Teknologi Kontrol dan Otomasi dalam Manu

Teknologi Kontrol dan

Otomasi dalam

Manufaktur

Ir. Bb.INDRAYADI,M.T

PENDAHULUAN

Otomasi adalah suatu teknologi yang digunakan untuk melaksanakan proses atau prosedur kerja tanpa bantuan manusia. Pekerjaan ini dilakukan dengan menggunakan suatu program instruksi yang

dikombinasi dengan suatu sistem pengendali untuk menjalankan instruksi-instruksi tersebut.

Elemen-Elemen Dasar Suatu Sistem

Otomasi

a.

Sumber tenaga untuk melaksanakan proses dan

mengoperasikan sistem.

b.

Program instruksi untuk mengatur jalannya

proses.

Sumber Tenaga Untuk Melaksanakan

Proses Dan Mengoperasikan Sistem

Sumber tenaga paling utama dalam sistem terotomasi adalah listrik. Tenaga listrik memiliki banyak keunggulan dalam proses baik yang terotomasi maupun tidak yaitu sebagai berikut :

 Tenaga listrik tersedia sangat luas dengan harga yang layak.

 Tenaga listrik dapat dengan segera diubah menjadi bentuk energi alternatif yaitu : mekanik, termal, sinar, suara, dan hidrolik.

 Tenaga listrik pada tingkat yang rendah dapat digunakan untuk melaksanakan fungsi-fungsi seperti transmisi sinyaI, pemrosesan informasi serta penyimpanan dan komunikasi data.

 Energi listrik dapat disimpan dalam baterai yang umurnya panjang agar dapat digunakan di lokasi dimana sumber eksternal energi

listrik tidak tersedia dengan mudah.

Program Instruksi Untuk Mengatur

Jalannya Proses

Tindakan yang dilaksanakan oleh proses terotomasi didefinisikan sebagai program instruksi.

Urutan langkah umum berupa :

a. Masukkan part pada mesin produksi b. Melaksanakan proses

c. Mengambil part

Selama langkah itu berlangsung, terdapat satu atau

lebih aktivitas yang meliputi perubahan pada satu atau

Sistem Pengendali Untuk Menjalankan

Instruksi

Sistem pengendali menyebabkan proses

melaksanakan fungsi-fungsi yang didefinisikan, sesuai dengan tujuan untuk melakukan beberapa operasi manufaktur.

Kendali dalam suatu sistem terotomasi dapat berupa sistem siklus tertutup ataupun terbuka.

a. Sistem Kendali Tertutup

Suatu sistem kendali tertutup, juga dikenal dengan sistem kendali umpan balik, adalah suatu

mekanisme dimana variabel output dibandingkan dengan parameter input

b. Sistem Kendali Terbuka

Sistem kendali terbuka beroperasi tanpa adanya umpan balik. Pengendalian berlangsung tanpa adanya pengukuran terhadap variabel output,

maka tidak ada pembandingan antara nilai output aktual dengan parameter input yang diinginkan

Prinsip Otomasi dan Strategi Terkait

Ada tiga pendekatan untuk menghadapi proyek-proyek otomasi yaitu :

a. Prinsip USA

b. Strategi Otomasi dan Sistem Produksi

c. Strategi Migrasi Menuju Sistem Otomasi.

Prinsip USA

Kepanjangan dari simbol USA adalah :

 Understand, mengerti proses yang sedang berlangsung.

 Simplify, sederhanakan proses tersebut.

 Automate, otomasikan proses tadi.

Strategi Otomasi dan Produksi

Strategi-strategi tersebut adalah :

 Spesialisasi operasi

 Operasi terkombinasi

 Operasi yang simultan

 Integrasi operasi

 Fleksibilitas yang meningkat

 Perbaikan pemindahan bahan dan pergudangan

 Inspeksi berjalan

 Pengendalian proses dan optimasi

 Pengendalian operasi pabrik



Strategi Migrasi Menuju Sistem Otomasi

Strategi migrasi menuju sistem otomasi yang umum digunakan adalah :

 Fase 1 : Produksi manual menggunakan stasiun kerja tunggal beroperator yang beroperasi secara mandiri.

 Fase 2 : Produksi terotomasi menggunakan stasiun kerja tunggal terotomasi yang beroperasi secara

mandiri.

 Fase 3 : Produksi otomasi terintegrasi menggunakan stasiun ganda terotomasi dengan operasi berseri dan sistem pemindahan unit pekerjaan terotomasi antar stasiun kerja

Strategi Migrasi Otomasi

Tingkatan Dalam Otomasi

Ada 5 tingkatan dalam otomasi yaitu : a. Tingkat alat

b. Tingkat mesin

c. Tingkat sistem

d. Tingkat pabrik

e. Tingkat perusahaan

a. Tingkat alat

Tingkat ini meliputi, sensor, dan komponen perangkat keras lain yang membangun suatu mesin

b. Tingkat mesin

Perangkat keras pada tingkat alat dirakit menjadi mesin individu

c. Tingkat sistem

Suatu sistem adalah sekumpulan mesin atau stasiun kerja yang dihubungkan dan didukung dengan suatu sistem pemindahan bahan, komputer dan perangkat lain yang sesuai untuk proses manufaktur

d. Tingkat pabrik

Perintah diterima dari sistem informasi perusahaan dan

diterjemahkan menjadi rencana operasi bagi proses produksi. Fungsi-fungsi yang dilakukan yaitu : pemrosesan order,

perencanaan proses, pengendalian persediaan, pembelian, perencanaan kebutuhan material, pengendalian lantai

produksi dan pengendalian kualitas.

e. Tingkat perusahaan

Terdiri dari sistem informasi perusahaan. Hal ini

menyangkut semua fungsi-fungsi yang diperlukan untuk mengelola perusahaan yaitu : pemasaran dan penjualan,

akunting, perancangan, penelitian, perencanaan agregat, dan penjadwalan produksi.

Tingkatan Dalam Otomasi

Alasan Penerapan Otomasi

Beberapa alasan penerapan otomasi adalah :

 Meningkatkan produktivitas tenaga kerja.

 Mengurangi biaya tenaga kerja.

 Meringankan pengaruh kelangkaan tenaga kerja.

 Mengurangi atau menghilangkan tugas-tugas manual dan kasar.

 Memperbaiki keselamatan pekerja.

 Memperbaiki kualitas produk

 Mengurangi waktu tunggu (lead time) manufaktur

 Melaksanakan proses-proses yang tidak dapat dilakukan secara manual.

Sistem Manufaktur Terotomasi

Contoh sistem manufaktur terotomasi yaitu :

 Mesin perkakas terotomasi yang memproses benda kerja (part).

 Sistem perakitan terotomasi.

 Sistem manufaktur yang menggunakan robot industri untuk melaksanakan operasi atau proses perakitan.

 Pemindahan bahan dan penyimpanan terotomasi untuk mengintegrasikan operasi-operasi manufaktur.

 Sistem inspeksi terotomasi untuk pengendalian kualitas.

Fungsi - Fungsi Otomasi Lanjut

Fungsi-fungsi otomasi lanjut meliputi:

a. Pemantauan keselamatan

b. Diagnosis perawatan dan perbaikan

c. Pendeteksian kesalahan dan pengembalian kondisi (recovery).

Pemantauan Keselamatan

Pemantauan keselamatan dalam sistem terotomasi melingkupi penggunaan sensor untuk melacak pengoperasian sistem dan mengidentifikasi kondisi-kondisi dan kejadian yang berpotensi tidak aman contohnya :

 Saklar batas (limit switch) untuk mendeteksi posisi part yang tepat pada perangkat pemegang benda kerja sehingga siklus pemrosesan dapat dimulai.

 Sensor foto elektrik dipicu dengan terpotongnya berkas sinar. Hal ini bisa dipakai untuk menandai bahwa part ada diposisi yang tepat atau untuk mendeteksi adanya orang yang memasuki area sel kerja.  Sensor temperatur untuk mengindikasi bahwa benda kerja logam

sudah cukup panas untuk dilanjutkan dengan operasi penembakan panas (hot forg-ing).

 Pendeteksi panas atau asap untuk mendeteksi bahaya kebakaran.

Diagnosis Perawatan dan Perbaikan

Tiga modus operasi yang mencirikan subsistem diagnosis perawatan dan perbaikan adalah :

a. Pemantauan status

Subsistem diagnosis memantau dan mencatat status dari sensor-sensor dan parameter kunci sistem

selama beroperasi normal.

b. Diagnosis kegagalan

Modus diagnosis kegagalan diaktifkan apabila kegagalan- terjadi.

c. Rekomendasi prosedur perbaikan

Subsistem memberi rekomendasi prosedur bagi personil perbaikan sebagai langkah yang harus diambil untuk perbaikan yang efektif.

Penemuan Kesalahan dan Pemulihan

Kondisi

Dua macam masalah utama dalam perancangan yang berhubungan dengan pendeteksian kesalahan adalah : a. Mengantisipasi semua kemungkinan kesalahan yang

dapat terjadi pada suatu proses

b. Menentukan jenis sistem sensor yang tepat dan

perangkat lunak penginterpretasi yang sesuai sehingga sistem dapat mengenali setiap macam kesalahan

Pemulihan kondisi dari kesalahan berhubungan dengan penerapan tindakan korektif yang perlu untuk

menyelesaikan kesalahan dan mengembalikan sistem

Komputer Pengendali

Operasi Manufaktur

Kebutuhan Pengendalian

Pengendalian proses memiliki kebutuhan

berkomunikasi dan berinteraksi dengan proses secara on-line dan real time. Sebuah kendali real time mampu merespon dalam waktu yang cukup

singkat dimana kerja proses tidak menurun. Faktor-faktor yang menentukan apakah kendali komputer dapat beroperasi secara real time adalah kecepatan dari unit pemroses utama (CPU), sistem kendalinya dan rancangan perangkat lunak aplikasinya.

Kemampuan Pengendali Komputer

 Polling (sampling data)

Dalam pengendalian proses dengan komputer, polling itu merujuk kepada

pengambilan data (sampling) secara periodik yang mengindikasikan status proses

 Interlock (saling kunci)

Interlock adalah suatu mekanisme pengamanan untuk koordinasi aktivitas dari dua atau lebih peralatan, dan mencegah satu peralatan mengganggu yang lainnya.

 Sistem interupsi

Suatu sistem interupsi adalah suatu fitur kendali komputer yang memugkinkan pelaksanaan suatu program dihentikan untuk melakukan program laindalam rangka merespon sinyal masuk yang mengindikasikan kejadian berskala prioritas tinggi.

 Penanganan pengecualian

Dalam pengendalian proses, pengecualian adalah suatu kejadian yang berada diluar keadaan normal atau operasi yang diinginkan proses atau sistem kendali.

Tingkatan Dalam Pengendalian Proses

 Kendali dasar

Kendali dasar meliputi fungsi seperti kendali umpan balik, polling, interlock, interupsi, dan penanganan pengecualian tertentu.

 Kendali prosedural

Kendali prosedural menjalankan fungsi prosedur pengenalan kesalahan dan pemulihan kondisi dan pengambilan

keputusan menyangkut keselamatan terhadap bahaya yang terjadi selama proses berlangsung.

 Kendali koordinasi

Bentuk Pengendalian Proses Dengan

Komputer

Berbagai macam bentuk pemantauan dan

pengendalian proses yang umum dipakai pada industri saat ini adalah:

 Pemantauan proses dengan komputer

 Kendali digital langsung

 Control numeric dan robotika

 Programmable Logical Control (PLC)

 Kendali pengawasan

 Sistem kendali terdistribusi dan komputer pribadi

Pemantauan Proses Dengan Komputer

Pemantauan proses dengan komputer meliputi

penggunaan komputer untuk mengamati proses dan peralatan yang terkait serta mengumpulkan dan

mencatat data dari suatu proses. Komputer tidak digunakan untuk mengendalikan proses secara

langsung. Kendali tetap berada di tangan manusia yang memanfaatkan data yang membimbingnya untuk mengelola dan mengoperasikan proses.

Kendali Digital Secara Langsung (DDC)

Kendali Digital Langsung (DDC) adalah sistem

kendali proses dengan komputer dimana komponen tertentu dalam sistem kendali analog konvensional digantikan oleh komputer digital.

Dalam sistem DDC ada beberapa komponen yaitu :

 Komputer digital

 Pengubah analog ke digital dan digital- keanalog (ADC dan DAC)

 Multiplexer digunakan untuk membagi data dari bermacam-macam

Contoh gambar DDC

Kontrol Numerik (NC)

Kontrol numerik (NC) merupakan bentuk lain dari pengendalian industri dengan komputer. Hal ini melibatkan penggunaan komputer mikro untuk mengatur mesin perkakas melalui urutan langkah-langkah pengerjaan yang didefinisikan oleh program instruksi yang menentukan rincian setiap langkah urutannya.

Komponen Dasar Suatu Sistem NC

Komponen sistem NC adalah :

 program instruksi,

 unit pengendali mesin, dan

 peralatan pemroses.

Keunggulan NC

Keunggulan NC adalah :

 Waktu tidak produktif berkurang

 Keakuratan yang lebih tinggi

 Laju skrap lebih kecil

 Pengurangan langkah inspeksi yang diperlukan

 Part dengan geometri lebih rumit dapat dikerjakan

 Perubahan-perubahan teknik dapat disesuaikan dengan lebih nyaman

 Dibutuhkan fixture-fixture yang lebih sederhana.

 Waktu tunggu (lead time) lebih singkat

 Dibutuhkan luas lantai produksi yang lebih kecil



Kelemahan NC

Kelemahan NC adalah sebagai berikut :

 Biaya investasi yang tinggi

 Usaha perawatan yang tinggi/berat

 Pengawasan dan dukungan staf yang tinggi

Contoh Mesin NC:

Mesin NC Hydraulic Plate Bending Mesin High Speed NC Brush Tufting

Robotika Industri

Robot industri adalah sebuah mesin serba guna

yang dapat diprogram dan mempunyai karakteristik antropometri tertentu. Karakteristik antropometri yang paling jelas dari suatu robot industri adalah lengan mekanisnya, yang digunakan untuk

pekerjaan-pekerjaan industri yang bervariasi

Alasan-alasan untuk kepentingan komersial dan kepentingan teknologi dari robot industri adalah :

 Robot dapat digunakan untuk menggantikan manusia dalam keadaan lingkungan kerja yang berbahaya atau tidak nyaman.

 Robot melakukan siklus kerjanya dengan tingkat konsistensi dan keterulangan (reapetability) yang tidak bisa dicapai oleh

manusia.

 Robot dapat deprogram kembali. Apabila jalannya produksi sudah selesai, suatu robot dapat diprogram kembali dan

dilengkapi dengan peralatan yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tugas yang berbeda secara bersamaan.

 Robot dikendalikan oleh komputer dan oleh karena itu dapat disambungkan ke sistem komputer yang lain untuk mencapai tingkat computer integrated manufacturing (CIM).

Contoh gambar robot industri:

Kendali Logika Terprogram (PLC)

PLC didefinisikan sebagai sebuah kendali berbasis pemroses mikro yang menggunakan

instruksi-instruksi yang tersimpan dalam memori yang dapat diprogram untuk menerapkan fungsi-fungsi

pengendalian logika, urutan, jadwal, penghitungan dan aritmatika dalam rangka pengendalian mesin dan proses.

Contoh Gambar PLC :

Pengendalian Supervisi

Pengendali supervisi dapat didefinisikan sebagai sistem kendali yang mengarahkan dan

mengkoordinasikan aktivitas-aktivitas beberapa peralatan yang saling berinteraksi dalam sistem manufaktur

Tujuan pengendalian supervisi meliputi :

 Meminimalkan jumlah part dan biaya produksi dengan cara menentukan kondisi operasi yang optimal

 Memaksimalkan utilisasi mesin dengan cara penjadwalan yang efisien

 Meminimalkan biaya perkakas dengan cara mengamati umur pahat dan menjadwalkan pergantian perkakas.

Sistem Pengendalian Terdistribusi

Sistem Pengendalian Terdistribusi (DCS) digunakan untuk menjelaskan suatu konfigurasi dimana

konfigurasi tersebut terdiri dari berbagai komponen serta fitur-fitur yaitu sebagai berikut :

 Stasiun pengendalian proses multiple

 Ruang kendali utama

 Stasiun-stasiun operator lokal

Terdapat beberapa keunggulan dari DCS yaitu :

 Suatu DCS dapat diterapkan pada suatu aplikasi tertentu yang

memiliki konfigurasi paling sederhana, dan kemudian diperbaiki dan dikembangkan sesuai kebutuhan di masa yang akan datang

 Karena sistem ini terdiri dari multi komputer, maka hal ini memberi fasilitas untuk melakukan tugas ganda (multitasking)

 Perkabelan pada sistem pengendalian menjadi lebih sederhana dibandingkan dengan konfigurasi pengendalian dengan komputer utama

 Hubungan dengan jaringan memberi informasi perusahan secara memenyeluruh dalam rangka menuju pabrik dan manajemen proses yang lebih efisien.

PC Pada Pengendalian Proses

Saat ini, PC mendominasi dunia komputer. Perangkat ini telah menjadi perkakas standar

dimana dunia usaha dijalankan, baik pada sektor manufaktur maupun sektor jasa