BAB IV Pembangunan Knowledge Base
Pembangunan knowledge base dalam penelitian tesis ini dilakukan dengan pendekatan "rapid prototyping". Oleh karena itu setelah pengetahuan yang diperoleh dari dokumentasi pabrik dan hasil wawancara tahap awal, kemudian dilakukan kodifikasi. Hasil dari kodifikasi pengetahuan tersebut dievaluasi serta dimasukkan dalam engine knowledge base.
IV.1 Studi Literatur
Studi literatur merupakan tahap untuk mempelajari domain teknik kimia khususnya proses pabrik amonia. Hal utama dalam pengoperasian industri proses kimia adalah kondisi operasi pabrik. Kondisi operasi pabrik ini harus dikendalikan untuk mendapatkan produk yang sesuai dengan kualitas dan kuantitas. Gambar IV.1 menunjukkan bahwa pada sub bab ini pada langkah pertama yaitu tahap studi literatur. Gambar IV.1 Langkah1 pembanguan knowledge base
Untuk mengoperasikan pabrik sesuai kondisi yang optimal harus memahami teknologi pemrosesan amonia, peralatan yang digunakan, sistem kontrol, dan sistem interlock pabrik amonia. Pemahaman domain proses industri pembuatan amonia terutama pada unit primary reformer diambil dari "Buku Petunjuk Operasi Pabrik Amonia Kaltim 4 PT Pupuk Kaltim, Tbk".
IV.1.1 Pembuatan Amonia
Amoniak merupakan hasil reaksi antara gas Hidrogen (H2) dan Nitrogen (N2) dengan perbandingan Hidrogen dan Nitrogen 3:1. Sumber H2 adalah dari demineralized water/uap proses (steam) dan hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Sumber N2 adalah udara luar/atmosfer [Petunjuk Operasi PKT, 1995].
Secara umum unitunit proses di pabrik amoniak adalah seperti tampak pada Gambar IV.2, yaitu seksi desulphurization, seksi Reforming (Primary Reformer, Secondary Reformer), seksi Gas Purification (Shift Converter, C02 Removal, Methanation), dan seksi Ammonia Synthesis Loop
Gambar IV.2 Diagram pembuatan amonia
Proses pembuatan amonia secara umum diawali dengan gas alam diumpankan ke Seksi Desulphurization untuk dihilangkan kandungan sulfurnya dan kemudian direaksikan dengan uap dan udara sehingga menghasilkan gas sintesis mentah (gas proses). Komponen utama gas ini adalah Hidrogen (H2), Nitrogen (N2), Karbonmonoksida (CO), Karbondioksida (CO2) dan uap. Selanjutnya gas ini diteruskan ke bagian pemurnian gas yang terdiri dari Seksi Shift Converter dan Desulphurization Section Reforming Section Shift Section CO2 Removal Section Methanation Ammonia Synthesis Loop Gas Alam Uap Udara CO2 Gas Sintesis Mentah ke Pabrik Urea Amoniak
CO2 Removal. Pada Seksi Shift ini gas CO diubah menjadi gas CO2 dan H2 dengan bantuan uap sehingga kadar H2 menjadi meningkat. Kemudian gas CO2 dihilangkan di Seksi CO2 Removal.
Gas CO dan CO2 yang tersisa direaksikan dengan H2 untuk diubah menjadi metana di Seksi Methanation. Setelah itu gas sintesis yang murni ini dinaikkan tekanannya dan dialirkan ke Seksi Ammonia Synthesis Loop untuk diubah menjadi amoniak. Gas amoniak ini diteruskan ke bagian reaktor sintesis di pabrik urea untuk diproses lebih lanjut. Gas CO2 yang dipisahkan pada Seksi CO2 Removal kemudian dikirim ke bagian kompresi di pabrik urea untuk diproses lebih lanjut pula.
IV.1.2 Unit Primary Reformer
Pabrik Amoniak Kaltim4 dengan kapasitas 1000 ton/hari dengan lisensi proses dari Haldor Topsoe A/S. Pada proses di primary reformer, Gas alam dengan komposisi utama CH4 yang telah dihilangkan kandungan sulfurnya diubah menjadi reforming gas dengan reaksi katalitik antara campuran hydrocarbon dan
steam, panas yang dibutuhkan untuk reaksi disuplai dari panas radiasi hasil pembakaran gas alam yang keluar dari burner dan mengalir sepanjang dinding reformer. Panas sensible flue gas dari radiant section primary reformer dimanfaatkan untuk memanaskan berbagai macam media di dalam seksi waste heat recovery.
Primary reformer terdiri dari 114 tube dan waste heat recovery system. Tube berisi katalis di dua radiant section dan sistem pembakaran side firing yang terdiri dari 7 row burners dengan total 448 burners. Sedangkan waste heat recovery system yang terdiri dari mixed feedpreheater coil, process air heater coil, superheater steam coil, feed preheater coil, dan Boiler Feed Water (BFW) preheater coil.
cm2.g menjadi superheated system. Feed preheater coil yang digunakan untuk memanaskan gas alam sebelum masuk ke seksi desulfurasi. BFW preheater coil yang digunakan untuk memanaskan air umpan boiler.
Sebelum dimasukkan ke primary reformer campuran hidrokarbon dan steam pada tekanan 41kg/cm2.g dipanaskan terlebih dahulu di mixed feed gas preheater sampai temperatur mencapai 510oC535oC. Gas proses mengalir ke bawah melalui vertikal tube yang berisi katalis.
IV.2 Pengumpulan Pengetahuan (Knowledge Capture)
Tahap kedua dalam pembangunan knowledge base ini adalah knowledge capture
seperti pada Gambar IV.3. Pengetahuan mengenai pengoperasian pabrik amonia di Pabrik Amonia Kaltim4 PKT terdiri dari pengetahuan yang telah terdokumentasikan dan yang belum terdokumentasikan (pengetahuan tacit).
Gambar IV.3 Langkah2 pembangunan knowledge base
Pengetahuan yang terdokumentasikan ini meliputi dokumen mengenai pengoperasian pabrik, peralatan pabrik, dan sistem instrumentasi pabrik. Yang dimaksudkan sistem instrumentasi pabrik merupakan dokumen mengenai sistem pengendalian yang terinstal di Pabrik Amonia Kaltim4 PKT.
Pengetahuan tacit dalam hal ini merupakan pengetahuan pengoperasian pabrik yang dimiliki oleh para pegawai Pabrik Amonia Kaltim4 PKT yang telah lama bekerja mengoperasikan pabrik tersebut. Pengalaman dalam mengoperasikan pabrik ini berupa kasuskasus dan penyelesaiannya serta halhal prosedural yang
tidak tercantum dalam Standarrd Operating Procedure (SOP) pabrik.
IV.2.1 Pengetahuan Eksplisit
Pengetahuan eksplisit mengenai pengoperasian pabrik amonia diambil dari dokumen sebagai berikut : 1. Buku Petunjuk Operasi Pabrik Amonia Kaltim4 PT Pupuk kaltim 2. Buku Dokumen Pendukung Operasi Pabrik Amonia Kaltim4 PT PKT 3. Buku Peralatan Pabrik Amonia Kaltim4 PT Pupuk kaltim 4. Dokumentasi pengoperasian pabrik amonia Kaltim 4 PKT IV.2.2 Pengetahuan Tacit Pengetauan tacit diperoleh dari wawancara manager produksi, senior engineer, dan operator. Dalam tesis ini wawancara dilakukan dengan lima tahap. Tahap pertama merupakan tahap untuk memahami domain tentang peralatan dan pengoperasian pabrik amonia dilakukan dengan cara pakar menjelaskan kepada penulis mengenai tata cara pengoperasian Pabrik Amonia IV PKT. Pakar menggunakan gambar yang diambil dari tampilan DCS yang ada di Pabrik Amonia Kaltim IV PKT agar penulis lebih jelas.
Tahap kedua adalah wawancara mengenai pengoperasian pabrik amonia dengan lebih rinci beserta penjelasan kasus yang pernah ada oleh pakar dari Pabrik Amonia Kaltim 4. Tahap ketiga adalah wawancara dengan pakar dari PKT dan konsultan industri kimia mengenai fitur yang harus tersedia dalam media untuk mewadahi pengetahuan pengoperasian pabrik. Tahap keempat merupakan wawancara dengan pakar dari Pabrik Amonia IV PKT dengan menggunakan prototipe ”knowledge base”. Sedangkan tahap kelima merupakan wawancara yang sifatnya memvalidasi pengetahuan yang telah terkumpul mengenai pengoperasian pabrik amonia dengan pakar dari PKT maupun pakar dari luar PKT. Setiap tahapan wawancara diatas dilakukan dengan metode wawancara tak terstruktur, yaitu pertanyaan sesuai dengan topik sesi wawancara. Penyusunan topik wawancara dapat dilihat pada Tabel IV.1.
Tabel IV.1 Topik Wawancara
Tahap Topik Nara Sumber Metode
1 Penjelasan mengenai skenario
pengoperasian unit primary reformer Pakar PKT (manager produksi) Wawancara 2 Penjelasan mengenai prosedur operasi pada unit primary reformer, desulfurasi, dan NG compressor Pakar PKT (manager produksi, engineer, dan operator) Wawancara 2 Penjelasan mengenai dampak dari kesalahan prosedur operasi pada primary reformer Pakar PKT (kepala
shift) Korespondensi via email 3 Fitur medium penempatan
pengetahuan (wiki) Pakar industri kimia Wawancara 4 Peralatan dan Operasi pada unit
primary reformer Pakar PKT Wawancara dengan pendekatan rapid prototyping 5 Validasi knowledge base pabrik amonia unit primary reformer Pakar PKT, Pakar industri kimia Prototyping
Hasil dari wawancara tahap pertama adalah agar penulis memahami domain industri pembuatan amonia secara garis besar. Hal tersebut dilakukan agar tahap wawancara berikutnya penulis memahami istilahistilah khusus dan yang digunakan dalam domain pengetahuan tersebut. Dokumen mengenai wawancara tahap pertama dan kedua ini dilampirkan dalam Lampiran A.
Sedangkan hasil wawancara tahap kedua adalah berupa logika pemrosesan pabrik amonia, sistem kontrol yang mengatur kondisi proses, serta sistem interlock yang mengamankan pabrik jika terjadi kondisi yang membahayakan peralatan dan lingkungan. Pada tesis ini unit utama yang dibahas adalah primary reformer, namun beberapa unit di depan primary reformer berkaitan erat dengan unit primary reformer. Unit yang mendukung dalam operasional unit primary reformer ini adalah unit NG compressor dan unit desulfurisasi.
IV.3 Kodifikasi Pengetahuan (Knowledge Codification)
Gambar IV.4 Langkah3 Pembangunan Knowledge Base
Pada tahap ketiga dari pembangunan knowledge base adalah knowledge codification. Gambar IV.4 menunjukkan bahwa pada sub bab ini membahas langkah ketiga pembuatan knowledge base. Pendekatan yang digunakan dalam membangun knowledge base in adalah rapid prototyping, sehingga pengetahuan yang telah terkumpul baik yang telah terdokumenasikan maupun yang belum terdokumentasikan dilakukan kodifikasi.
Kodifikasi pada tesisi ini dilakukan sesuai dengan metode penelitian, yaitu menentukan domain pengetahuan, identifikasi pengetahuan yang ada dalam domain tersebut, mengevaluasi pengetahuan yang ada, melakukan klasifikasi pengetahuan, memvalidasi klasifikasi pengetahuan, dan yang terakhir menentukan medium kodifikasi.
Domain pengetahuan yang akan digunakan untuk membangun knowledge base
adalah "Pengetahuan mengenai operasi unit primary reformer pabrik amonia". Pengetahuan yang ada dalam domain tersebut meliputi pengetahuan mengenai peralatanperalatan yang berada dalam unit pemberi umpan pada primary reformer (unit NG compressor), unit pengkondisian umpan untuk unit primary reformer (unit desulfurisasi), dan unit primary reformer. Selain operasional, diperlukan pengetahuan mengenai kendali operasi dan sistem interlock yang terlibat pada ketiga unit peralatan tersebut. Kemudian pengetahuan yang utama dalam domain ini adalah pengetahuan mengenai prosedur operasi masingmasing
unit peralatan.
Evaluasi pengetahuan dilakukan terhadap dokumentasi yang terkumpul dan hasil wawancara. Evaluasi ini berfungsi untuk memvalidasi kebenaran dari pengetahuan yang telah dikumpulkan. Serta kesesuaian pengetahuan yang terkumpul dengan domain pengetahuan yang menjadi titik berat knowledge base.
Klasifikasi pengetahuan mengenai domain operasional unit primary reformer pada pabrik amonia berdasarkan peralatan proses dan operasional pabrik. Klasifikasi yang telah dibuat divalidasi oleh pakar industri kimia. Validasi diperlukan untuk menghindari kesalahan pemahaman terhadap domain pengetahuan mengenai operasional pabrik amonia khususnya unit primary reformer.
Medium kodifikasi yang sesuai dengan domain pengetahuan operasional pabrik adalah mapping, karena mapping ini penyederhanaan pengetahuan yang komplek.
Knowledge base yang akan dibangun dalam tesis ini adalah human readable knowledge base, dimana bukan merupakan mesin pengambil keputusan. Oleh karena itu medium kodifikasi knowledge map ini akan sesuai dengan human readable knowledge base tersebut.
Klasifikasi pengetahuan mengenai peralatan pabrik amonia dapat dilihat pada Gambar IV.5. Sedangkan klasifikasi berdasarkan operasional pabrik amonia secara keseluruhan adalah start up, normal, dan shut down
Operasional pada unit primary reformer ini melibatkan unit yang lain seperti telah disebutkan diatas, yaitu unit NG compressor dan unit desulfurisasi. Mapping
operasional primary reformer pabrik amonia dapat dilihat pada Gambar IV.6.
Untuk kepentingan perkembangan dari knowledge base ini bagi pembangunan knowledge management perlu diberi struktur agar dapat dimodifikasi menjadi mesin pengambil keputusan. Selain itu struktur ini juga berfungsi untuk memberikan bentuk yang seragam dalam tahap knowledge creation (update
pengetahuan) sehingga tidak merubah struktur awal yang telah dibangun.
Gambar IV.6 Pemetaan Operasi Primary Reformer
Peralatan pabrik dibahas setiap seksi, yaitu NG recieving & distribution compressor, desulphurization section, dan reforming section. Setiap seksi peralatan pabrik amonia mempunyai struktur penulisan deskripsi peralatan, proses, dan sistem kendali yang terlibat dalam uni t peralatan.
Deskripsi peralatan, menjelaskan unit utama dan unit pendukung peralataan proses dalam seksi tersebut. Penjelasan tersebut dilengkapi dengan gambar peralatan dalam satu seksi dengan lengkap serta kegunaan seksi peralatan tersebut secara umum. Proses, menjelaskan proses kimia dan kondisi operasional untuk memproses feed (umpan) dalam seksi peralatan tersebut secara garis besar. Sistem kontrol, menjelaskan mengenai sistem kendali secara garis besar yang terpasang pada keseluruhan seksi.
Kemudian seksi peralatan tersebut akan diklasifikasikan lagi berdasarkan unit peralatan utama dan unit peralatan pendukung. Unit peralatan utama setiap seksi akan dibahas dengan lebih rinci. Adapun struktur unit peralatan utama meliputi
deskripsi, proses, sistem kontrol, dan sistem interlock yang terlibat dalam unit peralatan utama. Deskripsi unit peralatan, meliputi bagianbagian alat, dan spesifikasi peralata. Proses, meliputi penjelasan mengenai proses secara lengkap yang terjadi pada unit peralatan tersebut. Sistem kontrol, sistem kontrol untuk mengendalikan kondisi peralatan. Sistem interlock, sistem interlock yang melindungi peralatan.
Kodifikasi pengetahuan tacit dilakukan dengan knowledge map. Mapping ini berfungsi untuk menyederhanakan pemrosesan pabrik amonia yang cukup komplek. Hasil kodifikasi pengtahuan tacit dapat dilihat pada Lampiran B.
IV.4 Prototipe Knowledge Base
Gambar IV.7 Langkah4 pembanguan knowledge base
Setelah tahap kodifikasi pengetahuan, maka pada langkah keempat dibangunlah
knowledge base. Gambar IV.7 menunjukkan bahwa pada sub bab ini membahas langkah keempat dalam pembangunan knowledge base. Pada langkah ini, pengetahuan yang telah terstruktur tersebut dimasukkan dalam media agar mudah digunakan kembali, diupdate, dipertukarkan, serta didistribusikan. Dengan menggunakan suatu engine yang berbasis web, knowledge base tersebut akan mudah dicari, diakses oleh semua orang, direvisi oleh berbagai pihak tanpa kehilangan informasi sebelumnya, dan tersedia setiap saat.
Engine knowledge base tersebut membutuhkan infrastruktur intranet, komputer server, dan komputer klien untuk mengakses informasi dari knowledge base
dan bebas digunakan oleh umum. Penulis berinisiatif untuk memilih salah satu
engine open source yang ada kemudian di sesuaikan dengan kebutuhan pabrik amonia khususnya Pabrik Amonia Kaltim 4 PKT.
Berdasarkan wawancara dengan praktisi di industri kimia, pada umumnya industri kimia membutuhkan knowledge base sebagai berikut :
1. dapat diakses oleh banyak klien,
2. isi pengetahuan dapat di cari ulang (searching)
3. isi pengetahuan dapat direvisi (ditambah atau dikurangi) setiap saat, 4. terdapat historical terhadap perubahan isi pengetahuan beserta daftar
user yang telah melakukan revisi tersebut,
5. aplikasi dapat mengupload file, image, dan animasi (flash)
6. aplikasi menyediakan fasilitas perhitungan matematis (spreadsheet) sederhana, dan
7. aplikasi dapat menyediakan fasilitas untuk membuat tabel, grafik, menulis formula matematika serta menulis persamaan reaksi.
Dengan melihat permintaan tersebut, penulis akan menggunakan engine knowledge base : wiki engine. Pemilihan wiki engine yang memenuhi kriteria kebutuhan diatas dapat menggunakan wiki matrix atau wiki choicetree untuk membandingkan fiturfitur yang dimiliki masingmasing wiki engine. Perbandingan wiki engine dengan menggunakan wiki matrix dan wiki choicetree
dapat dilihat pada Lampiran C. Hasil dari perbandingan wiki open source yang ada, yang memenuhi kebutuhan industri kimia adalah Twiki.
Pemindahan pengetahuan dari dokumentasi dan hasil wawancara ke dalam
knowledge base Twiki dilakukan dengan menggunakan syntax yang cukup sederhana. seperti menulis pada word processor dengan layout dan format dengan menggunakan syntax tertentu. Halaman web dan user dapat ditambahkan dengan menggunakan fasilitas yang telah disediakan. Dokumentasi pembuatan prototipe knowledge base dalam Twiki engine dapat dilihat pada Lampiran C.
Twiki Engine
Twiki engine merupakan salah satu engine untuk menyimpan pengetahuan dalam knowledge management yang sudah cukup matang dan dipakai banyak perusahaan besar maupun kecil. Selain itu Twiki juga merupakan platform untuk enterprise collaboration dan sistem knowledge management yang fleksibel, powerful, dan mudah digunakan oleh suatu perusahaan. Adapun kegunaan Twiki adalah untuk menyimpan dokumentasi proyek, document management system,
knowledge base, dan perangkat groupware yang bebasis intranet atau internet.
Isi web pada Twiki engine dapat dibuat secara kolaboratif dengan hanya menggunakan web browser. Penggunan tanpa pengetahuan programming dapat membuat aplikasi web. Selain itu Twiki engine dapat diperluas fungsionalitasnya dengan plugin. Dengan demikian Twiki dapat dikatakan sebagai orang tua asuh bagai aliran informasi dalam suatu perusahaan, menyatukan dan meningkatkan produktifitas kelompok kerja yang terdistribusi, mengeliminasi sindrom one webmaster terhadap isi intranet yang usang.
Fitur Twiki engine adalah sebagai berikut [twiki, 2008]:
1. Berbagai web browser: untuk mengedit halaman yang ada atau membuat halaman baru dengan menggunakan berbagai web browser.
2. Edit link : untuk mengedit halaman, dengan cara klik edit link pada bagian bawah setiap halaman.
3. Auto links: halaman web dihubungkan secara otomatis. User tidak perlu mempelajari perintah HTML untuk menghubungkan antar halaman.
4. Text formatting: sederhana, powerful, dan mudah dipelajari aturan format teks. Pada dasarnya user menulis seperti menulis email.
5. Webs: halaman dikelompokkan dalam Twiki web (atau collections). User diijinkan untuk mengeset beberapa collaboration group sendiri.
6. Search: pencarian berdasarkan full text dengan atau tanpa ekspresi regular. 7. Email notification: mendapatkan pemberitahuan secara otomatis ketika
sesuatu telah berubah dalam Twiki web. Subscribe dalam WebNotify.
8. Structured content: sebagai alat untuk klasifikasi dan kategori halaman web tak terstruktur dan untuk membuat workflow systems sederhana.
9. File attachments: Upload and download berbagai file dengan menggunakan
attachment pada halaman web browser.
10.Revision control: semua perubahan pada halaman dan attachments dicatat. 11.Access control: mendefinisikan kelompok dan hak akses untuk membaca,
menulis berdasarkan kelompok atau user.
12.Variables: menggunakan variabel untuk menyusun halaman sescara dinamis. 13. TWiki Plugins: menambah fungsional Twiki dengan modul plugin.Contoh
plugin : ChartPlugin : untuk membuat grafik sebagai visualisasi dari tabel pada Twiki
14. Application Wiki: Contributors menggunakan platform Twiki untuk membuat aplikasi web.
15. Templates and skins: sistem template yang fleksibel tersebar di semua logika program dan presentasi. Mengganti skins template tidak mempengaruhi halaman isi.
16. Managing pages: halaman personal dapat diubah namanya, dipindah, dan dihapus melalui web browser.
17. Managing users: Web based user registration dan perubahan password. 18. What's new: melihat perubahan web Twiki
19. Statistics: membusat statistik web Twiki, menemukan halaman paling populer dan kontribusi terbanyak.
20. Preferences: empat level preferences: TWikiPreferences untuk sitelevel;
WebPreferences untuk setiap web; user level preferences; dan page level preferences.
21. Conflict resolution: isi dapat digabung secara otomatis jika lebih dari satu user mengedit halaman yang sama pada saat yang sama.
Setelah prototipe knowledge base selesai, maka diulangi langkah dua sampai langkah empat. Pengulangan pada tesis ini dilakukan sempai hanya sampai terbentuknya knowledge base operasional unit primary reformer secara lengkap
yang meliputi prosedur pengoperasian unit primary reformer Pabrik Amonia Kaltim4 PKT, sistem kontrol dan interlock yang terlibat dalam pengoperasian unit primary reformer, dan kemungkinankemungkinan yang terjadi jika pabrik tidak dioperasikan sesuai dengan prosedur. Langkah terakhir setelah pengulangan diatas adalah validasi prototipe knowledge base seperti pada Gambar IV.8. Gambar IV.8 Langkah 5 Pembangunan Knowledge Base
