PENENTUAN INTERVAL WAKTU PENGGANTIAN SUB-SUB SISTEM MESIN HEIDELBERG CD 102 DI PT. X

(1)

ISBN : 978-602-97491-7-5

A-50-1

PENENTUAN INTERVAL WAKTU PENGGANTIAN SUB-SUB

SISTEM MESIN HEIDELBERG CD 102 DI PT. X

Trisian Hendra Putra dan Bobby Oedy P. Soepangkat Program Studi Magister Manajemen Teknologi

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. HOS Cokroaminoto 12 A, Surabaya 60264

PT. X merupakan perusahaan yang bergerak di bidang manufaktur kertas. Salah satu departemen PT. X adalah Departemen Percetakan. Permasalahan yang sering dihadapi perusahaan adalah frekuensi kerusakan yang tinggi pada sub-sub sistem mesin cetak Heidelberg CD 102 sehingga mengakibatkan terjadinya kehilangan waktu produksi yang disebabkan oleh kegagalan mesin. Untuk itu perlu adanya perencanaan interval waktu penggantian sub-sub sistem untuk mengurangi waktu kerusakan mesin yang terjadi secara tiba-tiba. Dari data waktu kerusakan yang dikumpulkan, masalah yang sering dihadapi oleh perusahaan adalah frekuensi kerusakan yang tinggi pada mesin Heidelberg 4, Penelitian ini bertujuan untuk menentukan interval waktu penggantian sub-sub sistem dengan biaya yang minimal pada mesin cetak Heidelberg CD 102. Interval waktu penggantian terendah dimiliki oleh sub-sub sistem feed board sebesar 1.824 jam, sedangkan interval waktu penggantian tertinggi dimiliki oleh sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 2 sebesar 60.500 jam. Penurunan laju biaya penggantian terendah dimiliki oleh sub-sub sistem panel sebesar Rp. 99,00,-/jam, sedangkan penurunan laju biaya penggantian tertinggi dimiliki oleh sub-sub sistem dryer sebesar Rp. 8.625,-/jam.

Kata kunci: Keandalan, interval waktu penggantian

PENDAHULUAN

PT. X memproduksi caustic soda, writing and printing paper, coated art paper and board, high gloss cast coated paper, stationery, carbon less paper, continuous stock form, file folder, photocopy paper and shopping bags. Percetakan adalah salah satu departemen yang ada di PT. X. Departemen Percetakan memiliki 9 mesin cetak Heidelberg CD 102, 4 mesin Ryobi, 4 mesin cutting polar, 3 mesin ink mixer, 1 mesin proofer, 4 mesin repro dan 2 mesin binding. Mesin cetak Heidelberg digunakan untuk memproduksi kertas kado.

(2)

ISBN : 978-602-97491-7-5

A-50-2

Mesin cetak Heidelberg CD 102 adalah mesin cetak buatan Jerman dan dipasang pada tahun 1997 di Departemen Percetakan. Satuan kecepatan pada mesin cetak Heidelberg adalah lembar/jam. Spesifikasi dari mesin cetak Heidelberg CD 102 yang terdapat pada Departemen Percetakan dapat dilihat pada Tabel 1 berikut:

Tabel 1 Spesifikasi Mesin Cetak Heidelberg CD 102

Sumber: Departemen Percetakan, Mei 2005-Januari 2013

Kerusakan yang sering terjadi pada peralatan proses cetak akan menyebabkan waktu berhenti proses produksi tinggi. Gambaran frekuensi kerusakan, jumlah waktu kerusakan, jam operasi mesin, jam produksi mesin dan kerugian produksi pada Departemen Percetakan dapat dilihat pada Tabel 2 berikut.

Tabel 2 Frekuensi Kerusakan, Waktu Kerusakan, Jam Operasi Mesin, Jam Produksi Mesin dan Kerugian Produksi di Departemen Percetakan

Mesin cetak Heidelberg 4 memiliki beberapa sub-sub sistem, yaitu: 1. Sub-sub sistem suction

2. Sub-sub sistem feed board 3. Sub-sub sistem rol

4. Sub-sub sistem roda gigi pemutar rol 5. Sub-sub sistem dryer

6. Sub-sub sistem pile delivery 7. Sub-sub sistem power 8. Sub-sub sistem panel

Dari permasalahan frekuensi kerusakan, waktu kerusakan, jam operasi mesin, jam produksi mesin dan kerugian produksi yang terbesar dimiliki oleh mesin cetak Heidelberg 4,

HEIDELBERG CD 102 5 WARNA MIN 3000 lembar/jam MAX 15000 lembar/jam MIN 280 X 420 mm MAX 720 X 1020 mm 710 X 1020 mm LUAS CETAK NAMA MESIN KECEPATAN UKURAN KERTAS 1 178 501,87 67084 66582,13 215.804,10 2 239 619,78 67084 66464,22 266.505,40 3 153 400,25 67084 66683,75 172.107,50 4 273 742,77 67084 66341,23 319.391,10 5 219 661,00 67084 66423,00 284.230,00 6 267 661,73 67084 66422,27 284.543,90 7 140 404,83 67084 66679,17 174.076,90 8 162 400,00 67084 66684,00 172.000,00 9 168 554,42 67084 66529,58 238.400,60 Mesin Cetak Heidelberg Kerugian Produksi ($) Frekuensi Kerusakan waktu kerusakan (Jam) Jam Operasi Mesin Jam Produksi Mesin

(3)

ISBN : 978-602-97491-7-5

A-50-3

maka penelitian ini akan difokuskan pada mesin cetak Heidelberg 4. Pada Tabel 3 dijelaskan tentang frekuensi kerusakan dan waktu kerusakan dari mesin cetak Heidelberg 4.

Tabel 3 Frekuensi Kerusakan dan Waktu kerusakan Mesin Cetak Heidelberg 4

Penentuan interval waktu penggantian menjadi suatu kebutuhan untuk meningkatkan keandalan dari mesin cetak Heidelberg 4 pada Departemen Percetakan serta dapat menentukan laju biaya total yang minimal. Berdasarkan atas perumusan masalah yang telah dijelaskan, maka tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan interval waktu penggantian sub-sub sistem dengan biaya yang minimal pada mesin cetak Heidelberg CD 102.

Fungsi Keandalan

Keandalan dari suatu sistem adalah peluang untuk tidak rusak atau dapat melakukan fungsinya selama periode waktu t atau lebih (Ebeling, 1997). Fungsi keandalan terhadap waktu dapat diformulasikan sebagai berikut:

dt t f t F t R t



   1 ( ) () ) ( …(1)

Dengan: f(t) = fungsi padat peluang (pdf) pada waktu t R(t) = keandalan (reliability) pada waktu t F(t) = peluang kegagalan pada waktu t Laju Kegagalan

Laju kegagalan () adalah banyaknya kegagalan persatuan waktu. Laju kegagalan dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara banyaknya kegagalan yang terjadi selama selang waktu tertentu dengan total waktu operasi sub-sub sistem atau sistem (Ebeling,1997). Laju kegagalan dinyatakan sebagai berikut:

 = , atau …(2)

(t) = …(3)

Sistem Sub Sistem Sub - Sub Sistem Frekuensi Kerusakan waktu kerusakan (jam)

Suction system 12 25,67

Feed Board 50 98,41

Rol 22 56,92

Roda gigi pemutar rol 6 15,75

Rol 16 59,33

Rol 39 110,58

Rol 27 52,92

Rol 22 102,00

Dryer system 6 32,50 Pile Delivery 23 85,68 Power System 15 48,34 Panel 8 12,92 PRINTING UNIT 1 PRINTING UNIT 2 PRINTING UNIT 3 PRINTING UNIT 4 PRINTING UNIT 5

MES

IN

H

E

ID

ELBER

G

4

FEEDER UNIT CPC UNIT DELIVERY UNIT

(4)

ISBN : 978-602-97491-7-5

A-50-4

Dengan: f = banyaknya kegagalan selama jangka waktu operasi T = total antar waktu kegagalan

Mean Time Between Failure (MTBF)

MTBF adalah waktu rata-rata antar kegagalan atau rata-rata waktu beroperasinya sub-sub sistem, sub-sub sistem, atau sistem tanpa mengalami kegagalan (Ebeling, 1997). MTBF diperoleh dari hasil bagi antara total waktu operasi dengan jumlah kegagalan dalam periode waktu operasi tersebut.

MTBF = …(4)



    0 0 ) ( ) (t dt R t dt tf MTBF …(5)

Distribusi Weibull Dan Lognormal

Keandalan (reliability) dapat diartikan sebagai peluang bahwa sebuah komponen akan mampu melaksanakan sebuah fungsi yang spesifik dalam suatu kondisi operasi dan periode waktu tertentu (Lewis, 1987). Fungsi padat peluang, keandalan, laju kegagalan dan MTBF terhadap waktu (Ebeling, 1997) ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4 Fungsi Padat Peluang, Keandalan, Laju Kegagalan dan MTBF Macam

Distribusi LogNormal Weibull

Fungsi Padat Peluang





     _ _   2 2 ln 2 1 exp 2 1 ) (     t t t f dengan:  = rata-rata  = deviasi standar                                  t t t f() exp 1 dengan: η = parameter skala), η > 0 β = parameter bentuk, β > 0  = parameter lokasi Keandalan 1 - 

 = fungsi distribusi probabilitas komulatif 

                  t exp Laju Kegagalan ( ) ) ( t R t f 1             t MTBF ) 2 exp( 2    (1 1) Γ = fungsi gamma

Optimasi Interval Waktu Penggantian Sub-Sub Sistem.

Untuk merencanakan interval waktu penggantian sub-sub sistem dengan biaya yang minimal, maka diperlukan perumusan yang jelas dengan menetapkan penggantian sub-sub sistem pada interval waktu tertentu berdasarkan umur dari sub-sub sistem itu sendiri (Jardine, 1973). Perumusan digunakan untuk meminimalkan biaya total yang terjadi akibat penggantian peralatan pada interval yang sudah ditentukan. Biaya total penggantian per siklus C(t) adalah biaya total penggantian per siklus dibagi dengan panjang siklus dan dirumuskan sebagai berikut:

(5)

ISBN : 978-602-97491-7-5 A-50-5





)) ( 1 ( ) ( ) ( )) ( 1 ( ) ( ) ( t R t M t R T t R C t R C t C p f p          …(6) …(7) Maka perumusan 6 menjadi:

C(t) = …(8)

Dengan: C = total biaya per unit waktu

Cp = biaya pemeliharaan terencana/pencegahan

Cf = biaya perbaikan kegagalan

R = nilai keandalan

f = fungsi padat peluang dari kegagalan peralatan M = waktu rata-rata antar kegagalan

t = umur penggantian komponen

METODE

Metode penentuan interval waktu sub-sub sistem mesin cetak Heidelberg 4 adalah sebagai berikut:

1. Pengkonversian data waktu kerusakan dari masing-masing sub-sub sistem menjadi data waktu antar kerusakan.

2. Penentuan distribusi data waktu antar kerusakan dengan menggunakan perangkat lunak Weibull++6 (dengan membandingkan goodness of fit, plot fit, dan likelihood function value). Dari sini didapatkan distribusi probabilitas yang paling sesuai untuk data waktu antar kerusakan yang dimaksud.

3. Penentuan fungsi padat peluang untuk kerusakan, laju kerusakan, keandalan masing-masing sub-sub sistem dan fungsi padat peluang untuk masing-masing-masing-masing sub-sub sistem. Dengan demikian keandalan masing-masing sub-sub sistem dan sistem secara keseluruhan untuk suatu periode operasi tertentu dapat dihitung.

4. Penentuan interval waktu penggantian serta laju biaya penggantian masing-masing sub-sub sistem dan penurunan laju biaya tersebut.

HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Keandalan

Dari hasil pengkonversian data waktu antar kegagalan sub-sub sistem, maka akan didapatkan distribusi waktu antar kegagalan dan parameter keandalan sistem. Rekapitulasi distribusi waktu antar kegagalan dan parameter keandalan ditunjukkan pada Tabel 5.



_  Tp t R dt t tf t M 0 ₍₁ ₍₎₎ ) ( ) (



   t dt t tf t tR t R Cf t CpR 0 ) ( ) ( )] ( 1 [ ) (

(6)

ISBN : 978-602-97491-7-5

A-50-6

Tabel 5 Distribusi Waktu Antar Kegagalan dan Parameter Sistem Mesin Cetak Heidelberg 4

Sumber: Hasil pengolahan data dengan Weibull++6 dan Microsoft Excel

Berdasarkan parameter keandalan pada Tabel 5, maka didapatkan mean time between failure (MTBF) dan keandalan pada saat MTBF mesin cetak Heidelberg 4 yang ditunjukkan pada tabel 6 berikut.

Tabel 6 Mean Time Between Failure (MTBF) dan Keandalan Pada Saat MTBF

Sumber: Hasil pengolahan data dengan Weibull++6 dan Microsoft Excel

Berdasarkan model keandalan sistem, maka sistem mesin cetak Heidelberg 4 mengikuti pemodelan seri, sehingga nilai keandalan sistem terhadap jam kerja mesin yang direncanakan dapat dihitung. Keandalan sistem mesin cetak Heidelberg 4 disusun oleh keandalan sub sistem feeder, sub sistem printing, sub sistem delivery dan sub sistem pengendali program komputer. Nilai t sebesar 8642 jam merupakan waktu yang digunakan untuk mengukur nilai keandalan. Nilai t tersebut merupakan jumlah jam kerja produksi yang dipersyaratkan oleh manajemen selama setahun. Hasil perhitungan nilai keandalan dapat dilihat pada tabel 7 berikut ini.

β η γ μ σ

Suction system lognormal ‐ ‐ ‐ 7,9164 1,2571 Feed Board weibull 3 0,5876 860,96 595,2594 ‐ 0,9747 Rol weibull 3 0,8676 2934,36 537,50 ‐ 0,9621 Roda gigi pemutar rol lognormal ‐ ‐ ‐ 8,6427 1,1536 Rol weibull 3 0,5368 2564,53 591,89 ‐ ‐ Roda gigi pemutar rol weibull 2 0,528 14621,00 ‐ ‐ ‐ Rol weibull 3 0,5788 1323,78 600,64 ‐ ‐ Roda gigi pemutar rol weibull 2 0,6764 10634,00 ‐ ‐ ‐ Rol weibull 3 0,9607 2966,06 584,26 ‐ ‐ Roda gigi pemutar rol weibull 3 0,6039 9081,83 557,94 ‐ ‐ Rol weibull 3 1,1705 3309,50 357,25 ‐ ‐ Roda gigi pemutar rol weibull 3 0,6765 5042,79 584,20 ‐ ‐ Dryer system weibull 3 1,8069 2973,82 252,04 ‐ ‐ Pile Delivery weibull 3 0,6076 2004,39 578,45 ‐ ‐ Power System weibull 2 0,8714 4794,232 ‐ ‐ ‐ Panel weibull 3 0,4965 5656,07 699,82 ‐ ‐ PRINTING UNIT 4 PRINTING UNIT 5 DELIVERY UNIT CPC UNIT Distribusi Sub ‐ Sub Sistem Sub Sistem Sistem FEEDER UNIT Parameter

MES

IN

H

E

ID

ELBER

G

4

PRINTING UNIT 1 PRINTING UNIT 2 PRINTING UNIT 3

Suction system lognormal 6042,362 0,264822 Feed Board weibull 3 970,8851 0,541059

Rol weibull 3 3489,342 0,000108

Roda gigi pemutar rol lognormal 11026,94 0,282037

Rol weibull 3 2054,712 0,477205

Roda gigi pemutar rol weibull 2 8736,467 0,466763

Rol weibull 3 1205,703 0,283177

Rol weibull 3 3352,35 0,392275

Rol weibull 3 3373,263 0,407789

Roda gigi pemutar rol weibull 3 1943,074 0,662424 Dryer system weibull 3 2290,40 0,603284 Pile Delivery weibull 3 1364,797 0,567589 Power System weibull 2 6704,75 0,261986

Panel weibull 3 4694,116 0,431116

MTBR R(MTBF) Sistem Sub Sistem Sub ‐ Sub Sistem Distribusi

M

E

S

IN

H

E

ID

ELBER

G

4

FEEDER UNIT PRINTING UNIT 1 PRINTING UNIT 2 PRINTING UNIT 3 PRINTING UNIT 4 PRINTING UNIT 5 DELIVERY UNIT CPC UNIT

(7)

ISBN : 978-602-97491-7-5

A-50-7

Tabel 7 Nilai Keandalan Mesin Cetak Heidelberg 4

Sumber: Hasil pengolahan data dengan Microsoft Excel

Interval Waktu Penggantian Sub-Sub Sistem Mesin Cetak Heidelberg 4

Untuk merencanakan interval waktu penggantian mesin cetak Heidelberg 4 dengan biaya minimal digunakan persamaan 2.8 dengan nilai biaya per satuan waktu sebagai berikut: C(t) =



   t f p dt t tf t tR t R C t R C 0 ) ( ) ( )] ( 1 [ ) ( …..(2.8)

Hasil analisa perencanaan interval waktu penggantian sub-sub sistem dengan biaya minimal ditunjukkan pada Tabel 8 berikut ini.

Tabel 8 Interval Waktu Penggantian Mesin Cetak Heidelberg 4

Sumber: Hasil pengolahan data dengan Microsoft Excel

Suction system 11950 Rp 172

Feed Board 1824 Rp 933

Rol 7000 Rp 2.825

Roda gigi pemutar rol 26500 Rp 526

Rol 10850 Rp 3.679

Rol 6650 Rp 3.898

Rol 6300 Rp 2.931

Rol 5550 Rp 3.080

Roda gigi pemutar rol 11150 Rp 1.664

Dryer system 3600 Rp 8.625 Pile Delivery 3800 Rp 691 Power System 9600 Rp 385 Panel 24500 Rp 99 Penurunan Laju Biaya (Rp/jam) DELIVERY UNIT CPC UNIT Sistem

M

E

SI

N

HEI

D

ELBER

G 4

FEEDER UNIT PRINTING UNIT 1 PRINTING UNIT 2 PRINTING UNIT 3 PRINTING UNIT 4 PRINTING UNIT 5

Sub Sistem Sub ‐ Sub Sistem Interval Waktu Penggantian (jam)

(8)

ISBN : 978-602-97491-7-5

A-50-8

KESIMPULAN

Berdasarkan analisis dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab-bab sebelumnya, maka beberapa hal yang dapat dijadikan kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Distribusi waktu antar kegagalan untuk masing-masing sub-sub sistem adalah sebagai

berikut:

a. Sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 2, sub-sub sistem rol printing unit 3 dan sub-sub sistem power mengikuti distribusi Weibull 2.

b. Sub-sub sistem feed board, sub-sub sistem rol printing unit 1, sub-sub sistem rol printing unit 2, sub-sub sistem rol printing unit 4, sub-sub sistem rol printing unit 5, sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 3, sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 4, sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 5, sub-sub sistem dryer, sub-sub sistem pile delivery dan sub-sub sistem panel mengikuti distribusi Weibul 3.

c. Sub-sub sistem suction dan sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 1 mengikuti distribusi lognormal.

2. Interval waktu penggantian sub-sub sistem mesin cetak Heidelberg 4 adalah: a. Sub-sub sistem suction sebesar 11.950 jam.

b. sub-sub sistem feed board sebesar 1.824 jam.

c. Sub-sub sistem rol printing unit 1 sebesar 7.000 jam.

d. Sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 1 sebesar 26.500 jam. e. Sub-sub sistem rol printing unit 2 sebesar 10850 jam.

f. Sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 2 sebesar 60.500 jam. g. Sub-sub sistem rol printing unit 3 sebesar 6.650 jam.

h. Sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 3 sebesar 22.500 jam. i. Sub-sub sistem rol printing unit 4 sebesar 6.300 jam.

j. Sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 4 sebesar 26.000 jam. k. Sub-sub sistem rol printing unit 5 sebesar 5.550 jam.

l. Sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 5 sebesar 11.150 jam. m. Sub-sub sistem dryer sebesar 3.600 jam.

n. Sub-sub sistem pile delivery sebesar 3.800 jam. o. Sub-sub sistem power sebesar 9.600.

p. Sub-sub sistem panel sebesar 24.500 jam.

3. Interval waktu penggantian terendah dimiliki oleh sub-sub sistem feed board sebesar 1.824 jam, sedangkan interval waktu penggantian tertinggi dimiliki oleh sub-sub sistem roda gigi penggerak rol printing unit 2 sebesar 60.500 jam. Penurunan laju biaya penggantian terendah dimiliki oleh sub-sub sistem panel sebesar Rp. 99,00,-/jam sedangkan penurunan laju biaya penggantian tertinggi dimiliki oleh sub-sub sistem dryer sebesar Rp. 8.625,-/jam.

DAFTAR PUSTAKA

Ebeling, C. E. (1997), Reliability and Maintainability Engineering, International Edition, McGraw-Hill, New York.

Jardine, A. K. S (1973), Maintenance Replacement and Reliability, Pitman Publishing, London.

Lewis, E. E. (1998), Introduction to Reliability Engineering, John Wiley and Sons, Inc., New York.