1 Balai  Besar Logam dan Mesin_Metal Industries  Development Center  (BBLM  -  MIDC)  Kementerian  Perindustrian  Republik Indonesia,  Jl. Sangkuriang  No. 12 Bandung, 40135  INDONESIA (Tlp:  +62-22-250  3171;    Fax:  +62-22-250  3978; * e-mail: nauval911@gmail.com; nauval@kemenperin.go.id)

## Sistem Monitoring Temperatur Tuang Logam dan Penggunaan Energi Berbasis IoT di MIDC

## (Metal Pouring Temperature and Energy Usage Monitoring System with IoT
in MIDC)
Anugrah Erick Eryantono 1 , * Muhammad Nauval Fauzi 1 , Muhammad Fathurrohman 1
Abstract—  Tough competition among metal casting industries requires  the  use  of  technology  to  produce  high-quality  products and  large  quantities  with  optimal  production  costs.  Parameters that affect casting products are temperature at pouring time and pouring  rate.  The  heat  loss  caused  by  the  transfer  of  metal through  the  ladle  and  the  influence  of  the  surrounding environment  that  absorbs  heat  can  cause  a  significant temperature  drop.  Therefore,  a  temperature  monitoring  system to monitor and record the rate of  temperature decrease in real- time  to  obtain  optimal  casting  results  is  needeed,  as  well  as  a monitoring  system  for  energy  usage  to  reduce  the  cost  of  the production.  Industrial  revolution  technology  4.0  in  the  metal casting  industry,  especially  carbon  steel  and  cast  iron,  can  help operators  to  display  data  in  real-time,  store,  process,  and evaluate the data on cloud/server. This system is integrated using Internet  of  Things  (IoT)  technology.  Database  of  casting parameters  (pouring  temperature  and  energy  usage)  obtained from  measurements  of  sensors  and  stored  in  cloud  is  used  for analysis  and  evaluation  of  the  research.  The  results  of  the monitoring  system  analysis  was  expected  to  help  reduce production cost in MIDC.
Intisari—Persaingan  ketat  antar  pelaku  industri  pengecoran logam  menuntut  penggunaan  teknologi  pengecoran  untuk menghasilkan  produk  berkualitas  tinggi  dan    kuantitas  yang banyak  dengan  biaya  produksi  yang  optimal.  Beberapa parameter  yang  memengaruhi  produk  hasil  pengecoran  adalah temperatur  saat  penuangan  serta  laju  penuangan.  Temperatur tuang harus memperhitungkan kehilangan panas yang disebabkan oleh pemindahan logam melalui ladle, karena antara tungku dan cetakan ada jarak tertentu dan pengaruh lingkungan sekitar yang menyerap panas. Oleh karena itu, diperlukan sistem monitoring  yang  dapat  memonitor  laju  penurunan  temperatur saat  penuangan  secara  real  time  serta  terekam,  sehingga  dapat menjadi  bahan  analisis  untuk  memperoleh  hasil  pengecoran yang  optimal.  Serta  diperlukan  juga  suatu  sistem  monitoring penggunaan  energi  saat  proses  pengecoran  berlangsung,  agar harga pokok produksi hasil coran dapat dikendalikan. Teknologi revolusi industri 4.0 pada industri pengecoran logam, khususnya baja karbon dan besi tuang/cor, dapat membantu,  yaitu dengan penggunaan  sistem  monitoring  temperatur  tuang  logam  dan energi (daya kelistrikan) pada mesin tungku induksi saat proses pengecoran  berlangsung.  Sistem  monitoring  yang  dirancang bertujuan  untuk  memudahkan  operator  menampilkan  data secara  real  time,  menyimpan,  dan  mengolah  data  serta
mengevaluasi  data  pada  cloud/server.  Sistem  ini  diintegrasikan dengan  menggunakan  teknologi  Internet  of  Things  (IoT). Database  parameter  pengecoran  (temperatur  tuang  dan penggunaan energi) yang didapat dari hasil pengukuran  sensor- sensor dan tersimpan di cloud digunakan sebagai bahan analisis dan evaluasi penelitian di bidang pengecoran logam baja karbon dan  besi  tuang.  Hasil  analisis  dari  sistem  monitoring  ini diharapkan  dapat  membantu  mengontrol  penggunaan  energi yang berlebihan di MIDC.
Kata  Kunci—  Sistem  Monitoring,  Temperatur,  Penggunaan Energi, Internet of Things, Pengecoran, Industri 4.0, IoT.

## I. P ENDAHULUAN
Industri  berbasis  besi  di  Indonesia  meningkat  dengan sangat  cepat  seiring  perkembangan  teknologi  industri  dunia. Penelitian  menunjukkan  bahwa  industri  berbasis  besi merupakan  salah  satu  industri  dengan  konsumsi  energi tertinggi,  yaitu  menggunakan  sekitar  15%  dari  seluruh penggunaan  energi  di  dunia  [1].  Persaingan  ketat  di  industri pengecoran  dapat  dilihat  dari  aplikasi  berbagai  jenis  mesin produksi  yang  canggih  dan  pengendalian  mutu  yang  cermat. Hal  ini  memacu  para  pelaku  industri  kecil  menengah pengecoran  logam  untuk  semakin  meningkatkan  kualitas produk maupun kapasitas produksinya. Namun, persaingan ini menimbulkan  tantangan  baru  yang  harus  dihadapi,  seperti kualitas  dan  ketersediaan  bahan  mentah,  tuntutan  terhadap akurasi  hasil  produk  cor  yang  tinggi,  persaingan  harga, maupun  masalah-masalah  yang  berkaitan  dengan  teknis maupun manajemen [1], [2].

## A. Latar Belakang
Pengecoran  adalah  proses  penuangan  logam  cair  dengan memanfaatkan  gaya  gravitasi  atau  gaya  lain  ke  dalam  suatu cetakan,  kemudian  dibiarkan  membeku,  sehingga  terbentuk logam  padat  sesuai  dengan  bentuk  cetakannya.  Beberapa parameter yang memengaruhi produk hasil pengecoran adalah temperatur  saat  penuangan  ( pouring )  serta  proses  laju penuangan [3]. Temperatur tuang adalah temperatur pada saat logam cair harus dipindahkan ke dalam media tuang sebelum dituangkan ke dalam cetakan tersebut. Pengaturan temperatur tuang  haruslah  memperhitungkan  kehilangan  panas  yang disebabkan  oleh  pemindahan  logam  melalui ladle ,  karena antara  tungku dan cetakan  ada  jarak  tertentu  dan  faktor ladle sendiri  serta  lingkungan  yang  menyerap  panas.  Selain  proses penuangan,  kontrol  temperatur  merupakan  elemen  penting dalam  proses  pengecoran  logam.  Menjaga  temperatur  pada tingkat yang konstan selama proses penuangan sangat penting
untuk  memastikan  kualitas  dari  produk  coran.  Logam  cair yang  terlalu  panas  menyebabkan  perubahan  sifat  kimia  dan fisik dari suatu produk. Jika temperatur terlalu rendah, logam cair  tidak  akan  mengalir  ke  semua  rongga  dan  lubang  coran, sehingga  menyebabkan  tidak  terpenuhinya  dimensi  produk dan cacat pada produk coran [3], [4].
Tujuan  makalah  ini  adalah  untuk  mengaplikasikan  sistem monitoring (temperatur  tuang  dan  juga  penggunaan  energi pada  tungku)  berbasis  IoT  untuk  mengoptimalkan  proses pengecoran  di  MIDC.  Revolusi  industri  4.0  memiliki  potensi untuk  meningkatkan  pendapatan  global  dan  meningkatkan kualitas  hidup  bagi  masyarakat  dunia  dan  juga  Indonesia, menghasilkan  produk  dengan  biaya  murah  dan  kompetitif, meningkatkan  efisiensi  dan  produktivitas,  menurunkan  biaya transportasi dan komunikasi, meningkatkan efektivitas logistik dan  rantai  pasokan  global,  serta  membuka  pasar  baru  dan mendorong  pertumbuhan  ekonomi.  Mudahnya  akses  data terhadap  data-data  teknis  mempermudah  para  peneliti  untuk mengembangkan  penelitiannya  terutama  pada  bidang  penge- coran,  sehingga  diharapkan  kualitas  penelitian  dan  hasil produk  cor  menjadi  lebih  baik  dan  dapat  langsung  diimple- mentasikan dalam kehidupan masyarakat Indonesia.

## B. Article Review
Selama  proses  pengecoran,  logam  dipanaskan  hingga  titik leleh, yaitu lebih tinggi dari 1.400 °C, yang diperlukan dalam tungku  pengecoran  sebelum  dituangkan  ke  dalam  cetakan untuk  meminimalkan  pelepasan  panas  dari  logam  cair  akibat proses pemindahan dari tungku ke dalam cetakan. Temperatur ini  ditentukan  berdasarkan  jenis  logam  dan  dimensi  produk coran  yang  dibutuhkan,  karena  panas  akan  menghilang  lebih cepat pada produk yang relatif tipis. Untuk produk yang tipis, proses penuangan perlu dilakukan lebih cepat daripada produk yang lebih tebal, sehingga logam cair tidak membeku terlebih dulu.  Namun,  ada  juga  beberapa  prinsip  umum  yang  berlaku untuk  semua  coran,  yaitu  jika  penuangan  dilakukan  terlalu lambat, logam cair tidak akan mencapai semua rongga internal dan  tepi,  karena  kurangnya  tekanan  dan  pemadatan.  Akan tetapi,  jika  logam  dituang  terlalu  cepat,  turbulensi  dapat terjadi.  Turbulensi  melibatkan  variasi  kecepatan  dan  arah aliran  yang  tidak  teratur  ketika  logam  cair  dialirkan  melalui cetakan.  Masalah  ini  dapat  menyebabkan  lekukan  karena logam  cair  tidak  mencapai  semua  bagian  rongga  cetakan  dan dapat juga menyebabkan cacat pada produk [3], [5].
Efek  kontrol  temperatur  lainnya  pada  besi dan  baja  adalah pengaruhnya  terhadap  sifat-sifat  mekanik  seperti  kekuatan tarik  dan  luluh  besi  yang  umumnya  sedikit  meningkat  ketika temperatur  berkurang  dan  menurun  seiring  kenaikan temperatur  yang  progresif.  Modulus  elastisitas  menjadi  lebih stabil  dari  kekuatan  ketika  temperatur  mendekati  temperatur leleh.  Keuletan  besi  menurun  secara  seragam  dengan penurunan  temperatur  dan  meningkat  dengan  meningkatnya temperatur [3]. Kontrol temperatur sangat penting pada proses pengecoran  logam  untuk  menjamin  kestabilan  sifat  produk dan  hasil  yang  maksimal,  sehingga  mengharuskan  adanya sistem  kontrol  yang  terukur  terhadap  temperatur  pada  saat proses  pengecoran.  Temperatur  diukur  dengan  menggunakan sensor untuk memudahkan proses pengukuran dari penurunan
temperatur  secara  konstan  dan  memasukkan  data  hasil  ukur [6].
Sensor  temperatur  yang  digunakan  untuk  mengukur temperatur aktual, berdasarkan prinsipnya, dibagi menjadi dua jenis,  yaitu  sensor  kontak  dan  sensor  nonkontak.  Berbagai faktor  perlu  dipertimbangkan  sebelum  menentukan  pilihan sensor.  Faktor  tersebut  meliputi  kisaran  temperatur  target, bahan  target,  ukuran  target,  jarak  target,  jenis  gas  yang dihasilkan  proses,  dan  temperatur  sekitar  [6].  Proses pengecekan temperatur memberikan informasi penting terkait kondisi  mesin  dan  kondisi  proses  pengecoran  yang  harus terkontrol  dengan  benar. Monitoring temperatur  yang  akurat memastikan  bahwa  proses  pengecoran  beroperasi  secara konsisten di bawah kondisi-kondisi tertentu dan menghasilkan peningkatan  kualitas  produk,  keselamatan,  dan  produktivitas. Dalam  sensor  kontak,  diperlukan  kontak  fisik  dengan  objek yang  diukur  untuk  mengukur  temperatur  alat  dengan  meng- gunakan  teori  perpindahan  panas  yang  dikenal  sebagai konduksi.  Sementara  dalam  pengukuran  dengan  sensor nonkontak,  prinsip  radiasi  dari  inframerah  digunakan  untuk mengukur  temperatur  suatu  benda  dengan  membaca  tingkat emisivitas inframerah. Pada makalah ini, dilakukan pengukur- an  temperatur  menggunakan  sensor  sinar  inframerah  dengan prinsip lensa menerima emisi energi inframerah dari objek dan memfokuskan ke alat detektor [7], [8].
Sistem monitoring temperatur tuang yang dapat memonitor laju penurunan temperatur saat penuangan secara akurat serta terekam  sangatlah  diperlukan  untuk  menganalisis  hasil pengecoran yang optimal. Selain monitoring temperatur tuang pengecoran,  diperlukan  juga  sistem monitoring penggunaan energi  listrik  pada  tungku  induksi  saat  proses  pengecoran sedang  berlangsung.  Hal  ini  bertujuan  untuk  memonitor  dan mengontrol  penggunaan  energi  saat  melakukan  pengecoran logam,  agar  langkah-langkah  penghematan  energi  dapat dilakukan  dan  untuk  memudahkan  proses  penentuan  harga pokok  produksi  saat  proses  pengecoran  logam.  Teknologi revolusi  industri  4.0  tersebut  dapat  mempermudah  proses monitoring temperatur tuang dan penggunaan energi pada saat proses  pengecoran.  Teknologi  revolusi  industri  4.0  ditandai dengan  penggunaan  internet  atau  disebut internet  of  things (IoT)  yang  merupakan  sebuah  konsep  untuk  memindahkan data-data melalui jaringan internet tanpa memerlukan interaksi manusia  ke  manusia  atau  manusia  ke  komputer.  Saat  ini  IoT telah  berkembang  dari  konvergensi  teknologi  yang  nirkabel, microelectro mechanical systems (MEMS) dan internet [9].
IoT merupakan jaringan dari suatu benda fisik, tidak hanya jaringan  pada  komputer,  tetapi  juga  berkembang  ke  jaringan berbagai  jenis  dan  tipe  peralatan,  seperti  kendaraan,  telepon, dan  peralatan-peralatan  rumah  tangga  yang  juga  dapat berkomunikasi  antara  satu  benda  dengan  yang  lain  dengan protokol  tertentu.  IoT  adalah  penggunaan  internet  untuk  tiga hubungan,  yaitu manusia ke manusia, manusia ke mesin, dan mesin  ke  mesin,  yang  berinteraksi  melalui  internet.  Dengan kata  lain,  IoT  menghubungkan  peralatan  elektronik,  sensor, dan peralatan automobile melalui internet. Produk yang cerdas dan terhubung satu sama lain menjadi terminologi munculnya istilah IoT [10], [11].
Gbr. 1 Analogi telemetry SCADA dari HMI hingga RTU.
Komponen-komponen  penting  dalam  sistem  IoT  di antaranya adalah komponen fisik, yaitu komponen yang terdiri atas unsur mekanik dan listrik dari sebuah produk; komponen ‘ smart ’ yang terdiri atas sensor, mikroprosesor, penyimpanan data,  kontrol, software ,  sistem  operasi,  dan user  interface ; serta  komponen  ‘ connectivity ’  yang  terdiri  atas port antena dan  protokol  sistem  koneksi  nirkabel.  Dengan  adanya  sistem peralatan  yang  terintegrasi  dan  berkomunikasi  dengan  IoT, operator  dapat  lebih  mudah  melakukan  analisis  dan  evaluasi terhadap suatu sistem peralatan di industri [10], [12].
Sistem monitoring adalah  suatu  sistem  yang  melakukan proses monitoring secara  terus  menerus.  Sistem monitoring dibutuhkan  dalam  proses monitoring keadaan  suatu  objek guna  mendapatkan  informasi  yang  tepat  waktu  [12].  Secara umum,  sistem monitoring jarak  jauh  menggunakan  sistem akuisisi  dan  transmisi  data  khusus  yang  kemudian  disimpan dalam cloud .  Sistem  manajemen  dan  komunikasi  data  dapat menggunakan  satu  sistem  yang  disebut  dengan Supervisory Control  and  Data  Acquition (SCADA),  yaitu  sistem  yang dirancang  untuk  sebuah  pengendalian  dan  pengambilan  data dalam  pengawasan  operator  atau  manusia.  SCADA  seperti ditunjukkan  pada  Gbr.  1  merupakan  sistem  yang  terdiri  atas banyak  komponen  penyusunnya,  yaitu  sebagai  berikut  [13]- [16].
1. Human Machine Interface (HMI)/s oftware SCADA.
2. Master Terminal Unit (MTU).
3. Remote  Terminal  Unit / Programmable  Logic  Controller (RTU/PLC).
4. Radio/sistem komunikasi (antar MTU dan RTU).

## II. M ETODOLOGI
Penelitian  dilakukan  dalam  beberapa  tahapan  kegiatan untuk  mencapai  tujuan  yang  ditargetkan.  Adapun  tahapan yang  dilakukan  adalah  pengumpulan  informasi,  perancangan sistem  IoT  untuk  memonitor  temperatur ladle pegecoran, perancangan  sistem  IoT  untuk  memonitor  penggunaan  energi listrik,  perancangan  sistem networking ,  pengadaan  bahan baku,  pembuatan  sistem  IoT monitoring temperatur ladle pengecoran  dan  sistem  IoT monitoring energi  listrik  pada furnace , serta pengujian sistem IoT yang terpasang. Pengujian dilakukan  terhadap  keseluruhan  sistem monitoring untuk
mengetahui sistem sudah berjalan dengan baik atau belum. Uji coba dilakukan untuk melihat sensitivitas sensor, aksesibilitas, dan  durabilitas  peralatan  yang  telah  dikembangkan.  Hal  ini diperlukan  karena  peralatan  tersebut  akan  digunakan sepanjang  waktu.  Proses  uji  coba  ini  menentukan  tahapan- tahapan selanjutnya, diperlukan perbaikan pada hardware dan software yang  sedang  dikembangkan  atau  langsung  dilanjut- kan  implementasi  pada  prototipe.  Kemudian,  dilakukan instalasi  sistem networking dan  integrasi  keseluruhan  alat. Pengambilan data dan analisis dilakukan dengan pengambilan data  temperatur  dan  juga  energi  yang  telah  tersimpan  pada sistem monitoring yang  telah  dibuat.  Data  ini  digunakan sebagai  data  dasar  parameter  dalam  proses  pengecoran  di MIDC. Tahapan-tahapan tersebut ditunjukkan pada Gbr. 2.
Kegiatan  yang  dilakukan  meliputi  implementasi  sistem monitoring temperatur  pada ladle yang  terintegrasi  dengan server sebagai  pusat database secara  kontinu  dan  sistem monitoring penggunaan  energi  pada induction  furnace yang ada di workshop pengecoran MIDC. Bahan baku dan alat yang digunakan  dibagi  menjadi  tiga  paket,  yaitu  peralatan pengukuran temperatur, peralatan pengukuran daya listrik, dan bahan  baku networking .  Bahan  baku  peralatan  pengukuran
Gbr. 2 Tahapan metodologi penelitian.
temperatur  menggunakan  sensor  temperatur  khusus  yang dapat  mengukur  temperatur  di  sekitar  temperatur  leleh ( melting  point )  baja  karbon  dan  besi  tuang  dengan  tingkat presisi  ±15  ºC.  Alat  pengukur  temperatur  khusus  ini  disebut pyrometer . Pyrometer ini juga harus dapat menampilkan data ukur  temperatur  secara real  time dan  juga  dapat  dikirimkan datanya  ke server untuk dijadikan database temperatur tuang proses  pengecoran.  Bahan  baku  peralatan  untuk  pengukuran daya  listrik  terdiri  atas  peralatan current  transformator 800/5A, power  meter,  controller gateway  Industrial  Internet of Things (IIOT) , box control panel, dinrail power supply , dan I/O card .  Paket  ini  dimaksudkan  untuk  mengukur  dan mengirimkan  data  pengukuran  daya  listrik  ke server .  Bahan baku networking dan monitoring terdiri  atas  peralatan hubungan  internet,  kabel  LAN  UTP,  laptop,  PC  dan monitoring display , serta box pelindung monitor. Selain bahan baku  utama  tersebut,  diperlukan  juga  peralatan  bantu  atau tools untuk melakukan pengukuran, pengujian, percobaan, dan pembuatan  alat-alat  pendukung  lainnya,  seperti  tang ampere , alat perkakas, alat las, paku, dan alat pelindung diri.
Pada  kegiatan  ini,  dirancang  dan  dibuat  sistem monitoring temperatur  tuang  dan  konsumsi  daya  listrik  penggunaan tungku  pengecoran  induksi  secara real  time berbasis  IoT. Komponen-komponen yang digunakan dalam sistem monitoring ini  secara  garis  besar  adalah  sebagai  sebagai berikut.
• Sensor  temperatur  menggunakan pyrometer ,  yaitu  alat untuk  mengukur  temperatur  logam  cair  pada  proses penuangan logam cair saat pengecoran.
• Power meter sebagai RTU dan current transformer (CT) sebagai sensor untuk mengukur konsumsi daya pada saat tungku induksi beroperasi.
• Gateway atau  MTU,  yaitu  perangkat  yang  bertugas menghubungkan  dan  mengolah  data  yang  masuk  dari
sensor ke cloud . Dalam hal ini, data yang dikirim adalah data-data  dari pyrometer dan power  meter sesuai kebutuhan.
• Monitor embedded PC sebagai perangkat penyimpan data digital sensor temperatur serta monitor di lapangan.
• Sistem aplikasi monitoring sebagai software HMI/SCADA.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Sistem monitoring temperatur  tuang  dan  konsumsi  daya listrik berbasis IoT ini dibangun berdasarkan topologi logical seperti  ditunjukkan  pada  Gbr.  3.  Diagram  tersebut menggambarkan rancangan sistem monitoring berbasis IoT di workshop pengecoran  MIDC.  Pada  diagram  tersebut digambarkan  bahwa Web Aplikasi  merupakan  aplikasi front end yang berkomunikasi langsung dengan Web Client /pengguna.  Data  yang  ditampilkan  pada  bagian front end merupakan  hasil  pengolahan  data  pada  bagian back  end yang di dalamnya terdapat server data .
Data  temperatur  tuang  diperoleh  dari  hasil  pengukuran temperatur  menggunakan pyrometer ,  sedangkan  data  peng- ukuran  konsumsi  daya  listrik  tungku  pengecoran  induksi diperoleh  dari power  meter melalui  CT.  Kedua  data  tersebut lalu  dikumpulkan  dan  dikirimkan  ke server  data oleh perangkat gateway IIOT merek eWon Flexy melalui protokol HTTP.  Hasil  kegiatan  dibagi  menjadi  tiga  subsistem,  yaitu subsistem pengukuran temperatur tuang, subsistem pengukuran  energi  atau  daya  listrik  pada furnace ,  dan subsistem networking .

## A. Subsistem Pengukuran Temperatur Tuang
Proses perencanaan dimulai dengan menentukan objek ukur temperatur  tuang  proses  pengecoran.  Penentuan  objek pengukuran  dilakukan  berdasarkan  volume  pekerjaan  yang
Gbr. 3 Diagram topologi logical.
paling tinggi di workshop pengecoran MIDC. Oleh karena itu, objek  ukur  temperatur  difokuskan  pada  objek  pengecoran logam ferro baja karbon dan besi cor.
Gbr. 4 menunjukkan diagram fase logam ferro . Baja karbon merupakan  logam ferro dengan  kandungan  karbon  <  2,1%, sedangkan besi cor merupakan logam ferro dengan kandungan karbon  >  2,1%.  Pada  diagram  fase  tersebut  dapat  dilihat bahwa fase liquid dari kedua jenis logam ferro tersebut berada di rentang 1.130–1.600ºC.
Sensor  temperatur  yang  digunakan  harus  dapat  mengukur temperatur  cairan  logam  pada range temperatur  tersebut. Setelah range temperatur  pengukuran  ditentukan,  harus ditentukan pula toleransi pengukuran untuk menjamin kualitas hasil  pengukuran  yang  dibutuhkan.  Pada  dasarnya,  semakin teliti  pengukuran,  hasil  pengukuran  yang  diperoleh  juga semakin baik. Namun, proses pengecoran di MIDC dilakukan di  ruang  terbuka  yang  selalu  dipengaruhi  oleh  temperatur ruang  (20-30  ºC),  sehingga  toleransi  temperatur  yang diizinkan  dalam  proses  pengecoran  logam,  khususnya  baja karbon  dan  besi  cor,  adalah  sekitar  20–30  ºC.  Adapun  faktor lain  yang  dapat  digunakan  sebagai  acuan  dalam  perancangan sensor temperatur ini adalah kebutuhan untuk mengukur objek yang bergerak, yaitu dari mulai cairan logam baja karbon atau besi cor di furnace sampai ke ladle dan cetakan. Oleh karena itu, dipilih alat pyrometer two color sebagai sensor temperatur nonkontak  yang  dapat  mengukur range temperatur  tersebut serta memiliki toleransi ketelitian yang sesuai. Pemilihan jenis pyrometer dengan  tipe two  color  mode didasari  oleh  kondisi workshop pengecoran  MIDC  yang  berdebu  saat  proses pengecoran.  Tipe single  color  mode tidak  dapat  mengukur temperatur  cairan  logam  secara  akurat  jika  terpapar  kondisi lingkungan workshop yang berdebu ataupun kotor.
Pyrometer jenis ini juga mengukur temperatur dengan cara menghitung  rasio  energi  yang  dipancarkan  oleh  objek  ukur melalui dua panjang gelombang inframerah. Adanya teknologi perbandingan rasio dapat meminimalkan kesalahan pengukur- an  temperatur  yang  disebabkan  oleh  perubahan  emisivitas,
gangguan  pengotor  di  permukaan  objek  dan  debu,  ataupun asap yang sering muncul saat proses pengecoran berlangsung. Pengaturan  emisivitas  dilakukan  menggunakan software bawaan dari pabrikan.
Pengaturan  posisi  peralatan  pada layout sistem monitoring temperatur  tuang  dan  energi  dibuat  dengan  tidak  banyak mengubah posisi mesin dan peralatan yang sudah terpasang di workshop pengecoran MIDC. Ladle diletakkan di ujung timur- utara workshop ,  berdampingan  dengan  cetakan.  Adapun Induction  Furnace (IF)  memang  sudah  terpasang  di  sebelah selatan. Layout rancangan  sistem monitoring secara keseluruhan ditunjukkan pada Gbr. 5.
Pyrometer dioperasikan  mengikuti  gerakan ladle dari  IF menuju  cetakan.  Pada  layar  monitor  temperatur  tuang  dapat dilihat  secara  langsung  nilai  pada pyrometer dan  nilai  pada monitor  yang  dipasang  berdekatan  dengan power  meter . Pyrometer diupayakan  tegak  lurus  dengan  area  cairan  logam dan objek yang diukur temperaturnya berada dalam jarak 1-2 meter.  Ketelitian  hasil  pengukuran  alat pyrometer sangat dipengaruhi oleh  jarak  ukur antara pyrometer dan  objek ukur serta sudut ukur pyrometer itu sendiri.
Pengambilan  data  temperatur  logam  cair  pada  saat  proses pengecoran  dilakukan  menggunakan  sensor pyrometer . Pyrometer mengirimkan  data  temperatur  logam  cair  dalam bentuk  sinyal  analog  ke gateway IIoT.  Kemudian,  perangkat gateway IIoT  mengolah  sinyal  analog  tersebut  menjadi  data digital dan mengirimkannya ke cloud server secara real time . Data temperatur tuang logam cair ini dapat digunakan sebagai database yang  bermanfaat  untuk  proses  pengecoran  logam sejenis  sehingga  dapat  meningkatkan  kualitas  hasil  produk coran dan juga agar menghasilkan produk cor yang berkualitas dan lebih bermanfaat bagi masyarakat luas.
Validasi  data  hasil  pengukuran  temperatur  logam  cair dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran menggu- nakan pyrometer dengan  hasil  pengukuran thermocouple kontak yang biasa digunakan di workshop pengecoran. Gbr. 6 menunjukkan  bahwa  hasil  pembacaan  kedua  sensor  relatif
Gbr. 4 Diagram fase baja karbon dan besi cor .
sama,  yaitu pyrometer menunjukkan  angka  1.520  °C, sedangkan thermocouple kontak menunjukkan angka pembacaan 1.502 °C. Selisih pengukuran sebesar 18°C masih berada dalam batas toleransi yang diizinkan.
Validasi  juga  dilakukan  pada  hasil  pengukuran pyrometer yang  dikirim  ke cloud  server melalui gateway IIoT  dengan interval  waktu  3  detik.  Gbr.  7  menunjukkan  sampel  data pengukuran  temperatur  logam  cair  menggunakan pyrometer . Garis  berwarna  merah  menunjukkan  hasil  pengukuran menggunakan thermocouple dengan nilai 1.502 °C. Data hasil pengukuran  menunjukkan  bahwa  pengukuran  menggunakan pyrometer relatif  akurat  dengan  nilai  penyimpangan  yang masih  dalam  batas  toleransi.  Namun,  terdapat  dua  data pengukuran  yang  nilai  penyimpangannya  melebihi  batas toleransi  yang  diperbolehkan,  yaitu:  1.471°C  dan  1.463°C. Kedua  data  tersebut  memiliki  nilai  penyimpangan  sebesar -31°C dan -39°C, yang melebihi batas toleransi penyimpangan maksimal yang diperbolehkan, yaitu sebesar ±30 °C.
Penyimpangan  nilai  pengukuran  tersebut  dapat  terjadi karena  faktor  kondisi  pengukuran  yang  kurang  ideal,  seperti sudut  pengukuran  yang  terlalu  besar,  jarak  pengukuran  yang terlalu  jauh,  serta  kondisi pyrometer yang  goyang.  Kondisi
tersebut  menyebabkan spot  size sensor pyrometer menjadi melebar  dan  tidak  hanya  menangkap  logam  cair  saja,  tetapi juga  menangkap  material  lain,  seperti slag dan  dinding furnace .  Ini  menyebabkan  nilai  pengukuran  menjadi  lebih rendah dari yang seharusnya.
B. Subsistem Pengukuran Energi/Daya Listrik pada Furnace
Konsep  sistem monitoring energi  listrik  yang  dimaksud adalah terkirimnya data konsumsi energi listrik dari peralatan power meter ke server melalui gateway IIoT. Maka, sebelum menentukan  peralatan  yang  digunakan,  terlebih  dahulu dilakukan pengkajian terhadap kebutuhan alat.
Dari spesifikasi teknis IF, diketahui bahwa arus maksimum pada  tiap  kabel  (3-fase)  adalah  sebesar  525  A.  Nilai  arus sebesar  ini  tidak  dapat  langsung  dialirkan  ke power  meter . Oleh karena  itu, dibutuhkan alat penurun arus listrik AC dari IF  ke power  meter berupa  CT.  CT  yang  dipilih  adalah  tipe split  core dengan  rasio  800/5  A. Power  meter yang  dipilih merupakan power  meter yang  kompatibel  dengan controller dan gateway IIOT serta dapat membaca nilai daya listrik yang digunakan  oleh  IF  saat  proses  pengecoran.  Protokol  yang digunakan  untuk  mengirimkan  data  dari power  meter ke gateway IIOT adalah Modbus.
Gbr. 5 Layout sistem monitoring temperatur tuang dan energi di workshop pengecoran MIDC.
Gbr. 6 Perbandingan hasil pengukuran temperatur antara thermocouple (kiri) dan pyrometer (kanan).
Gbr. 7 Sampel hasil pengukuran temperatur yang tersimpan di server . 1.521 1.5151.515 1.520 1.512 1.504 1.487 1.499 1.471 1.463 1.460 1.470 1.480 1.490 1.500 1.510 1.520 1.530 0 5 10 15 20 25 30 35 °C detik ke- Data Pengukuran Temperatur Logam Cair
Gbr. 8 Hasil pengukuran arus rata-rata saat beban maksimum.
Gbr. 9 Pengukuran arus saat beban maksimum menggunakan tang ampere.
Pengujian  sistem monitoring energi  listrik  dilakukan  pada saat  beban  arus  maksimum,  yaitu  pada  saat  IF  digunakan untuk mencairkan logam padat pada proses pengecoran. Data yang  digunakan  adalah  data  arus  rata-rata  bulan  September yang diperoleh dari pengukuran masing-masing kabel pada IF 3-fase.  Data  hasil  pengukuran  arus  rata-rata  pada  saat  beban maksimum yang ditunjukkan pada Gbr. 8.
Data  hasil  pengukuran  pada  sistem monitoring energi menunjukkan  bahwa  arus  rata-rata  saat  beban  maksimum mencapai 532 A. Validasi hasil pengukuran dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran menggunakan tang ampere merek  Fluke  yang  telah  dikalibrasi.  Pengukuran  arus  pada ketiga  kawat  tembaga  IF  3-fase  memberikan  hasil  nilai-nilai arus sebesar 520 A, 512 A, dan 516 A, sebagaimana ditunjuk- kan  pada  Gbr.  9.  Ada  perbedaan  hasil  pengukuran  antara sistem monitoring energi dengan hasil pengukuran menggunakan tang ampere . Namun, hal tersebut masih dalam batas penyimpangan yang wajar, yaitu sebesar 3%.
Pada penggunaan sistem monitoring energi seperti ini dapat ditemukan  juga  bahwa  terdapat  kebocoran  arus  listrik  pada sistem  IF.  Hal  itu  dapat  diamati  dari  data monitoring arus listrik  yang  masih  mengalir  ke  IF  pada  saat  kondisi  tidak beroperasi  ( off ).  Data  hasil  dan  proses  pengukuran ditunjukkan pada Gbr. 10 dan Gbr. 11.
Hasil  pengukuran  arus  rata-rata  menunjukkan  bahwa meskipun  IF  dalam  kondisi  tanpa  beban  (mesin  mati),  masih ada  arus  rata-rata  yang  mengalir  sebesar  4  A.  Pengukuran menggunakan tang ampere juga menunjukkan hasil arus rata- rata  yang  serupa,  yaitu  sebesar  3,9  A.  Hal  ini  menandakan terjadi  kebocoran  arus  listrik  pada  sistem  IF,  sehingga merugikan MIDC  karena harus  membayar  listrik  yang hilang atau tidak terpakai.
Adapun  pembacaan  arus  listrik  pada  IF  di dashboard  web aplikasi ditunjukkan pada Gbr. 12. Data menunjukkan bahwa energi  terbuang  sekitar  60  kWh,  padahal  pada  hari  tersebut
tidak  dilakukan  proses  pengecoran.  Hal  tersebut  sangat berpotensi menimbulkan kerugian MIDC sebesar Rp64.560,00/hari atau sekitar Rp23.241.600,00/tahun.

## C. Subsistem Networking
Subsistem networking pada  dasarnya  adalah  sistem integrasi  dari  kedua  subsistem  pengukuran  temperatur  tuang dan  energi  listrik  saat  proses  pengecoran.  Secara  garis  besar, subsistem  ini  dibedakan  menjadi  dua  bagian,  yaitu hardware dan  aplikasi monitoring . Hardware yang  digunakan  pada subsistem ini antara lain hub/router internet , kabel LAN UTP, gateway IIoT,  laptop,  komputer,  dan  juga box pelindungnya. Adapun  aplikasi monitoring yang  dibangun  terdiri  atas aplikasi front end dan aplikasi back end . Gateway yang digunakan pada sistem monitoring ini adalah gateway IIoT  eWON  Flexy  Serie  200.  Perangkat  ini  dipilih karena  dapat  terhubung  dengan  berbagai  jenis  konektivitas, seperti ethernet ,  Wi-Fi,  dan flexible  WAN ,  serta  dapat  juga terhubung  dengan  berbagai  macam  peralatan  sensor  dan berbagai  protokol  ( flexible  field )  dan  dilengkapi  dengan aplikasi-aplikasi  HMI  berbasis web sehingga  mudah dikonfigurasi.
Melalui gateway IIoT ini, data pengukuran yang diperoleh, seperti  arus  listrik,  daya  listrik,  dan  temperatur  tuang  logam cair,  dikirimkan  ke cloud  server MIDC.  Data  pengukuran tersebut  diolah  terlebih  dahulu  menggunakan  aplikasi  HMI berbasis web eWON  Flexy  sesuai  kebutuhan,  serta kemudian dikirimkan ke server MIDC menggunakan protokol HTTP. Penggunaan  protokol  tersebut  bersifat  lebih  umum  jika dibandingkan  dengan  protokol  MQTT.  Hal  tersebut dimaksudkan  untuk  memudahkan  pengolahan  dan  penyajian data  pada  bagian back  end dan front  end ,  yang  data-datanya ditampilkan dalam bentuk web aplikasi.
Aplikasi front  end dan back  end dibuat  menggunakan aplikasi node.js .  Kelebihan  dari  aplikasi  ini  adalah  kemam-
2.03.19 PM; 532,16 0 100 200 300 400 500 600 2.00.59 P M 2.01.14 P M 2.01.29 P M 2.01.44 P M 2.01.59 P M 2.02.14 P M 2.02.29 P M 2.02.44 P M 2.02.59 P M 2.03.14 P M 2.03.29 P M 2.03.44 P M 2.03.59 P M 2.04.14 P M 2.04.30 P M 2.04.45 P M 2.05.00 P M 2.05.15 P M 2.05.30 P M 2.05.45 P M 2.06.00 P M 2.06.15 P M 2.06.30 P M Data Pengukuran Arus Rata-rata Beban Maksimum Gbr. 10 Data hasil pengukuran arus rata-rata tanpa pembebanan. Gbr. 11 Pengukuran arus saat tanpa beban menggunakan tang ampere .
1.26.49 PM; 4 1.28.44 PM; 4,16 3,9 3,95 4 4,05 4,1 4,15 4,2 1.26.03 P M 1.26.14 P M 1.26.24 P M 1.26.34 P M 1.26.44 P M 1.26.54 P M 1.27.04 P M 1.27.14 P M 1.27.24 P M 1.27.34 P M 1.27.44 P M 1.27.54 P M 1.28.04 P M 1.28.14 P M 1.28.24 P M 1.28.34 P M 1.28.44 P M 1.28.54 P M 1.29.04 P M 1.29.14 P M 1.29.24 P M 1.29.35 P M 1.29.45 P M 1.29.55 P M Data Pengukuran Arus Rata-rata Tanpa Beban
puannya  dijalankan  baik  pada web aplikasi  maupun  pada  sisi server dengan menggunakan satu bahasa pemrograman, yaitu javascript ,  sehingga  tidak  memerlukan  dua  aplikasi  untuk membangun  bagian front  end dan back  end .  Sistem manajemen  basis  data  SQL  yang  digunakan  adalah database MySQL, sehingga semua akses ke database dilakukan melalui suatu Application  Programming  Interface (API).  API berfungsi sebagai perantara antara web aplikasi dengan server data.  Hal  ini  berarti  setiap  data  pada server data  yang  akan ditampilkan pada Web Aplikasi harus diatur oleh API terlebih dahulu.  Maka,  API  digunakan  sebagai  standar  komunikasi agar aplikasi dan perangkat yang berbeda dapat
berkomunikasi  serta  untuk  membatasi  akses  langsung  ke server data. API yang digunakan berbasis HTTP. Aplikasi ini mempermudah monitoring temperatur  tuang  dan  penggunaan energi listrik secara real time di server/cloud karena data yang terukur dikirim ke server dan disimpan di storage server. Melalui gateway IIoT  ini  dikirimkan  data-data  yang diperlukan  dalam  penelitian,  seperti  arus  listrik,  daya  listrik, dan  temperatur  tuang  cairan  logam  ke server / cloud MIDC. Data-data  yang  dikirimkan  oleh gateway IIoT  tersebut  harus diproses  lebih  lanjut  agar  dapat  ditampilkan  dalam  suatu aplikasi dashboard monitoring , dalam hal ini disebut software subsistem networking .  Pembuatan  aplikasi dashboard
Gbr. 12 Pembacaan arus listrik pada mesin furnace .
Gbr. 13 Tampilan awal aplikasi front end IoT cor dan smart office MIDC .
monitoring yang  dimaksud  dilakukan  menggunakan  bahasa nodejs (JavaScript).
Tampilan  awal  aplikasi software  front  end yang  telah dibuat  beserta script penyusunnya  ditunjukkan  pada  Gbr.  13. Pada  aplikasi front  end berbasis website ini  dapat  dilakukan monitoring parameter  temperatur  tuang  dan  penggunaan energi  pada  saat  proses  pengecoran  berlangsung.  Data-data yang  disajikan  pada  bagian front  end berupa  data  temperatur tuang  cairan  logam,  arus  rata-rata,  frekuensi, power  factor , dan penggunaan energi pada waktu tertentu sebagaimana yang diinginkan. Aplikasi front end yang telah dibuat dapat diakses di alamat http://36.37.73.244:8008/login .
Meskipun secara  arsitektur  sistem monitoring berbasis IoT untuk monitoring temperatur  tuang  logam  cair  dan  konsumsi energi  IF  ini  telah  berhasil  dikembangkan,  ada  beberapa kekurangan  terkait  dengan  data  hasil  pengukuran.  Pada subsistem  pengukuran  temperatur  logam  cair,  ada  perbedaan hasil  pengukuran  temperatur  antara  sensor pyrometer dengan sensor  temperatur  kontak.  Hal  itu  disebabkan  oleh  kondisi pengukuran  yang  kurang  ideal,  antara  lain  sudut  pengukuran yang  terlalu  besar,  jarak  pengukuran  yang  terlalu  jauh,  dan kondisi pyrometer yang  goyang  serta  faktor  temperatur lingkungan.  Beberapa  kondisi  pengukuran  tersebut  dapat menyebabkan spot size sensor pyrometer menjadi melebar dan tidak  hanya  menangkap  logam  cair  saja,  tetapi  juga menangkap material lain, seperti slag dan dinding furnace .

## IV. K ESIMPULAN
Sistem monitoring berbasis IoT yang dikembangkan terdiri atas  subsistem  pengukuran  temperatur  tuang  logam  baja karbon  dan  besi  cor,  subsistem  pengukuran  energi  atau  daya listrik  pada furnace , dan  subsistem  pada networking (aplikasi monitoring  real  time )  yang  menghubungkan  kedua  subsistem yang  sebelumnya.  Sistem monitoring secara real  time ini berhasil  mendapatkan database temperatur  tuang  logam  cair yang  akurat  (penyimpangan  ±30 o C  dibandingkan  dengan sensor kontak) yang sangat bermanfaat untuk kegiatan litbang dan berhasil mendeteksi ketidaknormalan proses yang terjadi, seperti  ditemukannya  kebocoran  energi  pada  IF  di workshop pengecoran MIDC. Oleh karena itu, dari sistem monitoring ini dapat ditemukan peluang penghematan
sebesar Rp23.241.600,00 per tahun yang selanjutnya dapat menurunkan  harga  pokok  produksi  dari  pembuatan  produk logam melalui proses pengecoran.
Sistem monitoring berbasis  IoT  seperti  ini  dapat  diimple- mentasikan  oleh  pelbagai  jenis  industri  dengan  penyesuaian jenis  sensor,  protokol,  dan  arsitektur  IoT  tertentu.  Penelitian ini  masih  dapat  dikembangkan  lagi  pada  masa  yang  akan datang  terutama  dalam  pengembangan  subsistem  pengukuran temperatur  tuang  nirkabel,  modifikasi  mekanisasi  proses pengecoran, dan lain-lain.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Ucapan  terima  kasih  sebesar-besarnya  diucapkan  kepada semua pihak, khususnya Ir. Enuh Rosdeni, M.Eng., Dr. Shinta
Virdhian, ST.M.Sc., serta Moch Iqbal Zaelana Muttahar, Sony Harbintoro,  Alfa  Anggawasita,  dan  Dimas  Praja  Purwa  Aji, yang telah banyak memberikan motivasi, bantuan, kesempatan, dan juga sumbangan pikirannya.

## R EFERENSI
[1] D.K. Kakde dan G.D. Shelake, “Improvement in Ladle Technology for Conservation  of  Heat  Energy,” International  Journal  of  Engineering Development and Research. Vol. 6, No. 1, hal. 406-414, 2018.
[2] S.N. Bansode, V.M. Phalle, dan S.S. Mantha, “Optimization of Process Parameters  to  Improve  Dimensional  Accuracy  of  Investment  Casting using  Tagachi  Approach,” Advances  in  Mechanical  Engineering ,  Vol. 11, No. 4, hal. 1-12, 2019.
[3] S.A.  Balogun,  D.E.  Esezobur,  dan  J.O.  Agunsoye,  “Effect  of  Melting Temperature  on  the  Wear  Characteristics  of  Austenitic  Manganese Steel,” Journal  of  Minerals  &  Materials  Characterization  & Engineering, Vol. 7, No. 3, hal. 277-289, 2008.
[4] NADCA, Product    Design  For  Die  Casting ,  7th  ed.,  Illinois,  USA: North American Die Casting Association, 2015.
[5] A. Hasan dan Suyitno, “Effect Pouring Temperature on Casting Defect Susceptibility of Hot Tearing in Metal Alloy Al-Si,” Applied Mechanics and Materials , Vol. 758, hal. 95-99, 2015.
[6] C.M.  Jha. Thermal  Sensors:  Principle  Application  for  Semiconductor Industries . New York, USA: Springer, 2015.
[7] “Basic  Principles  of  Non  Contact  Temperature  Measurement  Manual Book,” Optris GmbH, Berlin, Germany, 2009.
[8] T.U.  Urbach  dan  Wildian.  “Rancang  Bangun  Sistem  Monitoring  dan Kontrol  Temperatur  Pemanasan  Zat  Cair  Menggunakan  Sensor Inframerah MLX90614,” Jurnal Fisika Unand , Vol. 8, No. 3, hal. 273- 28, 2019.
[9] O. Vermesan dan P. Friess, Internet of Things-Converging Technologies for Smart Environments and Integrated Ecosystems , Aalborg, Denmark: River Publishers, 2013.
[10] K.K.  Patel  dan  S.M.  Patel,  “Internet  of  Things-IOT:  Definition, Characteristics,  Architecture,  Enabling  Technologies,  Application  & Future  Challenges, ”  International  Journal  of  Engineering  Science  and Computing , Vol. 6, No. 5, hal. 6122-6131, 2016.
[11] K.S.S.  Ram  dan  A.N.P.S.  Gupta,  “IoT  based  Data  Logger  System  for Weather  Monitoring  using  Wireless  Sensor  Networks,” International Journal of Engineering and Technology , Vol. 32, hal. 71-75, 2016.
[12] Mudjahidin  dan  N.D.P.  Putra,  “Rancang  Bangun  Sistem  Informasi Monitoring  Perkembangan  Proyek  Berbasis  Web  Stusi  Kasus  di  Dnas Bina  Marga  dan  Pemantusan,” Jurnal  Teknik  Industri ,  Vol.  11,  No.  1, hal. 75-83, 2010.
[13] U.  Farooq,  N.U.  Hasan,  I.  Baig,  dan  N.  Shehzad,  “Efficient  Adaptive Framework  for  Securing  the  Internet  of  Things  Devices,” EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking , Vol. 210, hal. 1- 13. 2019.
[14] C.M.  Morais,  D.  Sadok,  dan  J.  Kelner,  “An  IoT  Sensor  and  Scenario Survey  for  Data  Researchers,” Journal  of  the  Brazilian  Computer Society , Vol. 25, No. 4, hal. 1-17, 2019.
[15] A.E.  Handoko,  Erizal,  dan  Y.  Chadirin.  “Rancang  Bangun  Sistem SCADA  pada  Instalasi  Pengolahan  Air  Sungai  Cihideung  Institut Pertanian Bogor,” Jurnal Keteknikan Pertanian , Vol. 5, No. 2, hal. 129- 136, 2017.
[16] B.  Somasundaram  (2017)  “Publication  on  ResearchGate”  [Online], https://www.researchgate.net/publication/289985034, tanggal akses: 16- Des-2019.