08 PROSES DAN PEMILIHAN PROSES
8.5 Pemeringkatan: Biaya Proses
Bagian dari biaya adalah material untuk komponen, sisanya adalah biaya manufakturnya mulai dari proses pembentukan, asembing dan finishing. Terdapat 4 variabel yang harus diperhatikan oleh insinyur desain dalam meminimalkan biaya, yaitu:
1. Menjaga standar barang. Pembelian atas sebuah produk biasanya akan lebih murah daripada biaya pembuatan produk itu sendiri. Untuk itu rancangan sebaiknya
menyesuaikan dengan standar yang ada (lembaran, batang, tabung) daripada bentuk nonstandar atau dari pengecoran atau penempaan khusus. Penggunaan material standar akan mengurangi biaya persediaan dan peralatan manufaktur yang dibutuhkan, dan dapat membantu daur ulang.
2. Menjaga hal-hal yang sederhana. Jika komponen harus dikerjakan pada mesin, maka harus dapat dijepit. Biaya akan meningkat seiring dengan berapa kali harus di-jig ulang atau direorientasi, terutama jika alat khusus diperlukan. Jika komponen harus dilas atau disolder, tukang las harus dapat menjangkaunya dengan torch-nya dan masih melihat apa yang dilakukannya. Jika harus di-cor, dicetak atau ditempa harus diingat bahwa tekanan tinggi diperlukan untuk membuat cairan mengalir ke saluran sempit. Perlu dipikirkan apakah harus membuat komponen sendiri: apakah akan aneh? Dapatkah desain ulang akan sedikit aneh?
3. Membuat komponen agar mudah untuk dirakit. Proses asembling membutuhkan waktu, dan waktu adalah uang. Jika tarif overhead hanya $60 per jam, setiap menit waktu assembling membutuhkan tambahan biaya $1. Desain untuk perakitan (DFA) dapat mengatasi masalah ini dengan serangkaian kriteria dan aturan. Secara singkat, ada tiga:
a. Minimalkan jumlah komponen.
b. Desain komponen untuk self-aligning pada asembling.
c. Gunakan metode asembling yang cepat, snap fit dan spot weld lebih cepat daripada pengikat berulir atau, perekat.
4. Tidak menentukan kinerja lebih dari yang diperlukan. Kinerja logam berkekuatan tinggi harus dibayar lebih tinggi dengan paduan dan terdapat tambahan biaya. Polimer berkinerja tinggi secara kimia lebih kompleks. Keramik berkinerja tinggi membutuhkan kontrol kualitas yang lebih ketat dalam pembuatannya. Persyaratan tersebut akan meningkatkan biaya material. Material berkekuatan tinggi relatif sulit dibuat. Tekanan pembentukan untuk logam atau polimer lebih tinggi. Keausan alat lebih besar, keuletaan biasanya berkurang dengan proses deformasi. Kondisi ini membuka peluang pemakaian rute proses baru, seperti investment casting atau pembentukan bubuk. Operasional peralatan cetakan lebih mahal pada suhu dan tekanan tinggi. Material dengan kinerja yang lebih baik akan memiliki konsekuensi harga material dan proses yang lebih mahal. Biaya manufaktur akan meningkat secara eksponensial terhadap tuntutan presisi dan finishing permukaan.
Kriteria Pemilihan Secara Ekonomis. Jika ingin mempertajam satu pensil maka cukup dengan pisau. Jika ada seribu pensil maka perlu penajam listrik. jika ada satu juta pensil maka dengan sistem penajaman, penjepitan dan pengasahan secara otomatis. Untuk mengatasi pensil dengan panjang dan diameter yang berbeda, maka dapat dilakukan dengan sistem yang dikendalikan oleh mikroprosesor yang dilengkapi sensor untuk mengukur dimensi pensil, tekanan pengasahan. Sistem ini disebut “sistem cerdas" yang dapat mengenali dan beradaptasi dengan ukuran pensil. Pilihan proses berikutnya adalah jumlah pensil yang ingin dipertajam, yaitu pada ukuran batch. Pilihan terbaik adalah yang paling murah biaya setiap pensil yang dipertajam.
Gambar 8.33 adalah skema tentang bagaimana biaya mengasah pensil yang bervariasi terhadap ukuran batch. Pisau tidak membutuhkan biaya banyak tetapi lambat, sehingga biaya tenaga kerja tinggi. Proses lainnya melibatkan investasi modal yang semakin besar tetapi melakukan pekerjaan lebih cepat, mengurangi biaya tenaga kerja. Keseimbangan antara biaya investasi dan laju penajaman dapat dibentuk kurva. Dari gambar ini diketahui bahwa pilihan terbaik adalah kurva terendah, yaitu pisau untuk penajaman hingga 100 pensil, penajam elektrik untuk 102 - 104, sistem otomatis untuk 104 - 106. Setiap proses memiliki ukuran batch ekonomi.
Gambar 8.33 Biaya penajaman pensil terhadap ukuran batch untuk 4 proses
Gambar 8.34 Diagram ukuran batch ekonomis
Ukuran Batch Ekonomis. Biaya proses tergantung pada sejumlah besar variabel independen.
Gambar 8.34 menunjukkan proses dengan ukuran batch ekonomi dengan rentang B1–B2 dapat
ditemukan berdasarkan pengalaman yakni biaya yang kompetitif ketika output terletak pada kisaran tersebut, sama seperti penajam elektrik mencapai nilai ekonomi di kisaran 102 - 104. Cara mudah untuk memperkenalkan keekonomian sebuah proses yang dipilih adalah dengan memberi peringkat proses kandidat berdasarkan ukuran batch ekonomi.
Pemodelan Biaya
Pembuatan komponen membutuhkan sumber daya (Gambar 8.35), yang masing-masing memiliki biaya terkait. Biaya akhir adalah jumlah pengeluaran semua sumber daya yang dikonsumsinya (Tabel 8.5). Dengan demikian biaya produksi komponen m massal memerlukan biaya Cm ($/kg) dari material dan bahan bakunya. Hal ini melibatkan biaya perkakas Ct ($) dan modal peralatan Cc ($) di mana perkakas akan digunakan. Proses ini membutuhkan waktu yang dikenakan biaya overhead Coh (satuan $/jam) yang mencakup biaya tenaga kerja, administrasi, dan biaya pabrik secara umum. Energi yang dibebankan dalam langkah proses diperlakukan sebagai bagian dari overhead Coh. Biaya informasi yang mencakup biaya penelitian dan pengembangan, royalti atau biaya lisensi dapat dianggap sebagai biaya per satuan waktu.
Gambar 8.35 Pemodelan inputan ke dalam biaya
Pembuatan komponen (satuan output) dengan berat m kg dibuat dari material dengan biaya Cm $/kg. Kontribusi pertama untuk biaya satuan adalah material mCm yang diperbesar dengan faktor 1/(1−f) di mana f adalah “scrap fraction”. Perbandingan permulaan material yang berakhir sebagai sprue, riser, turning, reject, atau waste (Persamaan 8.2):
C% = mCP 1 − f
Biaya Ct dari satu set perkakas (dies, molds, fixture dan jig) disebut biaya khusus yang sepenuhnya digunakan untuk menjalankan satu produksi komponen. Jika jangka panjang, penggantian akan diperlukan. Dengan demikian biaya perkakas per unit adalah (Persamaan 8.3):
C$ =C<
n Int n
n<+ 0.51
Dimana nt adalah jumlah unit yang dapat dibuat oleh perkakas sebelum harus diganti, dan Int adalah fungsi bilangan bulat. Istilah dalam kurung adalah meningkatkan biaya perkakas dengan satu alat yang ditetapkan setiap kali n melebihi nt.
Tabel 8.5 Symbol, definition, and units
Resource Symbol Unit
Material: including consumable Capital: Cost of tooling
Cost of equipment
Time: overhead rate, including labor, administration, rent Energy: cost of energy
Information: R and D or royalty payment
Cm
Mengubah biaya modal peralatan khusus dan biaya peminjaman modal sebagai overhead dibagi dengan modal two (misal: 5 tahun) yang akan dikembalikan. Kuantitas Cc /two kemudian biaya per jam. Biaya per unit kemudian biaya per jam ini dibagi dengan rata-rata n di mana satuan diproduksi (Persamaan 8.4):
C= = 1 n
C9 Lt¯l
Akhirnya ada overhead rate Cl®. Nilai ini menjadi biaya per unit ketika dibagi dengan tingkat produksi n satuan per jam (Persamaan 13.5):
C~ =Cl®
n
Total biaya pembentukan setiap komponen adalah jumlah dari empat istilah ini dengan bentuk sebagai berikut (Persamaan 13.6): independen dari ukuran dan tingkat batch, (2) biaya khusus per unit produksi yang bervariasi sebagai timbal balik volume produksi (1/n), dan (3) overhead kotor per unit produksi yang bervariasi sebagai timbal balik dari tingkat produksi (1/n). Persamaan ini menjelaskan satu set kurva yang berkaitan dengan biaya C untuk ukuran batch n, satu untuk setiap proses. Masing-masing memiliki bentuk kurva penajam pensil Gambar 8.33.
Pemodelan biaya teknis. Persamaan 8.6 adalah langkah pertama dalam biaya pemodelan.
Daya prediktif yang lebih besar dimungkinkan dengan model biaya teknis yang mengeksploitasi pemahaman tentang cara desain, proses, dan biaya berhubungan. Biaya modal
peralatan tergantung pada ukuran dan tingkat otomatisasi. Biaya perkakas dan tingkat produksi tergantung pada kompleksitas.