84

BAB VIII KONSEP TAHAPAN PENGEMBANGAN APLIKASI SISTEM

PAKAR DI PABRIK UREA

VIII.1 Pendahuluan

Pada bab sebelumnya telah dibuat dan diuraikan pembahasan sebuah model

sistem pakar panduan troubleshooting proses di reaktor urea Kaltim-1 sebagai

sebuah contoh sistem berbasis pengetahuan yang mungkin diimplementasikan di

pabrik. Model tersebut masih sangat sederhana dan untuk bisa benar-benar

diaplikasikan dan bermanfaat di lapangan masih memerlukan banyak

pengembangan. Pada bab ini akan diuraikan konsep tahapan dalam

pengembangan sebuah sistem berbasis pengetahuan yang ditujukan menjadi

sebuah sistem pakar yang akan diaplikasikan khususnya di lingkungan pabrik,

meskipun dengan penyesuaian dapat pula diadopsi untuk aplikasi di lingkungan

non pabrik.

Potensi area aplikasi sistem pakar di pabrik urea sangat luas dan beberapa telah

dibahas sebelumnya yaitu troubleshooting dan diagnosis masalah proses serta

monitoring dan pengendalian proses. Selain itu aplikasi lain yang mungkin adalah

pelatihan operator pabrik, studi HAZOP (hazard and operability), atau aplikasi

untuk sistem reliabilitas & pemeliharaan peralatan pabrik.

Tahapan pengembangan sebuah sistem pakar secara garis besar dapat

dikelompokkan dalam empat tahapan utama yaitu perencanaan, akuisisi

pengetahuan, perancangan sistem, dan evaluasi seperti ditunjukkan pada Gambar

VIII.1.

VIII.2 Perencanaan

Tahap perencanaan dalam pengembangan sistem pakar mencakup tujuan yang

akan dicapai dan spesifikasi yang disyaratkan. Pada tahap ini harus ditentukan

85

Gambar VIII.1 Blok diagram tahap-tahap pengembangan sistem berbasis

pengetahuan

dengan jelas definisi dan spesifikasi sistem pakar yang akan dibuat, anggaran,

jadwal pelaksanaan, serta sumber daya yang dibutuhkan.

Aplikasi sistem pakar yang dipilih bisa salah satu atau kombinasi aplikasi seperti

telah disebutkan di atas misalnya troubleshooting dan diagnosis proses,

pengendalian proses atau pelatihan operator. Batasan area unit proses harus

PERENCANAAN

EVALUASI

Usulan

heuristis model proses

representasi software

validasi verifikasi

aplikasi

pengguna area

integrasi

OK

revisi

validasi model proses vs heuristis

Implementasi

AKUISISI PENGETAHUAN

PERANCANGAN SISTEM

86

ditentukan dengan jelas, misalnya untuk keseluruhan proses pabrik urea atau

hanya untuk unit proses tertentu seperti : unit sintesis, resirkulasi, evaporasi,

produk akhir atau pengolahan limbah. Untuk awal akan lebih mudah jika sistem

pakar dibuat dalam modul-modul untuk unit proses yang lebih kecil atau masalah-

masalah yang spesifik, yang nantinya dapat dikembangkan lebih lanjut menjadi

sistem pakar yang lengkap untuk proses di satu pabrik urea. Selanjutnya sasaran

pengguna sistem pakar tersebut harus jelas, misalnya operator lapangan, operator

ruang kendali atau senior operator. Sebagai contoh, didefinisikan bahwa yang

akan dibuat adalah : ”sistem pakar diagnosis masalah proses di pabrik Urea secara

offline untuk operator ruang kendali”.

Ada dua peran penting yang terlibat dalam pengembangan sebuah sistem pakar.

Yang pertama adalah ahli proses/operasi sebagai sumber pengetahuan dan yang

kedua adalah knowledge engineer dari pihak pengembang sistem pakar yang akan

mengambil pengetahuan dari seorang ahli dan menjadikannya sebagai basis

pengetahuan di dalam sistem pakar. Ahli proses/operasi adalah orang yang

memiliki pengetahuan atau keahlian dalam bidang proses dan pengoperasian

pabrik urea, sehingga mampu menyelesaikan atau memberikan rekomendasi jika

terjadi masalah proses di pabrik urea. Yang mungkin dianggap sebagai ahli

proses/operasi antara lain adalah kepala regu, mandor, penyelia, kepala bagian

hingga manajer pabrik dari Departemen Operasi dan insinyur proses senior dari

Biro Teknologi. Sebagai pendukung, insinyur ahli dari Bagian Pemeliharaan atau

Inspeksi Teknik yang terkait mungkin pula dibutuhkan. Knowledge engineer

adalah orang yang menguasai teknik-teknik akuisisi dan representasi pengetahuan,

serta memahami pemrograman dengan perangkat lunak untuk pengembangan

sistem pakar. Dalam hal ini bisa melibatkan staf dari Biro Sistem Informasi jika

memiliki kualifikasi yang sesuai atau dari pihak ketiga.

Dengan definisi yang jelas mengenai sistem pakar yang diusulkan, maka

berikutnya dapat ditentukan perangkat keras dan perangkat lunak yang tepat, yang

akan digunakan untuk menjalankan sistem pakar. Dari sisi perangkat keras,

87

dengan perkembangan teknologi komputer yang sangat pesat, spesifikasi

komputer saat ini (Personal Computer) pada umumnya sudah mencukupi untuk

menjalankan sistem pakar dengan aplikasi seperti diagnostik masalah proses

secara offline. Kemudian dari sisi perangkat lunak, tersedia banyak pilihan

perangkat lunak untuk pengembangan sistem pakar mulai dari yang bersifat bebas

dan terbuka hingga yang komersial. Perangkat lunak tersebut bisa berupa bahasa

pemrograman seperti PROLOG (programming in logic) dan LISP (list

processing), atau yang sudah berupa expert system shell seperti CLIPS dan G2

dari Gensym (www.gensym.com) yang bersifat komersial.

VIII.3 Akuisisi Pengetahuan

Akuisisi pengetahuan merupakan tahapan kunci dan yang paling sulit dari

keseluruhan proyek. Pada tahapan ini dibutuhkan kemampuan knowledge

engineer untuk menangkap/mendapatkan pengetahuan dari ahli yang

kemungkinan sulit untuk mengungkapkan secara jelas tentang

pengetahuan/keahlian yang dimilikinya. Pengetahuan baik yang berupa

pengetahuan heuristis maupun pengetahuan proses dalam bentuk model proses,

keseluruhannya merupakan sumber-sumber yang akan membentuk basis

pengetahuan yang lengkap.

Pada Gambar VIII.2 ditunjukkan mengenai peran pengetahuan heuristis (shallow

knowledge) dan pengetahuan proses (deep knowledge) sebagai sumber untuk

akuisisi pengetahuan dalam menyelesaikan masalah proses. Basis data masalah

berisikan kumpulan data masalah proses yang ada di pabrik. Analisis untuk

penyelesaian masalah dalam basis data tersebut dilakukan dengan berdasarkan

pada pengetahuan heuristis dan pengetahuan proses yang telah dikuasai, yang

telah terbukti valid dan tidak ada ketidaksesuaian dari kedua sumber pengetahuan

tersebut. Dalam hal ada ketidaksesuaian antara pengetahuan heuristis dan

pengetahuan proses, harus dilakukan evaluasi untuk merevisi pengetahuan

heuristis atau model pengetahuan proses yang dibuat. Informasi pengetahuan

yang valid menjadi sumber pengetahuan dalam menyelesaikan masalah proses.

88

Dalam menghadapi sebuah masalah proses, diperiksa terlebih dahulu apakah

masalah tersebut sudah ada di dalam basis data masalah atau merupakan masalah

proses yang baru. Untuk masalah yang telah ada di dalam basis data, maka

penyelesaiannya tentu mengikuti analisis berdasarkan sumber pengetahuan yang

telah tersedia. Jika masalah proses tersebut adalah baru, maka harus dilakukan

analisis baru dengan pengetahuan proses yang sesuai yang dapat menjelaskan

masalah yang terjadi, sehingga penyebab dan cara penyelesaian masalah dapat

diputuskan.

Gambar VIII.2 Akuisisi pengetahuan untuk penyelesaian masalah proses

Basis data Masalah

Akuisisi Pengetahuan

Sumber Pengetahuan

Evaluasi

- trouleshooting proses - perbaikan alat - rule of thumbs - best practices

Pengetahuan Heuristis (shallow knowledge) :

ya tidak

- Simulasi proses - Model dinamika fluida - Interaksi fluida struktur - Data bahan konstruksi

- Instrumentasi / kelistrikan

Pengetahuan Proses (deep knowledge) :

Masalah Proses

baru ?

valid ?

89

Sumber pengetahuan di pabrik dapat pula diperoleh dari sumber pendukung

berupa dokumentasi yang telah ada atau sistem yang telah dijalankan. Beberapa

dokumen proses pabrik yang tersedia adalah diagram alir proses, diagram

perpipaan dan instrumentasi, serta manual operasi. Di samping itu sudah ada

beberapa sistem atau kegiatan telah dijalankan yang terkait sangat erat dengan

pengelolaan pengetahuan khususnya pengetahuan proses di pabrik. Beberapa

aktivitas tersebut adalah pendokumentasian kejadian-kejadian penting saat

pengoperasian pabrik dalam bentuk memo to file, penerapan standar sistem

manajemen mutu dan lingkungan, serta yang belum lama ini mulai diadopsi yaitu

penerapan standar praktek terbaik dalam bidang manufaktur yang disebut

Manufacturing Excellence (Manufex).

Memo to file (MTF) merupakan dokumentasi kejadian penting dalam

pengoperasian proses produksi sehari-hari yang diterbitkan oleh bagian operasi,

yang biasanya berkaitan dengan kondisi operasi yang tidak normal seperti

shutdown mendadak, kerusakan peralatan utama proses, gangguan pada kualitas

produk, pencemaran lingkungan karena gangguan proses atau kejadian yang

mengakibatkan kecelakaan kerja. Isi dari MTF mencakup kronologi kejadian,

masalah yang terjadi serta analisis masalah dan tindakan yang dilakukan saat

kejadian serta usulan perbaikan untuk mencegah terulangnya masalah.

Penerapan sistem manajemen mutu (ISO-9001:2000) dan sistem manajemen

lingkungan (ISO-14001) menghasilkan prosedur-prosedur dan instruksi kerja

tertulis yang menjadi acuan baku bagi perusahaan sesuai pasal-pasal yang

disyaratkan dalam standar tersebut. Termasuk di dalamnya adalah prosedur,

instruksi kerja serta baku mutu terkait pengoperasian pabrik. Beberapa di

antaranya merupakan sumber pengetahuan yang mungkin mendukung sistem

pakar yang akan dibuat.

Dari pelaksanaan implementasi sistem Manufex di pabrik terbentuk basis data

masalah-masalah yang mengakibatkan tidak tercapainya sasaran kinerja pabrik.

90

Sebuah metodologi yang digunakan dalam menyelesaikan masalah-masalah

tersebut adalah dengan cara melakukan tindakan perbaikan berdasarkan pada hasil

identifikasi, analisis dan temuan akar penyebab dari masalah tersebut (root cause

analysis/RCA). Struktur analisis masalah dengan RCA sangat sesuai dengan

struktur diagnosis masalah proses pada pembuatan sistem pakar, sehingga

pengetahuan dan pengalaman dari basis data manufex tersebut merupakan sumber

pengetahuan penyelesaian masalah proses yang sangat penting.

Akuisisi pengetahuan dapat dilakukan melalui dua cara yaitu manual dan

otomatis. Metode manual menggunakan cara-cara seperti wawancara dan

pengamatan untuk mendapatkan pengetahuan yang dikuasai ahli dalam

menyelesaikan kasus. Sementara metode otomatis adalah dengan memanfaatkan

alat bantu yang memfasilitasi akuisisi pengetahuan, misalnya dengan perangkat

lunak bantu yang telah dirancang untuk kegiatan akuisisi pengetahuan.

Pemrograman dengan perangkat lunak untuk sistem pakar seperti CLIPS juga

dapat digunakan untuk akuisisi pengetahuan secara otomatis [Chen, 1999].

Produk dari tahapan akuisisi pengetahuan ini adalah basis pengetahuan kemudian

harus direpresentasikan oleh knowledge engineer ke dalam format yang sesuai

untuk dimasukkan ke dalam perangkat lunak pengembangan sistem pakar.

VIII.4 Perancangan Sistem

Setelah dilakukan akuisisi pengetahuan, tahapan selanjutnya adalah merancang

dan memformulasikan sistem yang akan dibuat dan menuliskannya dalam kode

program yang sesuai. Pekerjaan pada tahap ini berhubungan dengan format

representasi pengetahuan sesuai jenis aplikasi sistem pakar dan perangkat lunak

pembuatan sistem pakar yang telah dipilih.

Sebagaimana telah diketahui ada beberapa metode representasi pengetahuan yaitu

berbasis aturan, berbasis frame, berbasis obyek, serta berbasis model kasus.

Metode yang banyak digunakan adalah representasi pengetahuan dengan basis

91

aturan yang disebut juga sistem produksi, seperti yang dipakai oleh perangkat

lunak pengembangan sistem pakar G2 dan CLIPS yang diaplikasikan untuk

membuat model panduan troubleshooting proses reaktor urea pada bab V. Untuk

sistem pakar yang dibuat dengan basis aturan, maka basis pengetahuan dituliskan

dalam bentuk aturan-aturan. Pembahasan penulisan aturan sebagai bentuk

representasi pengetahuan dengan CLIPS telah diuraikan di bab sebelumnya.

Pada aplikasi sistem pakar di pabrik diharapkan agar dibuat rancangan antarmuka

grafis yang akan memudahkan pengguna berinteraksi dengan sistem pakar. Selain

itu perlu dipertimbangkan apakah sistem pakar hanya akan berdiri sendiri (offline)

atau ada kemungkinan keterkaitan antara perangkat lunak sistem pakar (yang

terdiri dari basis pengetahuan dan mesin pengambilan kesimpulan) dengan basis

data operasi pabrik, sistem pengendalian proses serta model simulasi proses yang

tersedia, sehingga perlu diperhatikan kompatibilitas antar perangkat lunak. Hal

ini terkait dengan kemampuan perangkat lunak sistem pakar yang dipilih. Sebagai

gambaran aplikasi sistem pakar untuk deteksi dan diagnosis kesalahan yang dibuat

dengan G2 dapat berinteraksi dengan program simulasi proses dan sistem kendali

di unit granulasi (Corrie, 2001).

VIII.5 Evaluasi

Evaluasi dilakukan setelah pemrograman sistem pakar selesai untuk memastikan

bahwa sistem pakar telah memenuhi spesifikasi yang disyaratkan seperti yang

telah didefinisikan saat awal proyek pengembangan sistem pakar. Dua cara yang

umum dilakukan untuk mengevaluasi sistem pakar adalah verifikasi dan validasi.

Dengan verifikasi dan validasi akan diperoleh kepastian kualitas sistem pakar

yang dikembangkan.

Verifikasi adalah langkah untuk memeriksa dan memastikan bahwa basis

pengetahuan dan mesin pengambilan kesimpulan pada sistem pakar telah

memenuhi spesifikasi yang disyaratkan dan bebas dari kesalahan. Pada sistem

92

pakar yang dikembangkan dengan expert system shell, verifikasi dapat difokuskan

pada isi basis-pengetahuan yang dihasilkan dari akuisisi pengetahuan dan

dimasukkan dalam sistem pakar. Verifikasi dilakukan dengan cara memeriksa

kemungkinan kesalahan-kesalahan pada pembuatan atau penulisan rules yang

membentuk basis pengetahuan.

Langkah validasi dilakukan untuk memastikan bahwa hasil akhir sistem yang

dibuat adalah benar dan memenuhi kebutuhan pengguna. Teknik validasi yang

paling umum dilakukan adalah pengujian, dengan cara membandingkan hasil

yang diperoleh dari sistem pakar dengan penyelesaian jika dilakukan oleh seorang

ahli terhadap kasus yang tercakup dalam sistem pakar. Sebagai tolok ukur adalah

tingkat akurasi yang menunjukkan prosentasi hasil yang sesuai dari sistem pakar

dan tingkat kecukupan dari sistem pakar dalam memberikan alternatif

penyelesaian terhadap sebuah kasus. Selain itu hasil dari sistem pakar juga dapat

dibandingkan dengan hasil standar yang sudah diketahui atau dari model teoritis.

Pada masalah proses kimia di pabrik, simulasi proses yang telah dibuat

sebelumnya dan terbukti validitasnya juga dapat digunakan untuk validasi sistem

pakar.

Berdasarkan hasil evaluasi dari langkah-langkah di atas dapat dilakukan

perbaikan-perbaikan pada sistem pakar yang telah dibuat hingga sistem pakar

dapat diterima dan siap untuk diimplementasikan dan dipakai oleh pengguna akhir

sesuai dengan tujuan semula. Selama diimplementasikan, sangat mungkin

perbaikan dan pengembangan dilakukan berkelanjutan sesuai dengan

perkembangan pengetahuan terkait basis pengetahuan atau perluasan aplikasi

sistem pakar tersebut.