OPERASIOPERASI MANUFAKTUR Leterature Mikell P Groover Automation Production

OPERASI-OPERASI MANUFAKTUR Leterature : Mikell P Groover, Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing, Second Edition, New Jersey, Prentice Hall Inc. , 2001, Chapter 2 OTOMASI SISTEM PRODUKSI 1

DEFINISI MANUFAKTUR • Manufaktur dapat didefinisikan sebagai aplikasi proses fisik dan proses kimia untuk merubah geometri, sifat-sifat, dan/atau penampilan material dasar yang diberikan menjadi part-part atau produk; • Manufaktur juga termasuk penyambungan berbagai part untuk membuat produk rakitan; • Ada dua alternatif definisi manufaktur yaitu sebagai suatu proses teknologi dan sebagai suatu proses ekonomik. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 2

Manufaktur sebagai suatu proses teknologi • Untuk menyelesaikan suatu proses manufaktur dibutuhkan mesin (machinery), perkakas (tools), daya (power), dan tenaga kerja (labor); • Proses manufaktur hampir selalu dilaksanakan dalam suatu urutan tahapan operasi; • Setiap tahapan operasi akan membuat material mendekati bentuk akhir yang diinginkan; • Dalam setiap tahapan operasi juga akan dihasilkan sekrap dan/atau limbah. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 3

Manufaktur sebagai suatu proses ekonomik • Manufaktur adalah proses pengolahan material dasar menjadi material akhir yang memiliki nilai tambah (value added) dengan satu atau lebih operasi proses dan/atau perakitan. • Contoh : • pasir dirubah menjadi gelas, • bijih besi dirubah menjadi baja, • petrolium dirubah menjadi plastik, • plastik dibentuk menjadi suatu produk, dsb. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 4

INDUSTRI MANUFAKTUR DAN PRODUK Industri Manufaktur • Industri terdiri dari perusahaan dan organisasi yang menghasilkan atau mensuplai barang dan jasa. • Industri dapat diklasifikasikan sebagai berikut : industri primer, industri sekunder, dan industri tertier. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 5

• Industri primer adalah industri yang mengolah dan memanfaatkan sumber daya alam seperti pertanian, perikanan, pertambangan, dan lainnya. • Industri sekunder adalah industri yang mengolah hasil dari industri primer menjadi barang-barang konsumsi (consumer goods) dan barang-barang kapital (capital goods). Kegiatan utama pada industri sekunder ini adalah manufaktur, termasuk keperluan konstruksi dan daya. • Industri tertier adalah industri yang bergerak dalam sektor pelayanan perekonomian, seperti perbankkan, asuransi, hotel, dan lainnya. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 6

Bidang-bidang dalam industri Primer Sekunder Tertier pertaining, logam dasar, perbankkan, kehutanan, otomotif, komonikasi, perikanan, bahan bangunan, pendidikan, pertambangan, komputer, hotel, perminyakan, elektronik, asuransi, dan lain-lain. Note : dalam kuliah ini hanya akan dibahas mengenai industri sekunder (disebut juga industri manufaktur). OTOMASI SISTEM PRODUKSI 7

Klasifikasi Industri Manufaktur • Industri proses meliputi industri kimia, parmasi, petroleum, logam dasar, makanan, sayur-sayuran, pembangkit tenaga listrik; • Industri produk diskrit (discrete product industries) meliputi otomobil, pesawat terbang, peralatan, komputer, pemesinan, dan komponen-komponen (part) yang akan dirakit. Operasi produksi dalam industri proses dan industri produk diskrit (produk dengan ciri-ciri tersendiri) : • Produksi kontinu (continuous production) dilakukan bila peralatan industri yang digunakan khusus hanya untuk produk yang dibuat, dan keluaran produknya dihasilkan tanpa interupsi (kontinu) ; • Produksi kelompok (batch production) dilakukan bila material diproses dalam takaran atau jumlah tertentu, dimana diperlukan interupsi diantara batch dengan batch berikutnya. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 8

Produksi kontinu dan produksi kelompok dalam industri proses dan industri produk diskrit : • • produksi kontinu dalam industri proses, kontinu dalam industri produk diskrit, kelompok (batch) dalam industri proses, kelompok (batch) dalam industri produk diskrit. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 9

Produk-produk Manufaktur Produk-produk manufaktur dalam pembahasan ini dibatasi hanya pada industri yang menghasilkan produk diskrit, seperti tertera dalam tabel di bawah ini. Industri manufaktur dan produk yang terkait Industri Jenis-jenis produk Pesawat udara Pesawat terbang komersial dan militer Otomotif Sedan, truk, bis, sepedamotor Komputer meanframe, komputer personal Elektronik Televisi, radio, video, peralatan audio Alat-alat berat Perkakas mesin, peralatan konstruksi Ban dan karet Ban, sol sepatu, bola tenis OTOMASI SISTEM PRODUKSI 10

Produk akhir yang dibuat dalam industri dapat dibagi dalam dua kelas utama, yaitu : consumer goods dancapital goods. • Consumer goods adalah produk-produk yang dibeli langsung oleh konsumen dan digunakan untuk keperluan pribadi, seperti mobil, komputer personal, televisi, radio, raket tenis, dan sebagainya; • Capital goods adalah produk-produk yang dibeli langsung oleh perusahaan untuk menghasilkan barang-barang atau pelayanan, seperti mesin perkakas, main frame computer, peralatan konstruksi, pesawat terbang dan sebagainya. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 11

OPERASI-OPERASI MANUFAKTUR Terdapat beberapa kegiatan utama yang harus dilakukan dalam pabrik untuk merubah material dasar menjadi suatu produk diskrit, yaitu : • operasi pemrosesan dan perakitan, • penanganan material (material handling), • inspeksi dan pengujian, • koordinasi dan pengendalian. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 12

Operasi Pemrosesan dan Perakitan Operasi Pemrosesan, merubah bendakerja dari suatu bentuk ke bentuk yang lain mendekati bentuk akhir produk yang diinginkan, sehingga memiliki nilai tambah dengan merubah geometri, sifat-sifat, maupun penampilan bendakerja. Operasi pemrosesan dibagi atas tiga kelompok, yaitu : • proses pembentukkan (shaping processes), • proses untuk memperbaiki sifat-sifat (property enchancing processes), dan • operasi pemrosesan permukaan (surface processing operations). OTOMASI SISTEM PRODUKSI 13

Proses Pembentukan dibagi atas empat kelompok, yaitu : • • penuangan dan pencetakan (gambar a), pemrosesan partikel /metalurgi serbuk (gambar b), proses deformasi (gambar c), proses pelepasan material (gambar d). (a) (b) (c) (d) OTOMASI SISTEM PRODUKSI 14

Proses untuk memperbaiki sifat-sifat yaitu suatu proses untuk memperbaiki sifat mekanik atau fisik suatu benda kerja; dikenal sebagai proses perlakuan panas (heat treatment). Operasi pemrosesan permukaan meliputi : • Pembersihan (cleaning), dengan proses kimia atau proses mekanik untuk membersihkan kotoran, minyak, atau pengotoran yang lain dari permukaan; • Perlakuan permukaan (surface treatment), yaitu untuk memperbaiki sifat mekanik dengan mengeraskan bagian permukaan benda kerja; • Proses pelapisan deposisi film (coating and film depotition), proses dengan menambahkan lapisan atau mendeposisikan unsur pelapis pada permukaan benda kerja untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan memperbaiki penampilan. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 15

Operasi Perakitan, menyambung/menyatukan dua atau lebih part-part / komponen-komponen menjadi suatu produk rakitan. Operasi perakitan dibagi atas dua kelompok, yaitu : • Proses penyambungan permanen, seperti : pengelasan, pembrasingan dan penyolderan, dan adhesive bonding; • Proses penyambungan mekanik, seperti : pengencangan dengan ulir (sekrup, mur, baut), pengencangan permanen (rivet, press fitting). OTOMASI SISTEM PRODUKSI 16

Operasi-operasi Yang Lain Penanganan Material dan Penyimpanan (Material Handling and Storage) • Dalam setiap kegiatan manufaktur, penanganan dan penyimpanan material membutuhkan waktu lebih lama dibandingkan waktu pemrosesan; • Akibatnya sebagian besar biaya tenaga kerja dalam pabrik adalah untuk pemindahan dan penyimpanan material tersebut; • Dengan demikian perlu dipikirkan agar kegiatan ini dapat dilaksanakan seefisien mungkin; • Sebagai ilustrasi, dalam gambar berikut ini ditunjukkan berapa waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan suatu produk dalam suatu proses pemesinan. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 17

Waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan suatu produk dalam suatu proses pemesinan. • 95 % waktu digunakan untuk perpindahan dan penantian (penyimpanan sementara); • hanya 5 % waktu digunakan untuk proses pemesinan, dan diantara 5 % waktu tersebut 70 % digunakan untuk pemasangan, pemposisian, pengukuran, dan lain-lain, dan hanya 30 % waktu untuk proses pemotongan (pemesinan). OTOMASI SISTEM PRODUKSI 18

Inspeksi dan Pengujian • Inspeksi dan pengujian merupakan kegiatan dalian mutu; • Tujuan inspeksi adalah untuk mengetahui produk manufaktur tersebut sudah sesuai standar desain dan spesifikasi; • Pengujian pada umumnya dilakukan untuk tahui fungsi dari produk akhir. pengenapakah dengan menge- Koordinasi dan Pengendalian • Kegiatan koordinasi dan pengendalian meliputi level proses dan level manajemen pabrik; • Pengendalian pada level proses meliputi pencapaian tujuan-tujuan performansi proses; • Pengendalian pada level pabrik meliputi keefektifan pemakaian tenaga kerja, pemeliharan peralatan, penanganan material, pengendalian inventaris, skedul pengapalan produk, dan biaya pengoperasian pabrik. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 19

Model Urutan Operasi • Sejumlah operasi dilakukan pada bahan baku (raw material) untuk menghasilkan bentuk akhir yang diinginkan; • Dalam perjalanan bendakerja (workpart) melalui bengkel harus diangkut atau dipindahkan diantara operasi-operasi secara berurutan; • Keterlambatan sering terjadi ketika bendakerja menunggu dalam suatu antrian untuk selanjutnya diproses pada masing-masing mesin. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 20

Konsep Produksi dan Model Matematik Waktu total manufaktur • Waktu total manufaktur (manufacturing lead time, MLT) adalah waktu total yang dibutuhkan untuk memproses suatu part atau produk dalam pabrik; • Produksi pada umumnya terdiri dari satu seri pekerjaan pemrosesan secara individu dan operasi perakitan; • Diantara operasi-operasi tersebut terdapat kegiatan nonproduktif seperti penanganan material, penyimpanan, inspeksi, dan lain-lainnya; • Untuk menyederhanakan kita akan membagi elemen ke dalam dua jenis kegiatan utama yaitu elemen-elemen operasi dan elemen-elemen nonoperasi. • Elemen-elemen operasi meliputi semua kegiatan pada saat bendakerja berada pada mesin; • Elemen-elemen nonoperasi meliputi penanganan material, penyimpanan, inspeksi, dan sumber keterlambatan lain ketika bendakerja tidak berada pada mesin. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 21

Waktu total manufaktur dapat dinyatakan dengan persamaan : nm MLT = (Tsui + QToi + Tnoi) i =1 dimana : MLT = waktu total manufaktur (min); Tsui = waktu setup untuk operasi ke i (min); Q = jumlah part atau produk yang akan diproses (pc); Toi = waktu operasi untuk operasi ke i (min/pc); Tnoi = waktu nonoperasi yang berkaitan dengan operasi ke i (min); i = Urutan operasi dalam pemrosesan; i = 1, 2, 3, ………nm. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 22

Untuk menyederhanakan perhitungan dianggap semua waktu setup, waktu operasi, dan waktu-waktu nonoperasi adalah sama untuk mesin-mesin nm sehingga persamaan dapat dinyatakan sebagai berikut : MLT = nm(Tsu + QTo + Tno) dimana : MLT = waktu total manufaktur (min); Tsu = waktu setup (min); Q = jumlah part atau produk yang akan diproses (pc); To = waktu operasi (min/ pc); Tno = waktu nonoperasi (min); OTOMASI SISTEM PRODUKSI 23

Contoh soal : Suatu part diproduksi dalam ukuran batch 100 unit. Batch tersebut harus dikerjakan melalui lima operasi untuk menyelesaikan pemrosesan part tersebut. Waktu setup rata-rata adalah 3 jam/operasi, dan waktu operasi rata-rata per mesin adalah 6 menit (0, 1 jam). Waktu nonoperasi rata-rata karena penanganan, keterlambatan, inspeksi, dan sebagainya adalah 7 jam. Hitung berapa hari waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan batch tersebut bila dianggap pabrik dioperasikan selama 8 jam kerja per hari. Jawab : Dari persamaan waktu total manufaktur : MLT = nm(Tsu + QTo + Tno) = 5(3 + 100 x 0, 1 + 7) = 100 jam Jadi bila dikerjakan 8 jam per hari = 100/8 = 12, 5 hari. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 24

Laju produksi (producion rate) Laju produksi pada proses manufaktur secara individu atau operasi perakitan pada umumnya dinyatakan dalam part atau produk per jam dengan simbol Rp. Laju produksi ditentukan untuk tiga jenis produksi, yaitu : • produksi kecil (job shop production), • produksi kelompok (batch production), dan • produksi masal (mass production). Untuk produksi kelompok (batch); waktu batch total untuk mesin tertentu dapat dituliskan dengan persamaan : waktu batch mesin = Tsu + QTo OTOMASI SISTEM PRODUKSI 25

Harga Q menyatakan jumlah produk yang harus diproduksi, dan bila terdapat laju skrap yang cukup berarti (dinyatakan dengan q), maka persamaan menjadi : waktu batch mesin = Tsu QTo + (1 – q ) Dengan membagi waktu batch dengan jumlah batch, maka akan diperoleh waktu produksi rata-rata ( Tp) : Tp = waktu batch / mesin Q Tsu + QTo = Q Laju produksi rata-rata untuk mesin tersebut adalah kebalikan dari waktu produksi rata-rata, yaitu : Rp = 1 Tp OTOMASI SISTEM PRODUKSI 26

Untuk produksi kecil (job shop production), bila Q = 1, maka waktu produksi per unit adalah : Tsu + QTo Tsu + 1. To Tp = = = Tsu + To Q 1 Untuk produksi masal (mass production), ukuran Q sangat besar sehingga persamaan dapat dituliskan : Tp dimana Tsu + QTo = = + To = T o Q Q Tsu Q dapat diabaikan. Dengan demikian laju produksi sama dengan laju siklus mesin Rc (kebalikan dari waktu operasi) setelah produksi dimulai, sehingga diproleh persamaan : Rp Rc = 1 To OTOMASI SISTEM PRODUKSI 27

Komponen-komponen waktu operasi : Waktu operasi adalah waktu selama bendakerja berada pada mesin, tetapi tidak semua waktu tersebut produktif. Waktu operasi untuk suatu operasi pemesinan terdiri dari tiga elemen, yaitu : • waktu pemesinan sesungguhnya (Tm); • waktu penanganan material (Th); • waktu penanganan perkakas (Tth). Dengan demikian persamaan waktu operasi dapat dituliskan sebagai berikut : To = Tm + Th + Tth Contoh soal 1 : Dalam suatu proses pembuatan part dibutuhkan waktu setup 3 jam. Untuk setiap part membutuhkan waktu pemesinan 2, 5 menit, waktu penanganan material 3 menit, dan waktu penanganan perkakas 30 detik. Berapakah kenaikan laju produksi bila ukuran batch dinaikkan dari 50 menjadi 100 part. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 28

Jawab : Tsu = 3 jam Th = 3 min/part Tm = 2, 5 min/part Tth = 30 sec/part = 0, 5 min/part Waktu operasi per part : To = Tm + Th + Tth = 2, 5 + 3 + 0, 5 = 6 min/part = 0, 1 jam/part Bila ukuran batch 50 part, maka waktu produksi : Tp = Tsu Q + To = Laju produksi, Rp = 1 Tp 3 + 0, 1 = 0, 16 jam/part 50 = 1/0, 16 = 6, 25 part/jam. Bila ukuran batch 100 part, maka waktu produksi : Tsu 3 Tp = + To = + 0, 1 = 0, 13 jam/part 100 Q 1 = 1/0, 13 = 7, 69 part/jam. Laju produksi, Rp = Tp Kenaikan laju produksi = (7, 69 – 6, 25)/6, 25 x 100% = 23%. OTOMASI SISTEM PRODUKSI 29

Strategi Otomasi dan Dampaknya OTOMASI SISTEM PRODUKSI 30