Pengertian Cyber-Physical System dan Pemanfaatannya

17 Juni 2023

Dalam era perkembangan teknologi yang pesat, salah satu konsep yang muncul adalah cyber-physical system (CPS). Cyber-physical system dikenal memiliki kemampuan untuk mengintegrasikan dunia digital dan fisik secara harmonis.

Seiring dengan kemajuan sensor dan aktuator cerdas dalam sistem fisik, serta perkembangan komputasi dan jaringan dalam sistem siber, terbentuklah terobosan baru dalam sistem rekayasa teknologi cerdas. Sistem ini terbentuk melalui integrasi yang erat antara sistem siber dan sistem fisik.

Konsep cyber-physical system awalnya mungkin tidak begitu dikenal, namun semakin penting bagi semua peserta penting dalam bidang teknologi informasi (TI) dan teknologi secara umum. Dalam artikel ini, akan diberikan definisi CPS dan diuraikan perkembangan pemanfaatan cyber-physical system dalam implementasinya di dunia nyata, beserta tantangannya.

Apa Itu Cyber-Physical System?

Istilah cyber-physical system pertama kali muncul pada tahun 2006 dari Dr Helen Gill yang merupakan anggota dari lembaga United States National Science Foundation. Cyber-physical system dapat didefinisikan sebagai sebuah sistem, baik komponen perangkat halus (software) dan perangkat keras (hardware) dapat terintegrasi dengan baik dan bekerja menyelesaikan pekerjaannya dengan baik. Ditambah, pekerjaan tersebut dilakukan secara otomatis dan didistribusikan secara merata.

Selain itu, cyber-physical system juga dapat didefinisikan sebagai sebuah platform yang terdiri atas sistem mekanis yang dikelola oleh algoritma komputer. Sistem ini terhubung erat dengan Internet dan para pengguna jaringan. 

Komponen fisik-mekanik platform, yang diwakili oleh sensor dan aktuator, dan komponen perangkat lunak, yang diwakili oleh perangkat komputer dan jaringan, saling terkait erat. Dengan kata lain, CPS mengacu pada kumpulan hardware yang dikendalikan oleh algoritma berbasis komputer yang sebagian besar adalah perangkat lunak.

Perangkat keras dan perangkat lunak saling terkait erat dalam cyber-physical system, dengan potensi untuk beroperasi dalam berbagai mode spasial dan temporal. Mereka mampu menunjukkan perilaku yang beragam dan dinamis dengan berbagai pengaturan.

Cyber-physical system didasarkan pada integrasi yang lancar antara algoritma komputer dan komponen fisik. Sistem ini menghubungkan perangkat digital dan analog, antarmuka, sensor, jaringan, aktuator, dan komputer dengan lingkungan alam, objek, serta bangunan buatan manusia.

Seperti halnya internet yang mengubah cara orang berinteraksi dengan informasi, cyber-physical system juga mengubah cara orang berinteraksi dengan lingkungan nyata. Pada saat yang sama, ukuran dan keragaman intrinsik dari sistem-sistem ini menimbulkan tantangan teknis yang signifikan.

Desain Arsitektur dari Cyber-Physical System

Desain arsitektur cyber-physical system dikenal sebagai 5C Architecture. Arsitektur tersebut, terdiri atas:

Connection – Perangkat dapat terhubung dengan sendirinya dan memantau aktivitasnya.

Conversion – Data yang dikumpulkan dari perangkat dan sensor yang terhubung secara mandiri menilai kualitas masalah yang mendesak dengan kemampuan kesadaran diri. Oleh karena itu, mesin dapat memanfaatkan pengetahuan ini untuk mengantisipasi kemungkinan masalah.

Cyber – Setiap perangkat menciptakan “replika” sendiri dengan memanfaatkan fitur-fitur yang terpasang dan beberapa langkah untuk memberikan gambaran yang lebih akurat tentang status mesin. Untuk analisis lebih lanjut, replika yang dihasilkan ini dapat membandingkan dirinya dengan mesin lain untuk mengevaluasi kinerjanya.

Cognition – Pengguna akan menerima gambaran visual mengenai potensi masalah melalui proses penilaian dan evaluasi mandiri menggunakan “infografis” yang memberikan informasi penting tentang isi dan konteksnya.

Configuration – Untuk memastikan kinerja yang kuat, mesin atau sistem produksi dapat disesuaikan berdasarkan prioritas dan kriteria risiko.

Manfaat dari Cyber-Physical System

Menerapkan cyber-physical system menawarkan sejumlah manfaat yang signifikan di berbagai bidang. Berikut adalah beberapa keunggulan utama yang dapat diperoleh melalui penggunaan cyber-physical system (CPS):

1. Meningkatkan efisiensi: CPS memungkinkan otomatisasi proses yang sebelumnya dilakukan secara manual, mengurangi kesalahan manusia, dan meningkatkan efisiensi operasional.
2. Optimalisasi sumber daya: Dengan mengintegrasikan sistem digital dan fisik, CPS memungkinkan alokasi dan pemanfaatan sumber daya yang lebih baik, sehingga menghasilkan penghematan biaya dan kinerja yang lebih optimal.
3. Peningkatan keselamatan dan keamanan: CPS memfasilitasi pemantauan dan kontrol proses fisik secara real-time, sehingga lebih mudah mengidentifikasi dan mengatasi masalah keselamatan atau pelanggaran keamanan dengan cepat.
4. Pengambilan keputusan lanjutan: Dengan analitik data dan kemampuan kecerdasan buatan, CPS memberdayakan para pengambil keputusan dengan wawasan yang akurat, sehingga memungkinkan pengambilan keputusan yang tepat dan tepat waktu.
5. Peningkatan keandalan dan ketahanan: Dengan memanfaatkan CPS, sistem dapat menjadi lebih tangguh, mudah beradaptasi, dan tahan terhadap gangguan, sehingga memastikan operasi yang berkelanjutan bahkan dalam kondisi yang menantang.

Implementasi dari Cyber-Physical System

Melihat teknologi dan manfaat dari cyber-physical system, sistem ini dapat diterapkan ke dalam berbagai hal. Meningkatnya pemanfaatan cyber-physical system yang cerdas ini bertujuan untuk meningkatkan implementasi sistem dalam skala besar dengan mengoptimalkan fungsionalitas, otonomi, keandalan, keamanan, dan keterhubungan jaringan. 

Berikut adalah berbagai pemanfaatan cyber-physical system yang telah membantu banyak sektor industri:

Industri Manufaktur

Industri ini umumnya terkait dengan cyber-physical system. Cyber-physical system sering digunakan dalam industri untuk memantau proses produksi dan operasional secara mandiri. Sistem ini dapat diterapkan dalam industri manufaktur untuk mengoptimalkan proses dengan mengotomatisasi seluruh rantai produksi, menciptakan platform terdesentralisasi tunggal untuk seluruh pabrik. Otomatisasi dalam industri manufaktur membantu mengurangi biaya tenaga kerja dan bahan baku serta mempercepat waktu produksi.

Kesehatan dan Medis

Cyber-physical system sering diterapkan dalam bidang kesehatan. Dalam sektor ini, cyber-physical system dapat digunakan untuk memonitor status dan kondisi fisik pasien secara real-time dari jarak jauh. Yang lebih penting, hal ini dapat dilakukan tanpa mengganggu pasien. Selain itu, cyber-physical system juga dapat membantu pasien yang menua di tempat, dengan menggunakan sensor cerdas di rumah untuk mendeteksi kecelakaan dan memberi peringatan kepada sistem secara cepat.

Agrikultur

Dalam sektor pertanian, cyber-physical system memainkan peran penting dalam meningkatkan produksi dan mengatasi kelaparan. Sistem ini berfokus pada faktor-faktor yang dapat disesuaikan, seperti suhu, intensitas cahaya, irigasi, dan kelembaban. Pengaturan ini dirancang untuk merespons program komputer tertentu guna mempromosikan pertumbuhan tanaman.

Teknologi ini juga memberikan informasi yang konsisten kepada pengguna, sehingga mereka dapat memantau status lahan pertanian secara real-time. Dengan menggunakan layanan jaringan, umpan balik dapat dikontrol dari jarak jauh. Selain itu, sensor-sensor untuk suhu, kelembaban tanah, cahaya, dan kelembapan dipasang sebagai stasiun pemantau.

Tak hanya itu, sensor-sensor untuk pengendalian kelembaban dan suhu juga dipasang, sehingga sistem penyiraman dan kipas dapat disesuaikan untuk mengatur suhu.

Manfaat cyber-physical system dalam pertanian sangatlah signifikan. Salah satunya adalah penghematan finansial, waktu, dan tenaga bagi para petani. Hal ini juga menciptakan lingkungan yang lebih kondusif bagi produktivitas yang lebih tinggi.

Sistem Kendali Bangunan

Cyber-physical system menggunakan metode cyber untuk mengelola berbagai fungsi di gedung, mulai dari pemanas, ventilasi, pendingin udara, dan pencahayaan bangunan. Mereka menggunakan sensor, aktuator, dan algoritma kontrol untuk meningkatkan efisiensi kendali bangunan.

Sistem Pengairan

Pemanfaatan otomatisasi dalam sistem distribusi air telah mengalami perkembangan dalam beberapa tahun terakhir. Hal ini terjadi berkat adanya sistem seperti cyber-physical system. Sistem distribusi air, yang bertugas menyediakan air ke rumah-rumah, terdiri atas jaringan pipa, sumur, pompa, tangki, dan waduk.

Berbagai perangkat digunakan dalam sistem untuk memonitor berbagai operasi dalam distribusi air. Salah satu contohnya adalah penggunaan sensor yang dapat mengukur tingkat aliran air dari pipa atau tangki bertekanan. Sistem ini juga dilengkapi dengan sirkuit kontrol yang dapat diprogram untuk membuka katup secara otomatis.

Meskipun metode ini meningkatkan efisiensi dalam distribusi air, namun terdapat kelemahan yang perlu diperhatikan, seperti adanya risiko peretasan yang dapat memberikan akses jarak jauh ke informasi dan menyebabkan kerusakan yang signifikan.

Transportasi

Kendaraan dapat berkomunikasi satu sama lain menggunakan cyber-physical system guna berbagi informasi, seperti kondisi lalu lintas, lokasi, dan permasalahan di jalan, dengan tujuan mencegah kecelakaan dan meningkatkan keselamatan. Contoh lain dalam bidang transportasi adalah penggunaan sistem pengereman ABS atau anti slip yang bertujuan untuk mencegah tabrakan dan menghentikan kendaraan. 

Inovasi ini juga mendorong pengembangan self-driving car yang dirancang untuk beroperasi tanpa pengemudi manusia. Kendaraan ini menggunakan berbagai sensor seperti radar dan kamera untuk navigasi jalan.

Kombinasikan Bisnis dengan Teknologi Pintar Bersama Terralogiq

Industri cerdas memerlukan fasilitas yang handal untuk menyimpan berbagai informasi bisnis Anda. Penting untuk memiliki sistem penyimpanan yang aman. Memanfaatkan Google Cloud dapat mempermudah pengelolaan data yang mudah diakses. Namun, perusahaan juga perlu mempertimbangkan risiko ketergantungan pada penyedia layanan cloud. Jika terlalu tergantung pada penyedia layanan cloud, perusahaan dapat kehilangan fleksibilitas dan kendali atas sumber daya IT mereka jika terjadi perubahan kebijakan penyedia layanan atau masalah teknis yang tidak dapat diatasi.

Jangan ragu untuk berkonsultasi mengenai kebutuhan bisnis Anda dengan Terralogiq. Sebagai mitra Google Cloud terpercaya di Indonesia, Terralogiq telah membantu banyak klien sesuai dengan bidang bisnis masing-masing. Informasi lengkap tentang layanan Terralogiq dapat Anda temukan di website resmi kami di sini.