PENENTUAN KUALITAS GENTENG BETON RINGAN YANG
OPTIMAL DENGAN MEMANFAATKAN BLOTONG SEBAGAI
BAHAN SUBSTITUSI
SKRIPSI
Disusun Oleh :
RENDY EKO ARDIANTO
0832010076
.
J URUSAN TEKNIK INDUSTRI
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN “
J AWA TIMUR
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan berkat
rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir (skripsi)
dengan baik dan tepat pada waktunya.
Penyusunan laporan ini berdasarkan pengamatan selama penelitian
berlangsung, informasi yang penyusun peroleh dari pembimbing lapangan dan
Dosen Pembimbing skripsi, juga dari literature yang ada.
Atas terselesainya pelaksanaan skripsi dan terselesainya penyusunan
skripsi ini, maka penyusun menyampaikan rasa terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada seluruh pihak yang telah terlibat dalam proses pengerjaan.
Penyusun menyadari bahwa penulisan Laporan Tugas Akhir ini masih
jauh dari sempurna, baik isi maupun penyajian. Oleh karena itu, saran dan kritik
yang membangun akan penyusun terima dengan senang hati.
Akhir kata semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
bagi semua pihak yang berkepentingan dan semoga Tuhan Yang Maha Esa
memberikan rahmat dan berkat kepada semua pihak yang telah memberikan
bantuan kepada penyusun, Amin.
Surabaya, 15 Juni 2012
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
ABSTRAKSI ... viii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Asumsi ... 2
1.5 Tujuan Penelitian ... 3
1.6 Manfaat Penelitian ... 3
1.7 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJ AUAN PUSTAKA 2.1 Blotong ... 5
2.1.1 Pengertian Blotong ... 5
2.1.2 Komposisi Blotong ... 6
2.2 Pengertian Genteng ... 7
2.3 Fly Ash ... 8
2.3.1 Pengertian Fly Ash ... 9
2.3.3 Kadar Kandungan Kimia Fly Ash ... 10
2.4 Agregat halus (Abu Batu) ... 10
2.4.1 Pengertian Agregat Halus ... 11
2.4.2 Syarat Agregat Halus ... 12
2.5 Semen ... 12
2.5.1 Pengertian Semen ... 13
2.5.2 Kandungan Semen ... 14
2.5.3 Sifat-sifat Semen ... 15
2.1.2 Jenis-jenis Semen ... 16
2.6 Karakteristik Benda Uji ... 16
2.6.1 Sifat Fisis ... 17
2.6.2 Pengujian Fisik ... 18
2.7 Pengertian Kualitas ... 18
2.8 Pengertian Rekayasa Kualitas ... 20
2.9 Pengertian Kualitas Menurut Taguchi ... 23
2.10 Tahapan Dalam Desain Produk atau Proses Menurut Taguchi ... 24
2.11 Langkah-langkah Penelitian Taguchi ... 25
2.12 Penelitian Terdahulu ... 44
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 47
3.2 Identifikasi dan Definisi Operasional Variabel ... 47
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 48
3.4 Metode Pengolahan Data ... 48
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Penentuan Jumlah Level Faktor dan Nilai Level Faktor ... 54
4.2 Perhitun gan Derajad Kebebasan ... 54
4.3 Pemilihan Tabel Orthogonal Array dan Penempatan Faktor ... 55
4.4 Analisa Hasil Percobaan ... 58
4.4.1 Kuat Patah ... 58
4.4.2 Berat Jenis (Densitas) ... 66
4.4.3 Daya Serap Air (Porositas) ... 75
4.5 Pembahasan ... 84
DAFTAR PUSTAKA
PENENTUAN KUALITAS GENTENG BETON RINGAN YANG
OPTIMAL DENGAN MEMANFAATKAN BLOTONG SEBAGAI
BAHAN SUBSTITUSI
ABSTRAK
Dewasa ini genteng yang ada dipasaran mempunyai massa yang sangat berat. Itu
karena selama ini genteng beton hanya berbahan dasar semen, abu batu, dan
fly ash
.
Untuk itu kami mencoba untuk meneliti dengan cara menambahkan blotong pada
kombinasi. Permasalahan yang akan diamati dalam penelitian ini adalah menentukan
bahan baku genteng beton yang optimal dengan memanfaatkan blotong (
filter mud
)
sebagai bahan substitusi. Penelitian ini memerlukan metode Taguchi, karena metode
tersebut dapat menentukan kondisi optimal kombinasi komposisi grntrng beton. Setelah
dilakukan proses pembuatan genteng dan pengolahan data sesuai langkah-langkah dalam
metode Taguchi, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa kondisi optimal didapat pada
kombinasi komposisi semen sebanyak 0.66 kg (15.39%), abu batu sebanyak 2.67 kg
(67.5%), fly ash sebanyak 0.44 kg (11.3%), dan blotong sebanyak 0.23 kg (5.8%).
FOUND THE OPTIMUM QUALITY OF LIGHT ROOF TILE
THAT USE BLOTONG AS A SUBSTITUTE
ABSTRACT
Today there are many roof tiles in the market has a very heavy mass. That is because over
the years, roof tiles only made by cement, stone dust, and fly ash. So we trying to
observed by means of adding blotong in combination. Issues to be observed in this study
is yo determine the optimum combination of concentrate roof tile material used blotong
as a substitute. This research requires the Taguchi method, because the method can
determine the optimum condition of concrete roof tile combination. After roof time
making process and appropiate data processing steps in Taguchi method, it can be
concluded that the optimum condition obtained on a combination of composition as much
as 0.66 kg (15.39%), stone dust as much as 2.67 kg (67.5%), fly ash as much as 0.44 kg
(11.3%), dan filter mud as much as 0.23 kg (5.8%).
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini kebutuhan akan tempat tinggal (rumah) semakin meningkat
seiring dengan laju pertumbuhan penduduk yang semakin pesat. Peningkatan
kebutuhan perumahan secara otomatis kebutuhan bahan bangunan akan semakin
meningkat. Peningkatan kebutuhan bahan bangunan harus disikapi dengan
pemanfaatan dan penemuan bahan bangunan yang mampu memberikan alternatif
kemudahan pengerjaan serta hemat biaya.
Berbagai penelitian telah dilakukan dengan harapan akan ditemukannya
alternatif teknik kontruksi yang efisien serta penyediaan bahan bangunan dalam
jumlah besar dan ekonomis. Alternatif yang sedang menjadi perhatian dewasa ini
adalah pemanfaatan limbah-limbah industri. Limbah industri untuk bahan
campuran genteng ternyata mampu meningkatkan kuat tekan. (Saragih. 2007)
Genteng merupakan bahan bangunan sebagai alternatif pengganti seng yang
dibuat dari campuran, semen, abu batu dan air dengan komposisi tertentu dan
berfungsi sebagai atap. Komposisi bahan ini sangat terhadap kualitas genteng.
Penelitian ini terinspirasi dari penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh
mahasiswa Universitas Sumatra Utara yang menggunakan limbah penggilingan
tebu berupa serat baggase untuk bahan tambahan pada genteng beton. Maka dari
itu peneliti membuat genteng beton dengan komposisi baru yaitu menggunakan
semen, abu batu, serta abu batu bara (fly ash) dapat menghasilkan genteng yang kuat dan lentur serta membuat genteng beton tersebut menjadi lebih ringan.
1.2. Per umusan Masalah
Permasalahan yang akan diamati dalam penelitian ini adalah :
”Berapa kilogram kombinasi bahan baku genteng beton yang optimal dengan memanfaatkan blotong (filter mud) sebagai bahan substitusi?”
1.3 Batasan Masalah
Dengan tanpa mengurangi maksud dan tujuan penelitian serta untuk
menyederhanakan penelitian, maka penulis melakukan pembatasan masalah yaitu
sebagai berikut :
1. Data yang diharapkan dari penelitian ini yaitu tentang uji kuat patah, densitas,
dan uji serapan air pada genteng dengan bahan pengikat abu batu bara (fly ash) dan bahan tambahan blotong.
2. Menggunakan metode Taguchi.
1.4 Asumsi
Dalam penelitian ini menggunakan beberapa asumsi yaitu sebagai berikut :
1. Data yang diperoleh dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya (valid).
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian mengenai pembuatan genteng beton adalah
untuk menentukan kombinasi bahan baku genteng beton ringan yang optimal
sesuai dengan SNI.
1.6 Manfaat Penelitian
Manfaaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
Bagi Perusahaan:
Memberikan nilai tambah bagi perusahaan gula karena pemanfaatan limbah
blotong sebagai tambahan bahan bagi genteng.
Bagi Universitas :
1. Memberikan Informasi mengenai proses pembuatan genteng beton ringan.
2. Mempersembahkan hasil penelitian berupa produk genteng beton ringan.
Bagi Penulis :
Menambah wawasan, pengetahuan, dan kemampuan dalam Teknik Industri
khususnya dalam bidang Rekayasa Kualitas.
1.7 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan, asumsi,
tujuan, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II TINJ AUAN PUSTAKA
Bab ini berisi tentang teori-teori dasar yang membahas masalah
Dimana nantinya tinjauan pustaka ini akan dijadikan sebagai acuan
kerangka berfikir didalam menyelesaiakan pemasalahan yang ada, baik
dalam melakukan pengolahan data maupun dalam menginterpretasikan
hasil yang diperoleh dari pengolahan data.
BAB III METODE PENELITIAN
Berisi suatu alur atau kerangka kerja yang terstruktur dan sistematis
yang merupakan suatu proses dimana terdiri dari tahap-tahap yang
saling terkait satu sama lainnya atau dalam artian hasil dari suatu tahap
akan menjadi masukan bagi tahap berikutnya.
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini akan ditampilkan proses pengerjaan dan perhitungan
karateristik kualitas genteng beton dengan menggunakan metode
Taguchi.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran dari penelitian yang telah
dilakukan sehingga dapat memberikan suatu inovasi bagi perusahaan.
DAFTAR PUSTAKA
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1 Blotong
2.1.1 Penger tian Blotong
Pada proses pemurnian nira yang diendapkan di clarifier akan menghasilkan nira kotor yang kemudian diolah di rotary vacuum filter. Di alat ini akan dihasilkan nira tapis dan endapan yang biasanya disebut “blotong” (filter cake). Blotong dari PG(Pabrik Gula) rata-rata berkadar air 67 %, kadar pol 3 %, sedangkan dari PG. Karbonatasi kadar airnya 53 % dan kadar pol 2 %. Blotong
dapat dimanfaatkan antara lain untuk pakan ternak, pupuk dan pabrik wax.
(http://ehsablog.com/106.html)
Dewasa ini blotong hanya dimanfaatkan untuk pembuatan pupuk kompos
karena kandungan unsur hara-nya yang tinggi. Akan tetapi pemanfaatan blotong
terhadap bahan pembuatan genteng beton perlu diperhitungkan. Karena dalam
blotong sendiri mengandung serat alami tebu yang nantinya akan menambah
fungsi dari kerapatan partikel pada genteng itu sendiri. Hal ini seperti yang
dilakukan oleh salah satu mahasiswa Universitas Sumatera Utara yang berhasil
menciptakan genteng beton ringan dengan bahan tambahan berupa ampas tebu
(baggase). Blotong dan Ampas tebu merupakan hasil dari pengolahan tebu yang hanya akan menumpuk dan menyebabkan limbah di pabrik gula apabila tidak
segera dilakukan pengolahan ataupun pemanfaatan dari limbah penggilingan tebu
2.1.2 Komposisi Blotong
Blotong merupakan limbah padat produk stasiun pemurnian nira, berupa
endapan berbentuk padatan semi basah dengan kadar air 50 – 70 %, dalam sehari
dapat dihasilkan 3,8 – 4 % dari jumlah tebu yang digiling. Blotong yang
dihasilkan diangkut dengan truk kemudian ditampung pada lahan berbentuk
cekungan di bagian belakang pabrik. Blotong dimanfaatkan sebagai tanah
timbunan dan pengeras jalan. Limbah ini juga sebagian besar diambil petani untuk
dipakai sebagai pupuk, sebagian yang lain dibuang di lahan tebuka, dapat
menyebabkan polusi udara, pandangan dan bau yang tidak sedap di sekitar lahan
tersebut. Kebanyakan masyarakat masih memanfaatkannya sebagai bahan baku
pembuatan pupuk organik.(www.repository.usu.ac.id/ Chapter%20II.pdf)
Tabel 2.1 : Komposisi Kimia Blotong
Sumber : Pembuatan Biokret Dari Blotong Sebagai Bahan Bakar alternatif, D3-Teknik Kimia, ITS
Kandungan Pr osentase (% )
Air (H2O) 20,536
Karbon (C) 26,51
Nitrogen (N) 1,04
Fosfat (P2O5) 6,142
Kalium (K2O) 0.485
Natrium (Na2O) 0.082
Kalsium (Ca) 5,785
2.2 Penger tian Genteng
Menurut SNI 0447 – 81 Genteng beton ialah unsur bahan bangunan yang
dibuat dari campuran semen, agregat halus, air, dan bahan pembantu lainnya yang
dibuat sedemikian rupa sehingga dapat digunakan untuk atap. Seperti penggunaan
fly ash sebagai bahan perekat dan serat baggase sebagai agregat dengan komposisi bahan yang ditentukan dengan seimbang terhadap bahan utama.
Penambahan fly ash dan serat bagasse pada pembuatan genteng bertujuan untuk memperbaiki sifat fisis dan sifat kimia dari beton. (Hanurawati. 2010)
Dengan mengingat fungsi genteng sebagai atap yang berperan penting
dalam suatu bangunan untuk pelindung rumah dan terik matahari, hujan dan
perubahan cuaca lainnya. Maka genteng harus mempunyai sifat mekanis yang
baik, seperti kekuatan tekan, kekuatan pukul, kekerasan dan sifat lainnya.
2.3 Fly Ash
2.3.1 Penger tian Fly Ash
Abu terbang batu bara umumnya dibuang di landfill atau ditumpuk begitu saja di dalam area industri. Penumpukan abu terbang batu bara ini menimbulkan
masalah bagi lingkungan. Berbagai penelitian mengenai pemanfaatan abu terbang
batubara sedang dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta
mengurangi dampak buruknya terhadap lingkungan. Saat ini umumnya abu
terbang batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan
campuran pembuat genteng. Selain itu, sebenarnya abu terbang batubara memiliki
berbagai kegunaan yang amat beragam:
2) Penimbun lahan bekas pertambangan.
3) Recovery magnetic, cenosphere, dan karbon.
4) Bahan baku keramik, gelas, batu bata, dan refraktori.
5) Bahan penggosok (polisher)
6) Bahan pengisi aspal, plastik, dan kertas.
7) Pengganti dan bahan baku semen
8) Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization) 9) Konversi menjadi zeolit dan adsorben
Konversi abu terbang batubara menjadi zeolit dan adsorben merupakan
contoh pemanfaatan efektif dari abu terbang batubara. Keuntungan adsorben
berbahan baku abu terbang batubara adalah biayanya murah. Abu terbang
batubara dapat dipakai secara langsung sebagai adsorben atau dapat juga melalui
perlakuan kimia dan fisik tertentu sebelum menjadi adsorben. Zeolit yang
disintesis dari abu terbang batu bara dapat digunakan untuk keperluan pertanian.
Zeolit banyak dikonsumsi dalam pemurnian air, pengolahan tanah, dll. Zeolit
dibuat dengan cara mengkonversi alumino silikat yang terdapat pada abu terbang
batubara menjadi kristal zeolit melalui reaksi hidrotermal. (Hanurawati. 2010)
2.2.3 Sifat Fisik dan Kar akter istik Fly Ash
Menurut laporan ACI Comitee 226.3R-87. Ukuran dan bentuk
karakteristik partikel fly ash tergantung dari tempat asal dan kesamaan dari batu bara, derajat penghancuran sebelum dibakar, pembakaran yang merata dan tipe
keadaan kurang oksigen. Warna tersebut dapat berubah dari abu-abu muda sampai
hitam. Proses pembakaran batu bara memegang peranan yang sangat penting
sebab fly ash yang dihasilkan akan semakin baik apabila proses pembakarannya semakin sempurna. Fly ash akan berwarna kehitam-hitaman apabila suhu pada saat pembakaran kurang dari 10000C (Pembakaran tidak sempurna) dan akan
berwarna keabu-abuan apabila pembakaran tersebut dilakukan pada suhu 10000C
(pembakaran sempurna). Pembakaran yang tidak sempurna akan menghasilkan fly ash yang kehitam-hitaman. Hal ini disebabkan kandungan karbon yang terdapat dalam fly ash makin banyak yang belum terbakar. (http://www.digilib.petra.ac.id) 2.2.4 Kadar Kandungan Kimia Fly Ash
Komponen utama dari abu terbang batubara yang berasal dari pembangkit
listrik adalah silika (SiO2), aluminia (Al2O3), dan besi oksida (Fe2O3), sisanya
adalah karbon, kalsium, magnesium, dan belerang. (Hanurawati. 2010)
Tabel 2.2 Kadar Kandungan Kimia Fly Ash
Kandungan Kimia Kadar
Silika (SiO2) 36,07%
Besi Oksida (Fe2O3) 16,78%
Aluminium Oksida (Al2O3) 23,28% Kalsiun Oksida (CaO) 14,93% Magnesium Oksida (MgO) 0,88%
Sulfat (SO4) 2,83%
pH 11,3
2.4 Agr egat Halus (Abu Batu)
2.4.1 Penger tian Agr egat Halus
Agregat halus dalam beton adalah pasir alam sebagai hasil disintegrasi
alami dari batu-batuan atau berupa pasir buatan yang dihasilkan oleh pemecah
batu. Agregat halus berperan penting sebagai pembentuk beton dalam
pengendalian workability, kekuatan dan keawetan beton, oleh karena itu pemakaian pasir sebagai pembentuk beton harus dilakukan secara selektif.
(www.scribd.com)
2.4.2 Syar at Agr egat Halus
Syarat agregat halus yang dipakai sebagai campuran beton menurut
Peraturan Beton Indonesia 1971 SNI–2:
a. Agregat halus atau pasir harus terdiri dari butir-butir yang tajam dan keras.
Butir-butir agregat halus harus bersifat kekal artinya tidak pecah atau hancur
oleh pengaruh cuaca, seperti terik matahari atau hujan.
b. Agregat halus tidak boleh mengandung lumpur lebih dari 5 % (ditentukan
terhadap berat kering). Apabila kadar lumpur melampaui 5 % (ditentukan
terhadap berat kering) maka agregat halus harus dicuci.
c. Agregat halus harus terdiri dari butir-butir yang beraneka ragam besarnya dan
apabila diayak harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
• Sisa diatas ayakan 4 mm harus minimum 2 % berat.
• Sisa diatas ayakan 1 mm harus minimum 10 % berat.
d. Pasir laut tidak boleh dipakai sebagai agregat halus untuk semua mutu beton,
kecuali dengan petunjuk-petunjuk dari lembaga pemeriksaan bahan yang
diakui.
e. Persyaratan gradasi untuk agregat halus.
2.5 Semen
Semen adalah suatu jenis bahan yang memiliki sifat adhesif dan
kohesif yang memungkinkan melekatnya fragmen-fragmen mineral menjadi
satu massa yang padat. Meskipun definisi ini dapat diterapkan untuk banyak jenis
bahan, semen yang dimaksudkan untuk konstruksi beton adalah bahan jadi dan
mengeras dengan adanya air yang dinamakan semen hidraulis. Bahan dasar
penyusun semen terdiri dari bahan-bahan yang terutama mengandung kapur, silika
dan oksida besi, maka bahan-bahan itu menjadi unsur-unsur pokok semennya.
Tabel 2.3 Susunan Unsur semen biasa
Oksida Per sen (% )
Kapur (CaO)
Silika (SiO2)
Alumina (Al2O3)
Besi (Fe2O3)
Magnesia (MgO)
Sulfur (SO3)
Potash (Na2O + K2O)
60 – 65
17 – 25
3 – 8
0,5 – 6
0,5 – 4
1 – 2
0,5 – 1
Komposisi kimia semen portland pada umumnya terdiri dari CaO, SiO2, Al2O3 dan
Fe2O3, yang merupakan oksida dominan. Sedangkan oksida lain yang jumlahnya
hanya beberapa persen dari berat semen adalah MgO, SO3, Na2O dan K2O.
Keempat oksida utama tersebut di atas di dalam semen berupa senyawa C3S, C2S,
C3A dan C4AF, dengan mempunyai perbandingan tertentu pada setiap produk
semen, tergantung pada komposisi bahan bakunya.
Semen bila terkena air akan berubah menjadi keras seperti batu. Oleh
karena itu sangat perlu diperhatikan perbandingan antara air dan semen atau faktor
air semennya, karena faktor f.a.s ini akan berpengaruh terhadap kekuatan beton.
Bila kurang semen dan terlalu banyak air akan menyebabkan segregration dan
bleeding, selain itu perbandingan yang tepat antara semen dan air akan berpengaruh dalam kemudahan pekerjaan.
2.5.3 Sifat-sifat Semen
Sifat fisik dari semen adalah bahan berbutir halus yang lolos ayakan 2 µm
dan mempunyai berat jenis antara 3 sampai 3,15 gr/cm3. Semen mengandung C3S
dan C2S sebesar 70% sampai dengan 80%. Unsur- unsur ini merupakan unsur
paling dominan dalam memberikan sifat semen. C3S segera mulai berhidrasi bila
semen terkena air secara eksotermis. Berpengaruh besar terhadap pengerasan
semen terutama sebelum mencapai umur 14 hari. Membutuhkan air 24 % dari
beratnya. C2S bereaksi dengan air lebih lambat dan hanya berpengaruh terhadap
pengerasan semen setelah 7 hari dan memberikan kekuatan akhir. Unsur ini
membuat semen tahan terhadap serangan kimia dan mengurangi penyusutan
karena pengeringan. Membutuhkan air 21 % dari beratnya. C3A berhidrasi secara
jam. Membutuhkan air 40 % dari beratnya. Semen yang mengandung unsur ini
lebih dari 10 % kurang tahan terhadap serangan sulfat. C4AF kurang begitu besar
pengaruhnya terhadap pengerasan beton.
2.5.4 J enis-J enis Semen
Dalam pedoman beton 1989 disyaratkan bahwa semen portland untuk
pembuatan beton harus merupakan jenis-jenis yang memenuhi syarat-syarat SII
0013-81”Mutu dan uji semen” yang klasifikasinya tertera pada tabel dibawah ini.
Tabel 2.4 Jenis-jenis Semen Portland
J enis Semen Kar ater istik Umum
Jenis I Semen portland yang digunakan untuk tujuan umum.
Jenis II Semen portland yang penggunaannya memerlukan ketahanan
terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.
Jenis III Semen portland yang penggunaannya memerlukan persyaratan
awal yang tinggi setelah pengikatan terjadi.
Jenis IV Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut panas
hidrasi yang rendah.
Jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya menuntut
ketahanan yang kuat terhadap sulfat.
2.6 Par ameter Desain
A. Kekuatan Patah (Banding Strength)
Kekuatan patah satau kuat lentur ering disebut Modulus of Rapture (MOR) yang menyatakan ukuran ketahanan bahan terhadap tekanan mekanis dan tekanan
panas (thermal stress).
Tabel 2.5 Standar Kuat patah Genteng Beton
Sumber: SNI 0096 - 2007
Berikut cara untuk menguji kuat patah menurut SNI:
a. Kondisikan benda uji sebanyak 10 buah dalam ruangan bersuhu antara 15ºC–
30ºC dan kelembaban relatif minimum 40 %.
b. Letakkan benda uji diatas pisau penumpu pada mesin uji sehingga pisau
pembebanan berada ditengah-tengah pisau penumpu dengan jarak tumpu 2/3
panjang genteng.
c. Letakkan bantalan karet diantara pisau pembebanan dengan genteng untuk
genteng datar dan rata (lihat Gambar 2.2).
d. Letakkan bantalan karet diantara papan penekan dengan genteng untuk genteng
profil (lihat Gambar 2.3).
Karakteristik beban lentur dapat dihitung dengan persamaan:
Fc = F - 1,64 x Sd
dimana: Sd =
1 )
( 2
− −
∑
Fc : karakteristik beban lentur, N
F : beban lentur rata-rata, N
Fi : beban lentur masing-masing benda uji, N
Sd : standar deviasi
n : jumlah benda uji
Gambar 2.1 Cara uji beban lentur untuk genteng rata
Ga mbar 2.2 Cara uji beban lentur untuk genteng profil
B. Por ositas (Daya Serap Air )
Besar kecilnya penyerapan air oleh mortar dipengaruhi pori atau rongga
maka semakin besar pula penyerapan sehingga ketahanan akan berkurang.
Rongga (pori) yang terdapat pada mortar terjadi karena kurang tepatnya kualitas
dan komposisi material penyusunannya. Pengaruh rasio yang terlalu besar dapat
menyebabkan rongga, karena terdapat air yang tidak bereksi dan kemudian
menguap dan menimbulkan rongga. Menurut SNI 0096 – 2007, penyerapan
maksimal genteng beton sebesar 10% .
Cara kerja uji daya serap air menurut SNI adalah:
a. Siapkan benda uji sebanyak 10 buah.
b. Keringkan genteng dalam oven pada suhu 110oC ± 5oC sampai berat tetap.
c. Timbang genteng dalam keadaan kering oven.
d. Rendam genteng tersebut dalam air selama 24 jam.
e. Timbang genteng dalam keadaan basah dengan menyeka permukaan genteng
lebih dulu dengan lap lembab.
f. Hitung penyerapan air masing-masing genteng.
Daya serap air dirumuskan sebagai berikut :
Penyer apan air = 100%
Kering Sampel Berat
Kering Sampel Berat -jenuh Sampel Berat
x
C. Densitas
Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin
tinggi densitas (massa jenis) suatu benda maka semakin besar pula massa setiap
volum. Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total
volumnya. Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki
volum yang lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki densitas
lebih rendah. Densitas (massa jenis) berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat
dan berapapun volumnya akan memiliki densitas yang sama pula. Oleh sebab itu
dikatakan bahwa massa jenis atau densitas merupakan ciri khas (sidik jari) suatu
zat. Untuk menghitung besarnya densitas dipergunakan persamaan matematis
berikut:
V m
= ρ
Dimana: ρ = densitas (gr/cm3) m = massa (gr)
V = Volum (cm3)
Maka dari itu diperoleh persamaan untuk menghitung berat jenis genteng beton
adalah :
Densitas =
Wk) -(Wg -Wb
Ws
Pair
Dimana: Ws = berat sampel kering (g)
Wb = berat sampel setelah direndam air (g)
Wg = berat sampel digantung di dalam air (g)
Wk =berat sampel jenuh (g)
D. Per meabilitas (Daya Rembes Air )
Permeabilitas adalah kemampuan air untuk meresap melalui celah-celah
kecil dengan sebuah proses yang disebut kapilaritas. Dalam uji permeabilitas,
tidak boleh ada tetesan air dari permukaan bagian bawah genteng dalam waktu 20
jam ± 5 menit. Cara kerja uji permeabilitas menurut SNI adalah sebagai berikut:
a. Siapkan benda uji.
b. Letakkan genteng (benda uji) pada rangka uji, kemudian beri lapisan pasta
c. Tuangkan air setinggi 10 mm - 15 mm dari permukaan atas benda uji (seperti
Gambar 5). Pengujian berlangsung selama 20 jam ± 5 menit, dalam suhu
ruangan berkisar 150C hingga 30°C dan kelembaban relatif 40 %.
d. Catat ada atau tidak adanya tetesan air yang jatuh pada permukaan cermin
(seperti terlihat pada Gambar 5).
Gambar 2.3 Uji Permeabilitas
Karena permeabilitas dalam pengujiannya tidak menghasilkan sebuah data,
hanya tampak fisik saja, maka permeabilitas tidak kita masukkan ke dalam
perhitungan Taguchi.
2.7 Penger tian Kualitas
Ada dua segi umum tentang kualitas atau mutu, yaitu kualitas rancangan
dan kualitas kecocokan. Semua barang dan jasa dihasilkan dalam berbagai tingkat
kualitas, variansi dalam tingkat kualitas memang dibuat, maka dari itu istilah
teknik yang sesuai adalah kualitas rancangan. Kualitas kecocokan adalah seberapa
baik produk yang dihasilkan itu sesuai dengan spesifikasi dan kelonggaran yang
Rekayasa kualitas merupakan pendekatan sistematis untuk menentukan
kualitas dari suatu produk atau barang. Baik itu produk baru atau upaya untuk
meningkatkan kualitas produk yang sudah ada. Upaya yang dilakukan adalah
melalui perancangan, dengan target perbaikan secara terus menerus, penemuan
yang dipercepat, penyelesaian masalah dengan cepat, dan efisiensi biaya dalam
meningkatkan kualitas produk.
Perbaikan kualitas dapat ditempuh melalui dua cara, yaitu secara off line
dan on line, cara pertama melalui perancangan eksperimen yang pada dasarnya merupakan model yang sangat fundamental karena melalui kegiatan penelitian
dan pengembangan produk. Teknik perancangan eksperimen dilakukan dengan
mengidentifikasi sumber dari variasi dan menentukan perancangan produk dan
proses secara optimal. Cara kedua merupakan aktivitas untuk mengamati dan
mengendalikan kualitas pada setiap tingkatan proses secara langsung dengan
mengambil sampel terhadap hasil produksi yang sedang atau telah jadi. Aktivitas
ini sangat penting untuk menekan biaya produksi dan dapat secara langsung
memperbaiki dan meningkatkan kualitas produk.
Perancangan eksperimen Taguchi menawarkan proses yang lebih mudah,
cepat, menghemat waktu, biaya, dan sumber daya percobaan tanpa mengurangi
bobot yang dihasilkan. (Aman. 2010)
2.8 Penger tian Rekayasa Kualitas
Rekayasa kualitas menurut Soejanto (2009) dapat diartikan sebagai proses
pengukuran yang dilakukan selama perancangan produk/proses. Rekayasa kualitas
dan pengembangan produk, perancangan proses produksi, dan kepuasan
konsumen. Rekayasa kualitas dibedakan menjadi dua bagian:
• Rekayasa Kualitas secara Off-Line.
Pada bagian ini perancangan eksperimen merupakan peralatan yang sangat
fundamental, dimana teknik ini mengidentifikasi sumber dari variasi dan
menentukan perancangan dan proses yang optimal. Rekayasa kualitas secara
off-line dibagai menjadi 3 (tiga) tahap):
Tahap I Perancangan Konsep
Tahap ini berhubungan dengan pemunculkan ide dalam kegiatan
perancangan dan pengembangan produk, dimana ide tersebut dari keinginan
konsumen. Model atau metode yang digunakan pada tahap ini antara lain:
a. Quality Function Deployment: menterjemahkan keinginan konsumen ke dalam istilah teknis.
b. Dinamic Signal-to-Noise Optimization: teknik untuk mengoptimalkan
engineering function, resulting in robust, dan tunable technology.
c. Theory of Inventive Problem Solving: Suatu koleksi tool yang didapat dari analisa literatur yang berguna untuk membangkitkan pemecahan masalah
teknis yang inovatif.
d. Desaign of Experiments: Eksperimen faktorial penuh dan faktorial parsial untuk dapat mengetahui efek dari beberapa parameter serentak.
e. Competitive Technology Assesment: melakukan benchmark terhadap sifat
robustnees dari teknologi pengembangan internal dan eksternal.
kualitas dari berbagai konsep untuk dikembangkan sehingga didapat konsep
yang superior.
Tahap II Perancangan Parameter
Tahap ini berfungsi untuk mengoptimalisasi level dari faktor pengendali
terhadap efek yang ditimbulkan oleh faktor lain sehingga produk yang
ditimbulkan dapat tangguh terhadap noise. Karena itu perancangan parameter
sering disebut sebagai Robust Desaign. Model atau metode yang digunakan dalam tahap ini antara lain:
a. Engineering Analysis: Menggunakan pelatihan, pengalaman, dan percobaan untuk menemukan variabilitas dan respon yang efektif.
b. The System P-Diagram: Suatu model yang tangguh untuk menggambarkan dan menggolongkan berbagai parameter yang mempengaruhi output sistem.
c. Dynamic and Static Signal-to-Noise Opetimization: Mengoptimalkan suatu perancangan parameter untuk mengurangi variabilitas dengan menggunakan
perhitungan rasio signal-to-noise.
d. Crossed Array Experiment: Sebuah perancangan ekperimen khusus dengan cara memanfaatkan interaksi antara faktor kendali dan faktor derau sehingga
membuat sistem lebih tangguh.
Tahap III Perancangan Toleransi
Merupakan tahap terakhir dimana dibuat matrik orthogonal, loss function, dan ANOVA untuk menyeimbangkan biaya dan kualitas dari suatu produk. Model
atau metode yang digunakan pada tahap ini antara lain:
b. Analysis of Variance (ANOVA): Suatu teknis statistik yang secara
kuantitatif menentukan kontribusi variasi total, yang dibentuk dari setiap
faktor derau dan faktor kendali.
c. Desaign of Experiments: Eksperimen faktorial penuh dan faktorial parsial untuk dapat mengetahui efek dari beberapa parameter secara serentak.
• Rekayasa Kualitas secar a On-Line.
Rekayasa kualitas secara on-line merupakan suatu aktivitas untuk mengamati dan mengendalikan kualitas pada setiap proses produksi secara langsung.
Aktivitas ini sangat penting dalam menjaga agar biaya produksi menjadi rendah
dan secara langsung pula dapat meningkatkan kualitas produk.
Rekayasa kualitas secara on-line ini juga dapat mengontrol mesin-mesin produksi sehingga dapat mencegah terjadinya kerusakan pada mesin-mesin
produksi tersebut. Beberapa model yang digunakan dalam melakukan rekayasa
kualitas secara on-line:
a. Statistical Process Control: Melakukan pengamatan, pengendalian, dan pengujian pada tiap tahap proses produksi agar dapat tejadi penyimpangan
yang cukup besar.
b. Static Signal-to-Noise Ratio: Mereduksi variasi dengan menggunakan aplikasi dari robust design untuk memecahkan permasalahan dalam proses produksi.
c. Compensation: Berbagai rencana pengendalian untuk menjaga agar proses yang terjadi sesuai dengan target.
diperlukan dalam pengendalian proses serta quality loss yang diakibatkan oleh sisa variasi pada output.
2.9 Penger tian Kualitas Menur ut Taguchi
Metode Taguchi dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi pada tahun 1949 saat
mendapatkan tugas untuk memperbaiki sistem telekomunikasi di Jepang. Metode
ini merupakan metodologi baru dalam bidang teknik yang bertujuan untuk
meningkatkan kualitas dengan perlakuan yang optimal. Sasaran metode Taguchi
adalah menjadikan produk robust terhadap noise, karena itu sering disebut sebagai Robust Design.
Definisi kualitas menurut Taguchi adalah kerugian yang diterima oleh
masyarakat sejak produk tersebut dikirimkan. Filosofi Taguchi terhadap kualitas
terdiri dari tiga buah konsep, yaitu:
1. Kualitas harus didesain ke dalam produk dan bukan sekedar memeriksanya.
2. Kualitas terbaik dicapai dengan meminimumkan deviasi dari target.
3. Produk harus didesain sehingga robust terhadap faktor lingkungan yang tidak dapat dikontrol.
4. 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
a. Loss Function: Merupakan fungsi kerugian yang ditanggung oleh masyarakat (produsen dan konsumen) akibat kualitas yang dihasilkan. Bagi
produsen yaitu dengan timbulnya biaya kualitas sedangkan bagi konsumen
adalah adanya ketidakpuasan atau kecewa atas produk yang dibeli atau
dikonsumsi karena kualitas yang buruk.
b. Orthogonal Array: Orthogonal array digunakan untuk mendesain percobaan yang efisisen dan digunakan untuk menganalisis data percobaan. Orthogonal array digunakan untuk menentukan jumlah eksperimen minimal yang dapat memberi informasi sebanyak mungkin semua faktor yang mempengaruhi
parameter. Bagian terpenting dari orthogonal array terletak pada pemilihan kombinasi level dari variabel-variabel input untuk masing-masing eksperimen.
c. Robustness: Meminimasi sensitivitas sistem terhadap sumber-sumber variasi.
2.10 Tahapan dalam Desain Pr oduk atau Pr oses Menur ut Taguchi
Dalam metode Taguchi tiga tahap untuk mengoptimasi desain produk atau
proses produksi yaitu (Soejanto. 2009):
1. Perancangan Sistem. Yaitu upaya dimana konsep-konsep, ide-ide, metode baru dan lainnya dimunculkan untuk memberi peningkatan produk.
Merupakan tahap pertama dalam desain dan merupakan tahap konseptual
pada pembuatan produk baru atau inovasi proses. Konsep mungkin berasal
dari dari percobaan sebelumnya, pengetahuan alam/teknik, perubahan baru
atau kombinasinya.
secara statistik. Tujuannya adalah mengidentifikasi setting parameter yang akan memberikan performansi rata-rata pada target dan menentukan pengaruh
dari faktor gangguan pada variasi dari target.
3. Perancangan Toleransi. Penentuan toleransi dari parameter yang berkaitan dengan kerugian pada masyarakat akibat penyimpangan produk dari target.
Pada tahap ini, kualitas ditingkatkan dengan mengetatkan toleransi pada
parameter produk atau proses untuk mengurangi terjadinya variabilitas pada
performansi produk.
2.11 Langka h-langkah Penelitian Taguchi
Profesor Taguchi menganjurkan filosofi kualitas teknik yang secara garis
besar berlaku. Beliau menetapkan tiga tahap dalam perkembangan produk (atau
proses): desain sistem, desain parameter, desain toleransi. Dalam sistem desain,
insinyur menggunakan prinsip-prinsip ilmiah dan teknik untuk menentukan
pengaturan dasar. (Montgomery. 1998)
Langkah-langkah ini dibagi menjadi tiga fase utama yang meliputi
keseluruhan pendekatan eksperimen. Tiga fase tersebut adalah fase perencanaan,
fase pelaksanaan, dan fase analisis. Fase perencanaan merupakan fase yang paling
penting dari eksperimen untuk menyediakan informasi yang diharapkan. Fase
perencanaan adalah ketika faktor dan levelnya dipilih, dan oleh karena itu,
merupakan langkah yang terpenting dalam eksperimen. (Soejanto. 2009)
Fase terpenting kedua adalah fase pelaksanaan, ketika hasil eksperimen telah
didapatkan. Jika eksperimen direncanakan dan dilaksanakan dengan baik, analisis
tentang faktor dan level. Fase analisis adalah ketika informasi positif atau negatif
berkaitan dengan faktor dan level yang telah dipilih dihasilkan berdasarkan dua
fase sebelumnya. Fase analisis adalah hal penting terakhir yang mana apakah
peneliti akan dapat menghasilkan hasil yang positif. Langkah utama untuk
melengkapi desain eksperimen yang efektif adalah sebagai berikut (Soejanto. 2009)
• Perumusan masalah
Perumusan masalah harus spesifik dan jelas batasannya dan secara teknis
harus dapat dituangkan ke dalam percobaan yang akan dilakukan.
• Tujuan ek sperimen
Tujuan yang melandasi percobaan harus dapat menjawab apa yang telah
dinyatakan pada perumusan masalah, yaitu mencari sebab yang menjadi akibat
pada masalah yang kita amati.
• Memilih karakteristik kualitas (Variabel Respon)
Variabel respon adalah variabel yang perubahannya tergantung pada
variabel-variabel lain. Dalam merencanakan suatu percobaan harus dipilih dan ditentukan
dengan jelas variabel respon yang akan diselediki.
Menurut Soejanto (2009) karakteristik kualitas dapat dikelompokkan menurut
nilai targetnya dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut:
Tabel 2.6 Karakteristik Kualitas
KARAKTERISTIK Tar get Contoh
Nominal-the-best Tertuju pada nilai tertentu Voltage
Smaller-the-better
Sekecil mungkin (0,
zero). Semakin kecil,
Persentase kecacatan,
maka semakin baik permukaan.
Larger-the-better
Sebesar mungkin(∞).
Semakin besar semakin
baik
Kuat tekan, kuat tarik,
kekuatan las
• Memilih faktor yang berpengaruh terhadap karakteristik kualitas (Variabel
Bebas)
Variabel bebas (faktor) adalah variabel yang perubahannya tidak tergantung
pada variabel lain. Pada tahap ini akan dipilih faktor-faktor yang akan diselidiki
pengaruhnya terhadap variabel tak bebas yang bersangkutan. Dalam seluruh
percobaan tidak seluruh faktor yang diperkirakan mempengaruhi variabel yang
diselidiki, sebab hal ini akan membuat pelaksanaan percobaan dan analisisnya
menjadi kompleks. Hanya faktor-faktor yang dianggap penting saja yang
diselidiki. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi
faktor-faktor yang akan diteliti adalah brainstorming, flowcharting, dan cause effect diagram.
• Pemilihan Faktor-faktor
Dalam metode Taguchi, faktor-faktor tersebut perlu diidentifikasikan dengan
jelas karena pengaruh antara kedua jenis faktor tersebut berbeda. Faktor terkontrol
(control factors) adalah faktor yang nilainya dapat diatur atau dikendalikan, atau faktor yang nilainya ingin kita atur atau kendalikan. Sedangkan faktor gangguan
• Penentuan jumlah level dan nilai faktor
Pemilihan jumlah level penting artinya untuk ketelitian hasil percobaan dan
ongkos pelaksanaan percobaan. Makin banyak level yang diteliti maka hasil
percobaan akan lebih teliti karena data yang diperoleh akan lebih banyak, tetapi
banyaknya level juga akan meningkatkan ongkos percobaan.
• Identifikasi Interaksi antar Faktor Kontrol
Interaksi muncul ketika dua faktor atau lebih mengalami perlakuan secara
bersama akan memberikan hasil yang berbeda pada karakteristik kualitas
dibandingkan jika faktor mengalami perlakuan secara sendiri-sendiri. Kesalahan
dalam penentuan interaksi akan berpengaruh pada kesalahan interpretasi data dan
kegagalan dalam penentuab proses yang optimal. Tetapi Taguchi lebih
mementingkan pengamatan pada main effect (penyebab utama) sehingga adanya interaksi diusahakan seminimal mungkin, tetapi tidak dihilangkan sehingga perlu
dipelajari kemungkinan adanya interaksi.
Terkadang interaksi dapat dianggap penting dan signifikan. Akhirnya
Taguchi menyarankan pencakupan angka kecil dari 2-faktor interaksi dan estimasi
interaksi-interaksi tersebut menggunakan OA kolom yang tidak terserahkan.
(Bagchi. 1993)
• Perhitungan derajat kebebasan (degrees of freedom/dof)
Perhitungan derajad kebebasan dilakukan untuk menghitung jumlah
minimum percobaan yang harus dilakukan untuk menyelidiki faktor yang diamati.
Menurut Haryono (2000), derajad kebebasan array orthogonal (VOA) selalu
Adapun penulisan matriks orthogonal adalah sebagai berikut:
Lm (xk)
di mana:
L = notasi L, menunjukkan bahwa informasi dalam bentuk matriks orthogonal m = jumlah baris, mengindikasikan jumlah percobaan yang dibutuhkan
x = jumlah level yang dipakai
k = jumlah kolom, menunjukkan jumlah faktor yang dipakai
Misalkan, L8(27), Array orthogonal L8(27) berarti terdapat 7 faktor dengan 2
level dan eksperimen dilakukan 8 kali. Perhitungan derajad kebebasan L8(27)
adalah:
Derajad kebebasan = (banyaknya faktor) x (banyaknya level - 1)
= 7 x (2-1)
= 7 derajad kebebasan
• Pemilihan Orthogonal Array (OA)
Langkah awal menentukan OA yang tepat perlu menghitung total derajad
kebebasan terlebih dahulu. Perhitungan ini memastikan nilai minimum dari
eksperimen yang akan dilakukan terhadap faktor-faktor yang telah ditentukan.
(Bagchi. 1993)
Dalam memilih jenis Orthogonal Array harus diperhatikan jumlah level faktor yang diamati yaitu:
a. Jika semua faktor adalah dua level: pilih jenis OA untuk level dua faktor.
b. Jika semua faktor adalah tiga level: pilih jenis OA untuk level tiga faktor.
c. Jika beberapa faktor adalah dua level dan lainnya tiga level: pilih yang
d. Jika terdapat campuran dua, tiga, atau empat level faktor: lakukan
modifikasi OA dengan metode Merging Column
Tabel 2.7 Matriks Ortogonal level 2
Matr ik s or togonal 2 level
L4(23) L8(27) L12(211) L16(215) L32(231) L64(263)
• Grafik linear
Grafik linear adalah grafik yang menggambarkan tentang informasi interaksi
dalam percobaan matriks. Grafik linear adalah cara praktis dalam menjalankan
berbagai faktor utama dan interaksi dari faktor-faktor utama tersebut ke berbagai
kolom pada Ortoghonal Array. (Bagchi. 1993)
• Penugasan untuk faktor dan interaksinya pada orthogonal array
Penugasan faktor-faktor baik faktor kontrol maupun faktor gangguan dan
interaksi-interaksinya pada orthogonal array terpilih dengan memperhatikan grafik linier dan tabel triangular. Kedua hal tersebut merupakan alat bantu
penugasan faktor yang dirancang oleh Taguchi. Grafik linier mengindikasikan
berbagai kolom ke mana faktor-faktor tersebut. Tabel triangular berisi semua
hubungan interaksi-interaksi yang mungkin antara faktor-faktor (kolom-kolom)
Tabel 2.8 the L16 Orthogonal Array
(Sumber: Bagchi. Taguchi Methods Explained: Practical Steps to Robust Design, 1993)
• Persiapan dan Pelaksanaan Percobaan
Persiapan percobaan meliputi penentuan jumlah replikasi percobaan dan
randomisasi pelaksanaan percobaan.
a. Jumlah Replikasi
Replikasi adalah pengulangan kembali perlakuan yang sama dalam suatu
percobaan dengan kondisi yang sama untuk memperoleh ketelitian yang lebih
tinggi. Replikasi bertujuan untuk mengurangi tingkat kesalahan percobaan,
menambah ketelitian data percobaan, dan mendapatkan harga estimasi
kesalahan percobaan sehingga memungkinkan diadakan test signifikasi hasil
eksperimen.
b. Randomisasi
Secara umum randomisasi dimaksudkan untuk meratakan pengaruh dari
faktor-faktor yang tidak dapat dikendalikan pada semua unit percobaan,
memberikan kesempatan yang sama pada semua unit percobaan untuk
pada setiap perlakuan yang sama, dan mendapatkan hasil pengamatan yang
bebas (independen) satu sama lain. Pelaksanaan percobaan Taguchi adalah
pengerjaan berdasarkan setting faktor pada OA dengan jumlah percobaan sesuai jumlah replikasi dan urutan seperti randomisasi.
• Analisis Data
Pada analisis dilakukan pengumpulan data dan pengolahan data yaitu
meliputi pengumpulan data, pengaturan data, perhitungan serta penyajian data
dalam suatu lay out tertentu yang sesuai dengan desain yang dipilih untuk suatu percobaan yang dipilih. Selain itu dilakukan perhitungan dan penyajian data
dengan statistik analisis variansi, tes hipotesa dan penerapan rumus-rumus empiris
pada data hasil percobaan.
1. Anova (Analisis Varians)
Salah satu metode statistik yang paling kuat untuk analisis data adalah metode
analisis varians (ANOVA). Metode ini dapat dianggap sebagai generalisasi dari
uji-t dua sampel. Memang, jika uji-t dua sampel dapat digunakan untuk
membandingkan tingkat faktor dua tingkat. ANOVA dapat dimanfaatkan untuk
membandingkan tingkat faktor bertingkat dan tingkat dari banyak faktor.
Ide dasar dibalik ANOVA adalah untuk memecah variabilitas total (hasil
eksperimen) menjadi komponen-komponen varians, dan kemudian menilai
signifikansi mereka. Komponen variasi akanefek yang terkait dengan faktor (efek
utama atau interaksi) danyang terkait dengan variasi acak, sering disebut sebagai
sisa (res), sisa dapat dilihat sebagai jumlah varians kita harapkan jika tidak ada
faktor memiliki efek apapun. Hal ini dapat dinyatakan dengan:
Pentingnya komponen variasi terkait dengan efek faktor-faktoryang dinilai oleh
perbandingan dengan sisa. Biasa uji-F untuk membandingkan varians digunakan
untuk tujuan ini. (Logothetis. 2003)
1. ST - Jumlah Kuadrat total.
Jumlah kuadrat total adalah sebagai berikut:
SST =
∑
= N 1 i 2 y Dimana:
N = jumlah percobaan
y = data yang diperoleh dari percobaan
2. SA – Jumlah kuadrat faktor A.
Jumlah kuadrat faktor A sebagai berikut:
SSA =
N T n A KA i Ai i 2 1 2 −
∑
= Dimana:Ai = level ke i faktor A
nAi = jumlah percobaan level ke i faktor A
3. SAxB – jumlah interaksi AxB.
Dengan cara yang sama, jumlah kuadrat interaksi AxB sebagai berikut:
SAxB =
[
] [
] [
]
2 1 2 2 2 1 2 2 1 n n TotalAxB n TotalAxB n TotalAxB + − +
4. SSe – Jumlah kuadrat error
Jumlah kuadrat error sebagai berikut: SST = SSA + SSB + SSAxB+Sse
Hasil analisis varians tidak membuktikan adanya perbedaan perlakuan dan
pengaruh faktor dalam percobaan, pembuktian ini dilakukan uji hipotesa F. Uji
hipotesa F dilakukan dengan cara membandingkan variansi yang disebabkan
masing-masing faktor dan variansi error. Variansi error adalah variansi setiap individu dalam pengamatan yang timbul karena faktor-faktor yang tidak dapat
dikendalikan. Dalam hal ini:
Fsumber =
faktor karena variansi
error karena variansi perlakuan
karena
variansi +
Nilai Fsumber tersebut dibandingkan dengan nilai F dari tabel pada harga α tertentu
dengan derajad kebebasan ((k-1).(N-k)). Dimana k jumlah level suatu faktor dan
N adalah jumlah total perlakuan.
Hipotesa pengujian dalam suatu per cobaan adalah:
H0 = tidak ada pengaruh perlakuan, sehingga μ1 = μ2 = ... =μj = μ k
H1 = ada pengaruh perlakuan, sehingga sedikit ada satu μ 1 yang tidak sama
Apabila nilai F test lebih kecil nilai Ftabel (Fsumber < Ftabel), maka hipotesa (H0)
diterima atau berarti tidak ada perlakuan. Namun jika nilai F test lebih besar dari
nilai Ftabel (Fsumber > Ftabel), maka hipotesa (H0) ditolak dan berarti ada perbedaan
perlakuan.
Contoh perhitungan adalah sebagai berikut:
• Sum of square due to mean (SSm)
7083 , 288 27 , 3 *
27 2
2= =
=ny SSm
di mana n = jumlah seluruh percobaan
y= rata-rata seluruh percobaan
• Sum of square (SS)
( )
[
nxixi]
SSmSSA = (9*3,3172)+ (9*3,2332)+ (9*3,2632)-288,7083
= 0,209223
• Total sum of square (SST)
SST = Σy2 - SSm
SST = 289,6042 – 288,7083
= 0,8959
• Sum of square due to error (SSe)
SSe = SST – ΣSS
= 0,8959 – (0,209223 + 0,221661 + 0,243702 + 0,213921) = 0,007393
• Mean square
MS = SS / df MSA = SSA / df
= 0,209223 / 2
= 0,1046115
MSe = SSe / df
= 0,007393 / 18 = 0,0004107222
• F-ratio
F-ratio = MS / MSe
F-ratio(A) = MSA / MSe
= 0,1046115 / 0,0004107222
= 254,7
• Pure sum of square (SS’)
SS’ = SS – (df * MSe)
SSA’ = SSA – (df * MSe)
• Pure sum of square due to error (SSe’)
SSe’ = SST – ΣSS’
= 0,8959 – (0,209101 + 0,220840 + 0,242881 + 0,214000) = 0,009078
• Persen kontribusi (ρ)
ρ = (SS’ / SST) * 100%
ρA = (SSA’ / SST) * 100%
= (0,209101 / 0,8959) * 100%
= 23,34%
Hasil perhitungan selengkapnya untuk analisa varian ditunjukkan pada Tabel 6.
Tabel 2.9. Hasil Analisa Varian
Source SS v MS F SS’ ρ%
A 0,209223 2 0,1046115 254,7 0,209101 23,34 B 0,221661 2 0,1108305 269,8 0,220840 24,65 C 0,243702 2 0,1218500 296,7 0,242881 27,11 D 0,213921 2 0,1006961 260,4 0,214000 23,89 Error 0,007393 18 0,0004107 0,009708 1,01
SST 0,8959 26 0,0344577 0,8959 100
Mean 288,7083 1
Dari tabel ANOVA di atas tampak bahwa semua faktor yang dipilih memang
memberikan pengaruh yang signifikan pada kekuatan benang.
2. Strategi Pooling Up
Strategi pooling up dirancang Taguchi untuk mengestimasi variansi error pada analisis varians. Sehingga estimasi yang dihasilkan akan lebih baik, karena
Strategi ini menguji F efek kolom terkecil terhadap yang lebih besar berikutnya
untuk melihat kesignifikannya. Dalam hal ini jika tidak ada rasio F signifikan
yang muncul maka kedua efek tersebut di pooling untuk menguji kolom yang lebih besar berikutnya sampai rasio F yang signifikan muncul.
Strategi pooling up cenderung memaksimasi jumlah kolom yang dipertimbangkan signifikan. Dengan keputusan signifikan faktor-faktor tersebut
akan digunakan dalam putaran pecobaan selanjutnya atau dalam desain
produk/proses.
3. Rasio Signal to Noise (S/N ratio)
Faktor-faktor kontrol yang dapat berkontribusi untuk mengurangi variansi
dapat dengan cepat diidentifikasi dengan melihat jumlah yang hadir variasi
sebagai jawaban. Semua analisa masa lalu dalam teks ini telah membahas
faktor-faktor yang dapat mempengaruhi respon rata-rata, tapi sekarang ada
minat dalam efek pada variasi juga. Taguchi telah menciptakan transformasi
data pengulangan untuk nilai lain yang merupakan ukuran dari variasi ini.
Transformasi adalah signal-to-noise (S/N) rasio. Rasio S/N
mengkonsolidasikan beberapa pengulangan (setidaknya dua titik data yang
diperlukan) ke dalam satu nilai yang mencerminkan jumlah yang hadir variasi.
Ada beberapa S/N rasio yang tersedia tergantung pada jenis karakteristik, lebih
rendah lebih baik, nominal yang terbaik, atau lebih tinggi lebih baik. (Ross.
1996)
Taguchi mengangkat konsistensi performa dalam menyamaratakan definisi
dari kualitas. Untuk mengukur dari uji sampel populasi dengan nilai
(MSD). Setelah performa konsisten telah diketahui ketika performa-performa
semakin mendekati target, MSD terhitung dengan menjumlahkan kuadrat
(untuk menghindari efek tanda) deviasi dari seluruh hasil sampel dari target.
(Roy. 2001)
n
∑
= =y y rata -Rata 1 ) ( 1 2 deviasiStandar = = ∑= −−
n y y n i i
σ
2 02 ( )
MSD=
σ
+ Yavg −YDimana Y0 adalah nilai target dan σ adalah standar deviasi (populasi,
menggunakan n sebagai pembagi).
Dalam penerapannya, MSD dapat digunakan dalam menghitung S/N ratio.
MSD selalu lebih kepada kuantitas yang lebih kecil dalam ketiga karakteristik
kualitas. (Roy. 2001)
Nominal : MSD =
n Y Y Y Y Y
Y ) ( ) ( ) ...
( 2 0 3 2 0 2 2 0
1− + − + − +
Smaller: MSD =
n Y Y
Y12+ 22+ 32+...
Bigger: MSD =
n Y Y
Y 1/ 1/ ... /
1 12+ 22+ 32+
Menurut Phillip J. Ross (1996) S/N ratio, secara ringkas beragam poin data
beserta percobaan, bergantung pada jenis karakteristik yang terhitung.
Rumus dasar S/N Ratio:
Rumus untuk menghitung S/N Ratio untuk karasteristik LB, NB, atau HB
adalah:
4. Lower is better
∑
= n i i y n 1 2 LB 1 log 10 = S/N5. Nominal is best
e V log 10 = S/N 1 NB − − = e e m NB rV V V N
S/ 10log
2
6. Higher the better
∑
=ni yi
n 1 2 HB 1 1 log 10 = S/N
• Interpretasi Hasil
Interpretasi hasil merupakan langkah yang dilakukan setelah percobaan dan
analisis telah dilakukan. Interpretasi yang dilakukan antara lain dengan
menghitung persentase kontribusi dan perhitungan selang kepercayaan faktor
untuk kondisi perlakuan saat percobaan.
a. Persentase cacat
Jenis data persentase cacat dapat di analisis dengan menggunakan analisis
persentase cacat. Tetapi sifat aditivitas rendah dalam data persentase bila data
mendekati nol atau 1. Metode yang lebih baik adalah menggunakan transformasi
omega (Ω ) untuk memperbaiki sifat aditivitas karakteristik data.
Misalnya digunakan 7 faktor dan masing-masing 2 level yang dihasilkan
yang buntu. Tujuan proses solder pada papan cetak sirkuit. Beberapa lubang pada
papan sirkuit tertutup oleh hasil solder. Hasilnya adalah cacat karena komponen
tidak dapat dimasukkan ke dalam lubang dan data dapat dikelompokkan sebagai
data atribut. Faktor-faktor dan levelnya dengan menggunakan matriks ortogonal
L8(27).
Secara kualitatif dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok:
y = banyak lubang yang buntu (tidak ada, beberapa, parah)
Dimana:
Tidak ada = tidak ada lubang yang buntu.
Beber apa = 5 % atau kurang lubang yang buntu.
Par ah = 5 % lebih lubang yang buntu.
Pada 8 eksperimen dilakukan dua puluh pengulangan. Hasilnya diperlihatkan
pada tabel 2.10. Data atribut kurang sensitif dibandingkan variabel kontinyu, jadi
lebih banyak data yang diperlukan. Walaupun hanya mempunyai 20 pengulangan
digunakan pada tiap eksperimen, perbandingan A1 dengan A2 misalnya
mempunyai 160 data (20 x 8).
Tabel 2.10 Matriks Ortogonal dan Hasil
Eksperimen A B C D E F G Tidak
ada Beber a pa Par ah
1 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1
2 1 1 1 2 2 2 2 5 13 2
3 1 2 2 1 1 2 2 8 12 0
4 1 2 2 2 2 1 1 2 11 7
5 2 1 2 1 2 1 2 17 2 1
6 2 1 2 2 1 2 1 4 15 1
7 2 2 1 1 2 2 1 7 13 0
Tabel respon untuk data persentase cacat disusun dengan menentukan total
dari tiap level faktor dalam tiap kategori. Untuk tiap faktor, total data level 1 dan
2 harus sama. Pemilihan level faktor dari kondisi optimal tergantung pada
kelompok mana yang akan dimaksimalkan/diminimalkan. Dalam contoh ini, kita
harus memilih untuk memaksimalkan kelompok Tidak ada. Alternatifnya, kita
meminimalkan kelompok Par ah. Kadang, mungkin perlu memaksimalkan
kelompok Beberapa.
Kita ambil level lebih kecil untuk kelompok Parah. Jadi, untuk faktor D,
dipilih level 1. Dengan cara sama, untuk faktor F dipilih level 2 dan faktor B
dipilih level 1.
Rata-rata persentase cacat y untuk cacat parah adalah:
y =
pengamatan al
jumlah tot
kelompok dalam
al jumlah tot
Prediksi rata-rata proses pada kondisi optimum adalah:
Ppredikted= y +(D1− y) + (F2 - y) + (B1 - y)
Dari pengalaman, adalah tidak mungkin persentase negatif. Tetapi hasil
diatas menyatakan nilai taksiran negatif. Hal ini disebabkan karakteristik kualitas
(persentase cacat) tidak bersifat aditif. Karakteristik seperti persentase cacat sifat
aditif sangat jelek untuk nilai yang mendekati 0 atau 1. Untuk mengatasi hal ini,
direkomendasikan penggunaan transformasi omega untuk mengkonversikan sifat
tidak aditif menjadi sifat aditif.
Transformasi omega adalah:
dimana ρ adalah persentase cacat. Transformasi omega akan mengubah range 0
sampai 1 menjadi range - ∞ sampai ∞. Secara matematika:
Range ρ [0 sampai 1] → Range Ω [- ∞ sampai + ∞]
Jika persentase cacat untuk level faktor diketahui, kita gunakan transformasi
omega untuk membuat nilai dB:
− ΩD1 = -10log10 1 1
ρ
Dengan cara sama, transformasi omega untuk level-level faktor F2, B1, dan
rata-rata semua mean (Ω) untuk kelompok parah dapat dihitung. Nilai transformasi
omega pada kondisi optimum adalah:
predikted
Ω = Ω +(ΩD1−Ω) + (ΩF2 - Ω) + (ΩB1 - Ω)
Kemudian nilai transformasi omega ditransformasi kembali menjadi persentase
cacat:
p =
10 10 1
1
− Ω +
Eksperimen konfirmasi harus dilakukan dengan nilai prediksi untuk membuktikan
reproduksibilitas dari hasil.
b. Persen Kontribusi
Ketika Analisis varians telah digunakan pada seperangkat data dan jumlah
kuadrat telah dihitung kita dapat menggunakan data ini untuk membagi jumlah
kuadrat dengan faktor-faktor yang relevan. Dengan membandingkan nilai ini
terhadap jumlah kuadrat total menghasilkan persen kontribusi dari
masing-masing faktor.
SA adalah jumlah kuadrat deviasi dari target, SA’ adalah jumlah kuadrat
sesungguhnya dari faktor A, vA adalah derajad kebebasan A dan Ve adalah
varian (σ2). Bagian dari jumlah kuadrat vA Ve harus ditambahkan pada jumlah
kuadrat karena error untuk meyakinkan bahwa jumlah kuadrat total sudah diperhitungkan.
Kita dapat menentukan ρ (rho) sebagai persentase dari jumlah kuadrat suatu sumber yang sesungguhnya terhadap jumlah kuadrat total, St:
ρ 100%
St SA'
x =
Bagian dari error yang berasal dari jumlah kuadrat deviasi untuk suatu sumber harus ditambahkan pada jumlah kuadrat untuk menghemat jumlah
kuadrat total St. Dengan demikian persen kontribusi dari semua sumber
(termasuk error) harus berjumlah 100 %. c. Interval kepercayaan
Interval kepercayaan (Confidence Interval;CI) dalam analisa hasil eksperimen metode Taguchi dihitung dalam tiga kondisi, yaitu:
a. Interval kepercayaan untuk level faktor (Cl1)
Cl1 =
n MSe ;1Ve
Fα
1 Cl Ak
Ak = ±
µ
1
1 A Cl
Cl
Ak − ≤µAk ≥ k +
Dimana:
;1Ve
Fα = rasio F
V1 = 1
Ve = derajad kebebasan error
MS e = rata-rata kuadrat error (variansi kesalahan)
N = jumlah yang diuji pada suatu kondisi tersebut
μAk = dugaan rata-rata faktor A pada perlakuan (level) ke k
k
A = rata-rata faktor A pada perlakuan ke k K = 1, 2, . . .
b. Interval kepercayaan pada kondisi perlakuan yang diprediksi (Cl2)
Cl2 =
eff e n MS ;1Ve Fα Dimana:
neff =
A) estimasi dengan n berhubunga yang dof Jumlah ( 1+ N
N = jumlah data percobaaan keseluruhan
c. Interval kepercayaan untuk memprediksi eksperimen konfirmasi (Cl3)
Cl3 =
+ r n MS eff e 1 1 Fα;1Ve
Dimana:
R = jumlah sampel pada percobaan konfirmasi dan r ≠ 0
V2 = derajat bebas varian kesalahan pooling
neff = jumlah pengulangan efektif
• Percobaan Konfirmasi
Percobaan konfirmasi adalah percobaan yang dilakukan untuk memeriksa
memverifikasi dugaan yang dibuat pada saat model performansi penentuan faktor
dan interaksinya, serta setting parameter (faktor) yang optimum hasil analisis hasil percobaan pada performansi yang diharapkan.
2.12 Penelitian ter dahulu
Berbagai eksperimen telah dilakukan oleh beberapa peneliti dengan
menggunakan metode Taguchi. Beberapa diantaranya adalah:
• Menuju taksonomi desain konsep untuk meningkatkan
kesegar an
‘Desain yang kuat' Istilah metode menunjukkan berbagai teknik
dimaksudkan untuk membuat fungsi produk yang lebih konsisten meskipun
variasi di lingkungan, manufaktur, kemerosotan, dan digunakan pelanggan
pola. Sebagian besar metode desain yang kuat bekerja pada tahap desain
rinci, namun manfaat yang diperoleh mungkin jauh lebih tinggi jika upaya
yang dilakukan lebih awal dalam proses desain sehingga desain konsep
sendiri secara inheren mampu menjadi dibuat kuat. Untuk membuat
kemajuan menuju tujuan ini, kami mempelajari jumlah besar penemuan
yang didokumentasikan oleh paten AS yang diklaim sebagai keunggulan
ketahanan kunci atas yang art. Sebelum paten tersebut dikelompokkan berdasarkan strategi umum mereka employed. Kita temukan bahwa strategi dapat bermanfaat diatur melalui diagram P-. Makalah ini akan menjelaskan
beberapa ini strategi dengan cara contoh dan menjelaskan hubungan antara
strategi untuk diagram P-. (Daniel D. Frey, Massachusetts Institute of
• Penggunaan Ser at Alami Limbah Ampas Tebu (Baggase) PTPN II SEI
Semayang dan Per ekat Abu Ter bang Batubar a (Fly Ash) PLTU Sibolga Substitusi Semen Pada Pembuatan Genteng
Penambahan serat pada adukan beton terbukti mampu meningkatkan kuat
tekan.Untuk keperluan non struktur secara terbatas material serat dapat
digunakan dari bahan-bahan alami. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui pengaruh penambahan serat baggase pada adukan semen, pasir dan air dan kekerasan diaplikasikan sebagai bahan susunan adukan genteng.
Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini masing-masing berupa 5 uji
tekan, 5 uji patah, 5 uji kekerasan. Perbandingan (volume) adukan adalah
80 % : 20 % dan 70 % : 30 % (semen : fyl ash). Sedang serat baggase yang di gunakan panjangnya 1,5 cm.Penambahan serat baggase masing-masing jenis adukan 2 % - 10 % dari berat pasir. Kode yang digunakan pada benda
uji adalah, BI-O untuk tanpa baggase, BI -1 untuk adukan dengan serat
baggase 2 %, BI-2 untuk adukan serat baggase 4 %, BI-3 serat baggase
yang digunakan 6 %, BI-4 serat baggase 8 %, BI-5 serat baggase yang digunakan 10 %. Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa penambahan serat
baggase sebanyak 2 % - 10 % pada campuran semen, fly ash, pasir dan air mampu meningkatkan kuat tekan, dan kuat tekan tertinggi dicapai pada 6 %
sebesar 2,30 MPa, kuat patah tertinggi pada 6 % sebesar 3,10 MPa, dan
kekerasan pada 6 % sebesar 2,30 BHN = 166 VHN dan daya serap air yang
BAB III
METODE PENELITIAN
