Operator Training Simulator (OTS)

Operator Training Simulator (OTS) merupakan suatu perangkat aplikasi yang dibuat untuk tujuan pelatihan operator.  Dengan OTS seorang peserta pelatihan dapat belajar bagaimana mengoperasikan sebuah unit operasi dalam berbagai kondisi termasuk keadaan emergency, kondisi start-up maupun shutdown atau suatu kondisi operasi yang jarang dijumpainya selama melakukan tugasnya sebagai operator.   Unit operasi disini bisa berupa suatu unit process dalam sebuah kilang minyak atau pabrik petro kimia atau bisa juga berupa power plant.  Dalam tulisan ini, pengertian unit operasi adalah unit proses di kilang minyak.

Dalam OTS, semua hal yang berhubungan dengan pengoperasian suatu unit proses di dunia nyata (real plant) dimodelkan dalam bentuk perangkat lunak maupun perangkat keras.  Untuk lebih memahami cara kerja OTS dan mengetahui komponen-nya, baiklah terlebih dahulu kita melihat secara garis besar bagaimana suatu unit proses beroperasi di dunia nyata.  Sebuah unit proses selalu terdiri dari serangkaian peralatan proses seperti pompa, compressor, heat exchanger, furnace, vessel, reactor, piping system, valve, instrumentasi, dsbnya.  Pengoperasian suatu unit proses dikontrol oleh peralatan sistem kontrol.  Ada berbagai jenis sistem kontrol yang digunakan, mulai dari yang paling kuno yang masih menggunakan sinyal pneumatic sampai yang paling moderen yang berbasis teknologi digital seperti DCS.  Sistem kontrol yang digunakan dalam tulisan ini adalah DCS.  DCS sendiri terdiri dari Control Station yang menjalankan algoritma control (termasuk data handling lainnya) dan Operator Station yang merupakan panel dimana operator mengoperasikan unit proses.  Untuk mengamankan operasi unit proses, suatu unit proses juga dilengkapi dengan peralatan interlock. Pengoperasian unit proses tidak hanya dilakukan dari control panel (Operator Station) di Control room, tetapi juga dilakukan oleh operator lapangan (field operator) seperti menghidupkan pompa atau compressor, mengoperasikan valve, melihat instrument lokal dan sebagainya.

Dalam membangun sebuah OTS, semua komponen real plant yang dijelaskan diatas akan dimodelkan, yang terdiri dari:

• Process model.
• Operator station.
• Control station.
• Interlock station.
• Field station.
• Instruction station.

Berikut adalah penjelasan mengenai masing-masing komponen tersebut:

Process Model : digunakan untuk simulasi operasi suatu unit proses, dengan fitur:

• Terdiri dari module-module (library) pembentuk unit proses seperti compressor, pompa, heat exchanger, furnace, vessel, reactor, piping system, valve, instrument, dsbnya.
• Menggunakan rigorous first principle computation.
• Berdasarkan thermodynamics.

Operator Station: digunakan untuk simulasi operator station DCS.  Ada beberapa opsi/pilihan, yaitu:

• Menggunakan real operator station DCS.
• Menggunakan translator untuk mensimulasi DCS praphics pada PC (tampilannya mirip grafik DCS yang terpasang di plant).
• Menggunakan grafik generik yang dijalankan di PC (tampilan tidak mirip grafik DCS yang terpasang di plant).

Control Station: digunakan untuk simulasi control station DCS yang menjalankan algoritma control.  Ada beberapa opsi/pilihan:

• Menggunakan real control station.
• Menggunakan actual algoritma control yang sama persis dengan DCS tetapi dijalankan di Workstation/PC (virtual stimulation).
• Menggunakan translator untuk mensimulasi algoritma control pada Workstation/PC (algoritma control sama/mirip dengan DCS).
• Menggunakan generik algoritma control (emulasi) pada Workstation/PC (algoritma control tidak sama dengan DCS).

Interlock Station: digunakan untuk simulasi interlock system.  Ada beberapa opsi/pilihan:

• Menggunakan aktual algoritma yang sama persis dengan PLC yang terpasang di plant,  tetapi dijalankan di Workstation/PC (virtual stimulation).
• Menggunakan generik algoritma (emulasi) pada Workstation/PC (algoritma tidak sama dengan PLC yang terpasang di plant).

Field Station: digunakan untuk simulasi kegiatan operator lapangan (field operator).  Ada produk OTS yang menggunakan grafik sendiri (terpisah dari process model) untuk Field Station. Ada juga produk OTS yang menggunakan grafik yang sama dengan grafik untuk process model.

Instruction Station: digunakan oleh instruktur training untuk mengendalikan jalannya training, seperti membuat skenario, menghentikan simulator, dsbnya.  Instruction station tidak terkait dengan pengoperasian unit proses.

Berikut adalah salah satu contoh konfigurasi OTS yang menggunakan DCS Foxboro I/A Series.

 

Beberapa informasi untuk dipertimbangkan dalam pembuatan spesifikasi OTS:

1. Lisensi software (software license).  Jangka waktu lisensi bisa 5 tahun, 10 tahun, 15 tahun atau permanen (>15 tahun).  Jika OTS yang akan dipasang direncanakan akan digunakan lebih dari 15 tahun, lebih baik mengambil lisensi yang permanen, karena jatuhnya lebih murah dibandingkan dengan 5 atu 10 tahun kemudian diperpanjang. Tipe lisensi, bisa per-unit proses atau per-pabrik yang terdiri dari beberapa unit proses (site license) atau untuk digunakan di seluruh pabrik di suatu perusahaan (coorporate license).
2. Standard atau  Custom Model.  Terdapat 2 jenis model yang umumnya digunakan yaitu standard model dan custom model.  Standard model menggunakan model yang standard manufacture OTS atau bersifat generik. Sedangkan pada custom model, model dibuat dengan menggunakan data-data unit proses yang akan disimulasikan.  Untuk standard model, ada 2 tipe software, tipe pertama yaitu standard model yang tidak bisa di-customisasi. Biasanya jenis/lisensi softwarenya berbeda dari software untuk custom model.  Ada juga standard model yang bisa di-customisasi, untuk tipe ini, biasanya jenis/lisensi softwarenya sama dengan yang digunakan untuk custom model.  Custom model, custom model sendiri rentangnya sangat luas, misalnya dalam pembuatan model untuk furnace, apakah cukup hanya dianggap sebagai sebuah heat exchanger atau sampai ke proses combustion-nya. Atau sebuah compressor misalnya, apakah sampai ke lube oil system atau tidak.  Untuk menghindari perbedaan presepsi dalam pelaksanaannya, maka sebaiknya dalam membuat SOW (scope of work), hal ini harus dijelaskan secara rinci.  Mengingat proyek OTS dominannya adalah engineering, maka semua hal yang berkaitan dengan penggunaan tenaga engineer akan berdampak langsung ke nilai/harga proyek sehingga perlu dijelaskan pada pembuatan SOW.
3. Material Balance.  Material balance sangat diperlukan dalam pembuatan custom model yaitu untuk verifikasi dan validasi model. Tanpa material balance jangan berharap bisa mendapatkan model yang  akurat.  Data material balance suatu unit proses bisa diperoleh dari data design unit proses tersebut.  Untuk unit proses yang usianya sudah tua, biasanya sudah banyak modifikasi yang dilakukan sehingga material balance-nya sudah tidak sesuai lagi dengan design awal, untuk hal ini, material balance bisa diperoleh dari plant test, akan tetapi umumnya sangat sukit mendapatkan balance dari hasil plant test karena permasalahan akurasi alat ukur/instrument yang ada. Cara lainnya dalam mendapatkan material balance adalah dengan membuat simulasi (static steady state simulation) dengan menggunakan software seperti  Pro/II atau Hysis.  Jika cara terakhir ini yang digunakan, maka sebaiknya dimasukan sebagai bagian dari lingkup kerja OTS, untuk menghindari terjadinya konflik tanggung jawab antara Pembuat static steady state simulation dan pembuat OTS saat commissioning.
4. Kriteria penerimaan (acceptance criteria).  Kriteria yang akan digunakan pada saat commissioning harus disampaikan dalam SOW. Khusus untuk custom model, ada beberapa kriteria yang perlu dipertimbangkan, yaitu: akurasi model, model direction dan detail configuration.  Akurasi model umumnya <5%.  Model direction, terdiri dari process direction (arah response proses harus benar) dan control direction (arah response control harus benar). Detail konfigurasi dari masing-masing peralatan juga harus dicek, apakah sudah sesuai dengan data yang diberikan atau tidak.
5. System Integration.  Dalam membangun sistem OTS,  kadang-kadang tidak semua komponen OTS berasal dari vendor yang sama,  oleh karena itu interface antara komponen yang berasal dari vendor yang berbeda tersebut perlu mendapat perhatian.  Umumnya setiap vendor sudah mengembangkan interface untuk berkomunikasi dengan vendor lain. Akan tetapi interface yang ada tersebut terkadang untuk versi yang lebih lama, sementara saat ini sudah diluncurkan versi yang lebih baru.  Untuk itu sebaiknya pada saat evaluasi teknis, perlu diklarifikasi sehingga tidak menjadi masalah pada saat pelaksanaan.
6. Dukungan licensor.  Untuk mendapatkan model yang akurat untuk unit proses yang spesifik, seperti platforming, hydrocracker atau unit proses sejenisnya, diperlukan dukungan dari licensor. Biasanya vendor-vendor OTS sudah melakukan kerja sama dengan proses licensor dalam mendevelop model untuk unit-unit yang spesifik tersebut.
7. Pemilihan Vendor.  Apabila memungkinkan, kontrak pekerjaan OTS dilakukan langsung dengan vendor. Alasannya adalah, karena pekerjaan ini bersifat spesifik, tidak ada kontraktor diluar vendor yang bisa melakukan pekerjaan ini. Kalaupun ada pernyataan dari kontraktor bahwa mereka memilik pengalaman, itu paling-paling hanya sebatas sebagai broker. Dengan melakukan kontrak langsung ke vendor diharapkan harga kontraknya lebih kompetitif, dan yang paling penting adalah tanggung jawab vendor juga lebih terjamin.  Pilihlah vendor yang reputasinya baik, sudah pernah  bekerkerja sama dengan kita dan memilik kantror cabang atau agen resmi di Indonesia, sehingga mudah dihubungi.