BAB I
I.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tersedianya sumber daya migas yang potensial sebagai bahan baku merupakan faktor penting untuk tumbuh dan berkembangnya industri petrokimia yang produknya selain memenuhi kebutuhan domestik juga dapat diekspor. Industri pupuk urea dari bahan baku gas alam merupakan salah satu industri strategis nasional yang berperan penting dalam menyediakan kebutuhan pupuk sebagai komoditas yang memiliki peran sangat strategis di sektor pertanian dalam rangka menunjang program ketahanan pangan nasional. Data tahun 2005 menunjukkan total konsumsi urea untuk kebutuhan pertanian, perkebunan dan industri adalah sebesar 5,422,606 ton/tahun, sementara sebanyak 732,909 ton dapat terjual untuk ekspor [APPI, 2006].
PT. Pupuk Kalimantan Timur, yang terletak di kota Bontang merupakan pabrik pupuk terbesar di dunia dalam satu area, memiliki 5 buah pabrik pupuk urea dengan kapasitas total sebanyak 2.980.000 ton urea per tahun, serta 4 buah pabrik amoniak dengan kapasitas total sebanyak 1.850.000 ton amoniak per tahun. Kapasitas yang dimiliki masing-masing pabrik adalah sebagai berikut [Pupuk Kaltim, 2006]:
Tabel I.1. Kapasitas produksi pabrik PT. Pupuk Kaltim dalam ton per tahun [PT.Pupuk Kalimantan Timur, 2006]
1
Berdiri sejak tahun 1977 dengan karyawan lebih dari 2300 orang, maka pengalaman, ketrampilan dan pengetahuan yang dikuasai oleh karyawan, khususnya dalam bidang operasi, proses, rekayasa dan pemeliharaan
pabrik
ammonia dan urea merupakan aset sangat penting yang dimiliki oleh perusahaan. Pengalaman, ketrampilan dan pengetahuan adalah hasil dari upaya-upaya yang telah sangat menguras biaya, waktu dan tenaga seiring dengan perjalanan sejak berdirinya perusahaan hingga saat ini. Tanpa pengelolaan yang tepat aset tersebut tidak termanfaatkan secara optimal bahkan bisa hilang apabila hanya dikuasai karyawan tertentu yang kemudian berhenti baik karena usia maupun alasan lain. Oleh karena itu diperlukan suatu cara menggali segala bentuk pengetahuan yang dikuasai karyawan, baik berupa pengalaman, ketrampilan maupun hasil pendidikan, untuk direkam agar dapat diakses dan dimanfaatkan lagi sesuai kebutuhan dalam menyelesaikan permasalahan yang dihadapi. Dapat dibayangkan jika aset tersebut hilang, maka perusahaan harus mendidik dan melatih dari awal kembali dan membutuhkan waktu yang tidak singkat bagi karyawan untuk menguasai pengetahuan, ketrampilan dan pengalaman yang setingkat. Penelitian mengenai manajemen pengetahuan sebagai bidang yang relatif baru menunjukkan kecenderungan terus meningkat dengan indikasi makin banyaknya literatur tentangnya, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar I.1.
Gambar I.1 Tren literatur penelitian bidang manajemen pengetahuan [Zhang, 2006]
2
Sementara itu topik-topik penelitian tentang manajemen pengetahuan terdistribusi seperti ditampilkan pada Gambar I.2.
Gambar I.2 Distribusi topik-topik penelitian bidang manajemen pengetahuan [Zhang, 2006] Hal tersebut menunjukkan betapa pentingnya manajemen pengetahuan sebagai aset suatu perusahaan, terlebih lagi pada sistem ekonomi baru dengan pandangan bahwa pengetahuan merupakan aspek kritis pada era informasi sebagaimana pentingnya peranan minyak di era industrialisasi. Basis pengetahuan merupakan bagian dari program manajemen pengetahuan yang menyediakan cara-cara dalam mengumpulkan, mengorganisasi dan memanfaatkan kembali pengetahuan baik yang dimiliki oleh karyawan yang ahli, dari pengalaman, maupun dari literatur. Basis pengetahuan sangat bermanfaat sebagai acuan bagi mereka yang saat ini atau di masa datang mengoperasikan pabrik. Basis pengetahuan yang merupakan dasar bagi sistem pakar (expert system) dan kecerdasan buatan (artificial intelligence), pada pabrik proses dapat diaplikasikan untuk
berbagai
kebutuhan:
diagnosis kondisi
proses
dan
penyelesaian
permasalahan proses, pengendalian proses, pelatihan, serta studi keselamatan dan analisis resiko.
3
Penelitian mengenai aplikasi basis pengetahuan pada industri proses, khususnya untuk pabrik pupuk terlebih lagi di Indonesia, masih sangat langka. Dengan dilakukannya penelitian bidang basis pengetahuan untuk pabrik urea ini, diharapkan dapat menjadi model yang terus dikembangkan dan nantinya bisa diterapkan di industri. Dengan penerapan basis pengetahuan pada industri, maka pengetahuan mengenai proses, masalah-masalah dan pemecahannya yang telah dimasukkan pada basis pengetahuan dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah serupa dengan cepat sedangkan masalah-masalah baru menjadi masukan terhadap basis pengetahuan sehingga terus terbaharui. Dengan demikian maka pengetahuan sebagai aset penting perusahaan akan terpelihara dan dapat dimanfaatkan secara optimal.
I.2
Perumusan Masalah
Proses utama yang berlangsung di pabrik urea adalah reaksi antara ammonia dan karbondioksida untuk membentuk urea. Pabrik urea Kaltim-1 menggunakan proses dengan teknologi yang paling sederhana, yaitu total recycle konvensional, dibandingkan pabrik urea lainnya yang dibangun kemudian. Pabrik yang awalnya hanya berkapasitas 1700 ton/hari, setelah proyek optimalisasi yang bertujuan menurunkan konsumsi energi dan meningkatkan kehandalan pabrik pada tahun 1995 kapasitasnya meningkat hingga 2125 ton/hari termasuk produk urea cair sebesar 400 ton/hari untuk pabrik melamine. Dengan usia pabrik yang relatif paling tua di antara pabrik urea di Pupuk Kaltim, telah banyak pengalaman yang diperoleh terkait operasional dan proses pabrik dengan berbagai permasalahan yang dihadapi beserta penyelesaiannya serta telah banyak pergantian karyawan operasi pabrik merupakan hal menarik untuk menjadikannya model dalam penyusunan basis pengetahuan sebagai bahan dalam penelitian ini. Selain itu dengan tuntutan agar pabrik dapat terus beroperasi secara optimal, maka setiap permasalahan proses yang dihadapi harus dapat diselesaikan dengan segera untuk mencegah kerugian yang diakibatkan kehilangan produksi.
4
Berlangsungnya rotasi dan promosi tenaga ahli pabrik yang tak mungkin dihindarkan mengakibatkan pengetahuan yang telah dikuasai turut terbawa oleh karyawan tersebut yang tidak lagi bertugas di pabrik. Sebagian pengetahuan mungkin telah tersimpan dalam bentuk prosedur-prosedur operasional sebagai bagian dari sistem manajemen mutu atau telah diajarkan kepada tenaga operasional pabrik yang baru lewat pelatihan. Dengan basis pengetahuan, pengetahuan yang telah dikuasai oleh tenaga ahli pabrik dalam menghadapi dan menyelesaikan suatu permasalahan proses dapat disimpan dan digunakan kembali saat dibutuhkan dengan cepat dan tepat sebagai acuan solusi. Pengetahuan yang dikuasai ahli pabrik terbentuk dari proses pendidikan, pelatihan dan pengalaman seperti ditunjukkan pada Gambar I.3. Pengetahuan atau keahlian tersebut akan mempengaruhi unjuk kerja seorang ahli pabrik dalam siklus kegiatan operasional pabrik seperti diilustrasikan pada Gambar I.4. Di setiap kegiatan terkait suatu persoalan operasional pabrik yang dihadapi dan penyelesaiannya, pengetahuan/keahlian akan menentukan besarnya tingkat penyimpangan (ε).
pendidikan
Pengetahuan / keahlian
pelatihan
pengalaman
Gambar I.3 Komponen pembentuk pengetahuan
5
pengetahuan/ keahlian
tidak
ε0
ε1
Operasional pabrik
Penyimpangan sasaran performance
Implementasi solusi
Rekomendasi solusi
ε4 pengetahuan/ keahlian
pengetahuan/ keahlian
OK
ya
Masalah
Identifikasi akar masalah
ε3 pengetahuan/ keahlian
ε2 pengetahuan/ keahlian
Gambar I.4 Peranan pengetahuan pada siklus penyelesaian masalah Penyimpangan total pada siklus seperti tergambar di atas terdiri dari penyimpangan dalam operasi pabrik (ε0), pendeklarasian masalah (ε1), identifikasi akar masalah (ε2), pengambilan keputusan untuk rekomendasi solusi (ε3), serta dalam melakukan tindakan perbaikan sebagai implementasi solusi (ε4). Makin tinggi tingkat pengetahuan/keahlian yang dikuasai oleh ahli pabrik maka penyimpangan yang mungkin dilakukan makin kecil. Sebaliknya jika tingkat pengetahuan rendah, maka penyimpangan akan besar yang berakibat pada inefisiensi biaya.
ε = f (keahlian) ε total = ε 0 + ε1 + ε 2 + ε 3 + ε 4 Ada hirarki kesalahan berdasarkan urutan kegiatan dalam siklus penanganan masalah seperti tergambar. Sebagai contoh jika terjadi kesalahan dalam mengidentifikasi akar masalah, maka rekomendasi solusi yang diputuskan tentu 6
akan keliru. Selanjutnya tindakan perbaikan yang dilakukan menjadi tidak tepat. Artinya persoalan belum terselesaikan dan sasaran unjuk kerja yang diinginkan tidak akan tercapai. Yang diharapkan adalah penyimpangan di setiap kegiatan sekecil mungkin agar penyimpangan total minimal, sehingga persoalan ditangani dengan tepat dan sasaran unjuk kerja dapat dicapai. Untuk itu tentu diperlukan penguasaan pengetahuan/keahlian yang tinggi. Karena pengetahuan merupakan hasil dari proses yang tidak mudah dan membutuhkan waktu serta biaya yang tidak sedikit, maka dituntut penguasaan pengetahuan/keahlian ahli pabrik dan dalam waktu yang cepat. Untuk itulah sebuah sistem berbasis pengetahuan dibangun untuk meminimalkan setiap kesalahan dengan tujuan akhir terselesaikannya persoalan. f (obj ) = min(ε )
I.3
knowledge-based system
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari dan membuat suatu bentuk formulasi sistematika penyusunan basis pengetahuan proses dan implementasinya pada penanganan permasalahan proses dengan studi kasus pada reaktor urea di pabrik Kaltim-1.
I.4
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini bersifat kajian teoritis untuk mengidentifikasi, merumuskan dan menyusun model basis pengetahuan proses yang dapat dijadikan dasar dalam menangani permaslahan proses di pabrik. Data dan proses yang digunakan sebagai bahan penelitian mengacu pada proses dan data desain maupun operasi pabrik urea Kaltim-1, dengan studi kasus penerapan basis pengetahuan proses pada unit reaktor sintesis urea pabrik Kaltim-1. Penelitian ini dilakukan dengan batasan kegiatan-kegiatan sebagai berikut : 1. Studi pustaka mengenai basis pengetahuan, metodologi dalam membangun sistem berbasis pengetahuan, serta aplikasinya pada industri proses.
7
2. Identifikasi data proses dan operasional unit reaktor sintesis pabrik urea Kaltim-1 sebagai basis data untuk penyusunan basis pengetahuan proses. 3. Studi mengenai sumber-sumber basis pengetahuan proses di pabrik berdasarkan pengalaman. 4. Studi mengenai pengetahuan proses pada unit sintesis pabrik urea Kaltim-1 berdasarkan model reaksi sintesis urea. 5. Simulasi CFD aliran fluida tiga dimensi pada tray reaktor urea sebagai sumber basis pengetahuan proses reaktor urea. 6. Studi pembuatan model aplikasi sistem berbasis pengetahuan proses dengan menggunakan perangkat lunak expert system shell CLIPS. 7. Studi tahapan-tahapan dalam pengembangan sistem berbasis pengetahuan untuk berbagai aplikasi di pabrik
I.5
Sistematika Tesis
Isi utama tesis ini terdiri dari sembilan bab. Bab I berisi latar belakang, permumusan masalah, tujuan dan ruang lingkup penelitian tesis ini yang menjelaskan latar belakang dan pentingnya penguasaan basis pengetahuan dalam menyelesaikan permasalahan proses di pabrik urea yang menjadi topik tesis. Bab II berisi uraian dari sumber-sumber pustaka tentang topik-topik yang berkaitan dengan kinerja pabrik, manajemen pengetahuan, serta basis pengetahuan yang berkaitan dan mendukung tesis ini. Bab III berisikan metodologi dalam menguraikan pengetahuan yang ada di pabrik yang terdiri dari pengetahuan proses dan pengetahuan heuristis, yang akan menjadi basis pengetahuan proses di pabrik sebagai sebuah sistem. Bab IV menjelaskan tentang pengetahuan heuristis yang berkembang berdasarkan pengalaman. dan perannya dalam membentuk basis pengetahuan. Bab V menjelaskan tentang pengetahuan proses mengenai reaksi sintesis urea, dengan uraian mengenai variabel proses yang berpengaruh terhadap konversi di reaktor urea. Bab VI menjelaskan tentang pemanfaatan simulasi CFD aliran fluida pada tray reaktor urea untuk membangun basis pengetahuan proses mengenai reaktor urea dan perannya untuk menyelesaikan masalah proses. Bab VII menjelaskan tentang implementasi perangkat lunak expert system shell CLIPS untuk membuat sebuah model aplikasi sistem pakar panduan troubleshooting
8
masalah proses pengoperasian reaktor urea, berdasarkan basis pengetahuan proses yang telah dikuasai. Bab VIII berisi uraian mengenai tahapan dalam mengembangkan dan mengimplementasikan sistem berbasis pengetahuan proses di pabrik. Bab IX berisikan kesimpulan atas uraian tesis dari bab-bab sebelumnya, serta saran untuk kajian lanjutan dalam penelitian mengenai sistem berbasis pengetahuan untuk penanganan permasalahan proses di pabrik urea.
9
