Berisi teori metode perancangan sistematis yang membahas tahap–tahap dalam metode perancangan sistematis beserta uraiannya dengan penekanan pada uraian tahap perancangan konsep.
BAB III KONSEP PERANCANGAN
Berisi penjelasan tentang perancangan konsep mesin pengaduk yang
merupakan penerapan teori perancangan konsep yang telah dibahas pada Bab II.
BAB IV ERHITUNGAN KOMPONEN RANCANGAN
Berisi tentang perhitungan pada komponen–komponen utama dari perancangan mesin pengaduk dengan menggunakan metode VDI 2221.
BAB V PENUTUP
Berisi kesimpulan dari perancangan mesin pengaduk ini, beserta perancangan tindak lanjut.
LAMPIRAN GAMBAR
BAB II
METODE PERANCANGAN SISTEMATIS
Metode perancangan sistematis pada dasarnya adalah metode pemecahan suatu masalah teknik yang menggunakan tahap demi tahap analisis dan sintesis. Analisis adalah penguraian suatu sistem yang kompleks menjadi elemen–elemennya dan mempelajari karakteristik masing–masing elemen tersebut beserta korelasinya, sedangkan sintesis adalah penggabungan elemen–elemen yang telah diketahui karakteristinya untuk menciptakan suatu sistem baru.
Pada metode perancangan sistematis, suatu tahap merupakan kelanjutan dari tahap sebelumnya dan menjadi acuan bagi tahap berikutnya.
Dengan tahap–tahap itu informasi yang bersifat kuantitatif diproses menjadi data yang bersifat kualitatif, dengan kata lain hasil suatu langkah baru selalu lebih nyata dari pada langkah–langkah sebelumnya.
Dalam kenyataannya kondisi ini tidak selalu tercapai sehingga seringkali dibutuhkan pengulangan kerja (iterasi). Prosedur pemecahan masalah secara umum dapat ditunjukkan dalam skema pada Gambar 2.1 dibawah ini.
Gb. 2.1 Prosedur pemecahan masalah secara umum
Merancang dapat dikatakan sebagai usaha untuk memenuhi suatu permintaan dengan cara yang dianggap paling baik yang memungkinkan untuk dilakukan. Merancang merupakan kegiatan teknik yang meliputi berbagai segi kehidupan manusia, bergantung pada penemuan dan hukum–hukum dari ilmu pengetahuan dan teknologi.
Merancang juga dapat membuat suatu keadaan yang dapat mengaplikasikan hukum–hukum tersebut menjadi suatu produk yang berdaya guna. Dalam merancang banyak dilibatkan berbagai disiplin ilmu seperti matematika, fisika, thermodinamika, mekanika, teknik produksi, ilmu logam dan lain sebagainya.
Selain itu dalam merancang perlu juga dipelajari adanya keterkaitan yang ada pada sistem benda teknik yang akan dirancang.
Kaitan – kaitan tersebut pada umumnya dapat berupa : Konfrontasi Informasi Definisi Kreasi Evaluasi Keputusan Tugas ( Problem ) Penyelesaian
a. Kaitan Fungsi (Functional Interrelationship)
Maksudnya adalah keterkaitan antara masukan dan keluaran dan suatu sistem untuk melakukan kerja tertentu yang berhubungan dengan lingkungan sekitarnya.
b. Kaitan Kerja (Physical Interrelationship)
Maksudnya adalah adanya hubungan dimana kerja yang dilakukan adalah bagian dari proses fisika. Proses fisika ini berdasarkan pada efek fisik. Adapun efek fisika dapat digambarkan secara kuantitatif artinya hukum fisika menentukan banyaknya efek fisika yang terlibat. Fenomena kimia dan biologi termasuk didalamnya.
c. Kaitan Bentuk (Form Interrelationship)
Maksudnya adalah perwujudan nyata dari bentuk dasar dan bahan menjadi suatu struktur bangunan, lengkap dengan penataan lokasi serta pemilihan gerak kinematika.
d. Kaitan System (System Interrelationship)
Bentuk teknik hasil rancangan merupakan suatu sistem yang berinteraksi dengan sistem yang lebih menyeluruh, yaitu lingkungan yang ada
disekitarnya.
Langkah–langkah dalam metode perancangan sistematis dapat dikelompokkan menjadi empat (4) tahap utama, antara lain; Penjabaran Tugas, Perancangan Konsep, Perancangan Wujud dan Perancangan Terinci. Tahap–tahap utama tersebut di bahas pada sub bab–bab berikut beserta diagram alirnya.
Tahap ini meliputi pengumpulan informasi tentang syarat–syarat yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Informasi ini akan menjadi acuan penyusunan spesifikasi.
Spesifikasi adalah daftar yang berisi persyaratan yang diharapkan dipenuhi oleh konsep yang sedang dibuat.
Pada saat membuat daftar persyaratan, hal yang penting adalah membedakan sebuah persyaratan, apakah sebagai suatu tuntutan (demand) atau keinginan (wishes).
Demand adalah persyaratan yang harus terpenuhi pada setiap kondisi, atau
dengan kata lain apabila persyaratan itu tidak terpenuhi maka perancangan dianggap tidak benar.
Wishes persayaratan yang diinginkan apabila memungkinkan. Jadi, misalnya
suatu persyaratan membutuhkan biaya yang cukup tinggi tanpa memberikan pengaruh teknik yang besar, maka persyaratan tersebut dapat diabaikan.
Untuk mempermudah penyusunan spesifikasi, dapat dilakukan dengan meninjau aspek–aspek tertentu, seperti aspek geometri, kinematika, gaya, energi dan sebagainya.
Selanjutnya dari aspek–aspek tersebut dapat diuraikan syarat–syarat yang bersangkutan. Daftar aspek–aspek beserta penguraiannya ditunjukkan pada tabel 2.1.
Daftar spesifikasi sebaiknya ditulis dalam bentuk kuantitatif bila memungkinkan. Untuk produk yang membutuhkan perawatan, daftar spesifikasi perlu di dokumentasikan untuk digunakan apabila ada kerusakan dan akan diperbaiki.
Tabel 2.1 Daftar Pengecekan Untuk Pedoman Spesifikasi
2.2 Perancangan Konsep
Judul Utama Contoh–Contoh
Geometri Lebar, tinggi, panjang, diameter, jarak, jumlah Kinematik Tipe gerakan, arah gerakan, kecepatan, percepatan Gaya Arah gaya, besar gaya, frekuensi, berat, deformasi,
kekuatan, elastisitas, gaya inersia, resonansi. Energi Output, efisiensi, kerugian energi, gesekan, ventilasi, tekanan, temperatur, pemanasan, pendinginan, pemasokan, kapasitas, konvensi. Material Aliran dan transportasi material, pengaruh fisika dan kimia dari material pada awal dan akhir produk,
material tambahan.
Sinyal Input, output, bentuk, display, peralatan kontrol. Keselamatan Sistem proteksi langsung, keselamatan operasional
dan lingkungan.
Ergonomik Hubungan operator mesin, tipe pengoperasian, penerangan dan keserasian bentuk.
Produksi Batasan pabrik, kemungkinan dimensi maksimum, produksi yang dipilih.
Kontrol kualitas Kemungkinan dilakukan kalibrasi dan standarisasi. Perakitan Aturan khusus, instalasi, pondasi.
Perawatan Jangka waktu servis, penggantian dan reparasi, pengecatan, pembersihan.
Biaya Biaya maksimum produksi
Perancangan konsep mencakup tahap – tahap yang di perlihatkan pada gambar 2.3 dan akan dibahas pada sub – sub bab berikut ini :
2.2.1 Abstraksi
Tujuan abstraksi adalah mengetahui masalah utama yang dihadapi dalam perancangan. Prinsipnya adalah mengabaikan hal–hal yang bersifat khusus dan memberikan penekanan pada hal–hal yang bersifat umum dan perlu.
Dengan demikian daftar spesifikasi yang sudah dibuat analisa dan dihubungkan dengan fungsi yang diiginkan serta kendala–kendala yang ada.
Abstraksi dapat dilakukan dengan langkah – langkah sebagai berikut :
1. Mengesampingkan persyaratan–persyaratan yang tidak mempunyai pengaruh besar terhadap produk.
2. Mengubah data kuantitatif menjadi data kualitatif.
3. Generalisasi (pengambilan kesimpulan umum) atas langkah sebelumnya.
4. Merumuskan masalah utama.
2.2.2 Pembuatan Struktur Fungsi
2.2.2.1 Struktur Fungsi Keseluruhan (Overall Function)
Setelah masalah utama diketahui, kemudian dibuat struktur fungsi secara kseluruhan.
Struktur fungsi ini digambarkan dengan blok diagram yang menunjukkan hubungan antara input dan output.Input dan output berupa aliran energi, material atau sinyal.
2.2.2.2 Sub Fungsi
Apabila fungsi keseluruhan cukup rumit, maka cara untuk mengatasinya adalah dengan membagi beberapa sub fungsi pada gambar 2.4 dibawah ini.
Pembagian ini akan memberi keuntungan:
1. Memberikan kemungkinan untuk melakukan pencarian solusi lebih lajut.
2. Memberikan beberapa buah kemungkinan solusi dengan melihat kombinasi solusi subfungsi.
Energi Material Signals
Gb. 2.2 Pembuatan Subfungsi
Pada saat pembuatan struktur fungsi, harus dibedakan antara perancangan murni (original design) dengan perancangan ulang (adaptive design).
Pada perancangan murni yang menjadi dasar struktur fungsi adalah spesifikasi dan masalah utama, sedang pada
Sub Function Sub Function Sub Function Overall Function Sub Function Sub Function Energy Material Signals Sub Function
perancangan ulang perancangan dimulai dari struktur fungsi yang kemudian dianalisis.
Analisis ini akan memberikan kemungkinan bagi pengembangan variasi solusi sehingga diperoleh solusi baru.
2.2.3 Pencarian dan Kombinasi Prinsip Solusi
Dasar – dasar pemecahan masalah diperoleh dengan mencari prinsip – prinsip solusi masing – masing subfungsi. Dalam tahap ini dicari sebanyak mungkin variasi solusi.
Ada beberapa metode yang dapat dipakai, antara lain :
a. Metode Konvensional
Pencarian dalam literatur, textbook, jurnal–jurnal teknik dan brosur yang dikeluarkan oleh perusahaan, menganalisa gejala alam atau perilaku mahluk hidup dengan membuat analogi atau model, dimana model ini diharapkan dapat mewakili karakteristik produk.
b. Metode Intuitif
Pencarian solusi untuk masalah yang rumit bisa pula diperoleh dan intuisi atau suara hati. Solusi ini datang setelah periode pencarian dan pemikiran yang panjang. Solusi ini kemungkinan dikembangkan dan diperbaiki. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengembangkan kemampuan intuisi ini, antara lain dengan cara berdiskusi dengan orang lain.
Pencarian solusi ini dilakukan dengan cara menyimpang dari kebiasaan pemikiran yang biasa.
Solusi ini diperoleh dengan cara mempelajari proses fisika, mencari sistematika dengan bantuan klasifikasi ataupun dengan memakai bantuan katalog.
2.2.4 Pemilihan Kombinasi Yang Sesuai
Bila kombinasi yang ada terlalu banyak maka waktu untuk memilih kombinasi terbaik menjadi lama. Agar tidak terlalu lama maka bila memungkinkan, jumlah kombinasi harus dikurangi.
Prosedur yang dapat dilakukan adalah dengan mengeliminasi dan memilih yang terbaik.
Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan adalah : a. Kesesuaian dengan fungsi keseluruhan.
b. Terpenuhinya demand yang tercantum dalam daftar spesifikasi. c. Dapat dibuat atau diwujudkan.
d. Informasi atau pengetahuan tentang konsep yang bersangkutan memadai.
e. Kebaikan dalam hal kinerja dan kemudahan produksi. f. Faktor biaya.
Apabila kombinasi yang ada masih cukup banyak, maka usaha selanjutnya adalah pemilihan kombinasi terbaik dengan memperhatikan:
• Segi keamanan dan kenyamanan.
2.2.5 Pembuatan Varian Konsep
Sebuah konsep apabila mungkin harus memenuhi beberapa persyaratan seperti keamanan, kenyamanan, kemudahan diproduksi, kemudahan dirakit, kemudahan perawatan dan lain sebagainya.
Informasi lebih lanjut sangat diperlukan untuk pembuatan varian konsep yang akan dilakukan.
Informasi ini dapat diperoleh dari:
1. Gambar atau sketsa untuk melihat kemungkinan keserasian. 2. Perhitungan kasar berdasarkan asumsi yang dipakai.
3. Pengujian awal berupa pengujian model untuk menentukan sifat utama atau pendekatan kuantitatif untuk pernyataan kualitatif mengenai kinerja dari suatu produk jadi.
4. Konstruksi model untuk visualisasi dan analisis.
5. Analogi model dan simulasi yang sering dilakukan dengan bantuan komputer.
6. Penelitian lebih lanjut dari literatur.
2.2.6 Evaluasi
Evaluasi berarti menentukan nilai, kegunaan atau kekuatan yang kemudian dibandingkan dengan sesuatu yang dianggap ideal.
Dalam keteknikan, salah satu metode yang biasa digunakan adalah
Metode VDI 2225.
Secara garis besar, langkah yang ditempuh adalah sebagai berikut :
1. Menetukan kriteria ( Indentification of evaluation criteria ) yang didasarkan pada spesifikasi yang dibuat.
2. Pemberian bobot kriteria evaluasi (Wighing of evaluation criteria) merupakan kriteria yang dipilih yang mempunyai tingkat pengaruh yang berada pada tingkat varian konsep. Sebaiknya evaluasi di titikberatkan pada sifat utama yang diinginkan dan solusi akhir.
3. Menentukan parameter kriteria evaluasi (Compiling parameter), perbandingan setiap variasi konsep dapat dilihat dengan jelas, maka dipilih suatu parameter atau besaran yang dipakai oleh varian konsep.
4. Memasukkan nilai parameter (Assesing value), sebaiknya harga yang dimasukkan adalah harga nominal.
5. Memperlihatkan ketidakpastian evaluasi ( Evaluation
uncertainities ) yaitu kesalahan evaluasi bisa disebabkan oleh
beberapa hal, diantaranya :
a. Kesalahan subyektif, seperti kurangnya informasi. b. Kesalahan perhitungan parameter.
Dalam hal ini kerja yang dilakukan oleh suatu tim akan memberikan kemungkinan kesalahan yang lebih kecil dibandingkan dengan kerja perorangan.
2.3 Perancangan Wujud
Tahap perancangan ini meliputi beberapa langkah perancangan, yaitu: langkah penguraian ke modul–modul (modul structure), pembentukan lay–out awal (preliminary lay–out ), dan penentuan lay–out jadi (definity lay –out).
Perancangan wujud dimulai dari konsep produk teknik, kemudian dengan menggunakan kriteria teknik dan ekonomi, perancangan di kembangkan dengan menguraikan struktur fungsi ke dalam struktur modul untuk memperoleh elemen–elemen pembangun struktur fungsi yang memungkinkan dapat dimulainya perancangan yang lebih terinci.
Hasil dari tahap ini berupa lay–out, yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dengan bentuk elemen suatu produk dan bahannya, pembuatan prosedur produksi, dan membuat solusi untuk fungsi tambahan.
Hasil ini kemudian dianalisa untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang kekuatan, getaran, kinematika, dinamika, pemilihan material, proses dan sebagainya.
Langkah ini dapat menjadi umpan balik pada langkah sintesis untuk pencarian alternatif solusi yang lebih baik.
Analisa diikuti evaluasi dimana dapat timbul kemungkinan perlu dibuatnya model atau prototype untuk dapat mengukur kinerja, kualitas, kemudahan dan beberapa kriteria lain dari hasil perancangan.
2.4 Perancangan Terinci
Tahap ini merupakan akhir metode perancangan sistematis yang berupa presentasi hasil perancangan dalam bentuk gambar lengkap (susunan dan detil) daftar komponen, spesifikasi bahan, toleransi, perlakuan panas, perlakuan terhadap permukaaan bahan (heat and surface treatment) dan sebagainya yang secara keseluruhan merupakan dokumen lengkap untuk pembuatan mesin atau sistem teknik lainnya.
Pada akhir tahap ini diakukan evaluasi kembali untuk melihat apakah produk mesin atau sistem teknik tersebut benar–benar sudah memenuhi spesifikasi, dan semua gambar–gambar dokumen produk lainnya telah selesai dan lengkap.
2.5 Flow Chart Design
Tugas Akhir F T I Teknik Mesin 23 Khayal / Imajinasi Gagasan / Ide Perencanaan ( Design ) Perancangan Konsep ( Conceptual Design ) Perancangan Wujud ( Embodiment Design ) a a
Menentukan konsep varian terbaik Menetapkan proses perencanaan Penelitian dan pengembangan
Mencari dan menetapkan struktur fungsi
Mencari prinsip-prinsip solusi yang cocok
Kombinasi dalam mencari konsep varian terbaik
Error
>
Evaluasi
Gambar Rancanga
Perancangan Terinci ( Detil Design )
Menentukan dimensi dari konstruksi
Pemilihan bahan
Pemilihan komponen rancangan
Menentukan komponen – komponen yang di perlukan dalam rancangan, seperti : Poros,
bantalan, roda puli, motor listrik, dll.
b b Evaluasi konstruksi Erro r Di Terima
Modifikasi
Perubahan pada dimensi dan ukuran
Penambahan elemen atau komponen rancangan Hasil rancangan berupa konstruksi jadi STOP END