Artikel Penelitian
Kelompok Penelitian Doktor Muda
Dana DIPA Universitas Andalas Th. 2006 Kontrak No. 065/J.16/PL/DIPA/IV/2006
Pengembangan Perangkat Lunak
Perancangan Sistem Kerja pada
Suatu Fasilitas Produksi Berbasis Teknologi Internet
Oleh:
Dr.-Ing. Agus Sutanto
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
LEMBAGA PENELITIAN UNIVERSITAS ANDALAS
Gedung Rektorat Lt. II Kampus Limau Manis, Padang 25163
PENELITIAN DANA DIPA
Universitas Andalas Tahun Anggaran 2006
Kategori: Penelitian doktor muda
1. Judul Penelitian : Pengembangan Perangkat Lunak Perancangan Sistem Kerja suatu Fasilitas Produksi berbasis Teknologi Internet
2. Bidang ilmu : Teknik Produksi / Teknik Mesin 3. Peneliti
a. Nama Lengkap : Dr.-Ing. Agus Sutanto b. Pangkat/Gol : Penata /IIIc
c. Nip : 131 994 384
d. Jabatan fungsional : Lektor e. Jabatan Struktural :
-f. Mata Kuliah Diasuh : Sistem Produksi
Pengenalan Kerekayasaan Mesin Perkakas
Analisa Tegangan Eksperimental 4. Anggota Peneliti : - Anhar (Mahasiswa)
- Fachrudin (Mahasiswa) 5. Lama Penelitian : 6 bulan
6. Biaya yang diperlukan : Rp 2.000.000,- (dua juta rupiah)
Padang, 09 Oktober 2006
Ketua Peneliti
Dr.-Ing. Agus Sutanto NIP. 131 994 384
Mengetahui:
Dekan Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Andalas Fakultas Teknik Universitas Andalas
Pengembangan Perangkat Lunak Perancangan Sistem Kerja pada Suatu Fasilitas Produksi Berbasis Teknologi Internet
A b s t r a k
Penelitian menyajikan suatu metoda baru perancangan sistem kerja suatu fasilitas produksi/perakitan dalam bentuk sebuah prototip perangkat lunak berbasis teknologi Web Tiga Dimensi yang dapat diakses dengan media Internet. Perangkat lunak yang dikembangkan ini terintegrasi (embeded) dengan suatu perangkat lunak Internet Browser (sebagai contoh Internet Explorer). Pada perangkat lunak tersebut, obyek-obyek virtual tiga dimensi yang mewakili suatu fasilitas produksi dapat ditampilkan.pada media virtual yang disediakan. Disamping itu, obyek virtual tiga dimensi dari fasilitas produksi tersebut dapat ditransformasikan (gerakan translasi, rotasi dan skala) dalam suatu ruang sehingga tata letak dari suatu stasiun kerja, mesin dll. dapat dirancang. Metoda perancangan yang memungkinkan komunikasi melalui jaringan Internet ini dapat mengatasi kendala ruang serta waktu dalam suatu proses perancangan. Dapat disimpulkan bahwa metoda perancangan ini memperlihatkan suatu potensi yang cukup besar terhadap pengurangan ongkos dan waktu perancangan yang dilakukan oleh perencana multi disiplin dan berada pada lokasi geografis yang berbeda. Pertukaran ide dengan lingkungan yang online dengan cara ini dapat dijamin serta menfasilitasi suatu pemecahan masalah.
I. LATAR BELAKANG
Selain itu, dengan isu globalisasi yang semakin intens, juga telah menampakkan suatu kecenderungan baru terhadap adanya jaringan kerjasama global. Proses perancangan produksipun seharusnya memfasilitasi metoda perancangan yang partisipatif serta kolaboratif ini, terutama pada suatu tim kerja dengan perbedaan lokasi kerja (perbedaan geografis). Dalam hal ini, bekerja dengan tim dengan banyak disiplin dan pertukaran ide dan informasi yang intens di antara anggota-anggotanya yang berada di lokasi yang saling berbeda memerlukan alat bantu rangcang yang memadai pula. Dengan pesatnya perkembangan teknologi internet serta tampilan media virtual tiga dimensi pada Web memberi suatu harapan yang baik dalam pengembangan teknik-teknik baru untuk mengembangan perangkat lunak bantu untuk tujuan-tujuan perancangan secara berkolaborasi. Hal ini yang menjadi latar belakang pengembangan suatu metoda baru untuk perancangan sistem kerja pada suatu fasilitas produksi berbasiskan teknologi Internet dan teknik-teknik virtual tiga dimensi.
Penelitian ini secara kongkrit akan membuat suatu prototip perangkat lunak berbasis teknologi internet untuk perangcangan sistem kerja secara virtual tiga dimensi. Arsitektur yang dipakai nantinya adalah suatu arsitektur Client-Server
berbasiskan Web. Arsitektur ini dapat membantu karakteristik perancangan yang kolaboratif (kerjasama yang multi disiplin). Metoda perancangan yang diusulkan ini dapat memperlihatkan suatu potensi yang cukup besar terhadap pengurangan ongkos serta waktu perancangan yang dilakukan oleh perencana multi disiplin dan berada pada lokasi geografis yang berbeda. Pertukaran ide dengan lingkungan yang online dengan cara ini dapat dijamin serta menfasilitasi suatu pemecahan masalah. Dibanding dengan metoda-metoda lain untuk bidang yang sama, proses perancangan dengan metoda ini diharapkan dapat proses perancangan dapat dilakukan sesuai dengan kebutuhan (delivered on-demand), yang tidak dibatasi oleh waktu dan tempat (at any time and place) .
II. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Tujuan yang hendak dicapai pada penelitian ini adalah:
Pembuatan sebuah prototip perangkat lunak berbasis Web untuk perancangan sistem kerja pada suatu lantai produksi
Pengembangan suatu pendekatan baru perancangan suatu sistem kerja berbasarkan model-model virtual tiga dimensi
Memahami teknik virtual dan teknologi informasi dan komunikasi dalam merancang suatu sistem kerja terutama untuk lini perakitan
Manfaat penelitian:
III. TINJAUAN PUSTAKA
Perangkat lunak ataupun pendekatan metodologi dalam perancangan fasilitas produksi telah dilakukan oleh beberapa peneliti di bidang ini. Braun et al [1996], peneliti pada Universitas Karlsruhe, Jerman telah mengembangkan sebuah alat bantu perangkat lunak untuk perencanaan sistem kerja berbasis komputer. Alat bantu tersebut disebut dengan EMMA (Gambar 1 kiri) , yang cocok digunakan untuk perencanaan sistem kerja perakitan. Alat bantu ini dapat melakukan konfigurasi beberapa alternatif sistem kerja dan analisa dapat dilakukan dengan pertimbangan ekonomis dan ergonomis.
Reinhart et al [2003] pada Universitas Teknik Muenchen juga telah mengembangkan sistem Augmented Reality (AR) dalam mendisain tempat kerja manual untuk fasilitas perakitan. Teknik ini menggabungkan obyek-obyek virtual dengan obyek-obyek nyata dalam suatu kesatuan visual (Gambar 1 kanan).
E M M A p l a n n i n g t o o l A u g m e n t e d R e a l i t y a p p r o a c h
S o u r c e : i w b , T U M ü n c h e n
p h y s i c a l l y e x i s t i n g w o r k p l a c e e n v i r o n m e n t
v i r t u a l p l a n n i n g o b j e c t
S o u r c e : i f a b , U n i v . K a r l s r u h e
Gambar 1. Perancangan Sistem Kerja yang dikembangan oleh Universitas. Gambar kiri mempergunakan alat bantu yang disebut EMMA dan Gambar kanan mempergunakan pendekatan Augmented Reality.
Sistem yang dikembangkan oleh sebuah perusahaan ISM GmbH dengan nama Virtual Planner [Bär, 2003] mengembangkan sistim visualisasi stereoscopic
S o u r c e : I M S G m b H S o u r c e : F r a u n h o f e r I P A S t u t t g a r t
P l a n n i n g T a b l e V i r t u a l P l a n n e r
Gambar 2. Sistem Perancangan Tata Letak dan Perancangan Kerja dengan metoda Virtual Reality (kiri) dan Planning Table (kanan).
Metode lain dalam perencanaan sistem kerja adalah dengan sebuah “Planning Table” yang dikembangkan oleh Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Jerman [Westkämper, 2004]. Metoda ini menyediakan sebuah meja khusus dimana orang dapat berdiskusi secara bersama dalam perencanaan sistem kerja, dan setiap perubahan posisi sebuah obyek pada meja diskusi akan terlibat langsung dilayar secara tiga dimensi (lihat Gambar 2 kanan). Metoda ini dapat meningkatkan partisipasi dan kerjasama tim dalam perencanaan sistem kerja.
Oleh sebab itu pada penelitian ini diusulkan pembuatan sebuah prototip perangkat lunak berbasis Web untuk perancangan sistem kerja pada suatu lantai produksi. Pembuatan suatu pendekatan baru perancangan suatu sistem kerja berbasarkan model-model virtual tiga dimensi
Sejalan dengan berkembangnya teknologi informasi dan komunikasi dengan dibuktikan pada pemakaian internet secara luas, maka isu yang baru dalam perencanaan sistem kerja adalah kolaborasi (kerjasama) tim untuk lokasi yang berbeda [Blais et al, 2002], [Lau et al, 2003], [Linner et al, 2000], [Monplaisir, 2002], [Müller et al, 2004], [Roy et al, 2001], [Schuh et al 2003], [Sutanto, 2004], [Sauer, 2004]. Perencanaan secara berkolaborasi ini sebagai contoh adalah perencana A di lokasi B dapat melakukan aktifitas perencanaan dengan perencana P dilokasi Q pada waktu yang bersamaan atau berbeda. Sistem perencanaan yang seperti ini masih belum banyak dilakukan dan perangkat lunak yang mengfasilitasi pendekatan metode ini masih sangat kurang.
Prinsip Dasar Teknologi Internet
Internet pada hakekatnya adalah jaringan (network) yang terhubung dengan jaringan-jaringan lainnya. Jaringan tersebut menghubungkan berjuta-juta komputer (atau yang disebut host) dan memungkinkan perpindahan informasi dari suatu komputer ke komputer lainnya dengan suatu bahasa yang dikenal dengan protocol, misalnya TCP/IP
informasi dari sebuah server pada jaringan yang lain. Pesan tersebut dinavigasikan agar mencapai tujuan (server) yang memiliki informasi tersebut. Umumnya pesan yang dikirimkan melewati jaringan lain atau melewati router tertentu. Pesan tersebut oleh suatu protocol mengkonversi pesan tersebut dalam suatu paket (packet). Bila server menerima paket tersebut maka dia membaca pesan yang dikirim dan dengan protocol yang tersedia, akan memenuhi/membalas pesan tersebut untuk dikirimkan ke Client. Dalam hal ini informasi sekarang sudah sampai di layar monitor Client.
Potensi dari Internet Dewasa Ini
Internet dewasa ini adalah suatu media komunikasi yang sangat populer, murah dan dipakai oleh kalangan yang luas. Walaupun demikian beberapa permasalahan yang penting perlu juga diperhatikan menyangkut keamanan dan besarnya bandwith yang berhubungan dengan kecepatan tranportmasi informasi. Banyak kegiatan sekaang ini seperti E-Commerce (Kegiatan komersial, pembelian barang, presentasi produk) yang memanfaatkan media Internet ini.
IV. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:
a. Pemgembangan sebuah lingkungan virtual tiga dimensi (3D virtual environment) berbasis VRML (Virtual Reality Modeling Language) yang menyatu (embedded) dengan Web atau HTML (Hypertext Markup Language)
b. Pembuatan sebuah pustaka obyek-obyek tiga dimensi (3D object library) berbasis XML (Extended Markup Languange)
c. Pemodelan beberapa obyek tiga dimensi beberapa fasilitas produksi dalam format VRML. Obyek tiga dimensi ini akan disimpan dalam suatu pustaka yang dirancang pada tahapan 2.
d. Pemrograman sebuah interface yang menjadi perantara antara media tiga dimensi dalam Web dengan aplikasi Web. Pemrograman ini bertujuan untuk memanipulasi obyek-obyek tiga dimensi seperti translasi, rotasi dan pemberian skala pada obyek-obyek tersebut. Kemampuan untuk mentransformasi obyek-obyek tiga dimensi tersebut adalah feature-feature yang paling dasar dibutuhkan dalam perancangan layout sistem kerja sebuah fasilitas produksi
e. Persiapan uji coba sistem perancangan fasilitas produksi virtual tiga dimesni berbasiskan Web. Pada tahapan ini, arsitekstur sistem yang dipakai adalah sistem arsitektur Client-Server berbasis Web. Persiapan yang harus dilakukan pada sisi Client adalah instalasi Internet Explorer (IE6) dan sebuah ActiveX untuk visualisasi obyek 3D (Cortona Engine). Sedangkan pada sisi Server, Apache Web Server adalah perangkat lunak yang harus diinstal.
4.1 Lingkungan Virtual Tiga Dimensi di Internet
Lingkungan Virtual Tiga Dimensi yang dibuat berbasiskan teknologi Virtual Reality Modelling Language (atau disebut VRML). Dengan VRML ini memungkinkan obyek-obyek tiga dimensi divisualisasikan dengan memakai suatu VRML viewer/browser pada media Web. Kemampuan ini menjadi dasar dalam mengembangkan suatu Lingkungan virtual tiga dimensi yang diperlukan dalam pengembangan perangkat lunak ini.
Pengembangan suatu lingkungan virtual tiga dimensi ini mengikuti konsep pemrograman yang berorientasikan obyek. Dengan metoda ini, diperlukan suatu yang disebut mekanisme PROTO yaitu suatu pola/cetakan dari sistem ril yang yang memiliki atribut dan fungsi tertentu. Attribut tersebut ada yang bersifat private, yang memiliki nilai yang tidak dapat diubah oleh fungsi yang lain, dan ada pula attribut yang bersifat publik, yang nilainya dapat diubah-ubah sesuai dengan event yang bekerja padanya.
Pada Gambar 3 adalah model suatu Lingkungan Virtual Tiga Dimensi untuk suatu obyek ”assembly_line” yang merupakan tingkat hirarki yang tertinggi dan obyek terdiri dari kumpulan obyek-obyek fasilitas produksi, termasuk model tigfa dimensi dari obyek tersebut.
3 D o b j e c t s i n t h e a s s e m b l y l i n e a s s e m b l y _ l i n e
P R O T O
o b j e c t _ 1 o b j e c t _ 2P R O T O o b j e c t _ 3P R O T O o b j e c t _ 4P R O T O P R O T O o b j e c t _ i o b j e c t _ nP R O T O
n = t h e m a x . n u m b e r o f o b j e c t s a n i n s t a n c e
o f P R O T O
Y X Z
r e f e r t o a V R M L f i l e s c e n e g r a p h
Berikut ini adalah sebuah PROTO yang disebut Object, yang merupakan dasar pengembangan suatu media virtual tiga dimensi berbasis VRML.
PROTO Object [
exposedField SFVec3f skalierung 1 1 1
exposedField SFVec3f position 0 0 0
exposedField SFRotation orientation 0 1 0 0
exposedField MFString adr ""
field SFInt32 obj_number 0
field SFVec2f maxPos 20000 20000
field SFVec2f minPos -20000 -20000
field SFVec2f maxH 0 4000
field SFVec2f maxSkl .001 100
field SFVec3f offsetPS 0 0 0
field SFVec3f offsetHS 0 0 0
field SFFloat offsetCS 0
field SFString sensorType ""
field SFBool isCollide FALSE ]
{...
(a set of functions by using JavaScript codes) "]} (ROUTE statements)
}
Instan dari PROTO tersebut menghasilkan obyek-obyek dari suatu fasilitas produksi. Dalam penelitian ini adalah obyek fasilitas produksi, yang model tiga dimensinya mengacu kepada suatu file dengan ektensi wrl.
a n I n t e r n e t l i n k t o m a n u f a c t u r e r
3 D o b j e c t s / V R M L d a t a
X M L D a t e n b a n kd o c u m e n tX M L
o n l i n e o r d e r i n g g r a p h i c a l d a t a
i n f o r m a t i o n p a n e l
Gambar 4: Pustak Obyek Tiga Dimensi yang dirancang
Pustaka Obyek Tiga Dimensi dikembangkan dengan bahasa Extended Markup Language (XML). Pustaka (Library) obyek tiga dimensi ini merupakan suatu struktur batang (tree structure) dengan hirarki tertentu dan memiliki elemen-element pembentuk seperti nama obyek, nama file obyek, nomor order, nama katalog, supplier, harga, dimensi, berat, assesories, dll. Contoh konkrit dari Pustaka Obyek Tiga dimensi ini dalam aplikasi Web yang dibuat terlihat pada Gambar 4.
4.3 Arsitektur Client-Server
W e b a p p l i c a t i o n
Gambar 5: Arsitektur client-server yang dipakai pada sistem ini
V. HASIL PENELITIAN
Prototip perangkat lunak yang dibuat diperlihatkan pada Gambar 5. Perangkat lunak tersebut terdiri dari beberapa window dan panel yaitu:
- 3D View window: window ini berfungsi untuk menampikan hasil rancangan berupa obye-obyek virtual tiga dimensi dari fasilitas produksi
- 3D Object Library: window ini berisikan kumpulan nama, spesifikasi dan lokasi dari obyek fasilitas produksi dalam bentuk virtual tiga dimensi. Click pada salah satu nama obyek, akan memperlihatkan bentuk virtual obyek tersebut pada Obyek Display Panel.
- View Panel: Pada bagian ini memungkinkan pengguna untuk mencari orientasi dari sudut pandang yang diingini.
- 3D Tool Panel: adalah panel yang memungkinkan pengguna untuk mentransformasikan (translasi, rotasi dan skala) obyek fasilitas produksi yang aktif. Selain fungsi tersebut, juga tersedia fungsi ”collision” dan
2 m
9 m
7 m
3 D V i e w w i n d o w 3 D O b j e c t s l i b r a r y
O b j e c t D i s p l a y p a n e l I n f o r m a t i o n p a n e l
3 D T o o l p a n e l F u n c t i o n s p a n e l V i e w p a n e l
a d d a n d d e l e t e
b u t t o n s d i a l o g u e b o x
t o d e f i n e a f l o o r a r e a
Gambar 5. Prototip perangkat lunak yang dibuat.
- Function Panel: pada panel ini tersedia fungsi-fungsi untuk manajemen file (save, open, rename, delete) dan feature-feature checklist untuk analisa ergonomi pada sistem perangcangan kerja.
- Information panel: berisikan informasi dari obyek yang dipilih pada 3D Object Library. Informasi ini antara lain nama, nomor pesanan, katalog, harga, berat, ukuran dan keterangan lain tentang obyek tersebut.
Gambar 6. Model manusia berbasis VRML untuk perancangan sistem kerja
VI. KESIMPULAN
Dapat disimpulkan dari penelitian ini bahwa metoda perancangan sistem kerja suatu fasilitas produksi/perakitan dalam bentuk sebuah prototip perangkat lunak berbasis teknologi Web Tiga Dimensi yang dapat diakses dengan media Internet ini memperlihatkan suatu potensi yang cukup besar terhadap pengurangan ongkos serta waktu perancangan yang dilakukan oleh perencana multi disiplin dan berada pada lokasi geografis yang berbeda. Pertukaran ide dengan lingkungan yang online dengan cara ini dapat dijamin serta menfasilitasi suatu pemecahan masalah. Dibanding dengan metoda-metoda lain untuk bidang yang sama, proses perancangan dengan metoda ini diharapkan dapat proses perancangan dapat dilakukan sesuai dengan kebutuhan (delivered on-demand), yang tidak dibatasi oleh waktu dan tempat (at any time and place) .
DAFTAR PUSTAKA
Bär, T.; Haasis, S., Step towards the Digital Factory, Proceeding of 36th CIRP International Seminar on Manufacturing Sistem, Saarbrücken, Germany. June 2003, pp. 171-176.
Blais, C. L.; Brutzman, D.; Harney, J. W.; Weekley, J., Emerging Web-based 3D Graphics for Education and Experimentation, Proceeding of 2002 Interservice/ Industry Training, Simulation, and Education Conference, Orlando, Florida, Dec. 2002. Braun, W. J.; Reboller, R.; Schiller, E. F., Computer Aided Planning and Design of Manual
Feldmann, K.; Sutanto, A., Modular Assembly Sistem in A Virtual Manufacturing Environment, Proceeding of 36th CIRP International Seminar on Manufacturing
Sistem, Saarbrücken, Germany. June 2003, pp. 489-498.
Lau, R. W. H.; Li, F.; Kunii, T.; et. al, Emerging Web Graphics Standards and Technologies, IEEE Computer Graphics and Applications Vol. 23 (Jan. 2003), No. 1, pp. 66-75.
Linner, S.; Wunsch, A., E-Manufacturing - Produktionsplanung in kooperativen Strukturen, Proceeding of Innovationsforum Virtuelle Produktentstehung, Berlin, May 2000. Monplaisir, L., Collaborative Engineering for Product Design and Development, California,
USA: American Scientific Publishers 2002.
Müller, E.; Gäse, T.; Riegel, J, Layoutplanung partizipativ und vernetzt., Journal of wt Werkstattstechnik Vol. 94 (2004), Issue 04, pp. 266-270.
Reinhart, G.; Zäh, M. F.; Patron, C.; et. al., Augmented Reality in der Produktionsplanung, Journal of wt Werkstattstechnik Vol. 93 (2003), Issue 09, pp. 651-653.
Roy, U.; Kodkani, S. S., Collaborative Product Conceptualization Tool Using Web Technology, Journal of Computer in Industry Vol. 41 (2001), Issue 2, pp. 195-209. Sauer, O., Einfluss der Digitalen Fabrik auf die Fabrikplanung, Journal of wt
Werkstattstechnik Vol. 94 (2004), Issue 01/02, pp. 31-44.
Schuh, G.; Bergholz, M.; Gottschalk, S., Fabrikkonzepte für die kollaborative Produktion, Journal of wt Werkstattstechnik Vol. 93 (2003), Issue 04, pp. 300-304.
Sutanto, A., Feldmann, K., Planning and Simulation of Flexible Assembly Sistems in a Virtual Manufacturing Environment, Proceeding of ISSM 2002, Berlin, 2002.
Sutanto, A., Webbasierte Fertigungsplanung für mechatronische Produkte, BKM (Bayerische Kompetenznetwerk fuer Mechatronik)-Mechatronik News, No.1/2004, pp. 2-3.
Westkämper, E.; Briel, R. V., Continuous Improvement and Participative Factory Planning by Computer Sistems, Annals of the CIRP Vol. 50/1/2001, pp. 347-352.
