APC biasanya diterapkan untuk menyelesaikan permasalah pengendalian proses pada industri atau aplikasi laboratorium yg bersifat multivariable, yg umumnya disebut dengan MIMO (Multi In Multi Out). Contoh MIMO yg paling umum adalah saat melakukan pengendalian proses pada ‘process column’, yg umumnya terdapat pada plant refinery atau plant petrochemical.

Tanya – febri bontang

salam kepada anggota Migas Indonesia.

Saya Febri, mahasiswa Teknik Fisika ITS semester 7.

Saya mau tanya kepada para anggota migas, apa ada yang mempunyai materi atau penjelasan tentang APC ( Advanced Process Control ), tentang cara kinerja atau kerjanya, bagaimana benefit yang didapatkan. Karena saya hanya mendapati beberapa literatur tentang APC.

Terima kasih sebelumnya.

Tanggapan 1 – Weby

Selamat pagi mas Febri,

Sudah mencoba untuk mencari dokumen-dokumen yang sudah dengan rapih disimpan di website Migas-Indonesia.Net?

http://migas-indonesia.net/index.php?option=com_docman&Itemid=42

Di folder ‘Kumpulan Dokumen KBK Elektrikal dan Instrumentasi’ paling tidak ada 1 tuh. Saya pernah mengompilasi dari website lain dan masih tersimpan disana dengan judul ‘Advanced Process Control’.

Untuk penjelasan mengenai APC, sebagian dasar-dasar APC dibahas di buku karangan Harold Wade di ‘Basic and Advanced Regulatory Control’. Judul yang lebih spesifik membahas APC adalah ‘Advanced Control Unleashed’ karangan Blevins, McMillan, Wojsznis & Brown. Member milis ini, terutama di petrochemical/pertambangan, pasti punya banyak referensi lain yang lebih yahud.

Buku yang berkaitan dengan process control, bukan ngiklan loooh, dan karya anak bangsa adalah ‘Robust Nonlinear Control Systems Design’ sudah di jual di Amazon. Salah satu pengarangnya anggota milis Migas dan kebetulan kakak kelas saya di ITB, mungkin mas Taufik hendak menambahkan?

Mudah-mudahan membantu dan bermanfaat.

Tanggapan 2 – Taufiq Firmansyah

Ah mas Weby bisa aja nih promosinya.

Saya sendiri malah ragu kalau buku itu bisa membarikan manfaat praktis bagi sdr. Febri…hehehe

Mengenai literatur, sependapat dengan mas Weby saya juga suka dengan buku Harold Wade dan Blevins-McMillan.

Untuk mahasiswa, buku2 lain yang bagus penjelasannya dan kuat dasar teorinya adalah:

1. Process Dynamics, Modelling and Control by B. Ogunnaike (ditulis oleh professor yg pernah bekerja di Shell Research)

2. Process Control by Thomas E. Marlin (buku ajar kuliah kontrol proses di MIT)

3. Process Dynamics and Control by Seborg-Edgar-Mellichamp (bagus dalam formulasi matematis-nya)

Mengenai benefit sudah dijelaskan secara jelas oleh mas Arnold Antonius, yang saya coba rangkum bahwa tujuan utama (dari beberapa tujuan) advanced control ini adalah:

1. Meng-handle sistem MIMO dengan pendekatan MIMO juga. Artinya kita tidak melihat control-loop tersebut sebagai
kumpulan loop SISO (multiple-SISO), melainkan sebagai satu kesatuan. Konsekuensinya desain controller-nya harus mempertimbangkan keseluruhan input dan output. Oleh karena itulah, kunci utama advanced control ini adalah kualitas model yg digunakan untuk mendekati realitas proses yang ingin kita kendalikan. Kalau ngga salah Blevins juga punya buku yang khusus membahas tentang Model judulnya:Model Unleashed.

2. Meng-handle constraints, karena proses kimia mempunyai operating envelope yg dibatasi oleh faktor2 safety, equipment design
dan quality of product.

3. Mencapai fungsi obyektif tertentu, misalnya memaksimalkan throughput, meminimalkan waste dll walaupun dengan adanya
constraint di atas.

APC di industri

Untuk aplikasi di industri, biasanya orang sepakat bahwa Bapak dari APC untuk aplikasi di industri proses adalah Charlie Cutler dan Brian Ramaker, dua-duanya engineer Shell USA yang mem-propose algoritma Dynamic Matrix Control. Algoritma ini memudahkan orang dalam men-generate model dengan akurasi yang cukup dan dengan cara yg mudah (dengan step-test).

Algoritma Cutler dan Ramaker sudah beranak-pinak dan kini diadopsi oleh berbagai control system manufacturer, misalnya:

1. Yokogawa – exaSMOC

2. MDC – MDC Technology

3. ABB – Dot Products

4. AspenTech – DMCPlus

APC ini akan dikemas sebagai satu solusi (solution suites macam MS Office) lengkap dengan layanan project komplit untuk
identifikasi, modelling dan deployment. Biasanya 80% cost akan diserap di sini (Ranade-Torres, 2009, Hydrocarbon Processing, pp.77-81), sisanya mungkin harga software suite-nya itu sendiri.

Saran saya sih, setelah menguasai dasar teori dari buku-buku di atas, Anda bisa coba buka-buka website vendor2 tersebut untuk mendapatkan gambaran riil produk yg digunakan di industri. Syukur2 bisa download pdf manual-nya sehingga bisa membandingkan
algoritma dan arsitektur produk dari berbagai vendor. Finally, banyak-banyak berdiskusi dengan rekan2 milis Migas Indonesia ini
yang memang benar-benar menggunakan dan mengaplikasikan APC.

Tanggapan 3 – arnold antonius

Ysh. Mas Bontang

Tambahan sedikit juga tentang referensi APC selain yg dijelaskan mas Taufiq (pakar APC) dibawah.

Ada beberapa referensi lain yg bisa mewakili aplikasi praktis tentang APC, diantaranya :

Advanced Control Unleashed, by Terrence LB, Gregory KM, Willy KW, Michael WB; ISA

Model Predictive Control, by E.F. Camaco and Carlos Bordons; Springer

Advanced Control of Solar Plants, by E.F. Camaco, M. Berenguel, F.R. Rubio; Springer

Optimisation of Industrial Processes at Supervisory Level, by Doris Saez, Aldo Cipriano and Andrzej W. Ordys; Springer

Sedang referensi tambahan untuk mempelajari teknik dasar Identifikasi dan Modeling, bisa juga menggunakan referensi berikut

System Identification and Control Design (using PIM+Software), by Ioan Dore Landau Techniques of Model-based Control, by Coleman Brosilow, Babu Joseph.
Dan untuk mempelajari simulasi praktisnya, saran saya coba cari referensi tentang Toolbox MATLAB dan Simulink yg berkaitan dengan APC. Berita menggembirakan bahwa saat ini MATLAB sudah bisa interkoneksi data secara OPC, sehingga bisa diinterkoneksikan dengan suatu simulator Plant Controller tertentu untuk kebutuhan pengembangannya sesuai aplikasi real plant maupun kebutuhan akan visualisasi hasil simulasinya terhadap respon-respon (dinamika) pada suatu proses yg telah dimodelkan tersebut.

Tanggapan 4 – arnold antonius

Ysh. dik Bontang

APC biasanya diterapkan untuk menyelesaikan permasalah pengendalian proses pada industri atau aplikasi laboratorium yg bersifat multivariable, yg umumnya disebut dengan MIMO (Multi In Multi Out). Contoh MIMO yg paling umum adalah saat melakukan pengendalian proses pada ‘process column’, yg umumnya terdapat pada plant refinery atau plant petrochemical.

Sebagai perbandingan bahwa feedback control yg sering kita jumpai di industry, atau istilah lainnya regulatory control, misalnya PID controller, umumnya dipakai untuk pengendalian proses yang bersifat SISO (Single In Single Out). Coba banyangkan bila suatu ‘process column’ yg sedemikian komplek proses pengendaliannya; dimana bayangkan saat Anda mengatur suatu Output tertentu (mis OV1), dan efeknya akan mempengaruhi Input tertentu (mis PV2), sehingga bisa dibayangkan berapa banyak Cascade Control yg harus Anda pasang disana dan bayangkan betapa rumitnya saat melakukan tuning dari masing-masing controller tersebut untuk mencapai kestabilan proses tersebut.

Konteks diats jika kita hanya berbicara keterkaitan antara Output (OV atau MV) dan Input (PV) saja, bagaimana kalau ada efek disturbance atau gangguan proses yang diakibatkan efek energy yg terjadi pada sistem akibat proses keseimbangan dari kondisi Transient menuju kondisi Steady Stead. Bayangkan, untuk mengatasi masalah tersebut Anda terpaksa harus memansang sebuah Feed Forward Control lagi misalnya, dlsb. Dalam hal ini, tentunya permasalahan bukan semakin sederhana tetapi akan menjadi komplek dan rumit. (Catatan : OV = Output Variable, MV = Manipulated Variable, PV = Process Variable, SP = Set Point).

Kira-kira mungkin, hal itulah yg melatarbelakangi mengapa APC terdesak untuk dikembangkan, yaitu agar mampu menjawab permasalah saat berhadapan sengan pegendalian proses yang bersifat MIMO. Kalau Anda mengikuti perkembangan teknologi controller industry, misalnya DCS, sekarang sudah ada fabrikan yang menambahkan modul APC pada produk2 mereka, salah satu misalnya MPC (Model Predictive Control), Fuzzy Logic, dlsb. Silahkan cari di google, dan amati pegembangann serta aplikasinya.

Sy, rasa jika Anda mahasiswa, sebaiknya cari dulu kasus yg akan diselesaikan, misalnya cari suatu industri yg yang menerapkan MIMO dalam pengendalian prosesnya, misalnya ‘process column’ atau lainnya. Selanjutnya lakukan observasi atas permasalahan yg sedang mereka hadapi, misalnya masalah kestabilan pengendalian proses , masalah keekonomian operasionalnya, masalah sistem keselamatan prosesnya dll. Setelah itu, Anda buatkan konsep pengendalian sistem yg baru dengan menerapkan APC sebagai solusi dari masalah2 tersebut.

Menjawab pertanyaan Anda mengenai keuntungan dari APC, sy rasa sudah terjawab dengan penjelasan diatas. Namun untuk mencapai keuntungan tersebut sudah tentu ada konsekuensi yang harus ditambahkan, yaitu sudah pasti ‘biaya’ atau dalam istilah bisnisnya adalah ‘investasi’, yg dalam hal ini mungkin akan ‘berharga’ cukup mahal, baik secara finansial / budget (untuk membeli perangkat controller baru yg menggunakan APC) maupun investasi atas sumber daya manusia yg harus disiapkan untuk mengoperasikan, merawat, memperbaiki jika rusak bahkan untuk pengembangan berikutnya. Makanya coba perhatikan semua disain pengendalian proses yang mengimplementasikan APC, pasti salah satu Constraint Variable yg menjadi SP (Set Point) dari tujuan pengendalian proses tersebut adalah biaya. Hal ini karena, semua konsekuensi OV atau MV yg Anda lakukan pada pengendalian akan mengakibatkan terjadinya Keseimbangan Energi baru (Energy Balance) dalam sistem. Bayangkan jika untuk melakukan poses pemisahan dalam suatu ‘process column’ misalnya, Anda menggunakan sejumlah ‘heater’ untuk men-drive, bayangkan lagi jika ‘heater’ tersebut merupakan suatu fungsi (f[x]) pemanasan dari suatu Energi Listrik atau Energi Steam atau Energi Fuel Gas dlsb … bayangkan bahwa setiap mili dari bukaan Control Valve berarti aliran bahan bakar, padahal dipihak lain efisiensi produksi merupakan perbandingan antara OutCome Product (throughput) terhadap Energi yg digunakan. Dan dipihak lain suatu HPP (harga pokok penjualan) merupakan fungsi (f[x]) dari energy, maka sudah barang tentu APC akan merupakan suatu solusi akhir yg sangat bermanfaat.

Setidaknya dengan APC, pengendalian proses yg bersifat MIMO dan berefek terhadap nilai ekonomis suatu end-product pada suatu pengandalian proses bisa terjawab. Untuk aplikasi APC, silahkan search di google saja, sy yakin Anda akan banyak menjumpai hal-hal menarik untuk dipelajari lebih lanjut.

Catatan : standar industri yang berkaitan dengan APC diantaranya adalah API RP 557, silahkan gunakan referensi ini apabila ingin mengetahui lebih jauh aplikasi APC pada industry Oil&Gas.

Semoga Membantu. Jika ingin diskusi detil, silahkan japri saja.