Analisis Pemodelan Tiga Dimensi Produk
Dengan Feature-Feature Pengurang
Thesis Magister
Oleh
Yogie Rinaldy
23198036
KBK TEKNIK PRODUKSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
ABSTRAK
Untuk memperoleh pabrik-pabrik masa depan yang terintegrasi diperlukan
perencanaan proses otomatis. Kekurangan komunikasi otomatis antara
tahap clesain (CAD) dengan tahap perencanaan proses (CAPP) merupakan
suatu kelemahan pada sistem perencanaan proses. Salah satu penclekatan
pemodelan produk untuk menjembatani CAD clan CAPP adalah pemodelan
produk
berbasis
feature.
Feature adalah suatu bentuk parametris yang berkaitan dengan berbagai
atribut seperti geometrinya (panjang, lebar clan dalam) juga posisi,
orientasi, toleransi geometris, material clan referensi terhadap feature
yang lain.
Dengan menggunakan model produk berbasis feature perancang dapat
melaksanakan kegiatan perancangan dengan hanya menentukan ukuran
produk disertai ukuran clan posisi feature-feature-nya.
Agar perancang clapat melihat interaksi produkdengan feature-feature-riya
maka pemodelan produk berbasis feature ini perlu ditampilkan secara
visual. Visualisasi yang cliharapkan mampu untuk memberikan kesan yang
paling mendekati keadaan yang sebenarnya adalah visualisasi secara tiga
dimensi.
Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap perangkat lunak pemodelan
tiga
dimensi
produk dengan
feature-feature pengurang
yang
dikembangkan laboratorium teknik produksi ITB. Analisis ini dilakukan
untuk perbaikan clan peningkatan kemampuan perangkat lunak sehingga
dapat menampilkan keaclaan produk yang sebenarnya.
ABSTRACT
Automated process planning is necessary to achieve the unmanned and
integrated factories of the future. The lack ofautomated communication
betweeen CAD and CAPP is the weak point ofprocess planning system.
One ofthe most popular product modeling approach to establish a bridge
between CAD and LAPP involves features
Feature is a parametricshape associated with such attribute as Its intrinsic
geometric (length, width, and depth) as well as position, orientation,
geometric, tolerance, material properties, and reference to other features.
By using feature based product model the designer can execute designing
activity just by determine the product dimension with its features
dimension and position.
To enable the designer to view the product and features interaction,
feature bused product modeling should be displayed visually. The
visualization which is expected to give the most approaching image to the
real condition is three dimension visualization.
This research analysed the software of three dimensional modeling of
product with negative-features which is developed in production
engineering laboratory ITB. The objective of this analysis is to make
fixation and improvement ofthe software with the result to display the
real condition ofthe product.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Pengasih, hanya karena
tuntunanNyalah maka penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Laporan tesis magister in! dibuat sebagai satu syarat menghadapi sidang
ujian magister pada jurusan Teknik Mesin.
Selanjutnya penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Dr. Ir. Yatna Yuwana
Martawirya sebagai dosen pembimbing. Terima
kasih atas bimbingan, bantuan clan kesabaran yang telah diberikan
selama ini.
2. Seluruh dosen dan karyawan Departemen Teknik Mesin ITB.
3. Rekan-rekan 52 Teknik Produksi Departemen Mesin ITB 1998.
4. Teman-teman asisten Lab. Teknik Produksi, Lab. Metrologi industri,
clan Lab. Otomasi Dan Sistem Manufaktur
5. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Program
Pascasarjana ITB.
6. Teman-teman di 31. Siliwangi Dalam 3
7. Bapak, Ibu, adik-adikku £vita Sari, Seivia Lorena,
Bmnsted
Lowrydan
istriku Faridawatyatas segala dukungan dan doa untuk menyelesaikan
tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu segala masukan berupa saran maupun kritik dari pembaca
sangat diharapkan dan akan diterima dengan senang hati. Semoga tulisan
ini bermanfaat bagi kita semua.
Bandung, November 2001
Yogie Rinaldy
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
ABSTRACT ...ii
KATAPENGANTAR ... iii
DAFTARISI ... i v DAFTAR GAMBAR ... vii
BABI PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan Penelitian ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 3 1.4 Metodologi Penelitian ... 3 1.5 Sistematika Pembahasan ... 3
BAB II TEORI DASAR 2.1 Sistem Produksi . . . 4
2.2 Sistem Produksi Terdistribusi Mandiri ... 5
2.2.1 Arsitektur SPTM ... 6
2.2.2 Prosedur Operasi SPTM ... 6
2.2.3 Pemodelan Tiga Dimensi Sebagai Pendukung SP'rM . 8 BAB 3 PEMODELAN PRODUK BERBASIS FEATURE 3.1 KonsepFeature ... 9
3.1.1 Syarat Penting Feature ... 9
3.1.2 Metode Pembentukan Feature ... 11
3.1.3 FeatureBentuk Berprimitif Balok ... 12
3.2 Pemodelan Geometri ... 13
3.2.1 Pemodelan Garis( Wireframe Modeling) ... 14
3.2.2 Pemodelan Permukaan (SurfaceModeling) ... 14
3.2.3 Pemodelan Solid (SolidModeling) ... 15
3.2.4 Pemodelan Boundary Representation ... 16
3.3 Teknik Pemodelan Tiga Dimensi ... 16
3.3.1 Segitiga ... 17
3.3.2 Sistem Koordinat ... 22
3.3.3 Proyeksi ...22
3.3.4 Eliminasi Permukaan ... 24
3.3.5 Pencahayaan ... 25
Penerapan Vektor clan Matriks pacla Pemodelan Tiga 3.4 Dimensi ...25
3.4.1 Matriks ... 25
3.4.2 Vektor ...28
Struktur Kelas Pemodelan Tiga Dimensi Produk 3.5 Berbasis Featuredengan Metode Pemrograman Berorientasi Obyek ... 29
3.6 Algoritma Pemodelan Produk BerbasisFeature .... 32
3.6.1 Interaksi Obyek Produk dengan Obyek Feature ... 32 3.6.2 Interaksi Segitiga Produk dengan Segitiga Feature . 34
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arsitektur Pengambilan Keputusan pada SPTM .... 6
Gambar 2.2 Pemodelan Obyek Nyata ke Obyek Virtual ... 7
Gambar 3.1 Beberapa PrimitifFeature ... 10
Gambar 3.2 FeatureStep dengan Empat Orientasi ... 11
Gambar 3.3 Metode Pembentukan Feature ... 11
Gambar 3.4 FeatureBentuk Berprimitif Balok ... 13
Gambar 3.5 Pemodelan Garis ... 14
Gambar 3.6 Pemodelan Permukaan ... 15
Gambar 3.7 Perbedaan Geometri dengan Topologi ... 15
Gambar 3.8 Boundary Representation Bentuk Akhir Produk .... 16
Gambar 3.9 Urutan Titik Menemukan Muka Segitiga ... 18
Gambar 3.10 Bidang Batas Segitiga ... 19
Gambar 3.11 Ttik Pusat Segitiga ... 20
Gambar 3.12 Sistem Koordinat Kartesian Tiga Dimensi ... 22
Gambar 3.13 Proyeksi Perspektif ... 23
Gambar 3.14 Proyeksi Paralel ... 23
Gambar 3.15 Kamera dan Vektor Normal Bidang ... 24
Gambar 3.16 Penggunaan Matriks Rotasi ... 27
Gambar 3.17 Struktur Kelas Pemodelan 3D Produk Berbasis Feature... 30
Gambar 3.18 Arah Vektor Normal Bidang-Bidang Pembungkus . . 32
Gambar 3.19 Interaksi Obyek Produk dengan Obyek Feature ... 33 Gambar 3.20 Interaksi Segitiga Produk dengan Segitiga Feature . 34
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin tingginya tuntutan konsumen clan persaingan pasar terhadap produk-produk manufaktur menuntut perusahaan manufaktur berusaha untuk membuat produk-produk yang memiliki daya saing tinggi. Selain masalah harga clan kualitas produk yang harus bersaing, tantangan lain yang sangat diperhatikan ialah umur produk yang semakin singkat. Kalau sebelumnya suatu produk mampu bertahan di pasar untuk waktu lima tahun atau lebih, maka sekarang kebanyakan produsen hanya dapat
mengharapkan produknya bertahan di pasar selarna dua tahun atau kurang. Kecenderungan ini dapat kita lihat dari produk-produk seperti komputer, kendaraan bermotor sampai peralatan-peralatan rumah tangga. Perusahaan harus berkompetisi dengan terus mengeluarkan jenis produk yang lebih menarik bagi konsumen. Ini dapat dilakukan dengan cara memproduksl produk yang bervariasi clan terus membuat produk yang lebih berkualitas. Seiring dengan itu perusahaan juga dituntut untuk
memperpendek waktu produksi.
Salah satu cara yang clapat dilakukan untuk rnenjawab tuntutan tersebut i alah dengan mengubah jenis produksi yang semula massal dengan dengan variasi produk yang terbatas menjadi produksi dengan jumlah produk sedikit dengan variasi produk yang banyak. Untuk menclukung hal i ni maka waktu perancangan, perencanaan proses clan manufaktur produk harus dipercepat.
Perkembangan perangkat keras clan perangkat lunak komputer yang sangat pesat pada dekade terakhir ini membawa dampak yang sangat besar pada bidang rekayasa keteknikan. Hal ini dapat climanfaatkan untuk mengatasi masalah yang selama ini masih menghambat kecepatan proses produksi, yaitu tahap perancangan clan tahap perencanaan proses yang masih dilakukan secara terpisah. Gambar teknik produk yang dibuat oleh perancang memerlukan penerjemahan dalam melakukan perencanaan proses. Hal ini menyebabkan waktu pembuatan produk menjadi lebih panjang. Selain itu mungkin terjadi ketidaidancaran aliran i nformasi yang tidak hanya dapat menyebabkan pemborosan waktu tetapi juga pemborosan tenaga karena infommasi yang telah dibuat pada
suatu bagian pemrosesan diulang lagi pada bagian pemrosesan yang lain.
Pendahuluan Untuk mengatasi masalah ini maka timbul suatu pemikiran baru untuk mencari solusi pengintegrasian tahap perancangan dan perencanaan proses, sehingga informasi yang dihasilkan suatu bagian dapat diterima bagian lain sesuai dengan kebutuhan. Untuk itu diperlukan suatu model produk yang mampu menampilkan informasi perancangan dan perencanaan proses sekaligus.
Pengintegrasian kedua tahap ini dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan model yang mampu mengkomunikasikan kedua tahap tersebut dengan informasi-informasi yang diperiukan. Feature merupakan suatu model yang dibuat pada tahap perancangan dan mengandung informasi bentuk dan infbrmasi pembuatan produk. Penggunaan feature sangat mendukung penggunaan komputer, sehingga memudahkan perancang untuk mempercepat proses dan perbaikan desain. Dengan menggunakan model produk berbasis feature perancang dapat melaksanakan kegiatan perancangan dengan hanya menentukan ukuran produk disertai ukuran dan posisi feature-feature-riya.
Featureyang akan dibahas di sini ialah feature pengurangan yang biasa digunakan pada proses pemesinan dan dibatasi untuk produk dan feature berbentuk balok. Agar perancang dapat melihat interaksi produk dengan feature•feature•nya maka pemodelan produk berbasis feature ini pedu ditampilkan secara visual. Tampilan yang dianggap mampu untuk mewakili keadaan produk yang sebenamya ialah tampilan tiga dimensi. Model produk dengan tampilan Up dimensi memudahkan perancang untuk melihat bentuk akhir produk hasil rancangannya. Jika hasilnya belum sesuai dengan yang diharapkan maka perbaikan rancangan atau perancangan ulang dapat dilakukan lebih dini.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah melakukan analisis untuk perbaikan dan peningkatan kemampuan pemodelan tiga dimensi model produk yang memifki feature-feature pengurang berprimitif batik yang dikembangkan di laboratorium Teknik Produksi ITB, agar nantinya mampu memberikan tampilan produk yang mendekati keadaan yang sebenamya. Pemodelan tiga dimensi model produk berbasis feature ini diharapkan mampu mewakili bentuk produk yang akan dibuat sehingga dapat digunakan untuk mempermudah kegiatan perancangan dan perencanaan proses.
