PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI PARAMETER

(1)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI PARAMETER

PROSES PEMESINAN UNTUK MEMINIMALKAN WAKTU

PRODUKSI DAN DAMPAK LINGKUNGAN PADA

ALGORITMA PENENTUAN LOT SIZE DAN MANAJEMEN

TOOL

Skripsi

AULIA HAMADA

I 0312015

PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

(2)

commit to user

PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI PARAMETER

PROSES PEMESINAN UNTUK MEMINIMALKAN WAKTU

PRODUKSI DAN DAMPAK LINGKUNGAN PADA

ALGORITMA PENENTUAN LOT SIZE DAN MANAJEMEN

TOOL

Skripsi

Sebagai Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

AULIA HAMADA

I 0312015

PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

(3)

(4)

(5)

(6)

commit to user

vii KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan berkah dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi dengan judul “Pengembangan Model Optimisasi Parameter Proses Pemesinan untuk Meminimalkan Waktu Produksi dan Dampak Lingkungan pada Algoritma Penentuan Lot Size dan Manajemen Tool” ini dengan baik. Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik.

Laporan Skripsi ini dapat terselesaikan berkat bimbingan, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih atas bimbingan, bantuan, dan dukungan yang tak ternilai kepada pihak-pihak berikut:

1. Allah SWT atas limpahan berkah dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Papa, Mama, Uni, Bela, Farras, Macici, dan Bapak Kawet yang selalu memberikan kasih sayang, cinta, semangat, dukungan, nasehat, dan doanya untuk selalu memberikan yang terbaik.

3. Abang Iboy yang selalu memberikan semangat, dukungan, nasehat, dan doanya.

4. Bapak Dr. Ir. Wahyudi Sutopo, S.T., M.Si. IPM selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.

5. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing skripsi dan pembimbing akademik 2014-2016, atas segala bimbingan, arahan, dan waktu selama menyelesaikan laporan skripsi serta nasihat dan arahan mengenai perkuliahan.

6. Bapak Wakhid Ahmad Jauhari, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing atas segala bimbingan, arahan, dan waktu selama menyelesaikan laporan skripsi. 7. Ibu Azizah Aisyati S.T., M.T. selaku pembimbing akademik 2012-2013, atas

nasihat dan arahan mengenai perkuliahan.

8. Ibu Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE dan Ibu Fakhrina Fahma, STP., M.T. selaku penguji yang telah memberikan kritik dan saran terhadap penelitian ini.

(7)

commit to user

viii 9. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Program Studi Sarjana Teknik Industri UNS atas semua ilmu dan motivasi selama penulis mengikuti proses perkuliahan di TI UNS.

10. Kakak Tingkat, Mbak Arum, yang telah meluangkan waktu untuk memberikan dukungan, bimbingan, serta nasehat dalam mengerjakan skripsi. 11. Seluruh Karyawan TU TI UNS atas segala bantuan administrasinya.

12. Sheila, Eva, Okti, dan Ani, teman-teman ciwis yang selalu memberikan semangat, mendoakan, dan membantu dalam mengerjakan skripsi ini. 13. Ela dan Yogan yang sama sama berjuang dalam mengerjakan skripsi

walaupun berada di kota yang berbeda, yang selalu memberikan semangat dan doa agar dapat menyelesaikan skripsi dengan baik.

14. Teman-teman seperjuangan bimbingan, Aris, Ibnu, Karin, dan Christin, atas bantuan, motivasi, dan dukungannya.

15. Keluarga besar Angkatan Teknik Industri 2012 (ATILAS 2012), atas waktu, motivasi, kebersamaan, kehangatan, dan keceriaan yang luar biasa. Sukses untuk kita semua.

16. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, atas bantuan, doa, semangat, dan dukungan yang telah diberikan.

Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri untuk segala masukan, kritik, dan saran. Semoga laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Aamiin…

Surakarta, 21 Oktober 2016

(8)

commit to user

v

ABSTRAK

Aulia Hamada, I0312015. PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI PARAMETER PROSES PEMESINAN UNTUK MEMINIMALKAN

WAKTU PRODUKSI DAN DAMPAK LINGKUNGAN PADA

ALGORITMA PENENTUAN LOT SIZE DAN MANAJEMEN TOOL. Skripsi. Surakarta: Program Studi Sarjana Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2016.

Penentuan lot size, parameter pemesinan, dan alokasi tool dapat mempengaruhi biaya produksi. Dengan mempertimbangkan penentuan lot size, parameter pemesinan, dan alokasi tool dalam memproduksi sebuah komponen dapat meminimalkan biaya produksi. Penentuan parameter pemesinan akan mempengaruhi waktu pemesinan yang selanjutnya akan mempengaruhi biaya produksi. Namun, penentuan parameter tersebut tidak hanya mempengaruhi waktu pemesinan, tetapi juga mempengaruhi dampak lingkungan yang dihasilkan. ISO telah mengusulkan sistem manajemen lingkungan untuk meminimalkan kerusakan lingkungan akibat industri sehingga dampak lingkungan perlu dipertimbangkan dalam penentuan parameter pemesinan. Pada penelitian ini dikembangkan model dengan fungsi tujuan minimasi waktu produksi dan dampak lingkungan untuk menentukan parameter pemesinan yang optimal pada algoritma penentuan lot size parameter pemesinan, dan alokasi tool untuk meminimalkan biaya produksi. Waktu produksi terdiri dari waktu pemesinan dan waktu penggantian tool. Umur pahat, daya mesin, dan kekasaran permukaan menjadi faktor yang mempengaruhi penentuan parameter pemesinan. Parameter pemesinan yang digunakan yaitu kecepatan potong dan kecepatan pemakanan. Dampak lingkungan diperoleh dengan mengkonversi beban lingkungan menjadi nilai kuantitatif menggunakan eco-indicator 99. Contoh numerik diberikan untuk mendemonstrasikan model yang dikembangkan, penyelesaian contoh numerik dilakukan dengan menggunakan software Crystal Ball.

Kata Kunci : optimisasi, parameter pemesinan, dampak lingkungan,

eco-indicator 99, turning

xvi+ 83 halaman; 19 gambar; 41 tabel Daftar pustaka: 20 (1989-2015)

(9)

commit to user

vi

ABSTRACT

Aulia Hamada, NIM: I0312015. DEVELOPMENT AN OPTIMIZATION

MODEL OF MACHINING PARAMETERS TO MINIMIZING

PRODUCTION TIME AND ENVIRONMENTAL IMPACT TO THE ALGORITHM IN DETERMINING LOT SIZE AND TOOL MANAGEMENT. Thesis. Surakarta: Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, October 2016.

Determination of the lot size, machining parameters, and tool allocation have a significant impact on the cost of production. The company should carefully pay attention to the determination of the lot size, machining parameters, and allocation tool in producing a component so they can minimize production costs.Determination of machining parameters will affect the machining time which in turn will affect the cost of production.However, the determination of machining parameters not only affect the machining time, but also affect the resulting environmental impacts.ISO has proposed environmental management system to minimize environmental impact caused by industry. Hence, the environmental impacts need to be considered in the determination of machining parameters.This study developed an optimization model of machining parameters in order to minimize production time and environmental impact to the algorithm in determining lot size, machining parameters, and allocation tool to minimize production costs.Production time consisted of machining time and tool changing time.Tool life, machine power, and surface roughness are three constraints that affect the determination of machining parameters consists of cutting speed and feed rate.The environmental impact is obtained by converting the environmental burdens into a quantitative value using eco indicator 99.Numerical example is given to demonstrate the implementation of using Crystal Ball software.

Keywords: optimization, machining parameters, environmental impact,

eco-indicator-99, turning

xvi + 83 pages; 19 figures; 41 tables References : 20 (1989-2015)

(10)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user ix

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... v ABSTRACT ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR ISTILAH ... xv

BAB I PENDAHULUAN I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-4 1.3 Tujuan Penelitian ... I-4 1.4 Manfaat Penelitian ... I-4 1.5 Batasan Masalah ... I-5 1.6 Asumsi ... I-5 1.7 Sistematika Penulisan ... I-5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1

2.1 Pemodelan Sistem ... II-1 2.2 Lot Sizing ... II-2 2.2.1 Metode Ecinimic Order Quantity (EOQ) ... II-2 2.2.2 Metode Period Order Quantity (POQ) ... II-4 2.3 Proses Pemesinan ... II-4 2.3.1 Klasifikasi Proses Pemesinan ... II-5 2.3.2 Elemen Dasar Proses ... II-6 2.3.3 Proses Pemesinan Turning ... II-7 2.3.4 Optimisasi Proses Pemesinan ... II-8 2.4 Mesin CNC (Computer Numerical Control) ... II-9 2.5 Tool Life (Umur Pahat) ... II-12 2.6 Eco-Indicator 99 ... II-14 2.7 Multi-Objective Optimization ... II-17 2.8 Model M. Selim Akturk Dan Siraceddin Onen (1999) ... II-20

(11)

commit to user

x 2.9 Model Qian Yi, Congbo Li, Ying Tang, Dan Xingzheng Chen

(2015) ... II-26 2.10 Model Donald A. Bradley, Felipe Roman, Bert Bras, Dan Tina A.

Guldberg (2006) ... II-29 BAB III METODOLOGI PENELITIAN III-1

3.1 Tahap Identifikasi Awal ... III-2 3.1.1 Studi Literatur ... III-2 3.1.2 Penentuan Latar Belakang ... III-2 3.1.3 Perumusan Masalah ... III-3 3.1.4 Penentuan Tujuan ... III-3 3.1.5 Penentuan Manfaat ... III-3 3.1.6 Penentuan Batasan Masalah dan Asumsi yang Digunakan III-3 3.2 Tahap Pengembangan Model ... III-3 3.2.1 Penentuan Komponen Model dan Operasi Sistem ... III-4 3.2.2 Formulasi Model ... III-4 3.2.3 Validasi Model ... III-4 3.2.4 Contoh Numerik ... III-4 3.3 Tahap Analisis dan Inerpretasi Hasil ... III-4 3.4 Tahap Penarikan Kesimpilan dan Saran ... III-5 BAB IV PENGEMBANGAN MODEL IV-1

4.1 Deskripsi Sistem ... IV-1 4.1.1 Komponen dalam Sistem ... IV-1 4.1.2 Model Operasi Sistem ... IV-5 4.2 Formulasi Model ... IV-8 4.3 Validasi ... IV-10 4.4 Contoh Numerik ... IV-12 4.5 Perbandingan Biaya dan Hasil Optimisasi Parameter ... IV-19 BAB V ANALISIS MODEL V-1

5.1 Skenario Pengubahan Nilai Parameter ... V-1 5.2 Pengaruh Terhadap Model Yang Dikembangkan ... V-4 5.2.1 Pengaruh Terhadap Variabel Keputusan ... V-4 5.2.2 Pengaruh Terhadap Fungsi Tujuan ... V-6

(12)

commit to user

xi 5.3 Pengaruh Terhadap Fungsi Tujuan Minimasi Biaya Produksi .... V-8 5.4 Pengaruh Biaya Keterlambatan Tiap Menit (G) ... V-10 5.5 Analisis Model yang Dikembangkan ... V-13 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI-1 6.1 Kesimpulan ... VI-1 6.2 Saran ... VI-2 DAFTAR PUSTAKA VII-1

(13)

commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Simbol dalam Influence Diagram ... II-1 Tabel 2.2. Klasifikasi Proses Pemesinan Menurut Jenis Gerakan Relatif Pahat/Perkakas Potong Terhadap Benda kerja ... II-6 Tabel 2.3. Jenis Tool HSS Berdasarka Bentuknya ... II-8 Tabel 2.4. Data Konstanta eco-indicator 99 ... II-31 Tabel 4.1. Data Parameter ... IV-13 Tabel 4.2. Penugasan Operasi-Tool yang mungkin ... IV-13 Tabel 4.3. Data operasi ... IV-13 Tabel 4.4. Informasi Tool ... IV-14 Tabel 4.5. Data Eksponen dan Koefisien dari Tool yang Tersedia ... IV-14 Tabel 4.6. Data Parameter Beban Lingkungan ... IV-14 Tabel 4.7. Hasil Optimisasi Parameter Pemesinan, SMOP, dan 𝑈_𝑖𝑗𝑝 Komponen

1 ... IV-15 Tabel 4.8. Hasil Optimisasi Parameter Pemesinan, SMOP, dan 𝑈_𝑖𝑗𝑝 Komponen

2 ... IV-15 Tabel 4.9. Hasil Optimisasi Minimasi dan Maksimasi Waktu Produksi dan Dampak

Lingkungan ... IV-16 Tabel 4.10. Hasil Algoritma Langkah 1-4 Komponen 1 ... IV-17 Tabel 4.11. Hasil Algoritma Langkah 1-4 Komponen 2 ... IV-18 Tabel 4.12. Hasil Optimal yang Terpilih Komponen 1 ... IV-18 Tabel 4.13. Hasil Optimal yang Terpilih Komponen 2 ... IV-18 Tabel 4.14. Hasil Optimal yang Terpilih Komponen 1 ... IV-19 Tabel 4.15. Hasil Optimal yang Terpilih Komponen 2 ... IV-19 Tabel 5.1. Skenario Perubahan Parameter Komponen 1 Operasi 2 ... V-2 Tabel 5.2. Skenario Perubahan Parameter Komponen 2 Operasi 4 ... V-2 Tabel 5.3. Data Parameter ... V-2 Tabel 5.4. Data Operasi ... V-2 Tabel 5.5. Data Eksponen dan Koefisien dari Tool yang Tersedia ... V-3 Tabel 5.6. Informasi Tool ... V-3 Tabel 5.7. Data Parameter Beban Lingkungan ... V-3

(14)

commit to user

xiii Tabel 5.8. Data Pengali Eco-indicator 99 ... V-3 Tabel 5.9. Nilai Kecepatan Potong (vijp) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 1 ... V-5 Tabel 5.10. Nilai Kecepatan Potong (vijp) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 2 ... V-5 Tabel 5.11. Nilai Kecepatan Pemakanan (fijp) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 1 ... V-5 Tabel 5.12. Nilai Kecepatan Pemakanan (fijp) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 2 ... V-5 Tabel 5.13. Nilai Waktu Produksi (Tp) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 1 ... V-7 Tabel 5.14. Nilai Waktu Produksi (Tp) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 2 ... V-7 Tabel 5.15. Nilai Dampak Lingkungan (EI) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 1 ... V-7 Tabel 5.16. Nilai Dampak Lingkungan (EI) Terhadap Pengubahan Parameter

Komponen 2 ... V-7 Tabel 5.17. Penugasan Operasi-Tool pada Komponen 1 Operasi 2 dan Komponen

2 Operasi 4 ... V-9 Tabel 5.18. Alokasi Tool Terhadap Pengubahan Parameter Komponen 1 ... V-9 Tabel 5.19. Alokasi Tool Terhadap Pengubahan Parameter Komponen 2 ... V-9 Tabel 5.20. Biaya Produksi Terhadap Pengubahan Parameter Komponen 1 ... V-15 Tabel 5.21. Biaya Produksi Terhadap Pengubahan Parameter Komponen 2 .. V-15

(15)

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Metode EOQ ... II-3 Gambar 2.2. Keausan Sisi Pahat ... II-13 Gambar 2.3. (a) Keausan Kawah dan Keausan Tepi yang Terjadi Pada Pahat

Karbida ... II-14 Gambar 2.4. (b) Pertumbuhan Keausan Sebagai Fungsi dari Waktu Pemotongan

. ... II-14 Gambar 3.1. Flowchart Metodologi Penelitian... III-1 Gambar 4.1. Flowchart Algoritma Penelitian Akturk dan Selim ... IV-2 Gambar 4.2. Influence Diagram... IV-5 Gambar 4.3. Ilustrasi Sistem ... IV-6 Gambar 4.4. Sistem Pemesinan CNC ... IV-87 Gambar 5.1. Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Kecepatan Potong

Komponen 1 ... V-10 Gambar 5.2. Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Kecepatan Pemakanan

Komponen 1 ... V-10 Gambar 5.3. Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Kecepatan Potong

Komponen 2 ... V-11 Gambar 5.4. Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Kecepatan Pemakanan

Komponen 2 ... V-11 Gambar 5.5. Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Waktu Pemesinan

Komponen 1 ... V-13 Gambar 5.6. Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Penggunaan Tool

Rata-rata Komponen 1 ... V-13 Gambar 5.7. Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Waktu Pemesinan

Komponen 2 ... V-13 Gambar 5.8.Grafik Pengubahan Nilai Parameter Terhadap Penggunaan Tool

Rata-rata Komponen 2 ... V-14 Gambar 5.9.Grafik Biaya Produksi Skenario Perubahan Komponen 1 ... V-15 Gambar 5.10. Grafik Biaya Produksi Skenario Perubahan Komponen 2 ... V-16

(16)

commit to user

xv

DAFTAR ISTILAH

Multi-Objective Optimizations : Metode penyelesaian persoalan optimasi yang terdiri lebih dari satu fungsi tujuan secara simultan (bersamaan)

Lot size : Lot size atau ukuran lot adalah suatu teknik yang digunakan untuk menentukan ukuran kuantitas pemesanan

Tool life : Tool life atau umur pahat adalah ukuran lamanya suatu pahat dapat memotong benda kerja dengan memuaskan, dalam arti pahat tidak menjadi aus Eco-indicator : Bilangan yang menyatakan beban lingkungan dari

produk atau proses.

CNC : CNC atau Computer Numerical Control adalah

alat pemesinan otomatis yang sering digunakan di berbagai industri yang dilengkapi dengan komputer yang berperan sebagai pengendali proses pada mesin perkakas.

Cutting speed : Cutting speed atau panjang ukuran lilitan alat potong terhadap benda kerja atau dapat juga disamakan dengan panjang total yang terpotong dalam ukuran meter yang diperkirakan apabila alat potong berputar selama satu menit.

Feed rate : Feed rate atau kecepatan pemakanan adakah kecepatan yang dibutuhkan alat potong untuk bergerak secara linear memotong benda kerja tiap radian per menit.

LCA : LCA atau Life Cycle Analysis merupakan analisis

lingkungan dari semua fase siklus hidup. Disposal Scenario : Metode pengolahan limbah.

(17)

commit to user

xvi Landfillable waste : Metode pengolahan limbah yang dilakukan dengan cara menimbun limbah tersebut kedalam tanah

Recycling : Metode pengolahan bahan dengan melakukan pengolahan kembali atau mendaur ulang bahan. Special waste : Metode pengolahan limbah yang dilakukan