Papan Andon Murah untuk Lini Produksi: LED Matriks, ESP32, LoRa, dan Node-RED

Di lini produksi, operator sering tahu lebih dulu bahwa ada masalah, tetapi supervisor dan teknisi belum tentu. Jarak, kebisingan, dan pencatatan manual membuat informasi terlambat sampai. Papan andon dibuat untuk menutup celah itu. Artikel ini meringkas paper kami tentang andon murah yang memakai LED matriks, ESP32, radio LoRa, dan dasbor Node-RED.

Arifianto, M. J. F., Nugroho, W., Cahya, K., & Hadi, A. (2025). Sistem andon produksi menggunakan LED matriks berbasis mikrokontroler ESP32, komunikasi LoRa dan dasbor Node-RED. Technologic, 16(1), 98–104. https://doi.org/10.52453/t.v16i1.466

Apa itu andon, dan apa masalahnya

Andon adalah sinyal visual atau suara yang memberi tahu bahwa lini produksi butuh perhatian. Konsep ini berasal dari lean manufacturing dan dipakai untuk memperpendek waktu henti (downtime). Namun banyak andon konvensional kurang fleksibel: pesannya terbatas, dan datanya jarang tersimpan untuk dianalisis.

Paper ini menyebut beberapa penelitian terkait:

Zhang et al. memakai jaringan sensor nirkabel untuk andon, tetapi kurang menyoroti komunikasi antara operator dan supervisor.
Wang et al. mengintegrasikan andon dengan aplikasi seluler, tetapi infrastrukturnya mahal.
Wojakowski menggabungkan andon dengan perhitungan OEE.

Celah yang kami lihat: belum banyak andon yang sederhana, terjangkau, mudah dipasang, dan sekaligus mendukung komunikasi yang efektif. Tujuan paper ini adalah membuat prototipe andon dengan LoRa dan Node-RED untuk membantu mengurangi downtime.

Mengapa LoRa

Data andon sangat kecil, kurang dari 100 byte per pesan. Mesin kadang berada jauh dari jaringan komputer pabrik. Untuk kondisi seperti ini LoRa cocok: murah, hemat daya, dan jangkauannya lebih jauh daripada WiFi. Kami sudah memakai LoRa pada proyek sebelumnya, yaitu pelacakan truk perkebunan (Arifianto et al., 2020) dan pemantauan energi listrik (Arifianto & Prasetyani, 2022). Paper andon ini memperluas pengalaman tersebut ke lantai produksi.

Spesifikasi yang ditetapkan

Prototipe dirancang untuk memenuhi lima hal:

Layar LED matriks menampilkan identitas produk serta jumlah produk baik dan tidak baik.
Warna tampilan berubah sesuai capaian produksi.
Modul tampilan terhubung ke sensor mesin untuk menghitung produksi.
Komunikasi LoRa agar jangkauan tidak bergantung pada WiFi.
Satu dasbor web untuk memantau banyak lini.

Metode: model prototipe

Pengembangan mengikuti model prototipe (Kurniati, 2021). Tahapannya: analisis masalah dan studi literatur, perancangan (elektronik, jaringan, dasbor), pembuatan prototipe, integrasi sistem, lalu pengujian fungsi. Kalau sistem belum sesuai spesifikasi, tim kembali memodifikasi program, PCB, atau aplikasinya. Setelah lolos, barulah implementasi, evaluasi, dan dokumentasi.

Diagram alir metodologi pengembangan prototipe andon, dari analisis masalah sampai dokumentasi dan laporan.

Arsitektur sistem

Sistem terdiri dari empat bagian:

Andon: papan tampilan di dekat mesin, terhubung ke sensor mesin dan tombol operator.
Gateway LoRa–WiFi: penghubung antara radio LoRa di lantai produksi dan jaringan komputer.
Server: menjalankan Node-RED, broker MQTT, dan basis data InfluxDB.
PC pengguna: membuka dasbor Node-RED lewat peramban.

Paper menyebut LoRa dapat beroperasi pada 433 MHz atau 925 MHz, sedangkan WiFi pada 2,4 GHz. Andon berkomunikasi lewat LoRa, sementara gateway berbicara LoRa ke andon dan WiFi/MQTT ke server.

Topologi sistem: PC pengguna, server, gateway LoRa-WiFi, dan dua papan andon di lini produksi.

Perangkat keras

Penampil andon memakai panel LED RGB 64×32 piksel dengan antarmuka HUB75. Panel dan papan kontrol ditempatkan dalam satu kotak bersama catu daya 5 V DC. Gateway memakai papan mikrokontroler yang sama tanpa konektor HUB75, supaya desainnya ekonomis dan seragam.

Kami merancang PCB sendiri di KiCad. Komponen utamanya:

Bagian	Fungsi
ESP32-S3	Mikrokontroler utama
Modul LoRa Ra-02 (433 MHz)	Komunikasi nirkabel jarak jauh
CH340C	Antarmuka USB–serial untuk pemrograman
Regulator 3,3 V	Catu untuk mikrokontroler dan modul LoRa
Konektor IDC 2×8	Terhubung ke panel HUB75
Pin GPIO	Masukan dari sensor mesin dan tombol

Paper juga memuat tabel pemetaan pin ESP32 ke konektor HUB75 sebagai dasar penyusunan program.

Diagram blok perangkat penampil: ESP32 dengan masukan digital, modul LoRa lewat SPI, dan panel LED RGB 64×32 lewat HUB75.

Tampak atas desain 3D PCB penampil andon dengan ESP32, modul LoRa, dan konektor header.

Perangkat lunak penampil

Program ditulis di Arduino IDE. Fungsi setup() mengatur masukan digital, LoRa (dengan pola Reliable Datagram Client), dan panel LED. Fungsi loop() bersifat non-blocking: tidak ada delay() yang menahan program, sehingga pembacaan sensor, pengiriman LoRa, dan pembaruan layar berjalan bergantian dengan lancar.

Beberapa detail yang berguna:

Sensor dibaca pada transisi sisi (rendah ke tinggi), sehingga satu produk tidak terhitung berkali-kali.
Sinyal sensor menambah jumlah produksi OK dan langsung dikirim ke gateway lewat LoRa.
Tombol NG mengubah hitungan: jumlah aktual tetap, OK berkurang, NG bertambah.
Tombol Warning menandai kendala ringan, dan tombol Stop menandai lini berhenti.

Diagram alir program mikrokontroler penampil: baca masukan digital, kirim status produksi lewat LoRa, terima data, dan perbarui tampilan.

Perangkat lunak gateway

Gateway memakai WiFi Manager sehingga SSID dan kata sandi dapat diatur tanpa mengubah program. Di sisi LoRa, gateway berperan sebagai Reliable Datagram Server. Di sisi jaringan, ia berlangganan (subscribe) ke broker MQTT. Data dari dasbor Node-RED, misalnya target produksi, diteruskan ke andon lewat LoRa. Sebaliknya, data dari andon diterbitkan (publish) ke dasbor lewat MQTT. Semua data yang lewat Node-RED juga disimpan di InfluxDB untuk analisis historis.

Diagram alir program gateway: konfigurasi WiFi, LoRa, dan MQTT, lalu meneruskan data antara broker MQTT dan andon.

Hasil pengujian

Pengujian mencakup kecepatan deteksi abnormalitas, ketepatan pesan di layar, dan efektivitas MQTT. Hasil utamanya:

Layar menampilkan pesan abnormalitas dengan warna berbeda menurut tingkat urgensi. Dalam simulasi tombol, ada tiga kondisi: produksi normal (default), perlu perawatan, dan produksi berhenti.
Teks tetap terang dan terbaca, termasuk di ruangan yang terang.
Layar menampilkan TARGET, AKTUAL, BALANCE, NG, dan OK. Pada contoh di bawah: target 100, aktual 16 (OK 10 + NG 6), dan balance −84.
Target diatur dinamis dari dasbor Node-RED, tanpa mengunggah ulang program.
Masalah terdeteksi dan tampil dalam kurang dari 2 detik.

Tampilan papan andon pada pengujian: TARGET = 100, AKTUAL = 16, BALANCE = −84, NG = 6, OK = 10.

Dasbor Node-RED: aktual produksi, produksi NG, produksi OK, balance, kolom target produksi, serta indikator System Stop dan Warning.

Dibandingkan penelitian sebelumnya, Zhang et al. hanya mendeteksi tanpa komunikasi operator–supervisor, sedangkan sistem Khan et al. memberi peringatan IoT tanpa data historis. Sistem kami menggabungkan deteksi, notifikasi waktu nyata, dan penyimpanan data untuk analisis.

Kesimpulan dan keterbatasan menurut penulis

Prototipe andon berhasil dirancang dan menunjukkan respons kurang dari 2 detik dengan tampilan yang akurat. Penulis juga menyebut keterbatasannya dengan jelas:

Pengujian masih berskala kecil dan di lingkungan terkendali. Sensor mesin disimulasikan dengan tombol di breadboard.
Ketahanan sistem pada skala industri dan terhadap gangguan jaringan belum diuji.

Arah pengembangan yang disarankan: analisis prediktif berbasis AI, dasbor web atau aplikasi seluler, pengamanan protokol komunikasi, dan dukungan banyak andon sekaligus (multi-slave) menuju smart manufacturing.

Cara membaca hasil ini

Catatan penulis artikel ini, bukan klaim paper.

Angka “kurang dari 2 detik” adalah hasil uji prototipe dengan tombol sebagai pengganti sensor. Belum ada pengukuran di mesin sungguhan atau dengan banyak andon.
Panel contoh menampilkan balance −84, yaitu aktual dikurangi target, sedangkan teks paper mendefinisikan balance sebagai target dikurangi aktual. Cukup dipahami sebagai selisih capaian terhadap target.
Paper menyebut ESP32 dan ESP32-S3. Perancangan PCB memakai ESP32-S3.
Paper menyebut dua pita frekuensi LoRa (433 dan 925 MHz), tetapi modul Ra-02 yang dipakai bekerja pada 433 MHz. Periksa aturan frekuensi di negara masing-masing sebelum menerapkannya.

Mengapa ini penting

Andon yang bagus tidak harus mahal. Dengan komponen umum (ESP32, modul LoRa, panel LED HUB75) dan perangkat lunak terbuka (Arduino, Node-RED, MQTT, InfluxDB), pabrik kecil atau laboratorium pendidikan dapat membangun papan andon sendiri. LoRa membuat mesin yang jauh dari jaringan tetap terhubung. Dasbor tunggal dan InfluxDB memberi bahan untuk melihat pola henti mesin dari waktu ke waktu. Bagi mahasiswa mekatronika, prototipe ini juga contoh utuh yang menggabungkan elektronik, firmware, jaringan, dan visualisasi data.

Referensi pilihan

Arifianto, M. J. F., Muhim, D. M., & Rosyidi, E. (2020). Rancang bangun sistem pemantauan lokasi berbasis GPS, LoRa dan WiFi pada kendaraan angkut perkebunan. Prosiding SNEEMO.
Arifianto, M. J. F., & Prasetyani, L. (2022). Sistem pemantauan dan kontrol energi listrik menggunakan platform Node-RED, InfluxDB dan Grafana melalui jaringan WiFi dan LoRa. Jurnal Fokus Elektroda, 7(1), 61.
Hirvonen, J. (2018). Design and implementation of andon system for lean manufacturing. Aalto University.
Kurniati. (2021). Penerapan metode prototype pada perancangan sistem pengarsipan dokumen Kantor Kecamatan Lais. Journal of Software Engineering Ampera, 2(1), 16–27. https://doi.org/10.51519/journalsea.v2i1.89
Wang, Li, & Zhang (2020). Journal of Industrial Information Integration, 15, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jii.2020.100130
Wojakowski, P. (2015). Plant performance calculation in automotive industry using andon system. Poznan University of Technology Journal, 5(4), 361–370.
Zhang, Liu, & Chen (2022). Journal of Manufacturing Systems, 58, 75–85. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2021.08.003