BAB II. LANDASAN TEORI
5. Metode Taguchi
Desain eksperimen adalah evaluasi secara serentak dua atau lebih faktor atau parameter terhadap kemampuannya untuk mempengaruhi rata-rata hasil atau variabilitas hasil gabungan dari karakteristik produk atau proses tertentu. Untuk mengetahui pengaruh faktor atau parameter terhadap rata-rata hasil secara efektif, selanjutnya dianalisis untuk menentukan faktor mana yang berpengaruh serta mengetahui hasil maksimal yang dapat diperoleh.
Metode Taguchi merupakan salah satu metode yang mulai banyak digunakan saat ini. Metode Taguchi dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi pada tahun 1949 saat mendapatkan tugas untuk memperbaiki sistem telekomunikasi di Jepang. Metode Taguchi merupakan suatu metodologi baru dalam bidang teknik yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses dalam waktu yang bersamaan menekan biaya dan sumber seminimal mungkin. Sasaran metode Taguchi adalah menjadikan produk kokoh (robust) atau tidak sensitif terhadap berbagai faktor gangguan (noise), karena itu sering disebut sebagai desain kokoh (robust design).
commit to user
Definisi kualitas menurut Taguchi adalah kerugian yang diterima oleh masyarakat sejak produk tersebut dikirimkan. Filosofi Taguchi terhadap kualitas terdiri dari tiga buah konsep, yaitu:
a. Kualitas harus didesain ke dalam produk dan bukan sekedar memeriksanya. b. Kualitas terbaik dicapai dengan meminimumkan deviasi dari target. Produk
harus didesain, sehingga kokoh (robust) terhadap faktor lingkungan yang tidak dapat dikontrol.
c. Biaya kualitas harus diukur sebagai fungsi deviasi dari standar tertentu dan kerugian harus diukur pada seluruh sistem.
Metode Taguchi merupakan off-line quality control artinya pengendalian kualitas yang preventif, sebagai desain produk atau proses sebelum sampai pada produksi di tingkat produksi (shop floor). Off-line quality control dilakukan pada saat awal dalam siklus kehidupan produk yaitu perbaikan pada awal untuk menghasilkan produk. Keuntungan atau kelebihan metode Taguchi adalah :
a. Desain eksperimen Taguchi lebih efisien, karena memungkinkan untuk melaksanakan penelitian yang melibatkan banyak faktor dan jumlah.
b. Desain eksperimen Taguchi memungkinkan diperolehnya suatu proses yang menghasilkan produk yang konsisten dan kokoh terhadap faktor yang tidak dapat dikontrol.
c. Metode Taguchi menghasilkan kesimpulan mengenai respon faktor-faktor dan level faktor-faktor kontrol yang menghasilkan nilai optimum.
Desain eksperimen Taguchi dibagi menjadi tiga tahap utama yang menyangkut semua pendekatan eksperimen, yaitu:
a. Tahap Perencanaan
Tahap perencanaan merupakan tahap terpenting, dimana seorang peneliti harus menentukan ke mana penelitian ini akan dibawa. Adapun kegiatan yang termasuk dalam tahap ini adalah:
1) Perumusan masalah
Perumusan masalah digunakan untuk mengidentifikasi atau merumuskan masalah yang akan diselidiki dalam eksperimen.
commit to user
20
Tujuan yang melandasi eksperimen harus dapat menjawab apa yang telah dinyatakan dalam perumusan masalah, yaitu mencari sebab yang menjadi akibat dari masalah yang kita amati.
3) Penentuan variabel terikat
Variabel terikat adalah variable yang perubahanya tergantung pada variabel lain. Variabel terikat inilah yang nantinya akan menjadi tujuan penelitian.
4) Identifikasi faktor-faktor (variabel bebas)
Variabel bebas (faktor) adalah variabel yang perubahanya tidak tergantung pada variabel lain. Pada tahap ini akan dipilih faktor-faktor mana saja yang akan diselidiki pengaruhnya terhadap variabel tak bebas. 5) Pemisahan faktor kontrol dan faktor gangguan
Faktor kontrol adalah faktor yang nilainya dapat diatur atau dikendalikan. Faktor gangguan adalah faktor yang nilainya tidak dapat diatur atau dikendalikan.
6) Penentuan jumlah level dan nilai faktor
Penentuan jumlah level penting untuk ketelitian hasil eksperimen dan ongkos penelitian. Semakin banyak level yang diteliti, maka akan semakin akurat hasil yang diperoleh tetapi akan semakin mahal.
7) Perhitungan derajat kebebasan
Penghitungan derajat kebebasan dilakukan untuk menghitung jumlah minimum eksperimen yang dilakukan untuk menyelidiki faktor yang diamati.
8) Pemilihan matriks orthogonal
Pemilihan matriks orthogonal sangat tergantung dari jumlah level dan derajat kebebasan yang digunakan. Matriks orthogonal yang digunakan tidak boleh kurang dari derajat kebebasan yang dipilih.
b. Tahap Pelaksanaan Eksperimen
Tahap pelaksanaan eksperimen merupakan langkah-langkah eksperimen yang akan dilaksanakan. Tahapan ini meliputi:
commit to user
1) Jumlah replikasi
Replikasi adalah pengulangan kembali perlakuan yang sama dalam suatu percobaan dengan kondisi yang sama. Tujuan replikasi adalah:
a) Menambah ketelitian eksperimen
b) Mengurangi tingkat kesalahan pada eksperimen
c) Memperoleh harga taksiran kesalahan eksperimen, sehingga memungkinkan dilaksanakannya uji signifikan hasil eksperimen 2) Pengacakan
Secara umum pengacakan dimaksudkan untuk:
a) Meratakan pengaruh faktor yang tidak dapat dikendalikan pada semua unit eksperimen.
b) Memberikan kesempatan yang sama pada semua unit eksperimen untuk menerima suatu perlakuan, sehingga diharapkan ada kehomogenan pengaruh dari setiap perlakuan yang sama.
Pelaksanaan eksperimen Taguchi adalah melakukan pekerjaan berdasarkan setting faktor pada matrik ortogonal dengan jumlah eksperimen sesuai dengan jumlah replikasi dan urutan seperti pada randomisasi.
c. Tahap Analisis
Pada tahap analisis dilakukan pengumpulan dan pengolahan data yang meliputi pengumpulan data, pengaturan data, perhitungan serta penyajian dalam bentuk lay out tertentu. Qualitek-4 adalah sebuah software yang digunakan dalam menganalisis data pada penelitian dengan metode Taguchi. Tahapan analisis dalam software Qualitek-4 secara teoritis dapat dijabarkan sebagai berikut:
1) Analisis varian Taguchi (ANAVA Taguchi)
Analisis varian Taguchi merupakan teknik yang digunakan dalam menganalisis data yang telah disusun dalam perencanaan eksperimen secara statistik. Analisis varian Taguchi digunakan untuk membantu mengidentifikasi kontribusi faktor, sehingga akurasi perkiraan model dapat ditentukan. Analisis varian Taguchi untuk matriks orthogonal dilakukan berdasarkan perhitungan jumlah kuadrat untuk masing-masing
commit to user
22
kolom. Teknik analisis data dalam perhitungan menggunakan analisis varian Taguchi sebagai berikut: (Irwan Soejanto: 2009)
a) Jumlah kuadrat total (SST)
(()= * +, -./0
dimana : N = jumlah percobaan
y = data yang diperoleh dari percobaan b) Jumlah kuadrat faktor (sum of square)
((1 = 2* 34., 105 61 ./0 7 −9:, dimana :
KA = jumlah level faktor Ai = level ke i faktor A
nAi = jumlah percobaan level ke i faktor A T = jumlah keseluruhan nilai data
N = jumlah data keseluruhan c) Jumlah kuadrat karena rata-rata
((; = . +<,
d) Jumlah kuadrat error (((=)
((= = (()− ((;− ((>? @A
e) Rata-rata kuadrat (mean square)
B( =((1 1
2) Uji F
Hasil analisis varian tidak membuktikan adanya perbedaaan perlakuan dan pengaruh faktor dalam percobaan, pembuktian dilakukan dengan uji F. Uji hipotesis F dilakukan dengan membandingkan variasi yang disebabkan oleh masing-masing faktor dan variansi error. Variansi error adalah variansi setiap individu dalam pengamatan yang timbul karena faktor-faktor yang tidak dapat dikendalikan.
commit to user
C1 =B(((1
=
3) Pooling up
Pooling up dirancang Taguchi untuk mengestimasi variansi error pada analisis varian. Dengan adanya pooling up, estimasi yang dihasilkan akan menjadi lebih baik. Pooling up dilakukan dengan menjumlahkan faktor yang tidak berpengaruh menjadi error. Pooling up dilakukan mulai dari nilai jumlah kuadrat (SS) yang paling kecil. Pooling up dilakukan hingga ditemukan faktor yang berpengaruh, biasanya sama dengan atau lebih dari setengah variabel bebas yang digunakan.
4) Rasio S/N (rasio signal to noise)
Rasio S/N digunakan untuk memilih faktor yang memiliki kontribusi pada pengurangan variansi suatu respon. Rasio S/N merupakan rancangan untuk transformasi pengulangan data ke dalam suatu nilai yang merupakan ukuran variasi yang timbul. Rasio S/N digunakan untuk mengetahui faktor mana yang berpengaruh pada hasil eksperimen. Rasio S/N yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu: Semakin kecil semakin baik (smaller the better). Karakteristik kualitas dengan batas nol dan non negatif. Nilai semakin kecil (mendekati nol) adalah yang diinginkan.
S/N = −10 log[ 1/ ∑ +K ,] ./K
5) Interpretasi hasil eksperimen
Langkah-angkah untuk menginterpretasikan hasil eksperimen dengan menggunakan metode Taguchi dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a) Persen kontribusi merupakan porsi masing-masing faktor dan interaksi faktor yang signifikan terhadap total variasi yag diamati. Persen kontribusi merupakan fungsi dari jumlah kuadrat (SS) dari masing-masing faktor yang signifikan.
commit to user
24
Pada analisis varian nilai rata-rata kuadrat (MS) untuk suatu faktor sebenarnya adalah (misalkan faktor A):
SS’A = SSA – (VA).(MSE) persen kontribusi adalah:
L =((′((1
) &100%
Persen kontribusi digunakan untuk menghitung kontribusi faktor maupun interaksi faktor yang signifikan dan error. Jika persen kontribusi error ≤15% berarti tidak ada faktor yang berpengaruh terabaikan. Jika persen kontribusi error ≥50% artinya bahwa terdapat faktor yang berpengaruh terabaikan dan error yang hadir telalu besar.
b) Interval kepercayaan (convidence interval; CI)
Interval kepercayaan (convidence interval; CI) dalam analisis hasil eksperimen Taguchi dihitung dalam tiga kondisi:
(1) Interval kepercayaan untuk level faktor (CI1)
OP0 = QC(R;ST;SU)B(V W16 = 4̅6± OP0 4̅6− OP0 ≤ W16 ≥ 4̅6+ OP0
dimana :
C(R;0;SU) = rasio F dari tabel
\ = resiko
V1 = derajat kebebasan faktor Ve = derajat kebebasan error Mse = rata-rata kuadrat error
N = jumlah yang di uji pada kondisi tertentu
W16 = dugaan rata-rata faktor A pada perlakuan level
ke K
commit to user
(2) Interval kepercayaan untuk perkiraan rata-rata
OP0 = ±QC(R;0;SU)&B(=& 3 1
= 5 Dimana neff adalah jumlah pengamtan efektif
= = jumlah derajat kebebasan dalam perkiraan rata − ratajumlah total eksperimen (3) Interval kepercayaan untuk eksperimen konfirmasi
OP0 = ±QC(R;0;SU)&B(=& 3 1
= +1i5
Dimana : r = jumlah replikasi yang dilaksanakan d. Eksperimen Konfirmasi
Eksperimen konfirmasi adalah percobaan yang dilakukan untuk memeriksa kesimpulan yang didapat. Tujuan eksperimen konfirmasi adalah untuk memverifikasi: 1) Dugaan yang dibuat pada saat model performansi penentuan faktor dan interaksinya, dan 2) setting parameter (faktor) yang optimum hasil analisis percobaan pada performansi yang diharapkan.