7
Politeknik Manufaktur Astra
MODIFIKASI SISTEM KONTROL PROSES PRODUKSI PADA MESIN
CBC GRAFIR DAN MESIN AUTOLOADER BERBASIS PLC CJ1M
Lin Prasetyani
1, Rizqi Iman Yulianto
21,2. Mekatronika, Politeknik Manufaktur Astra, Jl. Gaya Motor Raya No. 8, Sunter II. RW.8, Sungai Bambu, Tj Priok, Kota Jakarta Utara, DKI Jakarta 14330
E-mail:[email protected],[email protected]2
Abstrak-- Sebuah perusahaan yang memproduksi komponen kendaraan bermotor berupa piston. Proses produksi piston melalui dua tahapan proses yakni Foundry Process dan Machining Process. Perusahaan ini memiliki divisi-divisi yang berperan sebagai factory support, salah satunya yaitu Maintenance Division yang bertugas untuk melakukan perawatan mesin secara preventive maupun corective agar menjaga mesin tetap dalam kondisi baik untuk kegiatan proses produksi. Proses produksi piston melalui dua tahapan proses yakni Foundry Process dan Machining Process. Pada Machining proses di urutan kerja pembuatan piston terdapat mesin center bosk cutting (CBC) Grafir dan mesin Autoloader. Pada line 27 terdapat mesin CBC Grafir dan mesin Autoloader, mesin tersebut terpisah dan mempunyai sistem kontrol yang berbeda, penyemprotan manual setelah proses autoloader oleh operator, tidak adanya coolant untuk membersikan piston yang kotor akibat coolant dan penggantian program secara manual oleh tim maintenance ketika operator ingin mengganti model piston dan layout rak. Oleh karena itu penulis melakukan improvement berupa modifikasi sistem kontrol mesin CBC grafir dan Autoloader, di antaranya integrasi sistem kontrol mesin CBC grafir dan Autoloader yang sebelumnya menggunakan PLC yang berbeda, penambahan sistem penyemprotan angin otomatis dan pembersih berupa air hangat, dan penambahan switch untuk penggantian model piston dan layout rak piston. Pembuatan mesin ini meliputi pembuatan rangkaian elektrik dan program. Modifikasi tersebut mampu menurunkan machine time sebesar 30%, mengurangi man power dan meningkatkan kualitas produk.
Kata Kunci : Integrasi, mesin CBC, Grafier, AutoLoader, PLC I. PENDAHULUAN
Piston yang di produksi perusahaan ini adalah piston untuk kendaraan roda dua seperti Honda, Yamaha, Suzuki. Proses produksi piston melalui dua tahapan proses yakni Foundry Process dan Machining Process. Perusahaan ini memiliki divisi-divisi yang berperan sebagai factory support, salah satunya yaitu
Maintenance Division yang bertugas untuk melakukan
perawatan mesin secara preventive maupun corective agar menjaga mesin tetap dalam kondisi baik untuk kegiatan proses produksi.
Pada Machining Process tepatnya di line 27 adalah satu-satunya line yang memproduksi piston tipe Suzuki, urutan kerja pembuatan piston terdapat mesin
center bosk cutting (CBC) Grafir dan Autoloader. Pada
line 27 terdapat mesin CBC Grafir dan mesin
Autoloader yang terpisah dan mempunyai sistem
kontrol yang berbeda. Mesin CBC Grafir melakukan proses milling untuk menghilangkan sprue dan proses grafir untuk memberikan tanda pada piston setelah itu melalui proses pemindahan piston ke box oleh mesin
Autoloader. Berdasarkan kondisi yang telah dibahas di
atas, Penulis melakukan improvement berupa modifikasi mesin CBC Grafir dan mesin Autoloader. Modifikasi yang dimaksud adalah penambahan sistem integrasi pada mesin CBC Grafir dan mesin
Autoloader untuk menyatukan sistem kontrol yang
digunakan pada mesin CBC Grafier dan Autoloader yang sebelumnya masing-masing mesin menggunakan
sistem kontrol PLC yang berbeda. Sistem integrasi ini menggunakan PLC CJ1M yang sebelumnya menggunakan PLC CJ1M dan CP1E dimasing-masing mesin. Modifikasi juga dilakukan dengan menambahkan switch untuk penggantian model piston dan layout rak piston serta penambahan sistem penyemprotan otomatis menggunakan angin dan pembersih berupa air hangat. Modifikasi-modifikasi yang dijelaskan sebelumnya dilakukan dengan menurunkan machine time sebesar 30%, mengurangi
man power serta meningkatkan kualitas produk.
II. METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian ini metodologi yang digunakan yaitu observasi wawancara serta study literatur. Proses pembuatan piston ada banyak proses termasuk; penyimpanan material, peleburan material, pencetakan, pemotongan sprue, perlakuan panas, permesinan, pembersihan, pelapisan dan pengecekan visual. Proses yang akan dibahas dalam makalah ini adalah proses pemesinan yang dikendalikan oleh PLC. Proses ini bertujuan untuk memotong sprue, pemberian tanda dan peletakkan piston secara otomatis.
Line Machining 27 adalah satu satunya line yang
memproduksi piston tipe Suzuki. Line ini berada pada
line produksi jalur 2 yang terletak di gedung A. pada line ini terdapat 9 mesin. Man power 2 hanya bertugas
8
Politeknik Manufaktur Astra mengambil piston dari box lalu menyemprotkan angin
ke piston dan meletakkannya ke dalam box lagi. Selain itu kondisi mesin yang sering trouble, membuat proses pengerjaan menjadi terhambat dan membuat down
time, oleh karena itu dibutuhkan mesin yang baru
untuk menggantikan mesin yang lama, supaya emsin yang lama dapat dimodifikasi lagi menjadi mesin yang baru.
Gambar 1. Line 27
Pada line machining 27 terdapat mesin CBC grafir dan autoloader yang akan dimodifikasi. Dapat dilihat layout line machining 27 di gambar 1 yang dilingkari warna merah, mesin CBC grafir dan
autoloader terletak di akhir proses produksi. Mesin
CBC grafir dan Autoloader ini berfungsi untuk menghilangkan sprue dan memberi tanda berupa tipe piston atau nomor shift. Hasil proses dapat dilihat di gambar 2.
.
Gambar 2. Hasil CBC
Machine time mesin sebelumnya dapat dilihat di
tabel berikut. Dapat dilihat pada tabel 1, total waktu machine time untuk menghasilkan 1 produk membutuhkan waktu 50 detik. Integrasi mesin bertujuan untuk menurunkan machine time. Projek improvement bertujuan untuk menambahkan switch untuk penggantian model layout rak piston, menambahkan pembersih berupa air hangat dan penambahan sistem penyemprotan angin otomatis. Penambahan switch tersebut bertujuan untuk memudahkan operator jika ingin mengganti model layout rak piston yang sebelumnya harus memanggil
tim maintenance untuk mengubah program, penambahan pembersih berupa air hangat
Tabel 1. Machine time
Untuk membersihkan piston yang telah melalui proses sebelumnya serta membersihkan bagian base mesin serta penambahan sistem angin otomatis yang bertujuan untuk membersihkan piston yang sebelumnya dilakukan oleh man power 2 secara manual, kondisi mesin bisa dilihat pada gambar 3
Gambar 3. Penyemprotan manual
Pada Januari 2019 tim maintenance berinovasi untuk memodifikasi mesin CBC grafir dan autoloader. Modifikasi tersebut diantaranya menyatukan sistem kontrol mesin CBC grafir dan autoloader, menambahkan switch untuk mengganti model layout rak piston dan membuat sistem penyemprotan angin otomatis serta pembersih berupa air hangat. Modifikasi ini dibuat untuk meyatukan mesin CBC grafir dan Autoloader menjadi satu mesin. Berikut proses pembuatan mesin yang dilakukan.
( a ) ( a )
9
Politeknik Manufaktur Astra
III. HASIL DAN DISKUSI
A. Perancangan: Perancangan Sistem Kontrol
Gambar 4. Perancangan sistem control Perancangan Elektrikal Catu Daya
Gambar 5. Wiring elektrikal catu daya. Berdasarkan gambar 4 dan 5 adalah perancangan sistem dan juga perancangan elektrik.
Mesin CBC grafir dan Autoloader menggunakan 3 modul input PLC CJ1W-ID211 dengan sumber tegangan 24 VDC yang tegangannya diambil dari
power supply. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat di wiring modul input PLC pada gambar.
Gambar 6. Input PLC CH00
Wiring ini merupakan proses menghubungkan
perangkat keluaran dengan modul PLC pada mesin.
Gambar 7. Output PLC CH01 wiring relay peeimoger motor
Pada gambar 6 dan 7 adalah contoh wiring
input dan output beberapa chanel yang digunakan.
Sementara itu untuk motor menggunakan relay karena perbedaan spesifikasi PLC dan actuator.
10
Politeknik Manufaktur Astra
Kapasitor M B R W B+900 B R W B+900 900 901 900 C+ C- 901900 900 C- C+ 901900 B R W B+ B-RELAY 1 RELAY 2 KETERANGAN: C = KAPASITOR -C+ = KAPASITOR + B = BLACK W = WHITE R = RED B+ = BRAKE+ B- = BRAKE-900 = 220 VAC 901 = 0 VAC C+
C-Gambar 8. Wiring relay motor Mesin CBC grafir dan autoloader menggunakan grafir box yang dikoneksikan melalui PLC. Kabel yang digunakan untuk pengkoneksian ke PLC adalah DB-37 yang didalamnya ada pin yang mempunyai fungsi berbeda-beda. PLC digunakan untuk memberi sinyal ke marking box dan PLC mendapatkan sinyal dari marking box (feedback) misalnya ketika grafir sedang ready, alarm, atau disaat marking box sedang running.
Mesin CBC grafir dan autoloader menggunakan
thermo control yang digunakan untuk mengatur suhu
pada bak air, dan apabila suhu telah mencapai batas yang ditentukan, thermo control akan mengirim sinyal ke PLC untuk memutuus tegangan yang ke heater.
Gambar 9. Rangkaian pneumatik
Pembuatan program PLC dengan bahasa program yang digunakan pada mesin CBC grafir dan
autoloader adalah ladder diagram. Dalam program ini
dibedakan menjadi dua mode yaitu mode manual dan
mode otomatis. Mode manual berfungsi untuk
menggerakkan masing masing actuator dengan menggunakan satu tombol. Sedangkan mode otomatis berfungsi untuk menggerakkan mesin secara otomatis setelah tombol start ditekan.
Program yang dimodifikasi sesuai kebutuhan pengoperasian mesin secara manual. Seperti yang telah dijelaskan pada alur kerja (flow process) manual, didalam program manual ini sendiri terdapat inisialisasi dari input-input part mesin. Program manual ini digunakan untuk awal penyetingan mesin dengan menggerakan beberapa actuator dengan input dari push button, selector, dan push button selector. Seluruh pengaturan konfigurasi mode manual terdapat pada program ini.
Gambar 10. Program manual
Program auto adalah program untuk pengoperasian mesin secara auto running. Pembuatan program disesuaikan dengan cara kerja mesin (flow
process), sebelum menjalankan program auto harus
dilakukan setting mesin terlebih dahulu dengan menggunakan program manual.
Gambar 11. Program otomatis B. Analisa Hasil
Setelah melakukan modifikasi pada mesin CBC grafir dan mesin Autoloader, ada beberapa point yang akan dijelaskan, diantaranya hasil pengintegrasian mesin CBC grafir dan mesin Autoloader, penambahan
11
Politeknik Manufaktur Astra switch untuk pergantian model dan layout piston,
penambahan sistem angin automatis, penambahan coolant berupa air hangat, dan pengurangan time machine. Berikut akan dijelaskan hasil modifikasi tersebut.
1. Integrasi Mesin CBC Grafir dan Mesin
Autoloader
Pada line 27, sebelum mesin CBC grafir dan mesin Autoloader dimodifikasi, keadaan mesin masih terpisah dan mempunyai sistem kontrol yang berbeda. Setelah mengalami modifikasi, kedua mesin tersebut disatukan, mempunyai sistem kontrol yang sama, dan setelah di integrasi dimensi mesin terlihat lebih kecil dari sebelumnya
Tabel 2. Nomor program
2. Penambahan Sistem Angin Otomatis
Line 27 sebelumnya ada 2 man power, satu man power bekerja untuk melakukan produksi atau
operator mesin, man power yang kedua bertugas membersihkan piston menggunakan air gun. Setelah mesin dimodifikasi, ada penambahan sistem penyemprotan angin otomatis ketika sedang melalu proses grafir, hal ini bertujuan untuk mengurangi man
power yang sebelumnya membutuhkan dua man power, sekarang hanya satu man power yang bertugas
untuk menjadi operator mesin, dan manpower 2 dialokasikan ke pekerjaan backup line yang lain. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat di gambar 3. 3. Penambahan Coolant menggunakan Air Hangat
Proses mesin CBC dan Grafir mesin Autoloader adalah proses terakhir di line produksi piston, maka dari itu operator harus memastikan piston tersebut sudah bersih dan siap untuk diletakkan di box. Efek coolant yang belum bersih biasanya kerak putih jika tidak segera dibilas dengan air. Sebelum mesin CBC grafir dan mesin Autoloader di modifikasi coolant masih menempel pada piston. Setelah mesin di modifikasi, penulis melakukan improvement untuk menambahkan proses pembersihan dengan menggunakan air hangat. Hal ini bertujuan untuk mengurangi produk piston yang kotor akibat sisa
coolant setelah proses akhir dilakukan. Hal ini dapat
meningkatkan kualitas piston yang diproduksi di line 27. Hasil piston sebelum dan sesudah ditambahkan
proses pembersihan dengan air hangat dapat dilihat di gambar 12.
4. Mempercepat Machine Time
Setelah modifikasi mesin CBC grafir dan Autoloader. Penulis mencatat data machine time dari awal proses tersebut sampai akhir proses pada mesin, data machine time tersebut dapat dilihat pada tabel.
Gambar 12 Grafik machining time
Tabel 3. Machine time
Dari tabel diatas dapat disimpulkan ada penurunan machine time, yang sebelumnya machine time menghabiskan waktu 50 detik untuk menghasilkan 1 produk piston, dan setelah mesin di integrasi, machine time mengalami penurunan dan waktu untuk menghasilkan 1 produk menjadi 35 detik. Dapat disimpulkan machine time mengalami penurunan sebesar 30%.
IV. KESIMPULAN
Setelah dilakukan modifikasi pada mesin CBC grafir dan mesin Autoloader maka dapat disimpulkan bahwa setelah melakukan modifikasi mesin, didapatkan hasil bahwa mesin dapat melakukan langkah kerja yang telah ditentukan. Hasil produk piston menjadi lebih bersih dan kering, terbukti dengan tidak adanya kerak putih karena sisa coolant yang menempel pada piston. Setelah memodifikasi mesin CBC grafir dan mesin Autoloader man power 2
12
Politeknik Manufaktur Astra dialokasikan untuk pekerjaan lain, dan dengan
penambahan switch pergantian model piston dan
layout box tim maintenance tidak perlu mengganti
program autoloader. Setelah menggunakan mesin
CBC grafir dan mesin Autoloader, machine time
mengalami penurunan sebesar 30%. V. DAFTAR PUSTAKA
[1] Alciatore, David G., Michael B Histand,
Introduction to Mechatronics And Measurement System, McGraw-Hill, New York, 2012.
[2] Bolton William, Mechatronics A Multidisciplinary Approach, Pearson, United Kingdom, 2011, page 467
[3] Creswell, J. (2003). Research Design: Qualitative, Quantitative, and Mixed Methods Approaches. Thousand Oaks, California: Sage
Publications.
[4] Croser, Peter, Frank Ebel, Pneumatic Basic
Level, Festo, 1999
[5] Frank D. Petruzella, Elektronik Industri, Yogyakarta, ANDI, 2001, hal 158-163
[6] Frank D. Petruzella Programmable logic
controller (PLC), Yogyakarta,
[7] Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan, 2013. Sensor dan Aktuator
[8] A-B PLC Laughton, D. J. Warne (ed), Electrical
Engineer's Reference book, 16th edition, Newnes, 2003 Chapter 16 Programmable Controller
[9] Prihono. Jago Elektronika secara Otodidak. Jakarta: Kawan Pustaka. 2009
[10] Zhan SHENG, Cuicui, Sheng HUA. Application
of Siemens PLC and WinCC in the Monitoring-Control System of Bulk Grain Silo. 2018. The
30th Chinese Control and Decision Conference (2018 CCDC)
[11] Xiaolong Li, Dan Liu. Application of VB And
PLC In Wind Turbine Gearbox Test Device Monitor System. 2014. IEEE Journal.
[12] Onkar R. Kulkarni, R. A. Metri. Automatic Toll
Monitoring System using PLCSCADA programming. 2019. 2014. IEEE Journal.
[13] Mehmet Fatih IùIK, Mustaf Reúit HABOöLU, Hilmi YANMAZ. Monitoring and Control of
PLC Based Motion Control Systems via Device-Net.2014. 16th International Power Electronics
and Motion Control Conference and Exposition. [14] Agus Eka, Pratama. 2014. Information system
and their Application. Bandung: Informatika
Bandung.
[15] W. Bolton. 2009. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Jakarta: Erlangga, Hlm. 158. [16] Sofana, Iwan. 2013. Theoritical of Computer
