elemen hingga (Finite Element Analyses/FEA). Model interaksi fluidastruktur diselesaikan dengan pasangan penyelesaian dari model CFD dan FEA. Pengetahuan mengenai interaksi fluida-struktur akan membantu dalam analisis pengaruh pada berbagai variasi kondisi dan hasilnya akan mengurangi resiko baik pada tahap perancangan maupun manufaktur, dan mengeliminasi cobacoba. FSI model CFD fluida model FEA struktur Gambar III.4 Model interaksi fluida-struktur III.3 Pengetahuan Heuristis Pengetahuan atau keahlian dalam bentuk heuristis dapat berkembang dan diperoleh dari pengalaman dalam menghadapi suatu permasalahan. Pengetahuan heuristis berperan dalam melakukan hipotesa, analisis masalah dan mengambil tindakan dengan segera untuk mengatasi masalah. Pengetahuan heuristis di pabrik dapat bersumber dari pengalaman internal atau mengaplikasikan dari sumber luar. 40

6 Heuristik Internal Prosedur operasi, troubleshooting, dll Eksternal Engineering practices, rule of thumbs, dll Gambar III.5 Sumber heuristis dari internal dan eksternal Dengan heuristis yang dikuasai, penalaran dapat dilakukan berbasis kasus yaitu dalam pengambilan kesimpulan terhadap masalah dan keputusan untuk melakukan tindakan perbaikan berdasarkan kasus serupa yang pernah dialami di waktu lalu. III.4 Studi Pengembangan Sistem Berbasis Pengetahuan Pada tahapan ini akan dilakukan studi bagaimana tahapan-tahapan dalam mengembangkan sebuah sistem berbasis. Sistem berbasis yang dibangun, ditujukan sebagai aplikasi pendukung keputusan dalam kegiatan operasional di pabrik dengan fokus pada penanganan permasalahan. Antarmuka pengguna Mesin penalaran Basis data Basis Pabrik Model Heuristis Gambar III.6 Struktur aplikasi sistem berbasis 41

7 Sebuah aplikasi sistem berbasis terutama tersusun dari tiga bagian pokok yaitu : mesin penalaran (inference engine), basis dan antarmuka pengguna (user interface). Mesin penalaran adalah sub sistem yang mampu menarik kesimpulan berdasarkan fakta-fakta dan aturan yang tertentu. Basis adalah hasil dari representasi seluruh yang terdiri dari dan heuristis, dengan format tertentu. Pembuatan sistem berbasis menggunakan perangkat lunak sistem pakar yang disebut expert system shell. Pada aplikasi di pabrik sistem berbasis juga dapat terhubungkan dan terintegrasi dengan basis data operasi yang ada di pabrik. Kerangka sistem berbasis pada aplikasi diagnosis di pabrik diilustrasikan pada Gambar III.6 [Madhavan dan Kirsten, 1990]. 42