PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI PERANCANGAN GELAS PLASTIK UNTUK AIR MINUM DALAM KEMASAN DENGAN PENDEKATAN DESIGN FOR ENVIRONMENT (DFE)

commit to user i

GELAS PLASTIK UNTUK AIR MINUM DALAM KEMASAN DENGAN PENDEKATAN DESIGN FOR ENVIRONMENT

(DFE)

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ANGGUN TRI KUSUMANINGRUM I 0308001

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013

commit to user

I - 1

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang topik yang akan dibahas pada penelitian, perumusan masalah yang digunakan, tujuan, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi, serta sistematika penulisan yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir.

1.1 Latar Belakang

Dalam beberapa tahun belakangan ini, isu mengenai lingkungan menjadi isu penting yang sering diperbincangkan. Seiring dengan pertambahan jumlah manusia dan industri maka isu lingkungan semakin tersebar luas. Pemanasan global dan penipisan lapisan ozon merupakan permasalahan lingkungan yang membahayakan (Eltayeb dan Zailani, 2009). Isu lingkungan ini telah meningkat dan terintegrasi dengan perdagangan internasional, sehingga permintaan pasar dan konsumen di dunia terhadap produk yang ramah lingkungan pun meningkat (Anbumozhi dan Kanda, 2005).

Banyak perusahaan berusaha untuk lebih ramah lingkungan selain juga berusaha agar biaya produksi yang dibutuhkan lebih kompetitif. Keputusan mengenai dimensi produk memberikan kontribusi terhadap biaya produksi dan dampak lingkungan, yaitu dengan perhitungan dimensi produk yang tepat menyebabkan tidak banyak bahan baku yang terbuang sehingga menghemat biaya produksi dan ramah lingkungan. Keputusan ini biasanya dibuat tanpa pengetahuan kuantitatif yang cukup terhadap efek yang ditimbulkan terhadap produksi (Bradley dkk., 2006). Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah model desain produk yang tidak hanya mempertimbangkan aspek manufaktur, namun juga dampak lingkungan yang ditimbulkan.

Design for Environment (DFE) merupakan sebuah pendekatan yang digunakan dalam merancang produk. DFE merupakan sebuah pendekatan sistematis dengan mempertimbangkan aspek lingkungan, kesehatan, keselamatan, serta kemampuan sustainable yang baik terhadap produk maupun siklus hidup

commit to user

I - 2

(Fiksel, 2009). Menurut Nowosielski dkk. (2007), DFE disebut juga dengan ecodesign, environmental design, ecological design, sustainable product design, atau green design. Dikarenakan pendekatan DFE lebih fokus pada permasalahan lingkungan, maka pendekatan ini sesuai untuk digunakan dalam penelitian ini agar dihasilkan produk yang ramah lingkungan dengan harga yang kompetitif.

DFE dapat diaplikasikan pada berbagai bidang industri. Menurut Fiksel (2009), industri yang telah mengaplikasikan DFE adalah industri peralatan elektronik, transportasi, kimia, farmasi, makanan dan minuman, produksi material, produksi energi, serta jasa. Makanan dan minuman merupakan kebutuhan pokok manusia, maka permintaan akan produk ini setiap hari akan semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah manusia. Oleh karena itu, dibutuhkan produksi yang besar dan berkelanjutan untuk memenuhi permintaan masyarakat tersebut. Untuk sampai ke tangan konsumen dalam keadaan bersih dan aman dikonsumsi, makanan dan minuman tersebut harus dikemas dalam suatu kemasan yang bersih dan ramah lingkungan.

Kemasan bekas pakai merupakan komponen terbesar dalam sampah padat dengan jumlah hampir sepertiga dari sampah padat perkotaan (Thurston dkk., 1994). Material yang sering digunakan untuk membuat kemasan adalah plastik.

Plastik menjadi material yang banyak diminati karena kelebihan-kelebihan material ini dibandingkan material lainnya. Kelebihan tersebut diantaranya adalah plastik dapat diproses menjadi berbagai macam bentuk dan ukuran, ringan, tahan dengan berbagai suhu (panas dan dingin), mudah dibawa, tahan air, serta mudah didaur ulang dengan menggunakan energi dan bahan kimia yang sedikit (John, 1972). Walaupun plastik memiliki kelebihan dibandingkan material pengemasan lainnya, plastik juga memiliki kekurangan. Kekurangan plastik adalah sulit diurai jika dibuang ke tempat pembuangan akhir. Oleh karena itu, untuk meminimasi dampak lingkungan dari sampah plastik, harus dilakukan daur ulang material plastik menjadi produk yang berguna.

Penelitian ini dilakukan di PT. Supratama Aneka Industri yang merupakan industri manufaktur yang memproduksi kemasan makanan dan minuman berbahan baku plastik. Salah satu produk yang dihasilkan adalah gelas plastik

commit to user

I - 3

dengan berbagai macam bentuk dan ukuran, seperti gelas bening, gelas putih, gelas ukuran 200 ml, gelas ukuran 175 ml, gelas ukuran 235 ml, dan lain-lain.

Dalam penelitian ini, gelas plastik yang akan digunakan sebagai studi kasus adalah gelas plastik berwarna putih dengan ukuran 200 ml atau di perusahaan disebut dengan gelas PC200R. Gelas ini dipilih karena banyak diproduksi oleh perusahaan.

Selama ini, PT. Supratama Aneka Industri tidak menggunakan standar nasional ataupun internasional tertentu dalam merancang dan melakukan pengujian terhadap produk yang dihasilkan. Standar yang digunakan adalah berdasarkan pengalaman perusahaan. Padahal, terdapat SNI (Standar Nasional Indonesia) yang mengatur tentang standar gelas plastik untuk air minum dalam kemasan, yaitu SNI Nomor 12-4259-2004. Standar yang diatur dalam SNI tersebut adalah standar mengenai syarat mutu, cara pengambilan contoh, cara uji, syarat lulus uji, pengemasan, penandaan gelas plastik, dan beberapa metode pengujian produk, seperti uji tekan, uji jatuh, uji visual, dan uji kapasitas. Uji visual merupakan uji yang telah dilakukan oleh perusahaan dalam pengujian terhadap produk yang mereka hasilkan. Dengan melakukan uji visual maka akan didapatkan produk yang cacat dan tidak memenuhi standar perusahaan.

Sedangkan uji jatuh dan uji tekan hanya dilakukan jika terdapat permintaan tertentu dari konsumen. Dalam uji tekan, terdapat standar mengenai kekuatan minimum yang dapat diterima produk apabila diberi tekanan tertentu. Kekuatan produk ini dipengaruhi oleh dimensi produk tersebut sehingga diperlukan penentuan dimensi produk yang tepat agar menghasilkan kekuatan yang sesuai dengan SNI yang berlaku. Tujuan utama perusahaan adalah memberikan kepuasan kepada konsumen untuk menghasilkan produk dengan kualitas tinggi, higienis, dan ramah lingkungan. Namun, permasalahan yang dihadapi perusahaan saat ini adalah merancang gelas plastik untuk air minum dalam kemasan yang tidak hanya memenuhi standar tetapi juga ramah lingkungan.

Selain pengujian tersebut, di perusahaan juga dilakukan pengujian suhu terhadap produk yang telah dihasilkan. Pengujian dilakukan terhadap produk yang nantinya akan digunakan oleh konsumen untuk diisi minuman dengan suhu yang

commit to user

I - 4

tinggi. Dengan perhitungan ketebalan yang tepat maka produk dapat menahan suhu air sehingga gelas tidak pecah atau penyok. Sehingga faktor suhu juga harus dipertimbangan dalam menentukan ketebalan produk.

Pada penelitian sebelumnya, Giudice dkk. (2005) telah mengembangkan sebuah model pemilihan material dengan memperhatikan siklus hidup produk tersebut. Model tersebut digunakan untuk menentukan dampak lingkungan siklus hidup produk. Penelitian tersebut difokuskan pada pemilihan material tanpa mempertimbangkan variabel desain seperti ketebalan produk sebagai variabel keputusan. Selain itu, pada penelitian tersebut dikembangkan sebuah model yang berlaku umum, tidak ditentukan secara spesifik jenis produk yang akan dirancang.

Pada penelitian ini, akan dikembangkan suatu model optimisasi perancangan produk untuk menentukan ketebalan gelas plastik dengan tujuan untuk memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan yang ditimbulkan.

Menurut penelitian yang telah dilakukan oleh Ríos (2003), material daur ulang bukanlah material yang memiliki kualitas yang buruk. Oleh karena itu, material daur ulang dapat digunakan untuk memproduksi suatu produk baru tanpa mempengaruhi kualitas produk secara signifikan. Selama ini PT. Supratama Aneka Industri telah menggunakan material campuran antara material baru dan daur ulang sebagai bahan baku dalam pembuatan produk baru. Material baru yang digunakan adalah bijih plastik yang dihasilkan melalui proses ekstraksi material.

Material ini diperoleh oleh PT. Supratama Aneka Industri dengan membeli ke perusahaan lain. Sedangkan material daur ulang berasal dari produk cacat dan sisa lembaran plastik yang tidak dapat digunakan untuk membuat produk baru pada perusahaan tersebut. Pada penelitian ini, selain untuk menentukan ketebalan optimal gelas plastik, juga akan ditentukan proporsi antara penggunaan material baru dan daur ulang.

commit to user

I - 5 1.2 Perumusan Masalah

Masalah yang akan diselesaikan dalam penelitian tugas akhir ini adalah:

Bagaimana model optimisasi perancangan gelas plastik untuk air minum dalam kemasan dengan pendekatan Design for Environment (DFE) untuk menentukan ketebalan gelas plastik dan proporsi antara penggunaan material baru dan daur ulang sehingga dapat memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan?

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dengan penelitian ini adalah menghasilkan model optimisasi perancangan gelas plastik untuk air minum dalam kemasan dengan pendekatan Design for Environment (DFE) untuk menentukan ketebalan gelas plastik dan proporsi antara penggunaan material baru dan daur ulang sehingga dapat memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan.

1.4 Manfaat

Manfaat yang ingin diperoleh melalui penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Memberikan kontribusi terhadap permasalahan lingkungan yang terjadi saat ini, yaitu mengenai penghematan penggunaan bahan baku dengan perhitungan dimensi produk yang tepat sehingga tidak banyak material yang terbuang, serta dengan menggunakan material daur ulang untuk menghasilkan produk baru.

2. Perusahaan dapat membuat model perancangan produk yang berkaitan dengan ketebalan produk serta proporsi penggunaan antara material baru dan daur ulang sehingga ramah lingkungan.

3. Perusahaan dapat menerapkan konsep green manufacturing dalam kegiatan produksinya dan meningkatkan kepercayaan konsumen terhadap produk yang dihasilkan.

commit to user

I - 6 1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Penaksiran dampak lingkungan yang dihasilkan dalam mendesain produk dilakukan dengan menggunakan eco-indicator 99.

2. Produk yang akan digunakan pada studi kasus model adalah gelas plastik jenis PC200R.

3. Ketebalan yang dihitung adalah ketebalan dinding dan alas gelas plastik.

4. Material yang akan digunakan pada studi kasus adalah polypropylene (PP).

5. Dampak lingkungan pada fase penggunaan produk oleh konsumen tidak dihitung dalam model karena sulit dinyatakan secara jelas.

6. Prinsip DFE yang digunakan dalam pengembangan model adalah Design for Dematerialization.

1.6 Asumsi

Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Ketebalan dinding dan alas gelas plastik adalah sama.

2. Gelas berbentuk tabung tanpa tutup.

3. Dalam daur hidup produk, pada fase akhir dinyatakan bahwa produk akan dibuang ke tempat pembuangan akhir.

4. Modulus elastisitas polypropylene (PP) diasumsikan membentuk kurva linier sebanding dengan proporsi material daur ulang yang digunakan sebagai campuran bahan baku pembuatan produk gelas plastik.

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan latar belakang mengenai permasalahan yang akan dibahas, perumusan masalah yang diangkat, tujuan dan manfaat yang ingin dicapai, serta batasan masalah dan asumsi yang digunakan.

commit to user

I - 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan info perusahaan dan landasan teori yang merupakan penjelasan secara terperinci mengenai teori-teori yang digunakan, sebagai landasan pemecahan masalah, serta memberikan penjelasan secara garis besar metode yang digunakan oleh penulis sebagai kerangka pemecahan masalah. Tinjauan pustaka ini diambil dari berbagai sumber.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini merupakan gambaran terstruktur tahap demi tahap proses pelaksanaan penelitian yang digambarkan dalam bentuk flowchart dan tiap tahapnya diberi penjelasan.

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini menguraikan data-data yang diperlukan untuk penyelesaian masalah dan cara pengolahan data yang dilakukan untuk mencapai tujuan penelitian.

BAB V ANALISIS

Bab ini berisi analisis berdasarkan pengolahan data sesuai permasalahan yang dirumuskan.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari permasalahan yang dibahas dan saran- saran untuk perbaikan maupun untuk penelitian selanjutnya.

commit to user

II - 1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini akan diuraikan mengenai gambaran umum perusahaan serta teori-teori yang mendukung untuk penyelesaian masalah serta analisis pada penelitian ini.

2.1 Gambaran Umum Perusahaan

Gambaran umum perusahaan ini berisi mengenai profil singkat perusahaan, serta proses produksi yang dilakukan perusahaan.

2.1.1 Profil PT. Supratama Aneka Industri

PT. Supratama Aneka Industri didirikan sejak 3 Mei 1995 oleh Notaris Mudhofir Hadi, SH dengan nomer akte notaris adalah 35. Perusahaan ini merupakan anak perusahaan dari Poly Unggul. Dahulu, Poly Unggul memiliki 3 (tiga) divisi, yaitu:

1) Divisi I memproduksi kemasan makanan dan minuman yang berbahan baku plastik.

2) Divisi II memproduksi pipa PVC.

3) Divisi III memproduksi kulit imitasi.

Namun sejak tahun 1995, masing-masing divisi ini berdiri sendiri dan membentuk perusahaan baru. Divisi I menjadi PT. Supratama Aneka Industri, divisi II menjadi PT. Lingkar Matra, sedangkan divisi III tetap menggunakan nama PT. Poly Unggul.

PT. Supratama Aneka Industri memiliki pabrik yang beralamat di Jalan Industri III Ujung Blok AH-8 Kompleks Industri Jatake Tangerang, Banten.

Perusahaan ini juga memiliki pabrik baru yang diresmikan pada tahun 2012 dimana pabrik ini berlokasi di daerah Solo, Jawa Tengah. Selain itu, perusahaan ini memiliki 2 (dua) kantor pemasaran yang berada di Jakarta dan Surabaya.

Perusahaan ini telah menjadi pemimpin pasar dalam industri pengemasan gelas plastik untuk air mineral. Selain memproduksi kemasan air mineral, PT.

Supratama Aneka Industri juga memproduksi kemasan soft drink, makanan

commit to user

II - 2

ringan, dan biskuit. Kemasan yang diproduksi akan dibuat sesuai dengan permintaan konsumen, baik ukuran, warna dan label kemasan.

2.1.2 Unit Produksi

Untuk menunjang proses produksi yang dilakukan perusahaan, ada beberapa unit produksi yang dimiliki oleh perusahaan. Unit produksi yang ada di PT. Supratama Aneka Industri adalah sebagai berikut:

1) Sheeting line

Pada unit produksi sheeting line, lembaran plastik dibuat dengan cara penggilingan (calendering). Penggilingan merupakan proses pembuatan lembaran yang tipis dengan cara mendesak bahan baku biji plastik diantara rol.

Bahan baku berupa biji plastik, scrap dan masterbatch (bila diperlukan warna tertentu) dilebur dan dipanaskan sebelum disalurkan ke mesin penggilingan.

Tebal lembaran yang dihasilkan tergantung pada celah antara kedua rol yang menggiling plastik dan kecepatan rol tersebut. Sebelum lembaran digulung, plastik akan melalui rol yang didinginkan dengan air, kemudian dipotong sesuai ukuran yang dikehendaki.

2) Thermoforming

Thermoforming terutama dimanfaatkan untuk membuat produk berdinding tipis dari bahan resin termoplastik. Pada proses ini, lembaran plastik dari sheeting line kemudian masuk ke cetakan di mesin thermoforming. Pada waktu cetakan ditutup, udara tekan mengembangkan lembaran plastik sehingga melekat pada dinding cetakan. Setelah didinginkan sebentar, plastik selama itu masih berada di bawah tekanan, tekanan udara diturunkan dan cetakan dibuka.

Produk dikeluarkan dari cetakan dan mesin terus mencetak secara kontinu hingga lembaran habis.

Mayoritas produk yang dihasilkan adalah gelas minuman dan insert nyam-nyam. Selain itu juga memproduksi gelas untuk diekspor. Produk yang dihasilkan melalui proses thermoforming bisa lebih tipis dibandingkan injection. Thermoforming juga lebih murah dibandingkan injection karena dalam sekali produksi bisa menghasilkan produk yang lebih banyak.

commit to user

II - 3 3) Injection

Pada proses injection, bahan baku berupa campuran antara biji plastik dan scrap dimasukkan kedalam karung kemudian disalurkan ke wadah yang berbentuk seperti corong. Selanjutnya bahan akan masuk ke ruang pemanas untuk mengalami plastisisasi. Ruang pemanas berbentuk bulat dengan corong mirip torpedo, sehingga bahan yang masuk merupakan lapisan yang cukup tipis agar dapat dipanaskan dengan cepat dan merata. Suhu ruang pemanas diatur antara 120-260°C, tergantung pada bahan yang digunakan dan besarnya cetakan. Panas berasal dari beberapa kumparan tegangan listrik. Ruang dan cetakan harus cukup kuat karena tekanan injeksi cukup tinggi dan dapat mencapai 200 MPa. Setelah bahan dipanaskan di ruang pemanas, selanjutnya diinjeksikan ke dalam cetakan tertutup di bawah tekanan yang cukup besar.

Produk cetak akan mengeras dalam rongga cetakan di bawah pengaruh pendinginan air yang bersikulasi melalui saluran-saluran dalam cetakan.

Setelah penekanan injeksi, penekan ditarik kembali, cetakan terbuka dan produk dikeluarkan dari cetakan (Amstead dkk., 1997).

Produk yang dihasilkan melalui proses injeksi bisa berbagai macam bentuk dan produk yang dihasilkan tebal. Produk tersebut diantaranya priform (bentuk awal dari toples), tutup toples, sendok dan insert nyam-nyam, gelas beserta tali dan insert cho-cho, serta keranjang.

4) Blowing

Proses pada mesin blowing ini mirip dengan proses thermoforming, dimana diberikan udara pada bahan baku sehingga bentuknya akan sesuai dengan bentuk cetakan. Perbedaanya, pada proses blowing ini, bahan bakunya adalah priform dari hasil injection yang kemudian diproses di mesin blowing untuk menjadi toples sosis So Nice.

5) Printing

Gelas yang diproduksi dari proses thermoforming selanjutnya akan diberi label melalui proses printing sesuai dengan desain yang diinginkan konsumen.

commit to user

II - 4 6) Granulator

Semua produk cacat (dari sheeting line, thermoforming, blowing, dan injection) serta sisa produksi yang berupa lembaran plastik dari thermoforming akan digiling di granulator sehingga menghasilkan scrap yang dapat digunakan lagi dalam proses produksi sebagai campuran biji plastik.

7) Finished goods

Digunakan sebagai gudang penyimpanan produk jadi yang siap dikirim ke konsumen.

2.1.3 Proses Produksi

Untuk menghasilkan produk sesuai dengan permintaan konsumen, maka perlu dilakukan proses produksi yang terdiri dari langkah-langkah pengerjaan seperti pada Gambar 2.1 dan 2.2. Setiap produk yang dihasilkan akan melalui tahapan proses yang mungkin berbeda dengan produk yang lainnya sesuai dengan bentuk dan sifat produk yang akan dihasilkan. Gambar 2.1 dan 2.2 tersebut menggambarkan proses produksi untuk produk yang berbentuk gelas dan melalui proses calendering dan thermoforming.

commit to user

II - 5

Gambar 2.1 Flowchart Proses Produksi

commit to user

II - 6

Gambar 2.2 Flowchart Proses Produksi (lanjutan)

commit to user

II - 7 2.2 Landasan Teori

Landasan teori ini berisi mengenai teori-teori yang mendukung untuk menyelesaikan masalah dalam penelitian serta dalam analisis masalah tersebut.

2.2.1 Design for Environment (DFE)

Design for Environment (DFE) merupakan sebuah desain sistematis dengan mempertimbangkan aspek lingkungan, kesehatan, keselamatan, serta kemampuan sustainable yang baik terhadap produk maupun proses life cycle (Fiksel, 2009). DFE ini terkadang juga disebut dengan Eco-Design, Life-Cycle Design, dan Design for Eco-efficiency.

Konsep Design for Environment (DFE) dikenalkan pada awal 1990, melalui sebuah usaha pada perusahaan dengan memperhatikan dampak lingkungan terhadap pengembangan produk yang mereka lakukan. Secara umum, terdapat 4 prinsip DFE, yaitu sebagai berikut:

 Design for dematerialization

Hal ini meliputi minimasi material, serta yang berhubungan dengan energi dan konsumsi bahan baku pada setiap fase siklus hidup produk. Selain itu, dapat dilakukan dengan memperpanjang masa hidup produk, pengurangan jumlah bahan baku, penyederhaan proses produksi, menggunakan material daur ulang, dan mengganti proses produksi yang selama ini telah digunakan. Prinsip ini merupakan yang terbaik untuk mengurangi konsumsi bahan baku.

 Design for detoxification

Hal ini meliputi minimasi bahaya terhadap manusia dan lingkungan pada setiap fase daur hidup produk. Selain itu, dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi yang dapat mengurangi waste dan emisi yang berbahaya, memodifikasi waste, mengurangi atau mengeliminasi racun dan bahaya lainnya yang merugikan manusia ataupun lingkungan.

 Design for revalorization

Hal ini meliputi recover, recycle, atau reuse sisa material yang terdapat pada setiap fase daur hidup produk. Selain itu, juga dilakukan dengan recovery produk, disassembly produk, dan kemungkinan untuk dilakukan recycle.

commit to user

II - 8

 Design for capital protection and renewal

Hal ini meliputi desain lingkungan kerja yang aman, sehat, dan ergonomis, serta desain pelestarian lingkungan sehingga tidak mengakibatkan perubahan iklim, perlindungan sumber air, dan keseimbangan ekosistem. Selain itu juga menjamin keselamatan, produktivitas, dan keberlangsungan manusia, alam, dan ekonomi yang diperlukan untuk menopang daur hidup produk.

Langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk melakukan Design for Environment (DFE) adalah sebagai berikut:

1) Gambarkan life cycle produk

Gambarkan life cycle produk untuk mengerti dimana dampak lingkungan dihasilkan. Hal ini termasuk dampak selama proses produksi, penggunaan dan pembuangan. Identifikasi pada bagian mana material dan energi digunakan, pada bagian mana limbah dan emisi dihasilkan, baik yang beracun atau berbahaya. Tanyakan kepada supplier atau ahli lain jika diperlukan saran.

2) Identifikasi dampak lingkungan yang utama

Identifikasi dampak lingkungan utama yang dihasilkan selama proses desain, seperti limbah, racun, energi atau penggunaan air.

3) Pilih strategi Design for Environment (DFE) yang relevan

Pilih strategi DFE yang akan meminimasi atau mengeliminasi dampak utama.

Diskusikan konflik lainnya yang akan muncul pada proses produksi, seperti pemasaran, produksi, atau pemenuhan produk.

4) Realisasikan konsep desain

Kembangkan ide. Berfikir lebih jauh untuk menemukan cara yang inovatif.

Evaluasi konsep desain terhadap dampak lingkungan secara singkat.

Identifikasi hubungan antara desain yang memperhatikan dampak lingkungan terhadap biaya yang ditimbulkan.

2.2.2 Life Cycle Produk

Life cycle produk merupakan kumpulan fase umur fisik suatu produk, termasuk proses memperoleh bahan baku, transportasi, manufaktur, penggunaan produk, servis, dan masa akhir produk atau recycle produk (Fiksel, 2009).

commit to user

II - 9

Dibawah ini kategori-kategori yang diasumsikan sebagai indikator utama dari dampak lingkungan yang berkaitan dengan life cycle limbah plastik (Arena dkk., 2003):

 Konsumsi sumber daya alam (konsumsi bersih dan kotor; konsumsi minyak;

konsumsi air)

 Polusi udara (penambahan efek greenhouse selama lebih dari 100 tahun;

keasaman udara; emisi udara dari logam dan polutan lainnya)

 Polusi air (pembuangan logam dan polutan lainnya ke dalam air)

 Jumlah dari limbah padat (yang berkaitan dengan volume limbah yang dibuang ke daratan).

2.2.3 Eco-indicator 99

Untuk menghasilkan produk yang ramah lingkungan maka dibuat suatu aturan yang dibuat di Belanda di bawah label Integrated Product Policy (IPP).

Pada IPP tersebut dikenalkan suatu sistem yang bernama Product Oriented Environmental Management System (POEM). Tujuan POEM adalah membangun sistem perbaikan berkelanjutan dari life cycle suatu produk yang memperhatikan aspek lingkungan dalam keputusan yang diambil. POEM telah dilihat sebagai suatu sistem manajemen lingkungan yang berfokus pada bidang pengembangan produk dan redesain produk.

Keputusan untuk menghitung dampak lingkungan terkadang membingungkan para pembuat desain produk. Walaupun Life Cycle Assesment (LCA) merupakan alat yang baik untuk menaksir dampak lingkungan dari suatu produk, dan walaupun ini telah banyak digunakan oleh para pembuat desain produk, LCA ini membutuhkan waktu dan biaya yang besar. Selain itu, hasil dari LCA tidak dapat menunjukkan secara langsung, tetapi harus diinterpretasikan terlebih dahulu. Namun, dengan menggunakan eco-indicator maka penaksiran dampak lingkungan dari suatu produk dapat dilakukan dengan mudah.

Eco-indicator merupakan angka yang menunjukkan total beban lingkungan dari suatu produk atau proses. Dengan menggunakan eco-indicator

commit to user

II - 10

maka desainer produk atau produk manajer dapat menganalisis beban lingkungan suatu produk melalui life cycle produk tersebut (Goedkoop, 2000).

Nilai eco-indicators 99 terdiri dari:

1) Material

Indikator untuk proses produksi berdasarkan pada 1 kilogram material. Dengan memasukkan kategori, jenis, dan jumlah material yang digunakan maka akan didapat nilai indikator yang sesuai dengan dampak lingkungan yang dihasilkan.

2) Proses produksi

Menyatakan segala perlakuan dan proses yang terjadi pada material. Dengan memasukkan kategori dan jenis proses produksi yang digunakan maka akan didapat nilai indikator yang sesuai dengan dampak lingkungan yang dihasilkan.

3) Proses transportasi

Biasa dinyatakan dalam satuan ton-kilometer (tkm). Dengan memasukkan jenis dan jarak tempuh untuk mengangkut masing-masing material maka akan didapat nilai indikator yang sesuai dengan dampak lingkungan yang dihasilkan.

Proses transportasi ini digunakan pada saat transportasi material, transportasi produk jadi, dan transportasi pembuangan produk.

4) Proses penggunaan energi

Indikator yang dihitung adalah estimasi konsumsi energi yang digunakan selama masa hidup produk tersebut.

5) Rencana pembuangan produk.

Satuan yang digunakan adalah per kilogram material. Terdapat lima kategori dalam penanganan limbah ini, yaitu limbah rumah tangga, limbah perkotaan, pembakaran limbah, pembuangan ke daratan, dan recycle produk.

Semakin tinggi nilai eco-indicator yang dihasilkan maka dampak lingkungan yang ditimbulkan akan semakin besar. Dampak lingkungan yang didefinisikan dalam eco-indicator 99 ini terbagi dalam tiga kategori, yaitu:

1) Kesehatan manusia

Termasuk dalam kategori ini adalah jumlah dan jangka waktu terjangkit penyakit, dan masa hidup yang berkurang karena kerusakan lingkungan. Efek

commit to user

II - 11

yang ditimbulkan dapat berupa perubahan iklim, penipisan lapisan ozone, efek karsinogenik, efek pernapasan, dan radiasi nuklir.

2) Kualitas ekosistem

Termasuk dalam kategori ini adalah efek terhadap keberagaman spesies makhluk hidup.

3) Sumber daya alam

Termasuk dalam kategori ini adalah jumlah energi yang tersedia untuk digunakan pada masa yang akan datang.

2.2.4 Termoplastik

Material termoplastik terdiri dari campuran karbon dan hidrogen yang bergabung membentuk rantai panjang struktur. Struktur ini dapat menentukan mekanikal properti dari berbagai macam termoplastik, seperti massa jenis, kekakuan, daya rentang, fleksibilitas, kekerasan, keuletan, pemanjangan, dan karakteristik retak (Rosato, 2003). Material termoplastik yang paling banyak digunakan untuk membuat gelas plastik untuk air minum dalam kemasan adalah polypropylene (PP). Material ini memiliki sifat-sifat listrik yang baik, nilai impak dan kekuatan yang tinggi, dan sangat tahan terhadap suhu dan bahan-bahan kimia (Amstead dkk., 1997). Produk yang terbuat dari polypropylene dibuat dengan cara cetak injeksi (injection), cetak tiup (thermoforming dan blowing), dan penggilingan lembaran (calendering).

2.2.5 Model Matematika

Model matematika adalah model dimana hubungan antara entitas dinyatakan melalui bentuk ekspresi matematika, misalnya fungsi, persamaan, ketidaksamaan dan lain-lain (Daellenbach dan McNickle, 2005). Pembuatan model matematika berhubungan dengan pendefinisian terminologi tertentu, yaitu:

1) Variabel keputusan, merupakan aspek yang dapat dikendalikan dari masalah yang didefinisikan atau alternatif tindakan lain.

2) Ukuran performansi, merupakan aspek yang mengukur seberapa baik tujuan dari pembuat keputusan dapat dicapai. Jika ukuran performansi bisa dinyatakan

commit to user

II - 12

sebagai fungsi dari variabel keputusan, maka disebut dengan fungsi tujuan (objective function).

3) Koefisien atau konstanta merupakan input yang tidak dapat dikendalikan dari masalah yang telah didefinisikan.

4) Batasan (constraints) merupakan ekspresi matematika yang membatasi range nilai dari variabel keputusan.

2.2.6 Validitas Model

Pengujian validitas dari sebuah model bertujuan untuk mengetahui kebenaran suatu model secara matematis, konsistensi model secara logis, serta kedekatan model dengan keadaan nyata. Pengujian validitas dari sebuah model terdiri atas dua bagian, yaitu pengujian validitas internal dan pengujian validitas eksternal. Pengujian validitas internal pada umumnya dikenal sebagai verifikasi sementara pengujian validitas eksternal dikenal sebagai validasi (Daellenbach dan McNickle, 2005).

Verifikasi suatu model dilakukan untuk menjamin suatu model benar secara matematis dan konsisten secara logis. Hal ini berarti verifikasi dari model adalah pemeriksaan seluruh ekspresi matematis dalam model untuk meyakinkan bahwa ekspresi-ekspresi tersebut merepresentasikan hubungan-hubungan yang ada dengan benar. Verifikasi model juga meliputi pemeriksaan model untuk meyakinkan bahwa semua ekspresi matematis dalam model memiliki dimensi yang konsisten.

Validasi suatu model dilakukan untuk menjamin kemampuan suatu model untuk merepresentasikan sistem nyata. Dengan demikian, validasi suatu model merupakan suatu usaha untuk dapat menjamin kredibilitas dari sebuah model yang dibangun.

2.2.7 Influence Diagram

Kompleksitas suatu situasi tidak terstruktur dapat dengan efektif digambarkan dengan menggunakan influence diagram. Dengan menggunakan influence diagram, identifikasi masalah sistem dalam rangka pengembangan

commit to user

II - 13

model matematis lebih mudah dilakukan. Influence diagram disusun sebagai alat untuk membantu dalam mendiskripsikan masalah dan mencari hubungan keterkaitan antara variabel yang dapat dikontrol, parameter, dan konstanta dengan kriteria performansi (Daellenbach dan McNickle, 2005).

Gambar 2.3 adalah simbol yang digunakan pada influence diagram.

Gambar 2.3 Simbol pada Influence Diagram

Sumber: Daellenbach dan McNickle, 2005

2.2.8 Pembebanan Aksial pada Sebuah Benda

Pada beban kritis, kolom yang penampangnya berbentuk lingkaran atau tabung dapat menekuk ke samping untuk setiap arah. Dalam keadaan yang lebih lazim, batang tekan tidak mempunyai kekakuan lentur yang sama untuk segala arah. Bentuk tekukan yang terlihat hanya mungkin terdapat pada beban kritis atau beban Euler, karena sebelum mendapatkan beban ini kolom masih lurus. Gaya terkecil dimana bentuk tekukan dapat terjadi disebut gaya kritis. Rumus beban Euler untuk kolom berujung pasak pada kedua ujungnya adalah sesuai dengan Persamaan (2.1).

𝑃_𝑐𝑟 = ^𝜋_𝐿²₂^𝐸𝐼 ... (2.1) dengan

Pcr = beban Euler E = modulus elastisitas

commit to user

II - 14

I = momen inersia terkecil dari kolom berpenampang konstan L = panjang benda.

Dikarenakan produk yang digunakan sebagai penelitian diasumsikan berbentuk tabung tanpa tutup, maka momen inersia untuk produk berlaku Persamaan (2.2).

𝐼 = 𝜋𝑟³𝑡 ... (2.2) dengan

r = jari-jari produk t = tebal produk.

2.2.9 Penelitian Terdahulu

Penelitian yang dijadikan referensi dalam pengembangan model pada penelitian ini adalah penelitian yang dilakukan oleh Giudice dkk. (2005). Pada penelitian tersebut dikembangkan suatu model untuk pemilihan material yang mempertimbangkan daur hidup produk. Model tersebut dapat menentukan dampak lingkungan yang ditimbulkan selama daur hidup produk.

Berdasarkan penelitian tersebut, dampak lingkungan selama daur hidup produk dapat diformulasikan dengan Persamaan (2.3).

𝐸𝐼_𝐿𝐶 = 𝐸𝐼_𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼_{𝑀𝑓𝑐𝑡} + 𝐸𝐼_𝑈𝑠𝑒 + 𝐸𝐼_𝐸𝑜𝐿 ... (2.3) dengan

EILC = dampak lingkungan selama daur hidup produk,

EIMat = dampak lingkungan dari material yang digunakan untuk memproduksi produk,

EI_Mfct = dampak lingkungan yang diakibatkan selama proses manufaktur produk, EI_Use = dampak lingkungan yang terjadi selama penggunaan produk,

EI_EoL = dampak lingkungan pada saat masa akhir produk (didaur ulang, atau dibuang).

Pada Persamaan (2.3), penjumlahan antara EI_Mat dan EI_Mfct dapat juga dinyatakan dengan EI_Prod yang diformulasikan pada Persamaan (2.4).

𝐸𝐼_{𝑃𝑟𝑜𝑑} = 𝐸𝐼_𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼_{𝑀𝑓𝑐𝑡}

= 𝑒𝑖_𝑀𝑎𝑡 ∙ 𝑊 + 𝑒𝑖_{𝑃𝑟𝑠𝑠} ∙ 𝜇 +𝑒𝑖𝑀𝑐𝑕𝑔∙ 𝜂 ... (2.4)

commit to user

II - 15 dengan

EIprod = dampak lingkungan selama proses produksi, eiMat = eco indicator per berat material,

W = berat material,

eiPrss = eco indicator dari proses pemesinan pertama per unit μ,

μ = parameter karakteristis dari proses atau jumlah material yang diproses,

ieMchg = eco indicator dari proses pemesinan kedua per unit parameter karakteristik dari proses η.

Dampak lingkungan pada masa akhir produk EIEoL dapat dinyatakan dalam Persamaan (2.5).

𝐸𝐼_𝐸𝑜𝐿 = 𝑒𝑖_𝐷𝑠𝑝 ∙ 1 − 𝜉 ∙ 𝑊 + 𝑒𝑖_𝑅𝑐𝑙 ∙ 𝜉 ∙ 𝑊 ... (2.5) dengan

eiDsp = eco indicator per unit berat material yang dibuang,

eiRcl = eco indicator dari proses daur ulang per unit berat material, W = berat material,

ξ = fraksi daur ulang.

2.2.10 Permasalahan Optimisasi Multi Objectives

Menurut Marler dan Arora (2004), permasalahan optimisasi multi objectives secara umum dinyatakan dalam Persamaan (2.6).

𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒 𝐹 𝑥 = [𝐹₁ 𝑥 , 𝐹₂ 𝑥 , … , 𝐹_𝑘 𝑥 ]^𝑇 𝑠𝑢𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 𝑡𝑜: 𝑔_𝑗 𝑥 ≤ 0, 𝑗 = 1,2, … , 𝑚,

𝑕_𝑙 𝑥 = 0, 𝑙 = 1,2, … , 𝑒, ... (2.6) dengan

k = jumlah fungsi tujuan,

m = jumlah batasan yang berbetuk persamaan, e = jumlah batasan yang memiliki besaran tetap, x ϵ Eⁿ = variabel keputusan.

Untuk menyelesaikan permasalahan optimisasi multi objectives, salah satu metode yang dapat digunakan adalah transformasi fungsi. Menurut Marler dan Arora (2004) ada beberapa pendekatan dalam transformasi fungsi. Namun

commit to user

II - 16

pendekatan yang paling robust adalah sesuai dengan Persamaan (2.7) yang juga bisa disebut dengan normalisasi. Normalisasi ini nilainya antara 0 sampai 1.

𝐹_𝑖^{𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠} =_𝐹^{𝐹𝑖 𝑥 −𝐹𝑖0}

𝑖𝑚𝑎𝑥−𝐹_𝑖⁰ ... (2.7) dengan

Fitrans

= transformasi fungsi, Fi(x) = fungsi tujuan, Fio

= minimasi fungsi tujuan, Fimax

= maksimasi fungsi tujuan.

commit to user

III - 1

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini akan diuraikan mengenai tahapan-tahapan yang dilakukan selama penelitian. Tahapan-tahapan tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.1 dan 3.2.

Gambar 3.1 Metodologi Penelitian

commit to user

III - 2

Gambar 3.2 Metodologi Penelitian (lanjutan)

Berdasarkan flowchart diatas maka akan dijelaskan mengenai tahapan- tahapan yang dilakukan pada sub bab di bawah ini.

3.1 Identifikasi Masalah

Tahap ini merupakan tahap awal dalam penelitian yang dilakukan. Adapun kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah sebagai berikut:

3.1.1 Studi Pustaka

Tahap ini dilakukan untuk memahami teori-teori yang digunakan selama penelitian. Dengan melakukan studi pustaka maka akan didapatkan informasi yang lebih akurat secara teoritis dan digunakan untuk menunjang penyelesaian masalah yang diangkat dalam penelitian.

commit to user

III - 3 3.1.2 Observasi Awal

Observasi awal dilakukan untuk menggali informasi lebih dalam mengenai permasalahan yang terjadi di perusahaan. Observasi awal ini dilakukan dengan melakukan wawancara terhadap karyawan yang bekerja di perusahaan yang akan dijadikan tempat penelitian, yaitu PT. Supratama Aneka Industri.

3.1.3 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dilakukan untuk menentukan permasalahan- permasalahan yang harus diselesaikan dalam penelitian ini. Dengan merumuskan permasalahan berarti dapat memfokuskan perhatian pada permasalahan yang telah dirumuskan.

3.1.4 Penetapan Tujuan

Setelah permasalahan dirumuskan, kemudian ditetapkan tujuan untuk mengetahui apa saja yang ingin dicapai dalam penelitian. Tujuan penelitian ini adalah menentukan ketebalan gelas plastik yang dapat memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan. Selain itu juga menentukan proporsi antara material baru dan daur ulang yang akan digunakan dalam pembuatan produk.

3.2 Pengumpulan Data

Data yang dikumpulkan adalah data yang dibutuhkan dalam proses pengolahan data. Pengumpulan data dilakukan melalui observasi langsung di perusahaan serta wawancara dengan karyawan tempat penelitian dilakukan. Selain itu, juga dilakukan pengambilan data sekunder dari sumber data yang dimiliki perusahaan. Pengumpulan data ini dilakukan pada bulan April – Mei 2012 di PT.

Supratama Aneka Industri, Tangerang, Banten.

Data yang didapatkan dengan melakukan observasi langsung dan wawancara, yaitu:

1. Profil perusahaan, mengenai sejarah berdiri perusahaan serta susunan organisasi yang ada di perusahaan tempat dilakukan penelitian.

2. Stasiun kerja yang ada di perusahaan serta proses produksi yang dilakukan oleh perusahaan untuk menghasilkan suatu produk. Selain itu juga diperoleh data

commit to user

III - 4

mengenai mesin yang digunakan oleh perusahaan beserta cara kerja dari masing-masing mesin tersebut.

3. Macam-macam produk yang dihasilkan oleh perusahaan beserta proses yang dilalui oleh produk yang dihasilkan tersebut. Hal ini dilakukan karena tidak semua produk akan mengalami proses yang sama.

4. Proses pengujian kualitas yang dilakukan oleh perusahaan. Meliputi uji tekan (top load test), uji jatuh (drop test), uji suhu, uji dimensi, serta uji visual produk, seperti retak, bocor, penyok, warna tidak rata, dan lain-lain.

5. Proses pemesanan produk oleh konsumen, dari mulai pemesanan produk ke bagian marketing hingga terjadi penandatanganan kontrak antara perusahaan dengan konsumen.

Sedangkan untuk data sekunder yang didapat dari perusahaan tempat penelitian adalah:

1. Identitas produk yang dihasilkan, meliputi berat, warna, diameter, tinggi, konsumen, dan lain-lain.

2. Jumlah produksi harian dan jumlah produk yang cacat.

3. Harga produk jadi.

4. Supplier material.

5. Cetificate of analysis material.

3.3 Pengolahan Data

Pada tahap ini dilakukan pengolahan data terhadap data yang telah dikumpulkan pada tahap sebelumnya. Adapun kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah sebagai berikut:

3.3.1 Identifikasi Daur Hidup Produk

Tahap awal yang dilakukan adalah mengidentifikasi daur hidup dari produk tersebut dari mulai proses penyediaan bahan baku hingga produk tersebut sudah tidak digunakan (apakah digunakan kembali atau dibuang). Berdasarkan daur hidup tersebut maka dapat ditentukan prinsip mana yang cocok digunakan untuk pengembangan model sesuai dengan pendekatan design for environment (DFE).

commit to user

III - 5 3.3.2 Penentuan Karakteristik Model

Sebelum dilakukan pengembangan model, maka dilakukan penentuan karakteristik model tersebut, sehingga dapat diketahui faktor-faktor yang dapat mempengaruhi permasalahan yang ada serta hubungan antar faktor tersebut.

Penentuan karakteristik model tersebut dilakukan dengan menggunakan influence diagram. Influence diagram adalah suatu diagram yang menggambarkan proses transformasi sistem (Daellenbach dan McNickle, 2005). Terdapat lima notasi yang digunakan dalam influence diagram, yaitu cloud (awan), rectangle (persegi panjang), oval, circle (lingkaran), dan arrow (panah). Notasi cloud (awan) digunakan untuk menunjukkan input, data, dan batasan yang tidak dapat dikendalikan. Notasi rectangle (persegi panjang) digunakan untuk menunjukkan input yang dapat dikendalikan, yaitu keputusan dan aturan keputusan. Notasi oval digunakan untuk menunjukkan output. Notasi circle (lingkaran) digunakan untuk menunjukkan variabel sistem yang terdiri dari atribut komponen dan nilai variabel. Sedangkan notasi arrow (panah) digunakan untuk menunjukkan hubungan pengaruh antara dua notasi.

3.3.3 Pengembangan Model

Langkah selanjutnya yang dilakukan adalah pengembangan model optimisasi perancangan gelas plastik untuk air minum dalam kemasan.

Pengembangan model meliputi penentuan fungsi tujuan dan batasan model. Pada penelitian sebelumnya, Giudice dkk. (2005) telah mengembangkan suatu model pemilihan material untuk memproduksi suatu produk dengan memperhatikan daur hidup produk sehingga dapat diketahui dampak lingkungan yang ditimbulkan selama daur hidup produk tersebut. Pada penelitian ini, dalam pengembangan model akan ditambahkan variabel keputusan yang berupa ketebalan gelas plastik sehingga dapat memaksimasi kekuatan gelas plastik dan sekaligus meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan. Selain itu, juga akan ditentukan proporsi penggunaan antara material baru dan daur ulang. Sedangkan kendala model ini adalah biaya material, stress produk, kekuatan produk sesuai standar SNI, biaya untuk melakukan proses daur ulang, penggunaan material daur ulang maksimal

commit to user

III - 6

sebanyak 50% dari total penggunaan bahan baku, serta modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu tertentu.

3.3.4 Validasi Model

Setelah mendapatkan model matematis untuk perancangan produk, selanjutnya dilakukan validasi internal atau verifikasi model. Verifikasi suatu model dilakukan untuk menjamin suatu model benar secara matematis dan konsisten secara logis. Hal ini berarti verifikasi model adalah pemeriksaan seluruh ekspresi matematis dalam model untuk meyakinkan bahwa ekspresi-ekspresi tersebut merepresentasikan hubungan-hubungan yang ada dengan benar.

Verifikasi model juga meliputi pemeriksaan model untuk meyakinkan bahwa semua ekspresi matematis yang digunakan dalam model memiliki satuan yang sama (persamaan pada ruas kanan sebanding dengan persamaan pada ruas kiri).

Apabila model sudah valid maka dapat dilakukan conoh numerik. Namun apabila ternyata model belum valid, maka harus dilakukan pemeriksaan kembali terhadap model yang telah dikembangkan. Validasi terhadap model juga dilakukan secara eksternal dengan membandingkan hasil optimisasi model dengan kondisi yang saat ini terjadi di perusahaan.

3.3.5 Contoh Numerik

Langkah terakhir yang dilakukan dalam pengolahan data dalam penelitian ini adalah contoh numerik. Contoh numerik dilakukan dengan memasukkan nilai dimensi produk dan nilai besaran lainnya ke dalam model kemudian model dijalankan dengan menggunakan software LINGO 9.0 sehingga didapatkan ketebalan gelas plastik serta proporsi penggunaan material baru dan daur ulang sesuai dengan fungsi tujuan yang diinginkan. Dikarenakan model ini memiliki dua fungsi tujuan maka multi objectives optimization method dapat diterapkan untuk memecahkan persoalan yang ada.

3.4 Analisis Model

Setelah dilakukan pengembangan model dan contoh numerik, maka selanjutnya dilakukan analisis terhadap model yang dikembangkan. Analisis yang dilakukan adalah analisis sensitivitas. Menurut Daellenbach dan McNickle (2005),

commit to user

III - 7

analisis sensitivitas dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh perubahan suatu input dengan input yang lainnya tidak diubah nilainya terhadap solusi optimal yang dihasilkan model tersebut.

3.5 Kesimpulan dan Saran

Langkah akhir dalam penelitian ini adalah menarik kesimpulan dan saran.

Pada tahap ini akan diambil kesimpulan mengenai ketebalan produk yang digunakan serta proporsi penggunaan material baru dan daur ulang sehingga dapat memaksimasi kekuatan produk serta meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan. Selain itu, pada tahap ini peneliti juga akan memberikan saran untuk penelitian selanjutnya.

commit to user

IV - 1

BAB IV

PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Pada bab ini akan diuraikan mengenai pengumpulan data yang diperoleh dari perusahaan dan literatur-literatur. Selain itu, juga diuraikan mengenai pengolahan data yang dilakukan, meliputi pengembangan model optimisasi perancangan gelas plastik untuk air minum dalam kemasan dengan pendekatan design for environment (DFE) serta penerapannya dalam studi kasus model.

4.1 Pengumpulan Data

4.1.1 Sifat Material Polypropylene

Material yang digunakan oleh perusahaan dalam pembuatan gelas plastik untuk air dalam kemasan adalah polypropylene (PP). PP digunakan karena sifat materialnya yang termasuk dalam food grade dan dan dapat menghasilkan produk dengan sifat-sifat yang sesuai dengan keinginan perusahaan. Tabel 4.1 menunjukkan sifat-sifat material PP yang akan digunakan dalam contoh numerik model yang dikembangkan.

Tabel 4.1 Sifat Material Polypropylene Sifat Material Besar EI Virgin Material 330 mPt/kg EI Recycled Material 86 mPt/kg EI Calandering 3,7 mPt/kg EI Thermoforming 6,4 mPt/kg EI Disposal (Landfill) 3,8 mPt/kg

4.2 Pengolahan Data

Pada pengolahan data ini akan diuraikan langkah-langkah yang dilakukan dalam mengolah data sehingga dapat menjawab permasalahan yang terdapat dalam penelitian.

commit to user

IV - 2 4.2.1 Identifikasi Daur Hidup Produk

Gambar 4.1 Daur Hidup Produk

Berdasarkan daur hidup produk seperti yang digambarkan pada Gambar 4.1 di atas, terdapat 4 (empat) fase produk yang akan dijelaskan sebagai berikut:

1. Input

Pada fase ini dilakukan proses ekstraksi material yang berupa polypropylene (PP). PP yang digunakan ada 2 (dua) jenis, yaitu material baru dan material daur ulang dengan komposisi tertentu seperti yang telah ditetapkan perusahaan.

2. Value creation

Fase selanjutnya adalah value creation dimana pada fase ini dilakukan proses produksi terhadap material yang merupakan input proses. Proses produksi secara umum terdiri dari proses calandering dan thermoforming. Namun proses produksi yang dilakukan oleh perusahaan secara lengkap telah digambarkan pada Gambar 2.1 dan 2.2 yang terdapat pada Bab II.

3. Output

Dari proses produksi yang telah dilakukan maka akan dihasilkan output yang berupa produk dan non produk. Output berupa produk adalah gelas plastik untuk air minum dalam kemasan, sedangkan non produk yang dihasilkan selama proses produksi berlangsung, yaitu produk yang ditolak dan sisa

commit to user

IV - 3

material yang tidak dapat diolah. Produk yang ditolak dan sisa material selanjutnya akan dilakukan proses daur ulang sehingga menjadi material daur ulang yang akan digunakan sebagai campuran material untuk pembuatan produk baru.

4. Value extraction

Pada value extraction ini akan dilakukan proses konsumsi dimana akan menghasilkan waste yang selanjutnya akan dibuang ke tempat pembuangan akhir.

4.2.2 Penentuan Karakteristik Model

Penentuan karakteristik model dilakukan untuk mengetahui faktor-faktor yang dapat mempengaruhi permasalahan yang ada serta hubungan antar faktor tersebut. Penentuan karakteristik model tersebut dilakukan dengan menggunakan influence diagram. Menurut Daellenbach dan McNickle (2005), influence diagram adalah suatu diagram yang menggambarkan proses transformasi sistem.

Gambar dari influence diagram ditampilkan pada Gambar 4.2.

Berdasarkan influence diagram tersebut, dapat diketahui bahwa model yang akan dikembangkan memiliki dua fungsi tujuan, yaitu kekuatan produk dan dampak lingkungan yang dihasilkan selama siklus hidup produk tersebut.

Kekuatan produk, sesuai dengan rumus Euler, dipengaruhi oleh modulus elastisitas, momen inersia, dan tinggi produk. Momen inersia untuk produk yang berbentuk tabung dipengaruhi oleh jari-jari dan tebal produk tersebut. Besarnya tinggi dan jari-jari produk telah ditentukan oleh perusahaan, sedangkan tebal produk akan menjadi variabel keputusan dalam model ini. Jari-jari produk juga akan mempengaruhi luas alas permukaan produk, dimana luas permukaan produk dan gaya yang diberikan terhadap produk akan mempengaruhi stress produk.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Ríos (2003), modulus elastisitas untuk produk yang terbuat dari campuran antara material baru dan daur ulang, maka besar modulus elastisitas akan sebanding dengan proporsi penggunaan material daur ulang dimana proporsi ini akan menjadi variabel keputusan dalam model ini. Modulus elastisitas ini juga dipengaruhi oleh suhu yang diatur

commit to user

IV - 4

Gambar 4.2 Influence Diagram

pada saat dilakukan pengujian suhu terhadap produk yang dihasilkan.

Dampak lingkungan yang dihasilkan selama siklus hidup produk secara garis besar terdiri dari dampak lingkungan dari material, dampak lingkungan dari

commit to user

IV - 5

proses produksi, dampak lingkungan pada fase penggunaan, dan dampak lingkungan pada fase akhir hidup produk. Besarnya dampak lingkungan yang dihasilkan dinyatakan dalam eco indicator 99 dengan satuan millipoints per kg.

Dampak lingkungan dari material diakibatkan dari penggunaan material baru dan daur ulang dengan proporsi tertentu. Dampak lingkungan dari proses produksi diakibatkan dari proses calandering dan thermoforming material polypropylene (PP). Dampak lingkungan pada fase penggunaan tidak dihitung dalam model ini karena sulit dinyatakan secara jelas. Dampak lingkungan pada fase akhir hidup terjadi pada saat produk selesai digunakan oleh konsumen, dikarenakan sulit dihitung jumlah yang akan didaur ulang sehingga seluruh material diasumsikan dibuang ke tempat pembuangan akhir.

Untuk menentukan besar tebal produk dan proporsi material yang digunakan, perusahaan juga harus memperhatikan biaya material yang dibutuhkan jika perusahaan akan mengaplikasikan penggunaan tebal produk serta proporsi material daur ulang dan daur ulang. Total biaya material ini terdiri dari biaya material baru dan daur ulang. Biaya material diperoleh dari perkalian antara proporsi material, harga material dan berat material. Walaupun material daur ulang didapat dari produk cacat perusahaan, namun harga material daur ulang pada model ini didapat dengan mengkonversi material tersebut ke dalam rupiah sesuai dengan harga material daur ulang di pasaran. Adapun berat material diperoleh dengan mengalikan volume produk dan massa jenis material. Volume produk didapat dari perkalian tebal produk dan luas permukaan produk.

4.2.3 Pengembangan Model

Pada pengembangan model ini ditentukan fungsi tujuan model yang dikembangkan dan kendala yang digunakan.

a. Fungsi Tujuan

Dalam model ini terdapat dua fungsi tujuan, yaitu memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan selama daur hidup produk.

commit to user

IV - 6 1) Memaksimasi kekuatan produk

Kekuatan produk dihitung untuk mengetahui seberapa kuat produk dapat menahan beban aksial yang diberikan. Beban tersebut diberikan pada saat dilakukan top load test terhadap produk. Kekuatan produk dihitung hingga produk mengalami tekukan. Bentuk tekukan yang terlihat hanya mungkin terdapat pada beban kritis atau beban Euler, karena sebelum mendapatkan beban ini produk masih dalam keadaan lurus (Popov, 1978).

Persamaan untuk menghitung kekuatan produk sesuai dengan Persamaan (4.1).

𝑃_𝑐𝑟 = ^𝜋_𝑕²₂^𝐸𝐼 ... (4.1) dengan

Pcr = beban Euler, E = modulus elastisitas,

I = momen inersia terkecil dari kolom berpenampang konstan, h = tinggi produk.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Ríos (2003), modulus elastisitas material akan sebanding dengan proporsi penggunaan material daur ulang sesuai dengan Persamaan (4.2).

𝐸 = 1200 − 0,3𝑥 ... (4.2) dengan

E = modulus elastisitas,

x = proporsi material daur ulang.

Dikarenakan produk yang digunakan sebagai penelitian diasumsikan berbentuk tabung tanpa tutup, maka momen inersia untuk produk berlaku Persamaan (4.3).

𝐼 = 𝜋𝑟³𝑡... (4.3) dengan

r = jari-jari produk, t = tebal produk.

commit to user

IV - 7

2) Meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan

Dampak lingkungan selama daur hidup produk terdiri dari dampak lingkungan pada empat fase produk. Persamaan (4.4) menunjukkan dampak lingkungan yang dihasilkan selama siklus hidup produk, dimana persamaan ini berlaku secara umum dan dapat diaplikasikan untuk berbagai macam produk, tidak hanya untuk produk berupa gelas plastik saja. Persamaan ini merupakan persamaan yang telah dibuat oleh Giudice dkk. (2005).

𝐸𝐼_𝐿𝐶 = 𝐸𝐼_𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼_{𝑀𝑓𝑐𝑡} + 𝐸𝐼_𝑈𝑠𝑒 + 𝐸𝐼_𝐸𝑜𝐿 ... (4.4) dengan

EILC = dampak lingkungan selama daur hidup produk,

EI_Mat = dampak lingkungan dari material yang digunakan untuk memproduksi produk,

EIMfct = dampak lingkungan yang diakibatkan selama proses manufaktur produk,

EIUse = dampak lingkungan yang terjadi selama penggunaan produk,

EIEoL = dampak lingkungan pada saat masa akhir produk (didaur ulang, atau dibuang).

Pada Persamaan (4.4), penjumlahan antara EIMat dan EIMfct dapat juga dinyatakan dengan EIProd yang diformulasikan pada Persamaan (4.5).

𝐸𝐼_{𝑃𝑟𝑜𝑑} = 𝐸𝐼_𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼_{𝑀𝑓𝑐𝑡}

= (𝑒𝑖_{𝑀𝑎𝑡 𝑏𝑎𝑟𝑢} ∙ (1 − 𝑥) ∙ 𝑊) + (𝑒𝑖𝑀𝑎𝑡 𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ∙ 𝑥 ∙ 𝑊) + 𝑒𝑖_{𝑃𝑟𝑠𝑠 1} ∙ 𝑊 + 𝑒𝑖_{𝑃𝑟𝑠𝑠 2}∙ 𝑊 ... (4.5) dengan

EI_prod = dampak lingkungan selama proses produksi, ei_{Mat baru} = eco indicator material baru per berat material, eiMat daur ulang = eco indicator material daur ulang per berat material, x = proporsi material daur ulang,

W = berat material,

ei_{Prss 1} = eco indicator dari proses calandering per berat material, ei_{Prss 2} = eco indicator dari proses thermoforming per berat material.

commit to user

IV - 8

Dampak lingkungan pada masa akhir produk EI_EoL dapat dinyatakan dalam Persamaan (4.6).

𝐸𝐼_𝐸𝑜𝐿 = 𝑒𝑖_𝐷𝑠𝑝 ∙ 𝑊 ... (4.6) dengan

ei_Dsp = eco indicator per unit berat material yang dibuang, W = berat material.

3) Transformasi Fungsi Tujuan

Dalam model ini terdapat dua fungsi tujuan, yaitu maksimasi kekuatan produk dan minimasi dampak lingkungan yang dihasilkan selama daur hidup produk tersebut. Kedua fungsi tujuan tersebut memiliki satuan yang berbeda. Oleh karena itu, perlu dilakukan normalisasi atau transformasi fungsi tujuan seperti yang ditunjukkan pada Persamaan (4.7).

𝐹^{𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠} =

𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑥

𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘0 +^𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑥 −𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛0

𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛0 (4.7) dengan

F^trans = transformasi fungsi tujuan,

Fkekuatan produk (x) = persamaan fungsi tujuan kekuatan produk, Fkekuatan produk o

= minimasi fungsi tujuan kekuatan produk, Fkekuatan produk max

= maksimasi fungsi tujuan kekuatan produk, Fdampak lingkungan (x) = persamaan fungsi tujuan dampak lingkungan, Fdampak lingkungan o

= minimasi fungsi tujuan dampak lingkungan, Fdampak lingkungan max

= maksimasi fungsi tujuan dampak lingkungan.

b. Kendala

Dalam model ini terdapat enam kendala, yaitu biaya material, stress produk, kekuatan produk sesuai standar SNI, biaya untuk melakukan proses daur ulang, penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50% dari total penggunaan bahan baku, serta modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu tertentu. Berikut ini merupakan penjabaran mengenai masing-masing kendala tersebut:

commit to user

IV - 9 1) Biaya material

Untuk menghasilkan suatu produk, maka perusahaan membutuhkan biaya material. Biaya material ini adalah perkalian antara berat material yang dibutuhkan dengan harga material tersebut. Berat material didapat dari perkalian luas permukaan seluruh bidang produk dengan massa jenis material. Material yang digunakan terdiri dari dua jenis, yaitu material baru dan material daur ulang. Kendala model mengenai biaya material ditunjukkan pada Persamaan (4.8).

𝑊 × 𝑐 ≤ 𝑞

𝑣 × 𝑑 × 𝑐 ≤ 𝑞

𝜋𝑟𝑡 2𝑕 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐_{𝑏𝑎𝑟𝑢} + 𝜋𝑟𝑡 2𝑕 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞 ... (4.8) dengan

W = berat material, c = harga material, q = biaya material, v = volume produk, d = massa jenis material, r = jari-jari produk, t = tebal produk, h = tinggi produk,

x = proporsi material daur ulang, cbaru = harga material baru,

cdaur ulang = harga material daur ulang.

2) Stress produk

Untuk produk yang diberikan tekanan, maka tekanan tersebut akan menekan ke segala arah pada dinding produk tersebut dengan besaran yang sama. Apabila tekanan diberikan secara terus-menerus maka produk akan mengalami stress sebelum akhirnya mengalami tekukan pada dinding

commit to user

IV - 10

produk. Stress produk tersebut besarnya harus lebih kecil sama dengan yield stress material, agar produk tidak mengalami tekukan ketika diberikan tekanan. Kendala model mengenai stress produk ditunjukkan pada Persamaan (4.9).

𝜎_𝑙 = ^𝑝𝑟_2𝑡 ≤ 𝜎_{𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑}

𝐹 𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟

2𝑡 ≤ 𝜎_{𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑} ... (4.9) dengan

F = tekanan yang diberikan, Aalas = luas alas produk,

r = jari-jari produk, t = tebal produk, σyield = yield stress.

3) Kekuatan produk sesuai standar SNI

Sesuai dengan SNI Nomor 12-4259-2004 tentang standar gelas plastik untuk air minum dalam kemasan, apabila dilakukan uji kompresi (top load test) terhadap produk, maka syarat minimal kekuatan gelas plastik terhadap tekanan adalah sebesar 4,5 kgf atau 44,217 N. Kendala model mengenai kekuatan produk sesuai standar SNI ditunjukkan pada Persamaan (4.10).

𝜋²𝐸𝐼

𝑕² ≥ 𝑗 ... (4.10) dengan

E = modulus elastisitas, I = momen inersia, h = tinggi produk,

j = kekuatan sesuai standar SNI.

4) Biaya untuk melakukan proses daur ulang material (biaya recycle)

Untuk melakukan proses daur ulang terhadap produk yang ditolak dan sisa material dalam pembuatan produk baru dibutuhkan biaya. Besarnya

commit to user

IV - 11

biaya tersebut ditentukan oleh perusahaan. Kendala model mengenai biaya untuk melakukan proses daur ulang ditunjukkan apada Persamaan (4.11).

𝜋𝑟𝑡 2𝑕 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧 ... (4.11) dengan

r = jari-jari produk, t = tebal produk, h = tinggi produk, d = massa jenis material,

x = proporsi material daur ulang, cdaur ulang = harga material daur ulang, z = biaya recycle.

5) Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%

Perusahaan menggunakan dua macam material yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan gelas plastik, yaitu material baru dan material daur ulang dengan proporsi tertentu. Besarnya proporsi tersebut berpengaruh terhadap kualitas produk yang dihasilkan. Perusahaan menetapkan bahwa material daur ulang dapat digunakan sebagai campuran bahan baku selama produk yang dihasilkan memenuhi standar kualitas perusahaan dengan material daur ulang tersebut tidak boleh melebihi 50%

dari total penggunaan bahan baku. Apabila material daur ulang yang digunakan melebihi 50% dari total penggunaan bahan baku maka kualitas produk yang dihasilkan tidak akan memenuhi standar, sesuai dengan hasil percobaan perusahaan. Penggunaan material tersebut dapat dinyatakan dengan Persamaan (4.12).

0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5 ... (4.12) dengan

x = proporsi material daur ulang.