Otomasi Proses Manufaktur

(1)

Otomasi Proses Manufaktur

Disampaikan oleh:

(2)

2

Sistem Manufaktur (TKI 152)

Teknik Industri UNIJOYO

1. Groover, M.P.,(2001), “

Automation, Production System

and Computer Integrated Manufacturing”

, Prentice Hall.

2. Singh, N., (1996), “

Systems Approach to

Computer-Integrated Design and Manufacturing”

, John Wiley &

Sons.

(3)

Tujuan Instruksional

1. Memperkenalkan cara pikir sistemik terintegrasi

dan metoda keteknikindustrian dalam

memecahkan permasalahan dalam sistem

manufaktur

2. Mahasiswa dapat melakukan analisis dan

memodelkan sistem manufaktur

(4)

4 Sistem Manufaktur (TKI 152) Teknik Industri UNIJOYO

Pendahuluan

• Mesin produksi merupakan dasar pembangun sebuah lantai pabrik

• Produk yang dibuat hanya membutuhkan waktu yang relatif singkat pada mesin produksi (lihat gambar)

• Sebagian besar waktu adalah untuk moving, waiting dan set up

• Mengurangi waktu yang tidak memberikan value-added

adalah upaya yang dilakukan untuk meningkatkan

(5)

EFFICIENCY OF MANUFACTURING COST = COST OF MANUFACTURING AND COST OF MATERIAL HANDLING

PROFIT = INCOME - COST

PRODUCTIVITY =

AVERAGE OUTPUT PER MAN-HOUR

(6)

6

PROFIT

increases as

COST

decreases and as

PRODUCTIVITY

increases.

(7)

AUTOMATION

any means of helping

the workers to perform

their tasks more

efficiently

transfer of the skill of

the operator to the

(8)

8

Transferred skill

Results

muscle power

engine driven

machine tools

First industrial

revolution

manipulating skill

mechanization

hard automation

vision skill

use of position

transducers,

cameras

increase of

accuracy, part

recognition

brain power

cnc machines, industrial

robots, soft automation, computer control of manufacturing systems

second industrial

revolution

(9)

Bentuk sistem produksi – teknologi mesin

manufaktur

(10)

Operasi Manufaktur

• Dapat dikelompokkan menjadi 4 kategori:

– Primary operations: mendapatkan bentuk geomteri dasar dari komponen; proses casting, forming, sawing, arc cutting

– Secondary operations: memberikan bentuk akhir dari komponen; turning, boring, milling, drilling, reaming, grinding, non-traditional machining

– Physical properties operations: tidak merubah geometri secara signifikan tetapi mengubah properti (strength, hardness, dll); proses heat treatment

– Finisihing operations: sama tidak ada perubahan geometri tetapi dilakukan untuk menambah serviceability, operational life;

(11)

Operasi Primer(1)

• Pengecoran (casting)

merupakan proses primer yang banyak dipakai

• Proses secara sederhana dijelaskan sbb:

– Logam dicairkan

– Logam cair dituangkan ke dalam cetakan

– Setelah dingin, logam

mengeras dan membentuk bentuk yang diinginkan sesuai cetakan

– Pekerjaan finishing dilakukan sesuai kebutuhan

(12)

Operasi Primer(2)

• Casting juga dapat

dilakukan tanpa membuat cetakan tetapi

menggunakan dies • Disebut die casting

• Proses dapat dijelaskan pada gambar sebelah • Otomasi proses dan

pengendalian mungkin dilakukan ?

(13)

Operasi Machining

• Secondary operations

umumnya menjadi kegiatan

utama

• Berupa operasi machining

• Menggunakan machining tools

• Penggunaan machining tools pada dasarnya upaya

untuk memenuhi fungsi-fungsi:

– Menentukan lokasi pada benda kerja dimana machining akan dilakukan

– Mengendalikan lintasan (path) yang harus diikuti selama terjadi pergerakan tools atau benda kerja

– Mengendalikan laju pergerakan tersebut

(14)

14

TI5221-Minggu 11: Otomasi Proses Manufaktur

14

Otomasi Proses Pemesinan

• Pada dasarnya adalah mengotomasi 4 fungsi utama

tersebut di atas.

• Numerically Control Machines (NC Machines)

• Pada NC dilakukan pengendalian secara otomatis:

– Start dan stop tool spindle

– Mengendalikan kecepatan spindle

– Pemosisian tool tip pada lokasi yang diinginkan dan mengendalikan jalur lintasannya

– Pengendalian feed-rate

(15)

Mesin NC

• Struktur Mesin NC:

– Mesin

– MCU (Machine Control Unit)

• Yang mengeluarkan perintah pengendalian

dengan data numerik

• Jenis Pengendalian pada Mesin NC:

– Open loop control

– Closed loop control

(16)

NC SYSTEM ELEMENTS

(17)

Mesin NC

• Open loop

:

– Menggunakan stepper motor

– MCU mengeluarkan sinyal pada motor untuk bergerak seseuai dengan jumlah putaran motor yang diinginkan.

– Sesuai dengan pemotongan yang diinginkan dilakukan beberapa gerakan motor untuk menggerakkan tool, dll.

– Posisi motor ditentukan dari berapa banyak sinyal sudah dikirimkan

– Sangat sederhana, murah, perawatan mudah tetapi tidak bisa mengecek error yang terjadi

– Cocok untuk mesin kecil yang membutuhkan tenaga kecil dan akurasi produk rendah

(18)

STEPPING MOTORS

(19)

Mesin NC

• Closed loop

:

– Menggunakan DC motor (servo motor)

– Memungkinkan pergerakan motor pada arah berlawanan dengan cepat

– Dipakai juga sensor (resolver) untuk mengendalikan pergerakan motor

– Sensor ini berperan sebagai feedback untuk memberitahu posisi aktual dari motor dan membandingkan dengan posisi target.

– Penyimpangan yang terjadi akan disesuaikan segera dengan mengatur pergerakan motor

(20)

Sistem

Koordinat

• Pergerakan motor akan ditentukan oleh

koordinat posisi • Standarisasi yang

dipakai dalam sistem koordinat adalah

(21)

Dasar Pemrograman

• Part programming

membuat program pergerakan tool

untuk mendapatkan bentuk geometri yang diinginkan

• Perlu ditentukan

reference point

sebagai origin atau asal

tool mulai bergerak.

– Ditentukan pada saat set-up – Disebut juga floating zero

• Pergerakan tool dapat dilakukan:

– Absolute positioning: tujuan pergerakan selalu dibandingkan dengan reference point

– Incremental positioning: tujuan pergerakan dibandingkan terhadap posisi akhir tool.

(22)

22

(23)

Mesin CNC

• Pengendalian numerik dilakukan dengan

mikroprosesor (komputer)

• Penggunaan komputer memungkinkan:

–

Part program storage memory

–

Part program editing

–

Part program downloading and uploading

–

Part program simulation tool path

–

Additional part programming facilities

(24)

24

(25)

Mesin CNC

• Pengendalian dengan cara CNC banyak

dimanfaatkan untuk berbagai otomasi

lebih jauh

• Otomasi ini memungkinkan lead time

manufaktur yang lebih pendek

• Lead time

yang pendek memungkinkan

(26)

Mesin CNC

• Penambahan ATC dan APC • ATC (Automatic Tool

Changer): penempatan satu set tools yang memungkinkan penggantian tool dengan cepat • APC (Automatic Pallet

Changer): penempatan beberapa pallet yang bisa diganti-ganti secara otomatis

ATC

(27)

Mesin CNC

• Mesin-mesin berbasis CNS lain yang

penting:

– CNC turning center

– EDM (electric discharge machine)

– CMM (coordinate measuring machine

– Flame cutting

(28)

CNC TURNING

(29)

(30)

CNC LASER CUTTING

(31)

(32)

CNC PRESS

(33)

(34)

Pengembangan

• Mesin-mesin yang ada biasanya memiliki 3 axis

• Untuk menghasilkan bentuk-bentuk yang rumit dikenal juga mesin-mesin 5 axis

(35)

Pengembangan

• Mikroprosesor berbasis 32 BIT:

meningkatkan kecepatan prosesor

sehingga memungkinkan:

– Sculptured shape

– Memperpendek proses eksekusi sehingga

memungkinkan tambahan ATC, APC, 5 axis

– Eiditing program cepat

(36)

Non-Traditional Machining

• Kelompok machining yang tidak menggunakan pahat

dalam melakukan material removal

• Material removal dilakukan dengan menggunakan antara

lain :

– Cairan (air atau cutting fluid yang lain) yang diberikan tekanan tinggi sehingga dapat melakukan pemotongan; biasa dipakai untuk material non-logam

– Ultrasonik: tools digetarkan pada frekuensi ultrasonik untuk dipakai melakukan pemotongan

– Thermal: menggunakan energi panas untuk melakukan material removal; contoh EDM (electric discharge machining)

(37)

FMS

• A series of automatic machine tools or

items of fabrication equipment linked

together with an automatic material

handling system, a common hierarchical

digital pre-programmed computer control

and provision for random fabrication of

parts or assemblies that fall within

(38)

FMS

• Dapat mengerjakan sekelompok

komponen sekaligus dengan changeover

yang cepat

• Perpindahan pembuatan antar komponen

dilengkapi dengan sistem material

handling sehingga dapat dilakukan

dengan cepat

• Fleksibilitas sangat ditentukan program

dan jadwal pembuatan komponen

(39)

FMS

• FMS terdiri dari: – Work station: • CNC machine tools • Assembly equipment • Measuring equipment • Washing station

– Material Handling Equipment:

• Load/unload station • Robot

• AGV • AS/RS

– Tool system:

• Tool seeting station • Tool transport system

– Control system

• Monitoring equipment

FMS Control

Work Station Workpiece

(40)

FMS

• Persoalan yang dihadapi:

– Menentukan jenis-jenis komponen yang akan

dibuat beserta batch produksinya.

– Menentukan alokasi resource yang harus

disediakan: tools, pallet, fixture

– Loading problem: mengalokasikan

(41)

FMC

• Flexible Manufacturing Cell: A group of related machines

that perform a particular process or step in alarger

manufacturing process

• Sering juga dikelompokkan sebagai sel terintegrasi dan

otomatis sebagai perbandingan dengan sel tradisional

yang bersifat stand-alone

• Dalam cell terdapat beberapa CNC disertai dengan alat

handling material

• Blok dari FMS

• Banyak keuntungan yang diperoleh dari FMS bisa

diperoleh tetapi memiliki biaya investasi yang lebih

rendah

(42)

42

Fixed High-Volume Automation

• Untuk produksi dengan production rate tinggi (mass

production); umur hidup panjang; labor content rendah

• Dikenal juga sebagai Detroit-type automation

• Fasilitas bersifat fixed dan fully automatic

• Dihubungkan oleh sebuah mekanisme transfer material

yang efisien (konveyor, dll)

• Dikenal dua bentuk:

– In-line fixed automation – Rotary Fixed automation

(43)

BATCH MANUFACTURING

IS A DOMINANT MANUFACTURING ACTIVITY IN THE WORLD, GENERATING A GREAT DEAL OF INDUSTRIAL OUTPUT

IT ACCOUNTS

60% - 80%

(44)

CHARACTERISTICS OF

BATCH MANUFACTURING:

High level of product variety

Small manufacturing lot size

(45)

WHAT IS GROUP TECHNOLOGY?

Group technology (GT) is a philosophy that implies the

notion of recognizing and exploiting similarities in three

different ways:

1. By performing like activities together

2. By standardizing similar tasks

3. By efficiently storing and retrieving

information

about recurring problems

(46)

46

Large manufacturing system can be

decomposed into smaller subsystems of part

families based on similarities in

1. design attributes

and

(47)

DESIGN ATTRIBUTES:

• part configuration

(round or prismatic)

• dimensional envelope

(length to diameter

ratio)

• surface integrity

(surface roughness,

dimensional tolerances)

• material type

• raw material state

(casting, forging, bar

stock, etc.)

(48)

48

PART MANUFACTURING FEATURES:

• operations and operation sequences

(turning, milling, etc.)

• batch sizes

• machine tools

• cutting tools

• work holding devices

• processing times

(49)

An essential aspect of the integration

of

CAD

and

CAM

is the integration of

information used by engineering and

manufacturing and all the other

(50)

50

Group technology

emphasis on part

families based on similarities in

design attributes and manufacturing,

therefore

GT

contributes to the

(51)

CELLULAR MANUFACTURING

Cellular manufacturing is an application of

group technology in manufacturing in

which all or a portion of a firm’s

manufacturing system has been converted

into cells.

(52)

52 Sistem Manufaktur (TKI 152) Teknik Industri UNIJOYO CELLULAR MANUFACTURING