commit to user
OPTIMASI MULTIRESPON MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI, PCR-TOPSIS DAN ALGORITMA GENETIKA (STUDI KASUS: OPTIMASI KEKUATAN TARIK DIAMETRAL DAN
DENSITAS RELATIF BIOKOMPOSIT PMMA-ZIRCONIA)
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
RYAN DWI YULIASTOMO I 0310038
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
2015
commit to user ii
commit to user SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Ryan Dwi Yuliastomo
NIM : I0310038
Judul Tugas Akhir : Optimasi Multirespon Menggunakan Metode Taguchi, PCR-TOPSIS, dan Algoritma Genetika (Studi Kasus: Optimasi Kekuatan Tarik Diametral dan Densitas Relatif Biokomposit PMMA-Zirconia) Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti Tugas Akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil plagiat dari karya orang lain maka Tugas Akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila di kemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung konsekuensinya.
Surakarta, 12 Agustus 2015
Ryan Dwi Yuliastomo I0310038
commit to user SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Ryan Dwi Yuliastomo
NIM : I0310038
Judul Tugas Akhir : Optimasi Multirespon Menggunakan Metode Taguchi, PCR-TOPSIS, dan Algoritma Genetika (Studi Kasus: Optimasi Kekuatan Tarik Diametral dan Densitas Relatif Biokomposit PMMA-Zirconia) Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing I dan Pembimbing II. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Surakarta, 12 Agustus 2015
Ryan Dwi Yuliastomo I0310038
commit to user KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan laporan skripsi ini.
Pada kesempatan kali ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dengan setulus-tulusnya kepada:
1. Papa, Mama, dan Mbak Ika selaku keluarga yang penulis cintai, terima kasih telah memberikan kasih sayang, motivasi, doa, dan segalanya melebihi apapun.
2. Keluarga besar Teknik Industri Universitas Sebelas Maret khususnya teman-teman TI 2010.
3. Keluarga besar Laboratorium Optimasi dan Perancangan Sistem Informasi. 4. Teman-teman kos dan kontrakan yang telah menemani penulis di Kota
perantauan ini: Pandu, Faiz, Hadid, Abdul, Hisyam, Mul.
5. Industrial Engineering Gamers yang selalu menghibur penulis: Singgih,
Oka, Erei, Haritsah, Dhika, Ferry, Hamid, Ajon.
6. Seseorang yang baru saja datang dan memberikan motivasi serta bantuan dalam penyelesaian skripsi penulis.
7. Dr. Eko Pujiyanto, S.Si., yang selalu percaya dengan kemampuan penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi dengan sebaik-baiknya.
8. Bapak Dr. Wahyudi Sutopo, S.T., M.Si., selaku Kepala Program Studi Teknik Industri Universitas Sebelas Maret.
9. Bapak Ilham Priadythama, S.T., M.T., yang telah memberikan bimbingan dan motivasi selama studi.
10. Dr. Eko Pujiyanto, S.Si., M.T., dan Ibu Retno Wulan Damayanti, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan solusi dalam menyusun skripsi.
11. Dr. Cucuk Nur Rosyidi, S.T., M.T., dan Bapak Ilham Priadythama, S.T., M.T., yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun dalam penyusunan skripsi.
commit to user
12. Staff dan karyawan Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan bantuan dan fasilitas selama studi: Mbak Tutik, Mbak Rina, Mbak Yayuk.
13. Serta pihak-pihak yang telah membantu penulis dalam bentuk apapun baik dukungan, doa, dan lain sebagainya.
Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan untuk pembaca pada umumnya. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna sepenuhnya, sehingga dibutuhkan kritik dan saran yang membangun. Terima Kasih.
Surakarta, 12 Agustus 2015
Penulis
commit to user ABSTRAK
Ryan Dwi Yuliastomo, NIM: I 0310038. OPTIMASI MULTIRESPON MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI, PCR-TOPSIS DAN ALGORITMA GENETIKA (STUDI KASUS: OPTIMASI KEKUATAN TARIK DIAMETRAL DAN DENSITAS RELATIF BIOKOMPOSIT PMMA-ZIRCONIA), Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Agustus 2015.
Semen tulang akrilik dengan bahan dasar poly(methylmethacrylate) (PMMA) telah digunakan lebih dari 40 tahun pada implan gigi, prosthesis maksilofasial, gigi palsu, dan dalam bedah ortopedi sebagai bahan perekat sendi buatan. Zirconia (ZrO2) telah banyak digunakan pada aplikasi medis karena memiliki banyak kelebihan seperti kekerasan dan kekuatan mekanik yang tinggi, resistansi terhadap abrasi, resistansi terhadap kerusakan fisik, dan biokompatibilitas. Pada penelitian ini, komposit semen tulang akrilik dibuat dengan mencampurkan serbuk PMMA dan zirconia. Untuk menentukan kekuatan mekanik komposit semen tulang akrilik, uji kekuatan tarik diametral (DTS) dan densitas dilakukan. Penelitian ini menggunakan kombinasi metode Taguchi, PCR-TOPSIS dan Algoritma Genetika untuk menyelesaikan persoalan multirespon. Desain eksperimen dirancang menggunakan metode Taguchi dan didapatkan
Orthogonal Array (OA) L16 (45). Nilai dari variabel respon yang dihasilkan akan diubah menjadi nilai PCR-TOPSIS. Nilai ini digunakan sebagai parameter untuk menentukan solusi optimal komposit PMMA-zirconia menggunakan Algoritma Genetika (AG). Solusi optimal yang didapatkan berdasarkan kombinasi tiga metode ini adalah persentase zirconia sebanyak 5%, suhu sintering sebesar 157o C dan waktu sintering selama 75 menit.
Kata Kunci: PMMA, zirconia, densitas relatif, DTS, Taguchi, PCR-TOPSIS, AG xiii + 61 halaman; 8 gambar; 22 tabel; 11 lampiran
Daftar Pustaka : 10 (1995-2015)
commit to user ABSTRACT
Ryan Dwi Yuliastomo, NIM: I 0310038. MULTIRESPONSES OPTIMIZATION USING TAGUCHI, PCR-TOPSIS, AND GENETIC ALGORITHM METHOD (CASE STUDY: DIAMETRAL TENSILE STRENGTH AND RELATIVE DENSITY OF BIOCOMPOSITE PMMA-ZIRCONIA), Essay. Surakarta: Industrial Engineering Departement of Engineering Faculty, Sebelas Maret University, August 2015.
Acrylic bone cements of poly (methylmethacrylate) (PMMA) have been used for more than 40 years in dental implantology for expansion of dental implants, at maxillofacial prosthesis as gentamicin loaded beads, at prosthetics for fixing partial dentures, and in orthopedic surgery for the fixation of artificial joints with encouraging results. Zirconia (ZrO2) has been widely used in medical application because of their chemical and physical properties such as excellent refractoriness, chemical resistance, good mechanical strength, low thermal conductivity at high temperature, and good thermal stability. In this research, composite acrylic bone cement reinforced with bioceramic was prepared by mixing beads of PMMA and zirconia powder. Diametral tensile strength (DTS) and relative density are tests to determine the mechanical properties of composite. To solve this multi-response problem, Taguchi, PCR-TOPSIS (Process Capability Ratio-Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution), and GA (Genetic Algorthm) is combined. Experiments have been carried out using Taguchi L16 (45) orthogonal array. The value of response variables have been transformed into PCR-TOPSIS. This new variable and its function are used to find the global optimum solution of composite PMAA-zirconia by using GA. According these three method global optimum of composite PMMA-zirconia are 5% of zirconia, 1570C temperature, and 75 minutes sintering duration.
Keywords: PMMA, zirconia, relative density, DTS, Taguchi, PCR-TOPSIS, GA xiii+ 61 pages;8 pictures; 22 tables; 11 attachments
References : 26 (1995-2015)
commit to user
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-3 1.3 Tujuan Penelitian ... I-3 1.4 Manfaat Penelitian ... I-4 1.5 Batasan Masalah ... I-4 1.6 Asumsi Penelitian ... I-4 1.7 Sistematika Penulisan ... I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tulang ... II-1 2.1.1 Definisi Tulang ... II-1 2.1.2 Semen Tulang (Bone Cement) ... II-2 2.1.3 Aplikasi Bone Cement sebagai Bone Filler ... II-3
2.2 Zirconia (ZrO2)... II-5 2.2.1 Pengertian Zirconia (ZrO2) ... II-5 2.2.2 Fase Zirconia (Monoklinik, Tetragonal dan Kubik) II-6 2.2.3 Karakteristik Biologi ... II-7 2.3 Polymethylmethacrylate (PMMA) ... II-8 2.3.1 Karakteristik PMMA ... II-8 2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan PMMA Sebagai
Implan Tulang ... II-9 2.4 Sintering ... II-10 2.5 Diametral Tensile Strength (DTS) ... II-12
commit to user
2.6 Densitas ... II-13 2.7 Metode Taguchi ... II-14
2.7.1 Optimasi Setting Level kasus Multirespon pada Metode Taguchi ... II-16 2.7.2 Filosofi dan Kelebihan dari Metode Taguchi ... II-17 2.8 PCR-TOPSIS ... II-19 2.9 Algoritma Genetika ... II-20 2.9.1 Prosedur Inisialisasi ... II-21 2.9.2 Fungsi Evaluasi ... II-21 2.9.3 Seleksi ... II-22 2.9.4 Rekombinasi ... II-22 2.9.5 Mutasi ... II-23 2.9.6 Penentuan Parameter ... II-23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tahap Awal Penelitian ... III-3 3.1.1 Studi Literatur ... III-3 3.1.2 Menentukan Latar Belakang Masalah ... III-3 3.1.3 Menentukan Tujuan dan Manfaat Penelitian ... III-4 3.2 Tahap Perancangan Eksperimen ... III-4 3.2.1 Identifikasi Karakteristik Kualitas Semen Tulang .. III-4 3.2.2 Penentuan Setting Level Faktor ... III-4 3.2.3 Penentuan Orthogonal Array (OA) ... III-5 3.3 Tahap Pelaksanaan Eksperimen ... III-6 3.3.1 Persiapan Eksperimen ... III-6 3.3.2 Pelaksanaan Eksperimen Pembuatan Spesimen... III-6 3.4 Tahap Pengumpulan dan Pengolahan Data ... III-7 3.4.1 Pengujian Hasil Eksperimen dan Pendataan Hasil . III-7 3.4.2 Optimasi Setting Level ... III-8 3.5 Tahap Akhir Penelitian ... III-8 3.5.1 Analisis dan Intepretasi Hasil... III-8 3.5.2 Kesimpulan dan Saran... III-9
commit to user
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Pengumpulan Data ... IV-1 4.1.1 Setting Level Faktor berpengaruh ... IV-1 4.1.2 Penentuan Orthogonal Array ... IV-2 4.1.3 Hasil Pengujian Spesimen ... IV-4 4.2 Pengolahan Data Hasil Eksperimen ... IV-6 4.2.1 Metode Taguchi ... IV-6 4.2.2 Menghitung PCR-TOPSIS Karakteristik Kualitas . IV-8 4.2.3 Menentukan Fungsi Kuadratik Z ... IV-10 4.2.4 Mencari Setting Level Faktor Optimal Menggunakan
Metode Algoritma Genetika (AG) ... IV-12 4.2.5 Membandingkan Taksiran Nilai Setting Level Faktor
Optimal Setiap Respon Antara Metode Taguchi PCR-TOPSIS dan Kombinasinya dengan Algoritma Genetika ... IV- 19
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
5.1 Analisis Setting Level Optimal ... V-1 5.2 Analisis Proses Kompaksi dan Non Kompaksi ... V-3
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan ... VI-1 6.2 Saran ... VI-1
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
commit to user
DAFTAR TABEL
BAB II
Tabel 2.1 Orthogonal Array L8(27) ... II-15
BAB IV
Tabel 4.1 Faktor dan Level Eksperimen ... IV-1 Tabel 4.2 Matriks Orthogonal L16 ... IV-3 Tabel 4.3 Matriks Ortogonal Array ... IV-3 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan DTS ... IV-4 Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Densitas Relatif ... IV-5 Tabel 4.6 Hasil Perhitungan S/N Ratio DTS ... IV-7 Tabel 4.7 Perhitungan S/N Ratio Densitas Relatif ... IV-7 Tabel 4.8 Perhitungan PCR-SNR Karakteristik Kualitas DTS ... IV-8 Tabel 4.9 Perhitungan PCR-SNR Karakteristik Kualitas Densitas ... IV-9 Tabel 4.10 Perhitungan PCR-TOPSIS ... IV-10 Tabel 4.11 Perhitungan Fungsi Kuadratik Z ... IV-11 Tabel 4.12 Perhitungan Fitness Relatif dan Fitness Kumulatif ... IV-13 Tabel 4.13 Bilangan Acak dan Kromosom Hasil Seleksi ... IV-13 Tabel 4.14 Bilangan Acak Rekombinasi ... IV-14 Tabel 4.15 Kromosom Hasil Rekombinasi ... IV-15 Tabel 4.16 Bilangan Acak Mutasi ... IV-16 Tabel 4.17 Kromosom Hasil Mutasi ... IV-16 Tabel 4.18 Bilangan Acak Pelestarian ... IV-17 Tabel 4.19 Kromosom Akhir Generasi ke- 1 ... IV-18 Tabel 4.20 Hasil Optimasi Algoritma Genetika ... IV-19 Tabel 4.21 Perbandingan Taksiran Nilai Optimal ... IV-20
commit to user
DA FTAR GAMBAR
BAB II
Gambar 2.1 Vertebroplasty ... II-4 Gambar 2.2 Kyphoplasty ... II-4 Gambar 2.3 Vesselplasty ... II-5 Gambar 2.4 Struktur Kristal Monoklinik (a), Tetragonal (b) dan Kubik (c) ... II-7 Gambar 2.5 Serbuk PMMA... II-9 Gambar 2.6 Diametral Tensile Strength... II-12 Gambar 2.7 Area Anak yang Mungkin ... II-23
BAB III
Gambar 3.1 Flowchart Metodologi Penelitian ... III-1
