OPTIMASI PARAMETER LAS BUSUR LISTRIK ARUS SEARAH TIPE LEGS 225 DENGAN MENGGUNAKAN METODE OPTIMASI ALGORITMA GENETIKA SKRIPSI

OPTIMASI PARAMETER LAS BUSUR LISTRIK ARUS SEARAH TIPE LEGS 225 DENGAN MENGGUNAKAN

METODE OPTIMASI ALGORITMA GENETIKA

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

RUDI MARTIN NIM : 08 0401 085

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2013

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul Optimasi Parameter Las Busur Listrik Arus Searah Tipe LEGS 225 Dengan Menggunakan Metode Optimasi Algoritma Genetika.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub bidang Teknik Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, Namun berkat dorongan, semangat, do’a dan bantuan baik materiil, moril, maupun spiritual dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk itu sebagai penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc., selaku dosen pembimbing skripsi, yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.

2. Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara, dan selaku dosen penguji I sidang skripsi yang telah banyak memberikan masukan selama asistensi laporan.

3. Ir. M. Syahril Gultom, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

4. Terang Ukur HS Ginting Manik, S.T., M.T., selaku dosen Pembimbing Akademik, yang selalu menasihati penulis dalam pengisian KRS.

5. Dr. Eng. Himsar Ambarita, S.T., M.T., selaku dosen penguji II sidang skripsi, yang telah banyak membantu pemahaman penulis tentang materi skripsi.

6. Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara, yang dengan murah hati mau meluangkan waktu berdiskusi dengan penulis mengenai materi skripsi disela-sela kesibukannya .

7. Kedua orang tua penulis, Robert Kusuma dan Lilis, abang penulis, Rudi Karno, S.T., serta kedua kakak penulis, Juliana, S.S., dan Linda Suryanni, S.T., yang tidak pernah putus asa memberikan dukungan, do’a serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis.

8. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin, yang telah membimbing serta membantu segala keperluan penulis selama penulis kuliah.

9. Teman-teman satu tim skripsi, Robby Mulyadi, Ficky Hamdhani, Gio Saputra, dan Ramadhan yang telah membantu dan memberikan dukungan.

10. Rekan-rekan khususnya Rezky Putra Pratama, S.T., Teguh Wirawan, S.T., Otto Sebastian, S.T., William Ryan Wijaya, S.T., dan Ary Fadilla, S.T., yang bersama-sama dengan penulis menuntaskan kerja praktek baik kerja praktek manajemen maupun teknologi mekanik dan seluruh rekan mahasiswa angkatan 2008 serta abang-abang mahasiswa Teknik Mesin yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis.

11. Teman-teman yang selalu memotivasi dan menginspirasi penulis khususnya Rahman, S.T., Felix Onn, S.T., Juwirianto, S.T., Howard, S.T., dan Frans, S.T. selama mengerjakan skripsi ini.

Penulis akan sangat berterimakasih dan dengan senang hati menerima saran, usul, dan kritik yang membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik.

Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pembaca. Terima kasih.

Medan, 20 Mei 2013

Rudi Martin

ABSTRAK

Algoritma Genetika adalah salah satu metode pengoptimasian yang banyak digunakan dalam bidang keteknikan. Dengan berlandaskan ilmu genetika, metode ini bertujuan mencari sifat-sifat unggul yang ada pada induk kemudian diturunkan kepada generasinya. Pada penelitian ini, metode optimasi Algoritma Genetika akan digunakan untuk mencari parameter optimal las busur listrik, yaitu arus dan waktu. Adapun metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental dan metode analisa. Metode eksperimental digunakan pada saat pengelasan spesimen yaitu baja ST-37, dengan rentang arus 80 -100 Ampere, dan waktu pengelasan 14 – 16 detik. Setelah proses pengelasan, spesimen baja ST-37 kemudian diuji menggunakan mesin uji tarik sehingga diperoleh data uji tariknya.

Selanjutnya, metode analisa digunakan untuk menciptakan sebuah fungsi fitness berdasarkan data uji tarik yang didapat. Fungsi ini akan digunakan dalam metode optimasi Algoritma Genetika, sebagai penentu optimal atau tidaknya sebuah solusi. Solusi optimal pada penelitian ini adalah arus dan waktu yang paling baik untuk pengelasan baja ST-37, yaitu: Arus = 80,53 Ampere, dan Waktu = 15,093 detik.

Kata kunci : Algoritma Genetika, Optimasi, Las Listrik

ABSTRACT

Genetic algorithm is one of the optimization method that is widely used in the field of engineering. Based from the science of genetics, these methods aim to find superior properties that exist on the parent then handed down to his generation.

In this study, Genetic Algorithm optimization methods will be used to find the optimal parameters of electric arc welding, i.e. current and time. As for the methods used in this study was an experimental methods and methods of analysis.

The experimental method used at the time of welding specimens i.e., ST-37 steel with a current range of 80-100 Amperes and welding time 14 – 16 seconds. After the welding process, the specimen of ST-37 steel then tested using tensile test machine to obtained the mechanical properties data. Furthermore, the analysis method is used to create a fitness function based on tensile test data obtained.

This function will be used in Genetic Algorithms optimization methods as a determinant of whether or not an optimal the solution is. Optimal solutions in this research is the best current and the best time for welding ST-37 steel, namely Current = 80,53 Amperage, and Time = 15,093 seconds.

Keywords : Genetic Algorithm, Optimization, Arc Welding.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR SIMBOL ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Batasan Masalah ... 1

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Manajemen Pemeliharaan Pabrik ... 4

2.1.1 Sistem Pemeliharaan Pabrik ... 5

2.1.2 Strategi Pemeliharaan Pabrik ... 7

2.1.3 Mesin Las Sebagai Salah Satu Mesin Pabrik ... 10

2.2 Optimasi ... 10

2.2.1 Sejarah Optimasi ... 10

2.2.2 Metode Optimasi Modern ... 12

2.2.3 Optimasi Dibidang Teknik ... 16

2.3 Pengelasan ... 17

2.3.1 Sejarah Pengelasan ... 17

2.3.2 Las Busur Logam Terlindung (SMAW) ... 22

2.3.3 Kelebihan Dan Kekurangan Las Busur Logam Terlindung ... 25

2.3.4 Elektroda ... 26

2.3.5 Parameter Pengelasan Busur Logam Terlindung ... 30

2.4 Algoritma Genetika ... 32

2.4.1 Dasar Algoritma Genetika ... 32

2.4.2 Kelebihan Dan Kekurangan Algotima Genetika ... 32

2.4.3 Aplikasi Algoritma Genetika Dalam Bidang Teknik Mesin ... 33

2.4.4 Prosedur Algoritma Genetika ... 34

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 46

3.1 Metode Penelitian ... 46

3.2 Waktu Dan Tempat ... 46

3.3 Bahan Pengujian ... 46

3.4 Peralatan Pengujian ... 48

3.5 Prosedur Optimasi Dengan Algoritma Genetika ... 55

3.5.1 Menentukan Variabel Penelitian ... 55

3.5.2 Menentukan Batasan Optimasi ... 56

3.5.3 Menentukan Fungsi Fitness... 56

3.5.4 Prosedur Pengoptimasian ... 57

3.6 Diagram Alir Pengerjaan Skripsi ... 57

BAB IV DATA DAN ANALISA DATA ... 59

4.1 Data Hasil Uji Tarik ... 59

4.2 Parameter Optimasi ... 60

4.3 Fungsi Fitness/Optimasi ... 60

4.3.1 Regresi Linier ... 60

4.3.2 Regresi Nonlinier ... 62

4.3.3 Pemilihan Fungsi Optimasi ... 63

4.4 Parameter Algoritma Genetika ... 64

4.4.1 Parameter GA Untuk Optimasi I ... 64

4.4.2 Parameter GA Untuk Optimasi II ... 65

4.5 Proses Pengoptimasian ... 65

4.5.1 Optimasi I ... 66

4.5.2 Optimasi II ... 75

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 78

5.1 Kesimpulan ... 78

5.2 Saran ... 79

DAFTAR PUSTAKA ... 80

LAMPIRAN ... 82

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Faktor penentu keberhasilan pemeliharaan pabrik ... 8

Tabel 2.2 Klasifikasi pengelasan logam ... 20

Tabel 2.3 Pemilihan elektroda dan arus ... 29

Tabel 2.4 Hubungan material dasar dan pemilihan elektroda ... 30

Tabel 2.5 Hubungan diameter elektroda, tebal material, dan arus ... 31

Tabel 2.6 Perbandingan populasi, Pc, dan Pm ... 38

Tabel 4.1 Data hasil uji tarik ... 51

Tabel 4.2 Nilai MSE regresi ... 63

Tabel 4.3 Populasi awal ... 66

Tabel 4.4 Bentuk desimal kromosom ... 66

Tabel 4.5 Nilai riil kromosom ... 67

Tabel 4.6 Nilai fitness untuk keperluan seleksi dengan Roulette Wheel ... 68

Tabel 4.7 Probabilitas relatif (p_k) setiap individu ... 68

Tabel 4.8 Probabilitas kumulatif (q_k) setiap individu ... 69

Tabel 4.9 Proses penyeleksian ... 69

Tabel 4.10 Individu baru hasil seleksi ... 70

Tabel 4.11 Bilangan acak r untuk pindah silang ... 70

Tabel 4.12 Pemilihan induk pindah silang ... 71

Tabel 4.13 Proses pindah silang dari kromosom terpilih ... 72

Tabel 4.14 Individu setelah pindah silang ... 72

Tabel 4.15 Bilangan acak untuk setiap kromosom ... 73

Tabel 4.16 Proses mutasi ... 74

Tabel 4.17 Hasil akhir generasi pertama ... 75

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tujuan manajemen pemeliharaan pabrik ... 4

Gambar 2.2 Jenis manajemen pemeliharaan ... 5

Gambar 2.3 Kerangka berpikir sistem pemeliharaan ... 9

Gambar 2.4 Pelopor metode optimasi, Isaac Newton, Joseph Louis de Lagrange, dan Augustin Louis Cauchy ... 10

Gambar 2.5 Diagram sederhana proses optimasi ... 11

Gambar 2.6 Konsep GA sederhana ... 12

Gambar 2.7 Simulated Annealing ... 13

Gambar 2.8 Contoh PSO ... 14

Gambar 2.9 Gambaran sederhana ACO ... 14

Gambar 2.10 Diagram sederhana NNO ... 15

Gambar 2.11 Diagram sederhana FO ... 16

Gambar 2.12 Alat las Nikolay Benardos ... 17

Gambar 2.13 Pengelasan titik resistansi ... 18

Gambar 2.14 Pengelasan busur plasma ... 19

Gambar 2.15 Sambungan las dengan berbagai posisi las ... 22

Gambar 2.16 Pengelasan busur logam terlindung ... 22

Gambar 2.17 Elektroda untuk pengelasan busur logam terlindung ... 27

Gambar 2.18 Contoh grafik Sphere Function ... 35

Gambar 2.19 Contoh grafik Rastrigin Function ... 35

Gambar 2.20 Contoh grafik Michalewics Function ... 36

Gambar 2.21 Menetapkan generasi dan populasi ... 38

Gambar 2.22 Populasi ... 40

Gambar 2.23 Diagram alir proses pindah silang ... 43

Gambar 2.24 Pindah silang satu titik... 43

Gambar 2.25 Pindah silang dua titik ... 44

Gambar 2.26 Diagram alir proses mutasi ... 45

Gambar 2.27 Contoh proses mutasi ... 45

Gambar 3.1 Spesimen uji tarik ... 47

Gambar 3.2 Elektroda ... 47

Gambar 3.3 Mesin sekrap ... 48

Gambar 3.4 Mesin gergaji ... 50

Gambar 3.5 Mesin las busur listrik ... 51

Gambar 3.6 Perlengkapan keamanan pengelasan ... 52

Gambar 3.7 Mesin uji tarik... 53

Gambar 3.8 Notebook Fujitsu AH-531... 54

Gambar 3.9 Diagram alir pengerjaan skripsi ... 58

Gambar 4.1 Grafik arus vs waktu vs nilai fitness, yang dihasilkan dari fungsi regresi linier ... 61

Gambar 4.2 Grafik arus vs waktu vs nilai fitness, yang dihasilkan dari fungsi regresi nonlinier ... 63

Gambar 4.3 Diagram alir Algoritma Genetika ... 65

Gambar 4.4 Grafik evolusi nilai fitness pada seratus generasi ... 76

Gambar 4.5 Grafik evolusi nilai X1 (Arus) pada seratus generasi ... 76

Gambar 4.6 Grafik evolusi nilai X2 (Waktu) pada seratus generasi ... 77

DAFTAR SIMBOL

Simbol Arti Satuan

b Koefisien regresi -

b0 Intercept -

F Beban maksimum Newton

I Arus listrik Ampere

M Panjang kromosom -

Pc Probabilitas pindah silang -

Pm Probabilitas mutasi -

ra Batas atas -

r_b Batas bawah -

t Waktu pengelasan Detik

V Tegangan listrik Volt

X Variabel bebas -

Y Variabel terikat -

z Faktor penentu panjang kromosom -

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebanyakan permasalahan optimasi pada dunia industri atau secara khusus dapat dikatakan sistem manufaktur, memiliki kekompleksitasan yang sangat tinggi dan sulit untuk diselesaikan dengan teknik-teknik optimasi konvensional. Sehingga dibutuhkan suatu alat atau metode yang dapat memecahkan suatu permsalahan optimasi dengan cepat dan tepat. Apabila masalah ini tidak diantisipasi, industri-industri di dunia tidak akan dapat atau terlambat memenuhi kebutuhan manusia yang semakin kompleks dan semakin banyak jumlahnya. Salah satu metode optimasi tersebut adalah Algoritma Genetika.

Metode optimasi Algoritma Genetika berlandasakan pada ilmu genetika, yaitu seleksi alam. Metode ini telah banyak membantu dalam dunia industri dengan mengoptimalkan mesin-mesin produksi sehingga dapat terus bekerja tanpa henti.

Idenya adalah dengan meramalkan kapan mesin-mesin akan mulai menurun kinerjanya, kemudian sebelum hal itu terjadi, mesin tersebut telah diperbaiki sehingga proses produksi tidak terhambat. Proses produksi yang terhambat tidak hanya mengancam kehidupan masyarakat konsumen yang tidak terpenuhi kebutuhannya, tetapi juga para karyawan pabrik yang tidak dapat bekerja karena mesin yang rusak, mengakibatkan mereka tidak dapat mencari nafkah.

Berdasarkan alasan tersebut, tidak hanya Algoritma Genetika, tetapi juga metode pengoptimasian lainnya, masih terus dipelajari dan dikembangkan sampai saat ini.

1.2 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah

1. Fokus utama penelitian adalah penggunaan Algoritma Genetika untuk optimasi las listrik.

2. Mesin las yang digunakan adalah mesin las listrik arus searah (DC) tipe LEGS 225.

3. Parameter pengelasan yang dioptimasi hanya arus dan waktu.

4. Penetapan nilai optimal diambil berdasarkan nilai fitness rata-rata tertinggi dari semua generasi.

5. Spesimen yang digunakan adalah baja ST-37.

6. Spesimen bertindak sebagai sampel yang untuk diambil datanya saja.

7. Pengelasan sampel menggunakan metode trial and error.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian adalah sebagai berikut

1. Menciptakan sebuah ruang permasalahan untuk dioptimasi dengan Algoritma Genetika.

2. Mampu mendefinisikan bagaimana ukuran optimal dari permasalahan yang dihadapi.

3. Dapat menggunakan Algoritma Genetika untuk mencari parameter terbaik dari variabel pengelasan yang diinginkan, yaitu arus dan waktu.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian adalah sebagai berikut

1. Bagi peneliti, dapat menerapkan apa yang dipelajari di buku dengan melakukan langsung proses optimasi parameter las listrik dengan menggunakan AG.

2. Bagi universitas, dapat menambah pengetahuan tentang hasil penelitian yang telah dilakukan, guna referensi penelitian selanjutnya.

3. Bagi industri manufaktur, dapat meningkatkan keoptimalan proses produksi dalam pabrik, khususnya pemeliharaan mesin, sehingga proses produksi tidak terganggu.

1.5 Sistematika Penulisan

Laporan akan diawali dengan Bab I yang berisikan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah tentang latar belakang penelitian, batasan, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan laporan penelitian. Selanjutnya Bab II akan membahas tentang tinjauan pustaka yang berisikan terori manajemen pemeliharaan pabrik, pengoptimasian, pengelasan, dan metode optimasi Algoritma Genetika. Kemudian dilanjutkan ke Bab III yang berisikan tentang metodologi penelitian, yaitu waktu dan tempat pelaksanaan penelitian, bahan dan

alat yang digunakan, variabel penelitian, batasan optimasi, dan cara penentuan fungsi fitness untuk keperluan optimasi. Lalu memasuki Bab IV yang menguraikan data dan hasil penelitian berupa pencarian fungsi fitness berdasarkan data hasil pengelasan dan uji tarik, dan perhitungan optimasi dengan metode Algoritma Genetika. Laporan penelitian kemudian diakhiri dengan Bab V yang berisikan kesimpulan yang diperoleh, dan saran terkait hasil penelitian untuk bahan penelitian berikutnya, bagi para pembaca yang berminat.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Manajemen Pemeliharaan Pabrik

Mesin-mesin dan peralatan yang dioperasikan di pabrik saat ini cenderung semakin kompleks dan membutuhkan modal besar baik untuk investasi awal maupun untuk biaya operasional. Untuk itu, strategi dan kebijakan pemeliharaan diperlukan agar semua peralatan yang beroperasi di dalam sistem tidak mengalami kegagalan dalam pengoperasiannya.

Gambar 2.1 Tujuan manajemen pemeliharaan pabrik (Sumber: http://www.feedforward.com.au/Powerpoints/)

Upaya mengoptimalkan pemeliharaan telah banyak dilakukan, kesemuanya bertujuan untuk menjaga keandalan (reliability) dan ketersediaan (availability) sistem. Oleh sebab itu saat ini teknik pemeliharaan pabrik lebih banyak dikonsentrasikan pada pemeliharaan pencegahan (preventive) untuk menghindari kerusakan yang lebih serius. Jika tindakan pemeliharaan terhadap suatu plant menggunakan prinsip minimal maintenance approach, dan dikombinasikan dengan manajemen pemeliharaan yang terabaikan, maka hal ini

akan memperpendek masa berguna (useful life) dari plant, dan mungkin juga akan menambah biaya lainnya seperti biaya kerusakan (downtime cost) dan berbagai denda yang timbul akibat dampak yang ditimbulkan oleh kerusakan sistem^[1].

2.1.1 Sistem Pemeliharaan Pabrik

Tanpa adanya sistem pemeliharaan mesin yang baik, proses produksi pada suatu pabrik akan terganggu. Jika proses produksi terganggu, proses-proses lain didalam pabrik itu juga akan menjadi kacau. Proses yang terganggu itu misalnya, bahan baku yang tertimbun di gudang penyimpanan, akibatnya proses pengiriman bahan baku baru menjadi terhambat karena gudang masih penuh. Kemudian pengiriman produk jadi juga akan terlambat. Bila produk pabrik merupakan bahan baku yang harus diproses lagi di pabrik lain, tenntunya proses produksi pabrik lain itu juga akan terhambat^[1].

Gambar 2.2 Jenis manajemen pemeliharaan (Sumber: www.4goodvibrations.com/)

Jadi sangat penting untuk memiliki tim yang khusus menangani sistem pemeliharaan mesin dengan baik. Menurut Dhilon (2002), fungsi-fungsi dari departemen pemeliharaan dan organisasi:

1. Perencanaan dan perbaikan peralatan/fasilitas pada standar-standar yang ditetapkan.

2. Pelaksanakan pemeliharaan preventif, khususnya pengembangan dan penerapan program kerja yang terjadwal untuk tujuan menjaga peralatan/fasilitas beroperasi secara memuaskan.

3. Persiapkan anggaran biaya yang realistis terhadap personil pemeliharaan dan kebtuhan material.

4. Pengaturan logistik untuk menjamin ketersediaan komponen/material yang diperlukan untuk tugas-tugas pemeliharaan.

5. Pemeliharaan pencatatan peralatan, servis dan lain-lain.

6. Pengembangan pendekatan-pendekatan yang efektif untuk memonitor kegiatan-kegiatan staf pemeliharaan.

7. Pengembangan teknik-teknik yang efektif untuk mengontrol tenaga operasi, tingkat manajer, dan kelompok-kelompok lainnya yang sadar akan aktifitas pemeliharaan.

8. Pelatihan terhadap staf pemeliharaan dan karyawan lainnya untuk meningkatkan keterampilan mereka dan kinerja yang efektif.

9. Peninjauan ulang rencana-rencana terhadap fasilitas, instalasi dan peralatan baru.

10. Penerapan metoda-metoda untuk meningkatkan keamanan/keselamatan ditempat kerja dan pengembangan pendidikan keamanan/keselamatan yang berhubungan dengan program-program staf pemeliharaan.

Secara umum, ada beberapa sistem pemeliharaan mesin di dunia industri yaitu:

1. Sistem pemeliharaan sesudah rusak (Breakdown Maintenance)

Sistem ini dilakukan tepat setelah ada mesin yang rusak. Perbaikan hanya dilakukan pada keadaan yang benar-benar perlu saja. Tujuannya adalah untuk mendapatkan penghematan waktu dan biaya. Kelemahan sistem ini adalah, kerusakan mesin akan terjadi berkali-kali dan frekuensi kerusakan hamper sama setiap tahunnya. Artinya, ada beberapa mesin yang paling sering diperbaiki, yang tentunya akan menyebabkan umur mesin tersebut semakin pendek setiap kali perbaikan dilakukan. Sebaiknya disediakan mesin cadangan untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan.

2. Sistem pemeliharaan rutin (Preventive Maintenance)

Sistem ini dilakukan pada mesin yang tidak bekerja maksimal lagi.

Untuk mengetahui mesin mana yang tidak maksimal lagi, disusunlah jadwal pemeriksaan untuk tiap mesin. Jika saat pemeriksaan rutin ditemukan mesin dengan kinerja menurun, perbaikan langsung dilakukan.

Contoh gejala yang menunjukkan turunnya kinerja mesin adalah semakin tingginya tingkat kebisingan, getaran dan konsumsi bahan bakar.

Keuntungan sistem ini adalah kita dapat meramalkan lama perbaikan mesin, sebelum kerusakan menjadi lebih fatal, sehingga biaya perbaikan mesin dapat diminimalkan.

3. Sistem pemeliharaan ulang (Corrective Maintenance)

Cara kerja sistem ini adalah menganalisa data-data perbaikan mesin selama beberapa tahun terakhir. Kemudian kita dapat menentukan mesin mana yang harus diperbaiki lebih dulu. Agar sistem ini dapat berjalan dengan baik, diperlukan kerjasama antara tim inspeksi dan perencanaan, tim produksi, pekerja lapangan dan teknisi mesin. Dengan mereka saling bertukar informasi seputar mesin pabrik, akan diketahui prosedur perbaikan yang tepat pada mesin yang tepat, sehingga lamanya waktu perbaikan mesin dapat diminimalkan.

4. Sistem pemeliharaan proaktif (Proactive Maintenance)

Konsep dasar sistem ini adalah mengoptimalkan sistem pemeliharaan yang ada, disesuaikan dengan kondisi suatu pabrik. Suatu pabrik dengan kapasitas produksi rendah tentunya tidak memerlukan sistem pemeliharaan yang terlalu kompleks, karena tidak akan efisien. Jadi cukup dengan sistem yang sederhana saja. Kemudian bila pabrik berada pada posisi yang strategis, misalnya di kompleks industri dimana fasilitas penunjang pabrik telah tersedia, kita dapat mengurangi fasilitas dalam pabrik untuk menghemat biaya pemeliharaan pabrik itu.

2.1.2 Strategi Pemeliharaan Pabrik

Strategi pemeliharaan adalah teknik/metoda yang digunakan untuk mencapai tingkat keandalan dan ketersediaan sistem yang tinggi dengan biaya

operasional yang minimal. Maka strategi pemeliharaan sangatlah penting bagi suatu perusahaan untuk menekan biaya yang harus dikeluarkan, karena kegiatan pemeliharaan secara proposional mempunyai konsekuensi terhadap biaya keseluruhan operasi^[2]. Menurut Smith (2001), elemen-elemen strategi pemeliharaan meliputi:

1. Organisasi sumber daya pemeliharaan (Organization of maintenance resources).

2. Prosedur pemeliharaan (Maintenance procedures ).

3. Peralatan dan alat-alat uji (Tools and test equipent).

4. Seleksi karyawan, pelatihan dan motivasi (Personnel selecting, training and motivation).

5. Manual dan petunjuk pemeliharaan (Maintenance instructions and manuals).

6. Penyediaan suku cadang (Spares provisioning).

7. Logistik (Logistics).

Elemen-elemen pemeliharaan tersebut biasanya dibagi kedalam tiga grup tugas pemeliharaan, yaitu; pemeliharaan korektif (corrective), pemeliharaan rutin (preventive) dan perbaikan tahunan (overhaul). Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan pemeliharaan suatu pabrik menurut Paul (1989) dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Faktor penentu keberhasilan pemeliharaan menurut Paul (1989)

Prioritas Elemen Kontrol Tingkat Kepentingan

1 Produktifitas Buruh 10

2 Pembelian dan Kontrol Material 10

3 Kepemimpinan 9

4 Kapasitas Kerja 9

5 Organisasi 8

6 Hubungan Antar Departemen 8

7 Data Biaya 7

8 Data Performansi 7

9 Prosedur Pemeliharaan Prefentif 7

10 Perencanaan 6

11 Penjadwalan 5

12 Pelatihan 4

13 Teknisi 4

14 Teknologi 3

15 Latihan Untuk Buruh 2

Dimana: Skala 1 s/d 3 ... sedikit pengaruh, 4 s/d 6 ... cukup berpengaruh, skala 7 s/d 10 ... besar pengaruhnya(Sumber: repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/).

Faktor-faktor pada tabel 2.1 tersebut dapat digunakan sebagai pedoman untuk memprioritaskan perhatian dalam perencanaan strategi pemeliharaan.

Sistim pemeliharaan yang baik adalah berbeda untuk masing-masing pabrik karena masingmasing pabrik berbeda pemakaian bahan dan energinya.

Keterkaitan antar elemen-elemen yang berhubungan dengan strategi pemeliharaan dalam menunjang proses produksi (manufacturing operation) dapat diilustrasikan seperti pada gambar 2.2. Kebijakan yang diambil dalam strategi pemeliharaan untuk pelaksanaan pemeliharaan dan perbaikan (maintenance & repair) adalah berdasarkan analisis keandalan, ketersediaan dan laju kegagalan mesin.

Gambar 2.3 Kerangka berpikir sistem pemeliharaan (Sumber:repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/)

2.1.3 Mesin Las Sebagai Salah Satu Mesin Pabrik

Setiap pabrik baik besar maupun kecil, memiliki workshop didalamnya.

Workshop atau lebih dikenal dengan nama bengkel adalah tempat untuk memperbaiki, ataupun membuat komponen-komponen mesin pabrik. Terdapat bermacam-macam mesin didalam workshop, tergantung kebutuhan pabriknya.

Salah satu mesin yang ada didalam sebuah workshop pabrik adalah mesin las. Mesin ini biasanya digunakan untuk menyambung bagian mesin produksi yang patah, melapis bagian yang bocor, atau dapat juga digunakan untuk memotong. Pada pabrik besar, waktu produksi adalah segalanya. Sebisa mungkin, mesin-mesin pabrik dijaga agar terus beroperasi tanpa henti. Oleh karena itu jika ada mesin yang perlu diperbaiki, diperlukan penanganan yang cepat, dengan kata lain optimal, baik dalam hal waktu, energi, biaya, sumber daya dan sebagainya.

Atas alasan inilah mengapa mesin las sebagai salah satu mesin yang menjaga atau membantu mesin-mesin produksi pabrik tetap bekerja perlu dioptimasi, sehingga proses produksi didalam pabrik tidak terganggu.

2.2 Optimasi

2.2.1 Sejarah Optimasi

Keberadaan metode optimasi telah dikenal sejak zaman Newton, Lagrange, dan Cauchy. Pengembangan metode optimasi menggunakan kalkulus tidak mungkin terjadi tanpa adanya kontribusi yang diberikan oleh Newton dan Leibnitz. Pondasi kalkulus, yang berkaitan dengan minimalisasi fungsional, diletakkan oleh Bernoulli, Euler, Lagrange, dan Weirstrass.

Gambar 2.4 Pelopor metode optimasi, Isaac Newton, Joseph Louis de Lagrange, dan Augustin Louis Cauchy

(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/)

Metode optimasi untuk suatu masalah berbatas, dengan pengali tambahan yang tidak diketahui nilainya, diperkenalkan oleh Lagrange. Cauchy membuat aplikasi pertama untuk menyelesaikan suatu permasalahan optimasi. Meskipun dengan adanya kontribusi awal dari para ilmuwan diatas, perkembangannya sangat lambat hingga ke pertengahan abad ke duapuluh, dimana komputer berkecepatan tinggi mulai dikenal luas, dan digunakan untuk memecahkan suatu permasalahan optimasi, serta memudahkan para ilmuwan untuk meneliti metode optimasi baru^[3].

Berkat kecanggihan komputer, literatur tentang teknik optimasi mulai diproduksi secara massal, dibarengi lahirnya teori-teori baru untuk permasalahan optimasi. Perlu kita ketahui bahwa, pengembangan terbesar pemecahan suatu masalah optimasi tak berbatas, dilakukan oleh Inggris pada tahun 1960. Pengembangan metode sederhana oleh Dantzig pada tahun 1947 untuk masalah pemrograman linear, dan pengenalan prinsip optimalisasi tahun 1957 oleh Bellman untuk masalah pemrograman menjadi awal lahirnya metode optimasi untuk suatu masalah berbatas.

Gambar 2.5 Diagram sederhana proses optimasi (Sumber: Randy, 2004)

Dikerjakan dengan baik oleh Kuhn dan Tucker pada tahun 1951, solusi optimal untuk masalah pemrograman menjadi pondasi awal bagi lahirnya pemrograman nonlinear. Kontribusi dari Zoutendijk dan Rosen untuk pemrograman nonlinier pada awal 1960-an sempat memberikan pengaruh besar bagi dunia optimasi. Meskipun tidak ada satupun teknik optimasi yang dapat memecahkan semua masalah pemrograman nonlinear, tetap saja hasil kerja Carroll, Fiacco dan McCormick-lah yang memungkinkan banyak masalah optimasi yang sulit dapat terpecahkan menggunakan teknik optimasi yang sudah ada.

Pemrograman geometrik dikembangkan pada tahun 1960 oleh Duffin, Zener, dan Peterson. Gomory menjadi perintis lahirnya bahasa pemrograman integer, salah satu teknik paling menarik dan paling berkembang di dunia optimasi. Dantzig, Charnes, dan Cooper mengembangkan teknik pemrograman stochastic dan yang dapat memecahkan masalah dengan sumsi desain parameter tersendiri dan terdistribusi normal^[3].

2.2.2 Metode Optimasi Modern

Metode optimasi modern, juga dikenal dengan sebutan metode optimasi non-tradisional, telah terlahir sebagai metode terbaik dan terpopuler untuk memecahkan masalah optimasi rumit di bidang teknik dalam beberapa tahun terakhir. Adapun yang termasuk metode ini adalah:

1. Algoritma Genetika (Genetic Algorithm)

Algoritma Genetika (GA) merupakan optimasi algoritma terkomputerisasi berdasarkan struktur genetika dan seleksi alam. GA ditemukan oleh John Holland pada tahun 1975. Optimasi dimulai dengan menetapkan sejumlah populasi dengan individu acak didalamnya. Individu pada setiap populasi kemudian diseleksi berdasarkan syarat tertentu.

Hanya individu terpilih yang dapat memasuki tahap rekombinasi atau pindah silang.

Gambar 2.6 Konsep GA sederhana

(Sumber: http://www.engineering.lancs.ac.uk/lureg)

Keterangan:

1. Populasi 2. Seleksi 3. Rekombinasi 4. Mutasi

Pada tahap pindah silang, dipilih lagi induk-induk yang akan saling ditukarkan gen-gennya. Pemilihan berdasarkan probabilitas pindah silang yang kita tentukan. Individu yang tidak terpilih akan langsung memasuki tahapan mutasi. Mutasi adalah tahapan GA yang terakhir. Disini, kita tetapkan probabilitas mutasinya, kemudian individu yang termasuk kedalam probabilitas itu diganti nilai gennya^[3].

2. Simulasi Penguatan (Simulated Annealing)

Metode ini didasarkan pada proses metalurgi logam. Biasanya digunakan untuk menyelesaikan permasalahan optimasi kombinatorial.

Permasalahan optimasi kombinatorial adalah permasalahan minimum dan maksimum yang dirincikan dengan himpunan beserta beberapa kendala didalamnya. Pelopor metode ini adalah Kirkpatrick, Gellat, dan Vecch^[3].

Gambar 2.7 Simulated Annealing

(Sumber: http://www.frankfurt-consulting.de/English/)

Keterangan:

1. Fungsi fitness 2. Parameter pertama 3. Solusi optimal

4. Lompatan 5. Titik mulai 6. Parameter kedua

3. Optimasi Kelompok Partikel (Particle Swarm Optimization)

Cara kerja metode ini adalah dengan meniru kebiasaan bersosial suatu organisme, misalnya koloni serangga seperti semut, lebah, tawon, dan rayap, lalu segerombolan burung, ataupun sekelompok ikan. Metode ini ditemukan oleh Kennedy dan Eberhart pada tahun 1995^[3].

(a) (b)

Gambar 2.8 Contoh PSO. (a) Sebelum optimasi, (b) Sesudah optimasi (Sumber: http://www.esgsolutions.com/english/)

4. Optimasi Koloni Semut (Ant Colony Optimization)

Metode optimasi ini didasarkan pada kehidupan koloni semut, dimana mereka dapat mencari rute terpendek dari sarang mereka ke sumber makanan. Metode ini ditemukan oleh Marco Dorigo tahun 1992^[3].

Gambar 2.9 Gambaran sederhana ACO (Sumber: http://pem-tuklas.blogspot.com/2012/01/)

5. Optimasi Berbasis Jaringan Saraf (Neural Network-based Optimization) Metode ini didasarkan pada kekuatan sistem saraf yang dikomputerisasi, untuk memecahkan masalah dalam cakupan data yang sangat banyak melalui kemampuan sistem saraf untuk memproses data tersebut. Metode ini diciptakan oleh Hopfield dan Tank pada tahun 1985^[3].

Gambar 2.10 Diagram sederhana NNO (Sumber:

http://www.google.com/imgres?q=neural+network+optimization)

Keterangan:

1. Input 2. Hidden 3. Output

6. Optimasi Fuzzy (Fuzzy Optimization)

Metode ini dibuat untuk memecahkan suatu permasalahan optimasi yang berkaitan dengan desain data dan fungsi fitness. Optimasi Fuzzy ini diperkenalkan pertama sekali oleh Rao pada tahun1986^[3].

Gambar 2.11 Diagram sederhana FO (Sumber: emeraldinsight.com)

2.2.3 Optimasi Dibidang Teknik

Optimasi dalam arti teknik, dapat digunakan untuk memecahkan semua masalah optimasi di bidang teknik. Adapun contoh optimasi di berbagai cabang ilmu teknik adalah sebagai berikut:

1. Desain struktur pesawat dan pesawat luar angkasa dengan berat minimum.

2. Mencari lintasan yang optimal untuk kendaraan luar angkasa.

3. Desain struktur pada teknik sipil seperti rangka, pondasi, jembatan, menara, cerobong, dan bendungan dengan biaya minimum.

4. Desain struktur untuk bangunan anti gempa bumi, angin, dan banjir.

5. Desain sistem pengambilan air dari sumbernya agar efisien.

6. Optimasi desain berbahan plastik.

7. Optimasi desain plastik untuk membuat struktur.

8. Optimasi desain komponen mesin seperti poros, roda gigi, kopling dan lain-lain.

9. Mencari biaya minimum pada proses pemotongan logam

10. Mencari biaya minimum untuk pemeliharaan mesin-mesin besar seperti konveyor, truk, Derek dan lain-lain.

11. Desain pompa, turbin, dan peralatan perpindahan panas untuk efisiensi maksimum.

12. Desain optimum untuk mesin elektrik seperti motor, generator, dan transformator.

13. Desain optimal untuk jaringan elektrik.

14. Mencari rute terpendek seorang pedagang keliling yang mengunjungi beberapa kota dalam sekali perjalanan.

15. Optimasi perencanaan proses produksi, kontrol, dan penjadwalan.

16. Desain optimum untuk proses kimia.

17. Mencari lokasi strategis untuk pabrik.

18. Optimasi desain mesin-mesin pabrik

19. Perencanaan pemeliharaan mesin untuk mengurangi biaya operasi.

20. Desain yang optimal untuk suatu sistem kontrol.

2.3 Pengelasan

2.3.1 Sejarah Pengelasan

Berdasarkan penemuan benda-benda sejarah dapat diketahui bahwa teknik penyambungan logam telah diketahui sejak zaman prasejarah, misalnya pembrasingan logam paduan emas tembaga dan pematrian paduan timbal-timah.

Menurut keterangan yang didapat telah diketahui dan dipraktekkan dalam rentang waktu antara tahun 3000 sampai 4000 SM

Alat-alat las busur dipakai secara luas setelah alat tersebut digunakan dalam praktek oleh Nikolay Benardos pada tahun 1885. Dalam penggunaan yang pertama ini Benardos memakai elektroda yang dibuat dari batang karbon atau grafit. Karena panas yang timbul, maka logam pengisi yang terbuat dari logam yang sama dengan logam induk mencair dan mengisi tempat sambungan.

Gambar 2.12 Alat las Nikolay Benardos (Sumber: en.wikipedia.org/wiki/Nikolay_Benardos)

Keterangan:

1. Elektroda dan logam pengisi dari karbon 2. Gagang las

Tahun 1889, Zerner mengembangkan cara pengelasan busur yang baru dengan dengan menggunakan busur listrik yang dihasilkan oleh dua batang karbon.

Tahun 1892, Slavianoff adalah orang pertama yang menggunakan kawat logam elektroda yang turut mencair karena panas yang ditimbulkan oleh busur listrik yang terjadi. Kedua jenis pengelasan ini sekarang dikenal dengan Pengelasan Busur Logam Terlindung (Shielded Metal Arc Welding) ^[4].

Kemudian Kjellberg menemukan bahwa kualitas sambungan las menjadi lebih baik bila kawat elektroda logam yang digunakan dibungkus dengan terak. Di samping penemuan-penemuan oleh Slavianoff dan Kjellberg dalam las busur dengan elektroda terbungkus seperti diterangkan diatas, Thomas (1886) menciptakan proses las resistansi listrik (resistance welding), Goldschmitt (1895) menemukan las termit dan tahun 1901 las oksi-asitelin mulai digunakan oleh Fouche dan Piccard.

Gambar 2.13 Pengelasan titik resistansi

(Sumber: http://www.robot-welding.com/spot_welding.htm)

Keterangan:

1. Titik pengelasan 2. Benda kerja

3. Gaya dari atas 4. Sumber arus 5. Gaya dari bawah

Kemudian pada tahun 1926 ditemukannya las hidrogen atom oleh Lungumir, las busur logam dengan pelindung gas mulia oleh Hobart dan Dener serta las busur rendam oleh Kennedy pada tahun 1935. Wasserman pada tahun 1936 menyusul dengan menemukan cara pembrasingan yang mempunyai kekuatan tinggi. Dari tahun 1950 sampai sekarang telah ditemukan cara-cara las baru antara lain las tekan dingin, las listrik terak, las busur dengan pelindung gas CO2, las gesek, las ultrasonik, las sinar elektron, las busur plasma, las laser, dan masih banyak lagi lainnya^[4].

Gambar 2.14 Pengelasan busur plasma (Sumber: http://www.ustudy.in/node/4018)

Keterangan:

1. Benda kerja 2. Sumber arus 3. Elektroda

4. Cairan pendingin 5. Gas plasma 6. Busur plasma

Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, pengelasan adalah suatu proses penyambungan logam menjadi satu akibat panas dengan atau tanpa pengaruh tekanan atau dapat juga didefinisikan sebagai ikatan metalurgi yang ditimbulkan oleh gaya tarik menarik antara atom.Terwujudnya standar-standar teknik pengelasan akan membantu memperluas ruang lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar ukuran bangunan konstruksi yang dapat dilas. Dengan kemajuan yang dicapai sampai saat ini, teknologi las memegang peranan penting dalam masyarakat industri modern. Dibawah ini adalah tabel klasifikasi proses pengelasan logam.

Tabel 2.2 Klasifikasi pengelasan logam

Jenis Proses Las Kode ISO

Proses Pengelasan Pengelasan Kondisi Cair (Liquid State Welding) Pengelasan Busur Listrik (Electric Arc Welding) Minim

cahaya

Stud Welding 781

Projection Welding -

Memakai Elektroda

Pengelasan Busur Logam

Terlindung (SMAW) 111

Pengelasan Gas Logam Inert

(MIG) 131

Pengelasan Gas Logam Aktif

(MAG) 135

Pengelasan Busur Berlapis

Fluks (FCAW) 114

Tanpa Elektroda

Tungsten Inert Gas (TIG) 141 Pengelasan Busur Plasma

(PAW) 15

Pengelasan Resistansi (Resistance

Welding)

Pengelasan Titik (Spot

Welding) -

Pengelasan Berlapis (Seam

Welding) -

Pengelasan Panas Pengelasan Gas (Gas Welding) 3

(Thermal Welding) Pengelasan Laser (Laser

Welding) -

Pengelasan Kondisi Padat (solid State Welding)

Las Bergesekan (Friction Welding) 42

Pengelasan Dingin (Cold Welding)

Pengelasan Ledakan

(Explosive Welding) 441 Pengelasan Ultrasonik

(Ultrasonic welding) 41 Pengelasan Tempa

(Forge Welding) 43

Pengelasan Difusi

(Diffusion Welding) 45

(Sumber: staff.uny.ac.id/sites/default/files/modul%20teori%20pengelasan.pdf) Untuk jenis sambungan logam las (joint), dapat dilihat dibawah ini:

Posisi mengelas datar

Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint

Posisi mengelas horizontal

Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint

Posisi mengelas vertikal

Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint

Posisi mengelas overhead

Groove (Butt) Joint Lap Joint Tee Joint

Gambar 2.15 Sambungan las dengan berbagai posisi las (Sumber: www.millerwelds.com/pdf/guidelines_smaw.pdf)

2.3.2 Las Busur Logam Terlindung (SMAW)

Las Busur Logam Terlindung adalah salah satu jenis las busur listrik. Cara kerjanya dengan menyambung logam dengan jalan menggunakan nyala busur listrik yang diarahkan ke permukaan logam yang akan disambung. Pada bagian yang terkena busur listrik tersebut akan mencair, demikian juga elektroda yang menghasilkan busur listrik akan mencair pada ujungnya dan merambat terus sampai habis. Logam cair dari elektroda dan dari sebagian benda yang akan disambung tercampur dan mengisi celah dari kedua logam yang akan disambung, kemudian membeku dan tersambunglah kedua logam tersebut^[5].

Gambar 2.16 Pengelasan busur logam terlindung (Sumber: http://www.haydencorp.com/)

Keterangan:

1. Kerak pelindung (slag)

2. Lapisan pelindung 3. Logam cair

4. Busur listrik 5. Arah pengelasan 6. Elektroda

7. Logam pengisi elektroda 8. Benda kerja

Mesin las busur listrik dapat mengalirkan arus listrik cukup besar tetapi dengan tegangan yang aman (kurang dari 45 volt). Busur listrik yang terjadi akan menimbulkan energi panas yang cukup tinggi sehingga akan mudah mencairkan logam yang terkena. Besarnya arus listrik dapat diatur sesuai dengan keperluan dengan memperhatikan ukuran dan tipe elektrodanya. Pada las busur, sambungan terjadi oleh panas yang ditimbulkan oleh busur listrik yang terjadi antara benda kerja dan elektroda.

Elektroda atau logam pengisi dipanaskan sampai mencair dan diendapkan pada sambungan sehingga terjadi sambungan las. Mula-mula terjadi kontak antara elektroda dan benda kerja sehingga terjadi aliran arus, kemudian dengan memisahkan penghantar timbullah busur. Energi listrik diubah menjadi energi panas dalam busur dan suhu dapat mencapai 5500 °C.Ada tiga jenis elektroda logam, yaitu elektroda polos, elektroda fluks dan elektroda berlapis tebal.

Elektroda polos terbatas penggunaannya, antara lain untuk besi tempa dan baja lunak. Biasanya digunakan polaritas langsung.

Mutu pengelasan dapat ditingkatkan dengan memberikan lapisan fluks yang tipis pada kawat las. Fluks membantu melarutkan dan mencegah terbentuknya oksida-oksida yang tidak diinginkan. Las busur listrik yang menggunakan elektroda fluks inilah yang sering juga disebut Pengelasan Busur Logam Terlindung atau SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Tetapi elektroda berlapis tebal merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam berbagai pengelasan komersil. Terdapat beberapa jenis mesin las busur logam terlindung, yaitu:

1. Transformator

Mesin ini memerlukan sumber arus bolak-balik dan sebaliknya memberi arus bolak-balik dengan voltase (tegangan) yang lebih rendah pada proses pengelasan. Berdasarkan sistem pengaturan arus yang digunakan, mesin las busur listrik AC dapat dibagi dalam empat jenis yaitu: jenis inti bergerak, jenis kumparan bergerak, jenis reaktor jenuh dan jenis saklar.

2. Mesin Las Rectifier

Mesin ini merubah arus listrik bolak-balik (AC) yang masuk, menjadi arus listrik searah (DC) keluar. Bekerjanya tenang dan biasanya mempunyai tombol pengontrol tunggal untuk menyetel arus listrik keluar.

Arus listrik yang digunakan untuk memperoleh nyala busur listrik adalah arus searah. Arus searah ini berasal dari mesin las yang berupa dinamo motor listrik searah. Dinamo dapat digerakkan oleh motor listrik, motor bensin, motor diesel, atau alat penggerak lainnya yang memerlukan peralatan yang berfungsi sebagai penyearah arus. Penyearah arus atau rectifier berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Mesin las rectifier arus searah in mempunyai beberapa keuntungan, antara lain:

 Nyala busur listrik yang dihasilkan lebih stabil dan tenang.

 Setiap jenis elektroda dapat digunakan untuk pengelasan pada mesin DC.

 Tingkat kebisingannya lebih rendah.

 Mesin las lebih fleksibel, karena dapat diubah ke arus bolak-balik atau arus searah.

3. Inverter

Pada tipe ini sumber power menggunakan inverter. Power berasal dari sumber utama yang diubah menjadi DC tegangan tinggi, AC frekuensi tinggi antara 5 sampai 30 KHz. Keluaran dari rangkaian dikontrol menurut prosedur pengelasan yang diperlukan. Frekuensi tinggi diubah menjadi tegangan pada saat pengelasan. Keuntungan dari inverter

adalah menggunakan transformer kecil, semakin kecill transformer semakin meningkat frekuensinya. Dapat dikontrol dari jarak jauh dan ada yang menggunakan display.

4. Generator

Terdiri dari generator arus listrik bolak balik dan searah yang dijalankan dengan sebuah mesin (bensin atau diesel). Karena sumber energinya bahan bakar maka dalam pemakaiannya mesin ini banyak digunakan dilapangan (jauh dari sumber listrik) dan mengeluarkan asap.

Kokoh, busur yang dihasilkan stabil, suaranya berisik, berat, mahal, design dan perawatannya rumit.

Mesin las AC dan DC memiliki kelebihan masing-masing. Adapun kelebihan dari mein las AC adalah:

1. Perlengkapan dan perawatannya lebih murah.

2. Kabel massa dan kabel elektroda dapat ditukar, tetapi tidak mempengaruhi hasil las.

3. Busur nyala kecil sehingga mengurangi timbulnya keropos pada rigi-rigi las.

Sementara kelebihan dari mesin las DC adalah:

1. Busur nyala listrik yang dihasilkan stabil.

2. Dapat menggunakan semua jenis elektroda.

3. Dapat digunakan untuk pengelasan plat tipis.

2.3.3 Kelebihan Dan Kekurangan Las Busur Logam Terlindung

Ditinjau dari penggunaannya, kelebihan dari pengelasan busur listrik adalah sebagai berikut:

1. Dapat dipakai didarat dan didalam air.

2. Dapat mengelas berbagai macam tipe material 3. Pengaturan yang cepat dan sangat mudah.

4. Dapat dipakai mengelas semua bagian material.

5. Elektroda mudah didapat dalam banyak ukuran dan diameter.

6. Perlatan yang digunakan sederhana, murah dan mudah dibawa kemana- mana.

7. Tingkat kebisingan rendah.

8. Tidak terlalu sensitif terhadap korosi, oli & gemuk.

Sedangkan kekurangan dari pengelasan ini adalah sebagai berikut:

1. Pengelasan terbatas hanya sampai sepanjang elektoda dan harus melakukan penyambungan saat elektroda habis.

2. Setiap akan melakukan pengelasan berikutnya kerak harus dibersihkan.

3. Tidak dapat digunakan untuk pengelasan bahan baja non- ferrous.

4. Mudah terjadi oksidasi akibat pelindung logam cair hanya busur las dari fluks.

5. Diameter elektroda tergantung dari tebal pelat dan posisi pengelasan.

2.3.4 Elektroda

Elektroda merupakan bagian terpenting dalam beberapa jenis pengelasan, termasuk las busur logam terlindung. Tentu saja, karena tanpa elektroda,

pengelasan tidak dapat dilakukan. Fungsi elektroda dalam pengelasan adalah:

1. Sebagai pelindung busur las dari pengaruh atmosfir seperti oksigen, nitrogen dan udara.

2. Mencegah terjadinya ionisasi pada ujung elektroda.

3. Menjaga busur tetap stabil.

4. Menghasilkan terak dan slag.

5. Sebagai unsur pemadu.

6. Untuk mengontrol kecairan elektroda.

7. Untuk mengontrol penetrasi pada sambungan las.

8. Untuk mengontrol profil atau kontur las khususnya pada proses pengelasan yang menggunakan bahan tambah (filler metal).

Elektroda terkadang disebut juga dengan kawat las karena bentuknya yang seperti kawat. Berikut akan dijelaskan bagian-bagian dari sebuah elektroda yang digunakan pada pengelasan logam busur terlindung.

Gambar 2.17 Elektroda untuk pengelasan busur logam terlindung (Sumber:http://www.substech.com/dokuwiki/)

Keterangan:

1. Sumbu elektroda

2. Pembungkus elektroda (fluks)

Sumbu elektroda merupakan logam pengisi yang meleleh di dalam lengkung listrik bersama-sama dengan bahan induk dan kemudian membeku membentuk kampuh las. Pembungkus elektroda (fluks) mengurai didalam lengkung listrik dan menghasilkan perisai gas CO2 dan juga suatu lapisan padat, yang kedua-duanya melindungi kampuh las yang sedang terbentuk terhadap pengaruh yang merusak dari udara sekelilingnya. Selain berfungsi melindungi kampuh las, fluks juga berfungsi untuk:

1. Mencegah terbentuknya oksida-oksida dan nitrida logam, sewaktu proses pengelasan berlangsung.

2. Membuat terak pelindung sehingga dapat mengurangi kecepatan pendinginan, hal ini bertujuan agar hasil lasan yang terjadi tidak getas dan rapuh.

3. Memberikan sifat-sifat khusus terhadap hasil las-lasan dengan cara menambahkan zat-zat tertentu yang terkandung dalam selaput.

4. Menstabilkan terjadinya busur api dan mengarahkan nyala busur api sehinggga mudah dikontrol.

5. Membantu mengontrol ukuran dan frekuensi tetesan logam cair.

6. Memungkinkan dilakukannya posisi pengelasan yang berbeda-beda.

Saat kita ingin membeli elektroda, pelu diperhatikan bahwa setiap elektroda memiliki kode masing-masing yang disesuaikan dengan jenis pengelasan, kekuatan elektroda, posisi pemakaian, arus, dan material atau metal dasar yang digunakan. Adapun cara membaca kode elektroda adalah sebagai berikut:

1. Misalkan sebuah elektroda berlapis baja lunak (mild steel coated electrode) dengan kode E7018-X.

2. E menyatakan kalau ini adalah elektroda.

3. Angka 70 menyatakan kekuatan elektroda saat dilas. Diukur dengan satuan pound/inch².

4. Angka 1 menyatakan posisi pengelasan yang dapat digunakan.

Posisi pengelasan:

1 Datar, horisontal, vertikal (keatas), diatas kepala 2 Darar, horisontal

4 Datar, horisontal, vertikal (kebawah), diatas kepala

5. Angka 8 Menyatakan jenis lapisan, penetrasi, dan tipe arus yang digunakan.

6. X menyatakan apabila ada syarat tambahan dalam pengelasan.

Syarat tambahan:

-1 Peningkatan ketangguhan (impact strength) untuk E7018.

-M Biasa digunakan dalam militer. Ketangguhan lebih, kelembapan rendah, dan difusi hydrogen pada logam lasan.

-H4 Menyatakan batas maksimum hodrogen yang terdifusi diukur dalam mL/100gr. Angka 4 menyatakan batas. Contoh: -H4 = 4mL/100gr. Selain 4 ada juga 8 dan 16.

Pemilihan elektroda juga tidak lepas kaitannya dengan kuat arus yang digunakan.

Dibawah ini adalah tabel pemilihan elektroda dan arus yang sesuai.

Tabel 2.3 Pemilihan elektroda dan arus

(Sumber: www.millerwelds.com/pdf/guidelines_smaw.pdf)

Kemudian pemilihan tipe elektroda juga berkaitan dengan jenis metal dasar yang digunakan. Dibawah ini adalah tabel tipe elektroda dan jenis logam dasar yang dilas.

Tabel 2.4 Hubungan material dasar dan pemilihan elektroda

Tipe Elektroda Metal Dasar Standarisasi

1/8”, 5/32” & 3/16”

E6013, E7014, E7016 &

E701

Carbon steel American Welding Society,WS A5.18 1/8”, 5/32” & 3/16”

E309, E310 & E312 Stainless steel American Welding Society, AWS A5.4 1/8” & 5/32”

ENiCrFe-2, ENiCrFe-3

& ENiCrMo-3

High nickel American Welding Society,AWS A5.1 WATERPROOFING

MATERIALS

Epoxy 152 4MIL-P-24441

Lea-Lac 30-L2093 Non-petroleum-based,

clear, polyurethane

(Sumber: www.hnsa.org/doc/pdf/cut_weld.pdf)

2.3.5 Parameter Pengelasan Busur Logam Terlindung

Untuk mendapatkan hasil las yang sempurna, ada parameter atau faktor- faktor yang perlu diperhatikan. Karena laporan ini menyinggung tentang Pengelasan Busur Logam Terlindung, maka yang dibahas parameter terkait saja^[5]. Parameter tersebut adalah:

1. Arus listrik (I)

Arus listrik adalah komponen utama dalam las listrik. Setiap kenaikan arus listrik yang dipergunakan pada saat pengelasan akan meningkatkan penetrasi serta memperbesar kuantitas lasnya. Penetrasi akan meningkat 2 mm per 100A dan kuantitas las meningkat juga 1,5 Kg/jam per 100A. Kuat-lemahnya arus tergantung dari elektroda dan tebal material yang digunakan.

Tabel 2.5 Hubungan diameter elktroda, tebal material, dan arus.

Diameter Elektroda (Inch)

Tebal Material (Inch)

Arus (Ampere)

3/32 1/16 25-65

1/8 1/8 60-110

5/32 3/16 110-170

3/16 1/4 150-225

1/4 3/8 150-350

1/4 1/2 190-350

5/16 3/4 200-450

5/16 1 200-450

(Sumber: http://staff.uny.ac.id/dosen/arif-marwanto-spd-mpd)

2. Tegangan Listrik (V)

Setiap peningkatan tegangan listrik (V) yang dipergunakan pada proses pengelasan akan semakin memperbesar jarak antara tip elektroda dengan material yang akan dilas, sehingga busur api yang terbentuk akan menyebar dan mengurangi penetrasi pada material las. Konsumsi fluksi yang dipergunakan akan meningkat sekitar 10% pada setiap kenaikan 1 volt tegangan.

3. Waktu Pengelasan (t)

Jika kecepatan awal pengelasan dimulai pada kecepatan 40 cm/menit, setiap pertambahan kecepatan akan membuat bentuk jalur las yang kecil (Welding Bead), penetrasi, lebar serta kedalaman las pada benda kerja akan berkurang. Tetapi jika kecepatan pengelasannya berkurang dibawah 40 cm/menit cairan las yang terjadi dibawah busur api las akan menyebar serta penetrasi yang dangkal, hal ini dikarenakan terjadi kelebihan panas atau overheat.

2.4 Algoritma Genetika

2.4.1 Dasar Algoritma Genetika

Algoritma Genetika (GA) sebagai cabang dari algoritma evolusi merupakan metode adaptif yang biasa digunakan untuk memecahkan suatu pencarian nilai dalam sebuah masalah optimasi. Algoritma ini didasarkan pada proses genetika yang ada dalam mahluk hidup, yaitu perkembangan generasi dalam sebuah populasi yang alami, secara lambat laun mengikuti prinsip seleksi alam atau siapa yang kuat, dia yang bertahan hidup. Dengan meniru teori evolusi ini, GA dapat digunakan untuk mencari solusi permasalahan-permasalahan optimasi dalam dunia nyata.

Peletak prinsip dasar sekaligus pencipta GA adalah John Holland tahun 1975. GA menggunakan analogi secara langsung dari kebiasaan yang alami yaitu seleksi alam. Algoritma ini bekerja dengan sebuah populasi yang terdiri dari individu-individu yang masing-masing individu mempresentasikan sebuah solusi yang mungkin bagi persoalan yang ada. Dalam kaitan ini, individu dilambangkan dengan sebuah nilai fitness yang akan digunakan untuk mencari solusi terbaik dari persoalan yang ada.

Pertahanan yang tinggi dari individu memberikan kesempatan untuk melakukan reproduksi melalui perkawinan silang dengan individu yang lain dalam populasi tersebut. Individu baru yang dihasilkan dalam hal ini dinamakan keturunan, yang membawa beberapa sifat dari induknya. Sedangkan individu dalam populasi yang tidak terseleksi dalam reproduksi akan mati dengan sendirinya. Dengan jalan ini, beberapa generasi dengan karakteristik yang bagus akan bermunculan dalam populasi tersebut, untuk kemudian dicampur dan ditukar dengan karakter yang lain. Dengan mengawinkan semakin banyak individu, maka akan semakin banyak kemungkinan terbaik yang dapat diperoleh^[6].

2.4.2 Kelebihan Dan Kekurangan Algoritma Genetika

Sebagai salah satu metode optimasi yang cukup populer, GA tetap memiliki kelebihan dan kekurangan. Adapun kelebihan dari GA adalah:

1. Dapat mengoptimasi variabel bentuk diskrit dan kontinyu. Disebut diskrit jika terdiri dari sejumlah elemen hingga yang berbeda, atau elen-

elemennya tidak bersambungan. Contohnya himpunan bilangan bulat (integer) dan bilangan biner.

2. Tidak memerlukan informasi derivative (turunan).

3. Cakupan datanya luas.

4. Dapat digunakan dengan banyak variabel.

5. Dapat dioperasikan menggunakan komputer.

6. Hasil akhirnya berupa sejumlah solusi yang dapat dipilih, bukan hanya satu solusi saja.

7. Variabel dapat dikodekan, sehingga hasil akhirnya tetap berbentuk kode.

8. Data yang digunakan dapat berupa data numerik, data eksperimental, atau fungsi analisis.

Sedangkan kekurangan dari metode ini adalah:

1. Untuk optimasi menggunakan bilangan biner, tidak ada garansi akan diperoleh solusi optimal karena bilangan biner dibanghkitkan secara acak.

Sehingga proses literasi terkadang harus dilakukan berulang-ulang untuk mendapatkan solusi yang diinginkan.

2. Sulitnya pemilihan fungsi optimasi atau fungsi fitness, karena perlu disesuaikan dengan masalah yang dihadapi. Jika salah memilih fungsi bukan tidak mungkin hasil akhirnya justru lebih rendah dari sebelum dioptimasi.

3. Menetapkan ukuran populasi dan proses mutasi yang sesuai. Jika populasi terlalu sedikit, tidak akan cukup data untuk memperoleh hasil yang optimal. Untuk mutasi jika terlalu sedikit yang dimutasi, sistem tidak akan mendapatkan solusi yang sesuai dengan yang diharapkan. Bila terlalu banyak, solusi akan lama diperoleh, atau bahkan tidak akan didapatkan.

2.4.3 Aplikasi Algoritma Genetika Dalam Bidang Teknik Mesin Beberapa penggunaan GA di bidang teknik mesin diantaranya:

1. Optimasi beban kerja pada mesin pendingin untuk mengurangi konsumsi energi.

2. Desain mesin dan kerja turbin untuk penggunaan yang efisien.

3. Optimasi manajemen pemeliharaan untuk komponen-komponen mesin.

4. Optimasi desain antena dan satelit.

5. Optimasi parameter las busur listrik.

6. Estimasi jumlah sudu turbin angin.

7. Desain suspensi kendaraan.

2.4.4 Prosedur Algoritma Genetika

Terdapat beberapa prosedur yang harus dijalankan dalam penggunaan metode optimasi GA untuk mencari solusi suatu permasalahan optimasi. Prosedur tersebut adalah:

1. Menetapkan parameter optimasi, jumlah parameter optimasi, dan batas dari parameter optimasi.

Contoh:

 Parameter optimasi : a. Panjang → X₁ b. Lebar → X2

 Jumlah parameter : 2

 Batas parameter : rb ≤ X1 ≤ ra

r_b ≤ X₂ ≤ r_a Dimana : r_a = Batas atas

r_b = Batas bawah

2. Menetapkan fungsi optimasi atau fungsi fitness.

Fungsi fitness boleh menggunakan fungsi yang sudah ada, boleh juga dibuat sendiri. Sebaiknya pahami terlebih dahulu permasalahan kita, barulah pilih/buat fungsi fitness yang cocok. Ada dua bentuk fungsi fitness, yaitu fungsi linear, dan fungsi nonlinear. Fungsi linear biasanya digunakan pada masalah yang tidak terkendala atau unconstraint. Karena tidak terkendala, solusi yang dihasilkan ada banyak titik sehingga kurang akurat. Sedangkan fungsi nonlinear, biasanya digunakan pada masalah yang terkendala atau constraint. Karena memiliki kendala, solusi yang dihasilkan lebih sedikit sehingga lebih akurat^[7]. Beberapa fungsi fitness linear yang sudah ada dan sering digunakan untuk optimasi adalah:

 Sphere Function f x = x_i²

n

i=1

………..(2.1)

Jumlah variabel : n variabel

Batas : −5,12 ≤ 𝑥_𝑖 ≤ 5,12 𝑖 = 1,2, … , 𝑛

Gambar 2.18 Contoh grafik Sphere Function (Sumber: www.geatbx.com)

 Rastrigin Function

f x =10n+ x_i²-10cos 2πx_i

n

i=1

……….….(2.2)

Jumlah variabel : n variabel

Batas : −5,12 ≤ 𝑥_𝑖 ≤ 5,12 𝑖 = 1,2, … , 𝑛

Gambar 2.19 Contoh grafik Rastrigin Function (Sumber: www.geatbx.com)

 Michalewics Function f x =- sin x_i sin ix_i²

π

2m

………...………….….(2.3)

n

i=1

Dimana : m = 10

Jumlah variabel : n variabel

Batas : 0 ≤ 𝑥_𝑖 ≤ 𝜋 𝑖 = 1,2, … , 𝑛 (Sumber: http://www-optima.amp.i.kyoto-u.ac.jp/)

Gambar 2.20 Contoh grafik Michalewics Function (Sumber: www.geatbx.com)

Jika fungsi fitness belum diketahui, dapat dicari menggunakan analisis regresi. Regresi merupakan suatu alat ukur yang juga dapat digunakan untuk mengukur ada atau tidaknya korelasi antarvariabel. Jika kita memiliki dua buah variabel atau lebih maka sudah selayaknya apabila kita ingin mempelajari bagaimana variabel-variabel itu berhubungan atau dapat diramalkan. Analisis regresi mempelajari hubungan yang diperoleh dinyatakan dalam persamaan matematika yang menyatakan hubungan fungsional antara variabel-variabel. Hubungan fungsional antara satu variabel prediktor dengan satu variabel kriterium disebut analisis regresi sederhana (tunggal), sedangkan hubungan fungsional yang lebih dari satu variabel disebut analisis regresi ganda^[8].

Istilah regresi (ramalan/taksiran) pertama kali diperkenalkan oleh Sir Francis Galton pada tahun 1877 sehubungan dengan penelitiannya terhadap tinggi manusia, yaitu antara tinggi anak dan tinggi orang tuanya.

Pada penelitiannya Galton mendapatkan bahwa tinggi anak dari orang tua yang tinggi cenderung meningkat atau menurun dari berat rata-rata populasi. Garis yang menunjukkan hubungan tersebut disebut garis regresi. Analisis regresi lebih akurat dalam melakukan analisis korelasi, karena pada analisis itu kesulitan dalam menunjukkan slop (tingkat perubahan suatu variabel terhadap variabel lainnya dapat ditentukan).

Dengan demikian maka melalui analisis regresi, peramalan nilai variabel terikat pada nilai variabel bebas lebih akurat pula.

Ada dua jenis regresi yang akan digunakan didalam penelitian ini, yaitu regresi linier dan regresi nonlinier. Karena di penelitian ini variabel bebasnya ada dua, maka persamaan regresi liniernya dirumuskan sebagai berikut:

𝑌 = 𝑏₀+ 𝑏₁𝑋₁+ 𝑏₂𝑋₂………..…(2.4)

Dan untuk regresi nonlinier, persamaannya dirumuskan sebagai berikut:

𝑌 = 𝑏₀+ 𝑏₁𝑋₁+ 𝑏₂𝑋₂+ 𝑏₃𝑋₁𝑋₂+ 𝑏₄𝑋₁²+ 𝑏₅𝑋₂²………...(2.5)

Dimana:

Y = Variabel terikat, dalam hal ini beban maksimum X1 = Variabel bebas pertama, dalam hal ini arus X2 = Variabel bebas kedua, dalam hal ini waktu b0 = Intercept

b₁ = Koefisien regresi X₁ b2 = Koefisien regresi X2

b₃ = Koefisien regresi X₁.X₂ b₄ = Koefisien regresi X₁² b₅ = Koefisien regresi X₂²

3. Menetapkan parameter GA

Parameter yang dimaksud adalah: Jumlah generasi atau keturunan, Jumlah populasi pada setiap generasi, pengkodean panjang kromosom, probabilitas pindah silang (p_c), dan probabilitas mutasi (p_m). Banyaknya populasi dalam satu generasi, dan banyak generasi adalah tergantung dari yang kita inginkan. Semakin banyak generasi akan menghasilkan hasil yang lebih optimal tetapi akan menghabiskan waktu yang lebih banyak.

Sebaliknya bila terlalu sedikit, tidak akan didapat hasil yang optimal^[9]. Penentuan parameter ini juga dapat mengikuti aturan pada tabel 2.6 dibawah ini:

Tabel 2.6 Tabel perbandingan populasi, pc, dan pm

Masalah Populasi pc pm

Menurut Grefenstette, bila rata-rata fitness

setiap generasi digunakan sebagai indikator. 30 0,95 0,01 Menurut De Jong, untuk permasalahan yang

memiliki kawasan solusi cukup besar. 50 0,6 0,001 Bila fitness dari individu terbaik dipantau

pada setiap generasi. 80 0,45 0,01

Maksimum generasi dan ukuran populasi sebaiknya tidak lebih kecil dari 30 untuk sembarang jenis permasalahan.

(Sumber: eprints.undip.ac.id/25536/1/ML2F300570.pdf)

 Generasi dan populasi

Gambar 2.21 Menetapkan generasi dan populasi

(Sumber: lecturer.eepis-its.edu/~entin/Kecerdasan%20Buatan)