Peran
Instrumentasi Advance Smart Card
Berbasis RFID Dalam Industri 4.0
Penulis : I M - www.kolektormateri.blogspot.com
Abstrak : Pada paper ini dibuat suatu informasi mengenai
peran instrumentasi advance yaitu smart card berbasis RFID dalam industri 4.0.
Dimulai dari halaman 1 sebagai pendahulan mengenai Revolusi Industri 4.0 dan
Internet of Things. Dihalaman 2 dijelaskan mengenai RFID, komponen, dan cara
kerjanya. Dihalaman 3 dijelaskan mengenai Smart Card berbasis RFID fungsi dan
cara kerjanya yang dijelaskan melalui diagram blok. Dihalaman 4 merupakan
penjelasan Smart Card Berbasis RFID dengan menggunakan skema dan algoritma.
Keywords : Smart Card, RFID, Radio Frequency,
Instrumentasi Advance, Industri 4.0.
I. Pendahuluan
Saat
ini negara Indonesia telah memasuki suatu revolusi industri yang dinamakan
dengan revolusi industri 4.0. Bermacam – macam teknologi mulai dikembangkan dan
digunakan untuk mempermudah masyarakat mencapai kebutuhannya seperti teknologi
Belanja Online, internet banking, Smart manufacture, dll. Salah satu yang juga
mengalami pengembangan adalah teknologi dalam bidang keamanan seperti
penggunaan RFID, Smartlock, CCTV Infrared, dll.
RFID adalah teknologi dengan menggunakan
frekuensi radio yang sedang bekembang di industri 4.0. Kelebihan dari RFID
adalah dalam penggunaanya antara tag dan reader tidak perlu saling menghadap
seperti pada barcode,dll. Selain itu RFID memiliki jangkauan yang cukup jauh
dikarenakan RFID menggunakan gelombang Radio. RFID juga dapat dibagi menjadi
beberapa kelas dari yang rendah sampai yang tinggi. Sehingga biaya dan
penggunaanya dapat disesuaikan sesuai kebutuhan.
Di revolusi industri 4.0 diperlukan
suatu kemudahan dan kecepatan dalam pengaksesan sesuatu dikarenakan
perkembangan di segala bidang yang semakin cepat. Selain itu keamanan dan
kenyamanan juga menjadi hal penting dengan berkembangnya teknologi juga
kejahatan semakin bervariasi.
Oleh karena itu pentingnya suatu teknologi
instrumentasi advance yang dapat memberikan kemudahan kenyamanan, keamanan
dalam akses suatu tempat .
II. Revolusi
Industri 4.0
Gambar 1. Bidang Revolusi Industri 4.0
Saat ini perkembangan yang pesat dari teknologi sensor,
interkoneksim dan analisis data memunvulkan gagasan untuk mengintegrasikan
seluruh teknologi tersebut ke dalam berbagai bidang industri. Gagasan inilah
yang diprediksikan akan menjadi revolusi industri yang berikutnya yaitu
industri 4.0. Istilah Industri 4.0 secara resmi lahir di Jerman tepatnya saat
diadakan Hannoven fair tahun 2011. Negara jerman memiliki kepentingan yang
besar terkait hal ini karena Industri 4.0 menjadi bagian dari kebijakan rencana
pembangunannya yang disebut High-Tech Strategy 2020. Negara lain juga turut
serta dalam mewujudkan konsep Industri 4.0 namun menggunakan istrilah yang
berbeda seperti Smart Factories, Industrial Internet of Things, Smart
Industry,dll. Meski memiliki penyebut istilah yang berbeda, semuanya memiliki
tujuan yang sama yaitu untuk meningkatkan daya saing indsutri tiap negara dalam
menghadapi pasar global yang sangat dinamis.
Sebagian besar pendapat mengenai potensi manfaat industri 4.0
adalah mengenai perbaikan, kecepatan-fleksibilitas produksi, peningkatan
layanan kepada pelanggan dan peninkatan pendapatan. Terwujudnya potensi manfaat
tersebut akan memberi dampak positif terhdap perekonomian suatu negara.
Sedangkan tantangan yang harus dihadapi dari Industri 4.0 adalah munculnya
resistansi terhadap perubahan demografi dan aspek social, ketidakstabilan
kondisi politik, keterbatasan sumber daya, risiko bencana alam, dan tuntuan
penerapan teknologi yang ramah lingkungan.
Menurut Kagerman dkk(2013) dalam Prasetyo(2018), pengertian yang lebih teknis tentang industri 4.0 adalah integrase dari Cyber Physical System (CPS) dan Internet of Things and Services (IoT dan IoS) ke dalam proses industri meliputi manufaktur dan logistic serta proses lainnya. CPS adalah teknologi untuk menggabungkan antara dunia nyata dengan dunia maya. Penggabungan ini dapat terwujud melalui integrase antara proses fisik dan komputasi (teknologi embedded computers dan jaringan) secara close loop (Lee, 2008 dalam Prasetyo,2018).
Menurut Kagerman dkk(2013) dalam Prasetyo(2018), pengertian yang lebih teknis tentang industri 4.0 adalah integrase dari Cyber Physical System (CPS) dan Internet of Things and Services (IoT dan IoS) ke dalam proses industri meliputi manufaktur dan logistic serta proses lainnya. CPS adalah teknologi untuk menggabungkan antara dunia nyata dengan dunia maya. Penggabungan ini dapat terwujud melalui integrase antara proses fisik dan komputasi (teknologi embedded computers dan jaringan) secara close loop (Lee, 2008 dalam Prasetyo,2018).
III. Internet of Things (IOT)
Internet of Things (IOT) adalah jaringan infrastruktur global yang menghubungkan objek fisik dan virtual melalui eksploitasi dari pengambilan data dan kemampuan komunikasi. Hal tersebut akan memberikan identifikasi dari objek spesifik, dan kemampuan koneksi dan sensor sebagai dasar dari pengembangan pelayanan dan aplikasi yang bersifat independent kooperatif. Hal ini akan ditandai dengan tingginya tingkat pengambilan data otonom, transfer event, konektifitas jaringan, dan interoperabilitas.
Arsitektur dari Sistem IOT secara umum dibagi menjadi 3 lapisan, yaitu : Lapisan persepsi, Lapisan jaringan, dan Lapisan layanan/aplikasi. (Jia dkk, 2012)
Arsitektur dari Sistem IOT secara umum dibagi menjadi 3 lapisan, yaitu : Lapisan persepsi, Lapisan jaringan, dan Lapisan layanan/aplikasi. (Jia dkk, 2012)
IV. Radio Frequency Identification (RFID)
Slave
|
a) RFID Tags
RFID tags yang juga biasa disebut sebagai transponders atau
responder atau transmitter adalah benda yang berfungsi sebagai identifikasi.
Terdapat dua jenis tags yaitu aktif dan pasif. Tags aktif adalah yang memiliki
baterai penuh sendiri, dan mempunya kemampuan untuk berkomnikasi dengan tags
lainnya, dan juga bisa memupai percakapan sendiri dengan tag reader.
Sebaliknya, tag pasif tidak memerlukan sumber tegangan internal, namun
ditenagai oleh tag reader. Tags terdiri dari kumparan antenna dan mikrochip
yang berfungsi untuk menyimpan data.
RFID tags memiliki banyak jenis
bentuk, ukuran, dan fungsi. Seorang insinyur atau ilmuwan harus mengetahui
tujuan dari pembuatan instrument RFID terlebih dahulu sebelum memilih jenis
RFID tags yang akan digunakan. Semua RFID tags umumnya memiliki komponen -
komponen umum yang sama yaitu : antena, IC, dan PCB.
Fungsi utama dari antena adalah
untuk mengirim dan menerima gelombang radio agar dapat berkomunikasi. Antena
bekerja dengan mekanisme kopling, yang dapat mengubah energi listrik menjadi
gelombang elektromagnetik dan sebaliknya. Dengan begitu tags dan reader dapat
saling berkomunikasi. Pada lingkungan yang cocok dan saling berdekatan antara
tags dan readernya. Antena dapat menerima energi gelombang elektromagnetik yang
cukup untuk memberikan daya pada tag tanpa adanya baterai internal.
IC adalah sekumpulan algoritma
rangkaian dan komponen elektronika yang berfungsi sebagai otak dari RFID tags.
Tidak seperti pada IC di perangkat lainnya, IC RFID tags hanya berfungsi
mengirmkan unique identifier (ID) yang masing – masing dimiliki oleh
tags dan berbeda dengan yang lain. Jika tag memiliki komponen tambahan, IC ini
juga berfungsi untuk mengirimkan informasi ekstra dari komponen tersebut
bersaaman dengan ID tag.
PCB atau papan rangkaian adalah
bahan yang memegang keseluruhan komponen tags bersamaan dan terangkai sesuai
dengan fungsi dari tags. PCB dapat bersifat kaku ataupun fleksibel dan tersusun
dari bahan yang berbeda tergantung pada tipe, bentuk,ukuran, dan fungsi dari
tag yang digunakan.
RFID tags dibagi menjadi
beberapa kategori kelas. Dimana semakin tinggi kelasnya semakin besar
fungsinya. EPC Global mendefinisika 6 klasifikasi dari RFID tags (0 sampai 5).
Berikut adalah fungsi dan deskripsi dari masing – masing kelas, yaitu :
1)
Kelas 0/Kelas 1 : Kelas ini menghasilkan
gelombang radio dasar yang bersifat pasif. Kelas 0 diprogram oleh pabrik.
Diatas kelas 0, yaitu kelas 1 keatas tags deprogram oleh pengguna.
2)
Kelas 2: Terdapat fungsi tambahan, yaitu
pengenkripsian dan memori RF yang dapat di tulis baca (read-write).
3)
Kelas 3 : Terdapat baterai pada papan PCB
yang dapat memberikan daya ke rangkaian komputernya. Juga jangkauan komunikasi
yang lebih panjang dan broadband yang lebih besar.
4)
Kelas 4 : Jenis tags aktif adalah tags
yang masuk ke kelas 4. Komunikasi peer to peer dan sensor tambahan juga
dimasukan.
5)
Kelas 5 : Tags kelas 5 menghasilkan daya
yang cukup untuk menyalakan tags lainnya dan bisa diklasifikasikan juga sebagai
reader.
Tags
pasif yang tidak memiliki sumber daya internal, mendapatkan daya dari reader
yang berupak frekuensi gelombang radio yang dihasilkan reader dan
diklasifikasikan sebagai kelas 0 -3. Sedangkan kelas 4 adalah tags aktif yang
memiliki sumber daya internal. Kelas 5 dapat diklasifikasikan sebagai tags
aktif dan reader yang dapat membaca informasi dari tags lainnya.
b) RFID
Readers
RFID Readers atau pembaca RFID adalah perangkat yang
berfungsi untuk membaca informasi yang dikirimkan oleh RFID tags ketika tags
memasuki jangkauan RFID. Readers bertanggungjawab untuk memulai komunikasi
dengan bermacam – macam tags dalam jangkaunnya dan mengirimkan data tags ke
aplikasi dimana data yang didapatkan dapat digunakan untuk tujuan tertentu.
Readers di semua jenis sistem dapat dibagi menjadi dua blok
dasar yaitu sistem kontrol dan antarmuka frekuensi tinggi, yang terdiri dari
perangkat transmitter dan receiver. Seperti yang terlihat pada gambar dibawah
ini :
Gambar 2. Sistem kontrol dan Antarmuka frekuensi tinggi
Keseluruhan sistem dikontrol oleh aplikasi eksternal
melalui perintah control.
Ø Fungsi
dari antarmuka frekuensi tinggi adalah :
1. Untuk
menghasilkan daya transmisi berfrekuensi tinggi yang dapat menyalakan
transponder atau tags.
2.
Modulasi sinyal transmisi untuk mengirim data ke transponder.
3.
Penerima dan demodulasi sinyal Frequensi
tinggi yang dikirimkan balik oleh tags dan transponder
Ø Fungsi
dari unit sistem kontrol reader adalah :
1.
Komunikasi dengan software aplikasi dan
sebagai pengeksekusi perintah dari software aplikasi tersebut.
2.
Kontrol komunikasi dengan transponder atau
tags(prinsip master-slave).
3.
Koding dan decoding sinyal dan ekesekusi
algoritma anti-collision.
4.
Enkripsi dan dekripsi data untuk
dikirimkan antara tags dan reader.
5.
Kinerja otentikasi antara tags dan reader.
(Jia, 2012)
V. Smart
Card Berbasis RFID
Teknologi RFID berperan aktif dalam industri 4.0 di
Indonesia. Teknologi RFID ini sedang dikembangkan, dan sering ditemui digunakan
di bidang perhotelan dan mulai diterapkan di Universitas di Indonesia seperti
di Departemen Teknik Fisika Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. RFID
tags memiliki banyak bentuk seperti kartu, gantungan kunci,dll. Pada paper ini
lebih difokuskan pada RFID tags dengan bentuk kartu dan bersifat pasif. Dengan
level 3, sehingga kartunya harus berjarak menengah dengan readernya untuk
mengakses reader. RFID Readernya adalah RFID biasa yang memiliki antarmuka
frekuensi tinggi dan sistem kontrol. Aplikasi menggunakan mikrokontroler yang
disambungkan dengan wifi module yang dapat terhubung secara IOT.
Kartu RFID memiliki bermacam - macam fungsi. Tujuan dari
Smart Card adalah sebagai kartu yang memiliki banyak fungsi dan dapat terhubung
dengan database secara IOT. Contohnya karyawan yang memiliki Smart Card yang
berfungsi sebagai keamanan dan akses tempat parkir, otentikasi absensi, akses
tempat – tempat penting, dll.
Gambar 3. Diagram block Smart Card RFID untuk akses parkiran
berbasis IOT
Pada Diagram blok untuk parkiran
berfungsi dengan cara memasukan nilai alamat ID yang diperbolehkan masuk dan
informasi personal dari alamat ID tersebut yang dapat dimasukan kedalam
database terlebih dahulu secara IOT. Setelah itu RFID Readers akan membaca
alamat ID dan Webcam akan membaca plat nomor motornya ketika tag Kartu
didekatkan kepada reader. Kemudian akan dibandingkan dengan melalui komparator
nilai ID dan Plat Nomornya. Setelah itu Kontroler akan bekerja apakah ID dan
Platnya sesuai atau tidak dengan mengendalikan servo palang pintu yang
menghsilkan output berupa posisi atau kondisi dari palang pintu tersebut (c)
Gambar 4. Diagram Block Smart Card RFID untuk Sistem
Absensi/Kehadiran
Pada diagram blok untuk sistem
absensi/kehadiran dibuat dengan sederhana yaitu dengan open-loop. Yaitu dengan
RFID Reader membaca RFID tag kemudian pada kontroler disesuaikan dengan informasi
yang didapatkan dari database berupa informasi nama dari alamat ID tersebut.
Setelah itu output berupa informasi kehadiran yang disimpan di dalam database.
Informasi dibuat seakurat mungkin dengan kontroler yang terintegrasi dengan
perangkat Real Time Clock.
Gambar 5. Diagram Block Smart Card RFID untuk Akses Ruangan
Pada diagram block untuk
mengakses ruangan, yaitu dengan informasi yang didapatkan dari database dapat
ditentukan alamat ID siapa saja yang dapat mengakses ruangan. Setelah itu
informasi personal dari pengguna RFID tag akan dimasukan ke Database akses
Ruangan dan informasi waktu secara real time akses ruangan tersebut. Setelah
itu Electric Doorlock akan bekerja atau tidak sesuai dengan informasi
alamat ID siapa saja yang boleh mengakses. Output berupa kondisi dari electric
doorlock apakah 0 atau 1.
VII. Skema
Sistem Instrumentasi Smart Card Berbasis RFID
Gambar 6. Skema Smart Card RFID berbasis IOT
Gambar 6. Skema Smart Card RFID berbasis IOT
Pada gambar 4
adalah skema dari instrumentasi smart card berbasis RFID untuk bermacam -macam
fungsi. Pada akses tempat parkir maka aktuatornya adalah palang pintu dan
infomasi pengakses dimasukan kedalam database. Begitu juga dengan akses ruangan
actuatornya adalah electric doorlock dan informasi pengaksesnya juga
dimasukan kedalam database. Untuk sistem absensi, tidak diperlukan actuator
dikarenakan yang diperlukan hanya informasi kehadiran saja yang juga dimasukan
ke dalam database
VIII. Algoritma
Instrumentasi Smart Card Berbasis RFID
Gambar 7. Algoritma
Smart Card berbasis RFID untuk tempat parkir
Untuk tempat parkir selain RFID reader juga digunakan webcam
untuk membaca plat nomor yang kemudian akan dimasukan kedalam database sebagai
informasi keamanan.
Gambar 8. Algoritma
Smart Card berbasis RFID untuk Absensi
Pada
sistem absensi algoritma lebih sederhana karena hanya bertujuan untuk
mendapatkan informasi kehadiran.
Untuk
akses ruangan sistem algoritmanya mirip dengan akses tempat parkir namun tidak
mernggunakan webcam.
IX. Kesimpulan
RFID
memiliki banyak manfaat dan sangat mendukung industri 4.0. Smart Card berbasis
RFID merupakan teknoogi baru yang memiliki banyak manfaat jika diterapkan
bersamaan dengan kartu karyawan atau kartu mahasiswa karena memiliki banyak
keuntungan berupa kemudahan, kecepatan, dan keamanan.
X. Daftar
Pustaka
H.
Prasetyo, and W. Sutopo, "INDUSTRI 4.0: TELAAH KLASIFIKASI ASPEK DAN ARAH
PERKEMBANGAN RISET," J@ti Undip : Jurnal Teknik Industri, vol.
13, no. 1, pp. 17-26, Mar. 2018.
X.
Jia, Q. Feng, T. Fan and Q. Lei, "RFID technology and its applications in
Internet of Things (IoT)," 2012 2nd International Conference on
Consumer Electronics, Communications and Networks (CECNet), Yichang, 2012,
pp. 1282-1285.
Caroline C, Ellyas M.C.S, Loga G A, Ardian S, Hermawati H, Ike B,”
APLIKASI SMART CARD BERBASIS RFID UNTUK SISTEM KEAMANAN
PARKIR” Jurusan Teknik Elektro Universitas Sriwijaya,
Mikrotiga, Vol 1, No. 2Mei 2014
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Untuk selanjutnya kita akan belajar tentang membuat prototype elektronika RFID sederhana dengan menggunakan kontroler Arduino di Part 2 RFID.
Terima kasih.