ANALISA DFA PADA KATUP PENGATUR
KECEPATAN SILINDER PNEUMATIK
(DFA Analysis on Flow Control Valve of Pneumatic Cylinder)
Menhendry
(1)(1)
Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang.
E-mail:menhendry@polinpdg.ac.id
ABSTRACT
Pneumatic and Hydraulic Control System uses many components to assembly the process circuit. Reducing time of assembly can improve the benefit of the company. DFA (Design for Assembly) analysis can help the manager to reduce assembly time in Pneumatic and Hydraulic Control System. Pneumatic circuit with using Cylinder as actuator requires flow control valve to regulate the speed of cylinder, will be analyze and validate with DFA analysis. The output of this analysis is that the new model (made in 2005) of flow control is more efficient comparing the old model (made in 1988). Analyzing of this process is the redesign of flow control valve that is simpler in assembly. The technician or engineer can built flow control valve in a circuit without arranges the position of that valve. In the other side at the old model, the technician or engineer requires time to arrange the position of valve before built it in a circuit.
Keywords: DFA, Flow Control Valve, efficiency 1. PENDAHULUAN
Efisiensi penggunaan waktu perakitan menjadi sangat menguntungkan bagi perusahaan untuk memperoleh keuntungan lebih besar. Para sarjana dalam bidang teknik mesin berupaya untuk merancang sesuatu yang nantinya mudah dirakit dan dibongkar. Ilmu ini lebih dikenal dengan nama DFA (Design for Assembly). DFA telah diperkenalkan sebagai suatu cabang ilmu yang bertujuan untuk mengurangi biaya mulai dari tahap perancangan sampai dengan tahap perakitan.
Metode ini diketahui sebagai suatu sistem yang melibatkan beberapa cabang ilmu pengetahuan pada setiap proses terjadinya suatu produk serta proses perakitannya.
Beberapa hal harus diperhatikan sewaktu mengembangkan perancangan yang dilihat dari persfektif perakitan. Sebagai bahan pertimbangan adalah komponen yang banyak akan memperpanjang waktu perakitan. Boothroyd (2002) menyarankan agar dua komponen harus dijadikan satu kalau seandainya tidak terdapat hal-hal dibawah ini: 1. Setiap komponen harus dibuat dari bahan yang
berbeda. Jadi seandainya ada dua atau lebih komponen yang terpisah sedangkan bahannya sama maka dijadikan satu. Komponen tersebut dibuat terpisah kalau seandainya kedua bahan tersebut harus dari bahan yang berbeda.
2. Setiap komponen harus bergerak antara satu dengan yang lainnya. Jadi seandainya kedua komponen tidak bergerak antara satu dengan
Komponen tersebut dibuat terpisah kalau seandainya ada gerakan antara yang satu dengan yang lainnya.
3. Setiap komponen harus dibongkar sewaktu proses produksi atau proses perawatan. Jika dua komponen tidak harus dibongkar sewaktu proses produksi atau proses perawatan maka dijadikan satu komponen. Komponen tersebut dibuat terpisah kalau seandainya sewaktu proses produksi atau proses perawatan harus dibongkar. Pada dunia industri yang membutuhkan lebih banyak sistem kontrol pneumatik akan didapati begitu banyak komponen untuk membuat rangkaian tersebut seperti silinder pneumatik, katup pengontrol, gerbang logika, slang penyalur udara yang bertekanan, serta kompresor. Setiap komponen akan meningkatkan waktu perakitan baik dalam merangkai ataupun dalam bidang perawatan dan perbaikan. Untuk meningkatkan daya saing, efisiensi serta ketahanan suatu rangkaian sistem kontrol pneumatik perlu diadakan optimalisasi pada rangkaian tersebut. Analisa DFA merupakan metode untuk menilai efektifitas perakitan rangkaian pada pelaksanaan suatu proyek yang sangat sistematik sehingga bisa dimanfaatkan untuk berbagai disiplin ilmu. Salah satu contoh analisa yang sudah dilaksanakan adalah efektifitas perakitan komponen baru (2005) katup pengatur kecepatan yang dibandingkan dengan komponen lama (produksi tahun 1988). Setiap komponen baru merupakan perbaikan dari komponen lama. Untuk itu komponen baru harus mempuyai kelebihan bila dibandingkan dengan produk lama.
Konsep Analisa DFA adalah meinilai waktu perakitan suatu komponen, suatu bagian dari mesin. Jika terjadi kesulitan atau pemborosan waktu dalam perakitannya, maka diadakan perancangan ulang untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. Setelah perancangan ulang dilaksanakan, maka produk baru kita bandingkan dengan produk lama. Hasilnya harus lebih baik dari yang sebelumnya dalam bidang perakitan.
Penelitian ini melibatkan interaksi antara dua cabang ilmu pengetahuan yaitu:
1. Katup Pengatur Kecepatan.
Pada rangkaian ini akan dibahas beberapa hal, antara lain:
a. Fungsi Katup Pengatur Kecepatan Silinder Katup ini berfungsi untuk mengatur kecepatan silinder yaitu mempercepat atau memperlambat kecepatan keluar dan masuk silinder. Dengan adanya katup pengatur kecepatan silinder bisa dikendalikan kecepatan silinder sesuai dengan kebutuhan proses produksi. Dengan adanya katup pengatur kecepatan kita juga bisa memperhatikan dan menganalisa diagram langkah pegerjaan. Jika langkah yang dirancang tidak sesuai dengan yang direncanakan maka bisa dilakukan perbaikan pada rangkaian.
Gambar 1. Katup Pengatur Kecepatan Silinder
Gambar 2. Silinder dengan dua Katup Pengatur Kecepatan
b. Cara kerja Katup Pengatur Kecepatan Silinder
Katup Pengatur Kecepatan Silinder mempunyai sistem kerja sebagai berikut: apabila silinder bergerak keluar maka katup yang berada pada bagian depan silinder akan menahan gerakan silinder agar tidak terlalu cepat dan mudah diatur sesuai kebutuhan operasi, sebaliknya apabila silinder bergerak kedalam maka katup bagian belakang silinder akan menahan gerakan silinder. Berdasarkan hal tersebut maka posisi pemasangan katup harus benar, karena katup hanya berfungsi satu arah. Jika salah dalam pemasangan maka akan terjadi kesalahan dalam fungsi katup.
Kesalahan dalam sistem kontrol akan berpengaruh kepada seluruh rangkaian yang ada. Proses perbaikan kesalahan akan memperpanjang waktu perakitan dan akan menurunkan efisiensi pekerjaan.
Untuk memperkecil kesalahan yang terjadi dalam pemasangan bisa dilakukan beberapa hal pada tahap perancangan yaitu hasil perancangan yang meminimalkan kesalahan perakitan, terutama komponen yang mempunyai fungsi yang berbeda seharusnya tidak mempunyai bentuk yang simetris.
Dalam hal ini katup pengatur kecepatan mempunyai cara kerja yang berbeda sedangkan pada konstruksi lama mempunyai bentuk simetris dan pada konstruksi baru mempunyai bentuk yang tidak simetris.
Gambar 3. Kondisi katup sewaktu menahan aliran udara dari silinder
Gambar 4. Kondisi katup sewaktu udara masuk ke dalam silinder tanpa hambatan
c. Konstruksi lama (1988)
Konstruksi lama dari katup pengatur kecepatan adalah seperti gambar 5. Bentuk yang simetris sangat susah membedakan mana saluran masuk dan mana saluran keluar. Para teknisi yang akan memasang katup tersebut harus memperhatikan gambar fungsi yang tergambar pada katup. Jika seseorang memasang tanpa memperhatikan gambar maka kemungkinan terjadi kesalahan. Para teknisi harus memperhatikan posisi bola pada katup untuk menentukan arah pemasangan. Kalau demikian halnya maka dibutuhkan waktu tambahan untuk perakitan.
Gambar 5. Konstruksi lama d. Konstruksi Baru (2005)
Konstruksi baru dari katup pengatur kecepatan adalah seperti terlihat pada gambar 6. Bentuk yang tidak simetris antara saluran masuk dan saluran keluar. Para teknisi akan mengetahui langsung mana saluran keluar atau saluran masuk dari bentuk fisik komponennya. Konstruksi ini merupakan bentuk penyempurnaan dari bentuk konstruksi lama yang mempunyai masalah dalam bidang perakitan.
Gambar 6. Kostruksi Baru 2. Analisa DFA
DFA adalah cabang ilmu yang memikirkan masalah perakitan sewaktu tahap perancangan. Setiap produk
yang akan dirancang harus mempertimbangkan kondisi perakitan. Kondisi ini juga disebut dengan perancangan yang memudahkan perakitan.
Menurut G. Boothroyd (2002) apabila suatu komponen tidak bisa dipergunakan secara simetris maka hindarkan bentuk konstruksi yang simetris. Bentuk konstruksi yang simetris untuk fungsi yang tidak simetris akan menyulitkan dalam perakitan. Selain itu juga memberi peluang untuk terjadi kesalahan dalam pemasangan.
Sejalan dengan perkembangan teknologi dalam bidang manufaktur maka juga dikembangkan strategi pendukung untuk kemajuan teknologi tersebut. DFMA adalah ilmu yang mengembangkan strategi perancangan yang merujuk kepada proses pembuatan dan perakitan. DFMA mengintegrasikan bidang perancangan dengan pembuatan dan perakitan. Kesalahan dalam bidang perakitan juga merupakan bagian kesalahan dalam perancangan.
DFA seharusnya seharusnya melibatkan seluruh pihak yang terlibat dalam proses perancangan. Kesalahan dalam proses perancangan akan mengakibatkan kesulitan dalam proses produksi. Kesalahan dalam proses produksi akan mengakibatkan kesulitan dalam proses perakitan. Untuk itu setiap anggota tim harus memberikan pertimbangan pada saat pembuatan konsep desain suatu produk.
Untuk memudahakan proses perancangan maka seluruh bagian harus memahami konsep design for assembly. Kondisi mencerminkan integritas semua bagian yang mencerminkan tanggung jawab bersama untuk mendapatkan suatu keunggulan produk Metode DFA menurut G. Boothroyd (2002) mempertimbangkan beberapa hal diantaranya : 1. Menyiapkan alat yang bisa dipergunakan oleh
tim desain untuk memastikan produk yang dihasilkan tidak sulit untuk dirakit.
2. Menuntun tim desain untuk mengahasilkan produk yang tidak rumit dan dapat menurunkan biaya perakitan.
3. Mengumpulkan informasi berdasarkan pengalaman dalam bidang perakitan agar produk yang dirakit nyaman dipergunakan.
4. Membuat database yang berisi waktu perakitan dan factor biaya yang mempengaruhi berbagai bentuk situasi desain dan kondisi produksi. Berdasarkan pengalaman menerapkan konsep DFA timbul beberapa penuntun perancangan yang mempengaruhi proses produksi:
1. Untuk memudahkan perakitan maka komponen dibuat simetris. Misalkan komponen bisa dipasang dengan arah terbalik maka konstruksi harus dibuat simetris. Dalam hal ini ada dua kemungkinan posisi pemasangan. Dua kemungkinan posisi pemasangan akan lebih baik bila dibandingkan dengan satu posisi pemasangan.
2. Jika komponen berfungsi tidak simetris maka konstruksinya jangan dibuat simetris. Jika konstruksi dibuat simetris maka akan terjadi kesalahan pemasangan berdasarkan fungsi. Kesalahan pemasangan akan menyebabkan komponen tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Kondisi ini akan memperpanjang waktu perakitan.
3. Hindarkan hal yang menyebabkan kesulitan dalam perakitan. Konstruksi yang baik harus mempertimbangkan waktu perakitan. Kesulitan sewaktu perakitan bisa menyebabkan kerusakan pada komponen dan perpanjangan waktu perakitan atau pemasangan.
4. Hindarkan ukuran komponen yang terlalu kecil atau terlalu besar. Komponen yang terlalu kecil akan mempersulit proses perakitan. Komponen yang terlalu besar akan memerlukan alat tambahan atau alat bantu sewaktu perakitan. Ilmu tentang DFA selalu dikembangkan sejalan dengan perkembangan teknologi manufaktur. Setiap produk baru akan memberikan informasi tentang kehandalannya dalam bidang perakitan. Setiap produk akan dianalisa kondisinya dibandingkan dengan kondisi produk sebelumnya.
2. METODOLOGI PENELITIAN
1. Menentukan komponen rangkaian pneumatik yang akan dianalisa kondisi perakitannya. Dalam hal ini adalah katup pengatur kecepatan sebagai objek penelitian. Katup pengatur kecepatan dipilih berdasarkan bentuk konstruksi yang baru tidak sama dengan bentuk konstruksi yang lama. Seharusnya produk baru lebih mudah dirakit dibandingkan produk lama.
2. Mengambil data perakitan katup pengatur kecepatan produk lama (1988) dan produk baru (2005). Data diambil sewaktu pelaksanaan praktek sistem kontrol pneumatik dan hidrolik. Pada waktu mahasiswa praktek dengan alat yang lama mereka harus menentukan posisi perakitan katup pengatur kecepatan, karena bentuk yang simetris dengan fungsi yang tidak sama. Pada katup terdapat gambar fungsi. Sedangkan pada katup yang baru bentuk konstruksinya tidak simetris.
3. Menentukan sistem analisa yang akan dipergunakan. Dalam hal ini adalah analisa DFA. Sistem ini dipilih karena bidang sistem kontrol pneumatik dan hidrolik sangat erat hubungannya dengan assembly dan disassembly. Perkembangan teknologi seharusnya membuat komponen sistem kontrol pneumatik dan hidrolik mudah dirakit dan mudah dibongkar. Dengan kondisi tersebut proses pembeajaran pada dunia akademis dan proses perawatan komponen pada dunia industri akan semakin cepat.
4. Menguji hasil DFA yang terdapat pada katup pengatur kecepatan untuk membuktikan bahwa produk baru lebih baik dari pada produk lama dalam bidang perakitan. Hasil uji coba akan membuktikan kahandalan produk baru. Hasil yang diharapkan adalah proses perakitan produk baru lebih cepat dari pada produk lama. Dan juga diharapkan kesalahan yang terjadi akan semakin kecil.
5. Mempresentasikan hasil penelitian dalam bentuk tulisan. Selain itu hasil penelitian ini juga dipergunakan untuk memperbaiki proses pembelajaran pada tahun berikutnya. Penelitian ini diharapkan sebagai referensi untuk penelitian berikutnya.
3. HASIL PENELITIAN
1. Penelitian menyimpulkan bahwa katup pengatur kecepatan yang baru (produksi 2005) sangat efektif apabila dibandingkankan dengan produk lama (produksi 1988). Secara statistik setiap pemasangan katup pengatur kecepatan yang baru selalu benar (100 % benar). Sedangkan katup pada katup yang lama hanya 25% kemungkinan benar terhadap pemasangan katup pengatur kecepatan.
2. Dengan berkurangnya faktor kesalahan dalam merangkai sistem kontrol pneumatik maka menambah efektifitas pekerjaan merakit komponen dalam rangkaian pnematik. Berdasarkan hal tersebut analisa DFA sangat membantu pengembangan teknologi manufaktur untuk bidang otomasi.
3. Hasil penelitian ini juga bisa dijadikan pedoman untuk menganalisa komponen yang lain yang terdapat pada rangkaian pneumatik. Sehinggga diharapkan penelitian ini bisa berkelanjutan utuk mendapatkan hasil yang optimal.
4. PEMBAHASAN
Untuk memudahkan pembahasan bidang yang akan diteliti disepakati objek yang akan diteliti dan metoda yang akan dikembangkan. Penelitian ini melewati beberapa tahap pembahasan, antara lain:
1. Katup pengatur kecepatan silinder pneumatik versi lama memiliki bentuk yang simetris dengan fungsi yang berbeda, sehingga terdapat kemungkinan kesalahan dalam perakitannya. Pemasangan katup yang salah akan terlihat sewaktu uji coba rangkaian. Jika pemasangan katup salah maka rangakian harus diperbaiki. 2. Setiap silinder mempunyai 2 katup pengatur
kecepatan sehingga terdapat 4 kemungkinan posisi pemasangan yaitu: benar, benar-salah, salah-benar dan salah-salah. Berdasarkan hal tersebut hanya satu kemungkinan benar dari empat kemungkinan.
3. Dengan 25% kemungkinan benar dalam pemasangan katup pengatur kecepatan silinder pneumatik maka akan menimbulkan permasalahan dalam merakit sistem kontrol pneumatik. Kondisi seperti ini seharusnya harus dperbaiki untuk mengantisipasi kemungkinan kesalahan.
4. Katup pengatur kecepatan silinder pneumatik versi baru mempunyai bentuk yang tidak simetris sehingga tidak akan terjadi kesalahan dalam perakitan.
5. Analisa DFA merupakan teori untuk membuktikan efisiensi perakitan produk baru dibandingkan produk lama. Hasilnya seharusnya lebih baik produk baru bila dibandingkan produk lama.
6. Pembuktian ini dilakukan pada labor sistem kontrol pneumatik dan hidrolik.
7. Hasilnya adalah perakitan produk baru lebih efektif dibandingkan produk lama.
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang bisa diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Kelayakan penggunaan komponen rangkaian pneumatik bisa dilaksanakan dengan analisa DFA. Analisa DFA membuktikan produk baru lebih mudah dirakit dibandingkan produk lama. 2. Ketelitian perakitan katup pengatur kecepatan
naik dari 25% (produk lama produksi tahun 1988 dengan bentuk simetris dan fungsi yang berbeda) menjadi 100% (produk baru produksi tahun 2005 dengan bentuk yang tidak simetris dan fungsi yang berbeda)
3. Pengurangan faktor kesalahan pemakaian komponen mengurangi waktu perakitan. Pengurangan waktu perakitan meningkatkan
efisiensi perakitan. Efisiensi perakitan meningkatkan daya saing suatu produk.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian dapat disarankan beberapa hal:
1. Setiap ada produk baru maka sebaiknya dilakukan analisa DFA untuk membuktikan efisiensi perakitan. Pembuktian ini sangat membantu proses pengembangan teknologi manufaktur yang semakin lama semakin ketat persaingannya.
2. Sebaiknya juga dilakukan analisa DFA pada komponen rangkaian pneumatik lainnya. Semakin banyak produk yang dianalisa semakin baik untuk proses pengembangan selanjutnya. 3. DFA bisa digunakan untuk analisa seluruh hasil
manufaktur yang akan dirakit.
PUSTAKA
1. G. Boothroyd dkk, Product Design for
Manufacture and Assembly. Marcell Decker. New York, 2002.
2. K. Abhary., Catatan kuliah DFMA. University of South Australia. Adelaide, 2006.
