YEPE Kuliah Pengantar Rekayasa dan Desain 1 2016 F

(1)

Pengantar

Rekayasa dan Desain-1

Pengantar

Rekayasa dan Desain-1

Yuliman Purwanto

2016

(2)

Silabi

1. Rekayasa (

engineering

) dan insinyur (

engineer

)

2. Aspek-aspek dalam rekayasa

3. Jenis-jenis disiplin rekayasa

4. Analisis rekayasa

5. Problem solving

6. Konversi dan konservasi energi

7. Desain rekayasa

(3)

(4)

Desain Rekayasa

• Desain rekayasa : aktivitas yang dilakukan untuk

mengada-kan dan mendefinisikan solusi-solusi untuk masalah yang belum dipecahkan sebelumnya, atau solusi baru untuk

masalah-masalah yang telah dipecahkan sebelumnya dengan cara yang berbeda.

• Perancang rekayasa menggunakan kemampuan intelektual

untuk mengaplikasikan pengetahuan ilmiah dan memastikan bahwa produk memenuhi kebutuhan yang telah disepakati dan spesifikasi desain produk serta memungkinkan proses manufaktur dengan metode yang optimum.

• Aktivitas desain belum lengkap sampai produk yang

dihasilkan dalam penggunaannya memberikan kinerja yang bisa diterima serta dengan metode pembuangan yang

diidentifikasi secara jelas.

(5)

Karakteristik Desain Rekayasa



Lintas Disiplin (

Trans-Diciplinary

)



Sangat Kompleks (

Highly Complex

)



Iteratif (

Iterative

)

• Kebanyakan desain rekayasa merupakan hasil karya dari

suatu

tim lintas disiplin

di mana perbedaan antara

disiplin-disiplin yang bersifat konvensional, seperti

mesin, kelistrikan, elektronika, sipil, dan bahkan kimia

menjadi kabur.

• Bidang-bidang spesialisasi yang relatif baru, seperti

(6)

Lintas Disiplin

• Contoh : kendaraan bermotor beberapa waktu lalu

merupakan bagian utama dari pekerjaan para insinyur

mesin (

mechanical engineers

).

• _Adanya

_{perkembangan baru}

_{, misalnya sistem manajemen}

mesin yang kompleks, Anti-lock Braking System (ABS),

Active Suspension System, Four-Wheel Steering, Air

Bags, Automatic Seat Belts Tensioning, maka diperlukan

masukan dari

banyak insinyur

.

• _{Pemilihan teknologi untuk tiap-tiap bagian desain yang}

(7)

Contoh kasus : desain ABS pada mobil

• Dulu, karena desain mobil tradisional adalah bagian dari

pekerjaan insinyur mesin, desain ABS pertama yang

diperkenalkan adalah murni bersifat mekanis.

• _{Walaupun unjuk kerja dari sistem ABS awal dianggap}

cukup pada tahap awal, pada akhirnya unjuk kerja

mereka telah mulai digantikan oleh sistem terintegrasi

yang meliputi perangkat lunak, teknologi mekanik dan

elektronik.

• _{Sistem mekanis murni tidak dapat mengimbangi unjuk}

(8)

(9)

Karakteristik Personal Insinyur Desain

• Kemampuan untuk mengidentifikasi masalah. • _{Kemampuan untuk}_{menyederhanakan}_masalah. • _Keahlian_kreatif_.

• Pengetahun teknis.

• Memiliki sense of urgency. • Keahlian analitis.

• _{Kemampuan untuk mengemukakan pendapat/memberikan}

pertimbangan secara cermat (sound judgment).

• Kemampuan untuk mengambil keputusan (decisiveness). • Keterbukaan pikiran.

• Kemampuan berkomunikasi. • _Keterampilan_bernegosiasi_.

(10)

8 Langkah Desain Rekayasa

1. Mendefinisikan masalah 2. Membangkitkan konsep

alternatif

3. Mengevaluasi dan memilih konsep yang tepat

4. Merinci rancangan

5. Mempertahankan desain 6. Manufaktur dan pengujian 7. Mengevaluasi kierja

(11)

Langkah-1 : Mendefinisikan Masalah

• Proses desain dimulai ketika pelanggan (individu, organisasi,

atau masyarakat) mengungkapkan kebutuhan jasa seorang insinyur.

• Kebanyakan pelanggan bukanlah insinyur dan oleh karenanya

menyerahkan pada insinyur untuk menerjemahkan kebutuhan pelanggan dalam hal rekayasa.

• _{Hasilnya dikemas dalam bentuk}_{definisi masalah}_dan_daftar

spesifikasi :

• Definisi masalah : menyatakan tujuan desain dalam beberapa

kalimat ringkas yang jelas.

 Kegagalan dalam mengidentifikasi, memahami, dan

mem-validasi kebutuhan sebelum merancang, adalah penyebab paling sering dari kegagalan seluruh proses desain.

 Pernyataan dari pelanggan tentang kebutuhannya

(12)

 Contoh : Saat jam kuliah lift di Gedung B selalu terjadi

antrean panjang. Mahasiswa merasa tidak nyaman dan melakukan komplain.

 Definisi masalah : membangun lift baru  apakah ini

definisi masalah yang tepat ? Ternyata tidak karena

sangat sulit untuk membangun lift baru karena ketiadaan ruang, dan lift baru belum tentu membuat mahasiswa

nyaman.

 Definisi masalah yang diperbaiki : membuat nyaman

mahasiswa dalam menunggu antrean  apa yang bisa

(13)

• Daftar Spesifikasi : meliputi baik karakteristik desain

“kebutuhan (demand, D)" yang harus ada untuk desain dan karakteristik desain “keinginan (wish, W)" yang mungkin tidak penting untuk desain.

• Kategori spesifikasi :

(14)

Contoh

• Soal : Buat desain dan bangun sistem pertandingan mobil

tamiya dengan remote control.

• _{Daftar spesifikasi “D”:}

 Biaya harus kurang dari Rp. 5 juta.  Harus bisa dipicu dari jarak jauh.  Total jumlah kendali radio kontrol 8.

 Seluruh perangkat harus membentuk satu kesatuan.  Harus portabel.

 Desain harus lulus review keselamatan.

• Langkah pertama adalah mengorganisasikan “D” di setiap pos. • Kemudian, menggunakan spesifikasi di atas, merumuskan

spesifikasi “D” tambahan atau bahkan “W”.

(15)

• Kinerja :

 D – Mobil harus bisa ditriger dari jarak jauh (remote)  D – Pengemudi/pembalap harus bisa mengendalikan

mobilnya pada kisaran jarak antara 5 ~ 10 meter.

 D - Harus bisa beroperasi pada tanjakan hingga 45o.

 W – Harus memiliki sistem peringatan jika terjadi

tabrakan frekuensi sinyal kendali.

• _{Geometri :}

 D - Total jumlah radio kontrol adalah 8.

 D - Seluruh perangkat harus membentuk satu kesatuan.  D – Harus portabel.

• _Bahan _:

• _{W – Harus tahan cuaca (termasuk hujan) dalam kisaran}

(16)

• Waktu :

 D – Harus bisa dirancang dan dimanufaktur dalam waktu

10 minggu.

• Biaya :

 D – Biaya tidak melibihi Rp. 5 juta. • Manufaktur :

 D - Harus diproduksi dengan menggunakan alat yang

tersedia di toko mesin.

 D - Harus diproduksi dengan keterampilan yang dimiliki

tim.

 W – Diproduksi dengan desain yang up to date. • _{Standar :}

(17)

• Keamanan :

 D - Desain harus lulus review keselamatan. • _Transportasi_:

 D - Harus portabel.

 W - Harus muat di mobil atau truk kecil (untuk

memudah-kan transportasi ke lapangan).

• _Ergonomi_:

 D – Seluruh bagian sistem harus mengikuti kaidah

(18)

Langkah-2 : Membangkitkan Konsep Alternatif

• Representasi dari konsep, biasanya dalam bentuk sketsa,

berisi informasi yang cukup untuk memahami bagaimana konsep bekerja tetapi tidak dalam bentuk rinci.

• Diusulkan beberapa alternatif dengan cara yang

berbeda-beda. Perbedaan harus melampaui penampilan atau dimensi.

 setidaknya ada 3 konsep fundamental berbeda.

• _{Aspek pembangkitan konsep : brainstorming, sketsa konsep,}

strategi berbasis penelitian, dan dekomposisi fungsional.

• Brainstorming (curah pendapat) : mengeluarkan ide-ide

kreativ yang mungkin pernah ada (dahulu) atau baru

dimunculkan sekarang  Pendekatan yang paling umum untuk

menghasilkan ide-ide adalah dengan brainstorming.

• _{Brainstorming}_tidak _{boleh dikritik} agar tidak ada rasa

(19)

• Hanya ketika acara curah pendapat telah selesai, tim harus

menghilangkan konsep yang tidak layak, tidak sah, atau tidak berbeda secara mendasar.

• Setelah proses menyiangi ini, setidaknya ada 3 konsep yang

(20)

• Contoh : brainstorming pembuatan tongkat bisbol jenis baru

• _{Tidak cocok :}

 E : karena tidak akan

kompetitif.

 I : karena terlalu sulit

untuk diperoleh di alam.

• _{Tidak legal: F, G, H, dan J.} • _{Secara fundamental tidak}

berbeda satu sama lain : C and D karena bentuk

dasarnya sama, hanya dimensinya yang berbeda.

• _{Maka alternatif yang bisa}

(21)

Sketsa Konsep

• Sketsa

: lukisan kasar tentang konsep



tanpa rincian

• Sketsa (handsketching) dilakukan dengan

gaya bebas

dan

cepat

, tanpa mempertimbangkan kerapian atau

kejelasan visual



cukup menggunakan garis sederhana

yang bisa dimengerti orang lain.

• Sketsa juga merupakan sarana untuk

menyimpan

ide-ide

dan brainstorming lain.

• Kemudian dalam tahap

dokumentasi

, sketsa konsep

(22)

• Hasilnya adalah satu atau lebih sketsa yang disiapkan dengan

pedoman berikut:

 Bisa berupa lukisan tangan atau menggunakan komputer.  Tanpa dimensi. Ingat, ini bukan gambar rinci.

 Jika gambar sketsa-tangan, ada label tulisan tangan.  Jika diperlukan, bisa membuat beberapa sketsa dari

(23)

(24)

(25)

Langkah-3 : Evaluasi alternatif dan pemilihan konsep

• Pertimbangan yang bisa dilakukan :

1. Meminimalkan konten informasi dari desain.

2. Menjaga kebebasan dari fungsi-fungsi yang dibutuhkan. 3. Desain untuk kemudahan manufaktur.

4. Desain untuk ketahanan.

5. Desain untuk kemampuan penyesuaian. 6. Matriks keputusan (decision matrix) 7. Evaluasi semua alternatif

• Dalam pemilihan di antara alternatif konsep yang dianggap

baik seringkali pilihan bisa sesara unik dilakukan menggunakan informasi yang paling sedikit.  prinsip keep it simple, stupid

(KISS).

(26)

Matriks keputusan

W_n = bobot

(27)

Langkah-4 : Desain Rinci

• Tujuan : menentukan rincian desain sehingga bisa diproduksi.

• Rincian : dimensi, komposisi bahan, metode yang digunakan.

• Keputusan untuk membuat desain rinci dipandu oleh analisis,

eksperimen, dan model untuk mengurangi risiko kesalahan.

• Hasil akhir didokumentasikan dalam bentuk gambar rinci.

• Yang dilakukan :

1. Analisis : merujuk pada aplikasi model matematis untuk memprediksi kinerja.

2. Eksperimen : untuk menurunkan risiko kesalahan.

3. Pemodelan : untuk memeriksa kompatibilitas geometris, membangun dimensi kunci dari bagian yang bergerak, dan untuk memvisualisasikan gerak keseluruhan.

4. Gambar rinci.

(28)

(29)

(30)

Langkah-5 : Mempertahankan Desain

• Insinyur perancang harus meyakinkan pelanggan bahwa desain

adalah sebanding dengan nilai uang dan waktu yang dikeluarkan oleh tenaga ahli.

• Di sini, insinyur harus mampu menjelaskan dengan baik dan

mempertahankan desainnya dari semua “serangan” pelanggan atau sponsor.

• Gunakan presentasi untuk memaparkan desain  12-15 slide.

• Hasil yang diharapkan dari proses ini adalah persetujuan dari

pelanggan atau sponsor.

• Jika desain disetujui secara bulat maka dilakukan langkah

selanjutnya.

• Jika ada usulan perubahan maka harus kembali ke

(31)

Langkah-6 : Manufaktur dan Pengujian

• Manufaktur dimulai setelah desain rinci telah disetujui.

• Selama proses manufaktur, bisa saja terjadi modifikasi mesin

untuk menyesuaikan dengan desain.

• Manufaktur dan pengujian mungkin cenderung akan memakan

waktu lebih lama dari yang direncanakan  bisa 3-5 kali lebih

lama.

• Strategi manufaktur dan pengujian :

 Membicarakan semua rincian desain dengan operator mesin.

Bisa jadi operator akan memberikan masukan tentang desain yang akan dikerjakan.

 Jangan menunda pengerjaan.

 Usahakan membagi tugas dengan tim lain sehingga pekerjaan

(32)

Langkah-7 : Evaluasi Kinerja

• Setelah desain dibuat, harus dilakukan

evaluasi

kinerja

.

• Pengujian kinerja dilakukan untuk setiap bagian dari desain

untuk

memverifikasi

apakah sudah memenuhi spesifikasi

kebutuhan yang didefinisikan.

• Selanjutnya dilakukan pengujian secara

lengkap

dari

(33)

Langkah-8 : Laporan Desain

• _{Laporan desain}_{mendokumentasikan} _desain _akhir_. langkah

terakhir dalam proses desain.

• _Tujuan_{: memungkinkan seseorang yang tak ahli dengan desain}

bisa memahami cara kerjanya, mengevaluasinya, dan memungkin untuk mereproduksinya. Penulisan hendaknya :

 Ringkas.

 Setiap paragraf dimulai dengan kalimat yang mengekspresi-kan tema atau kesimpulan dari seluruh paragraf.

 Pembaca harus mendapatkan ikhtisar seluruh laporan hanya

dengan membaca kalimat topik.

 Semua gambar rinci harus berkualitas tinggi dan diberi

(34)