V-1
PERENCANAAN PERAWATAN MESIN MENGGUNAKAN METODE RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE (RCM)
DAN FMEA PADA PTPN II PG KWALA MADU
TUGAS SARJANA
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari
Syarat-Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Industri
Oleh:
ADRA JUDHIKA TONDANG NIM. 100403061
D E P A R T E M E N T E K N I K I N D U S T R I F A K U L T A S T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2016
PERENCANAAN PERAWATAN MESIN MENGGUNAKAN METODE RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE (RCM)
DAN FMEA PADA PTPN II PG KWALA MADU
TUGAS SARJANA
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat-syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
ADRA JUDHIKA TONDANG 1 0 0 4 0 3 0 6 1
Disetujui Oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Dini Wahyuni, M.T) (Khalida Syahputri, S.T, M.T)
D E P A R T E M E N T E K N I K I N D U S T R I F A K U L T A S T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2016
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini.
Tugas sarjana ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik di Departemen Teknik Industri, khususnya program studi reguler strata satu, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Judul dalam tugas sarjana ini adalah “Perencanaan Perawatan Mesin Menggunakan Metode Reliability Centered Maintenance (RCM) dan FMEA pada PTPN II PG Kwala Madu”.
Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tugas sarjana ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan masukan yang sifatnya membangun demi kesempurnaan laporan tugas sarjana ini. Semoga tugas sarjana ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri, Universitas Sumatera Utara, dan pembaca lainnya.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA PENULIS
MEDAN, DESEMBER 2016
UCAPAN TERIMA KASIH
Syukur dan terimakasih penulis ucapkan yang sebesar-besarnya kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk merasakan dan mengikuti pendidikan di Departemen Teknik Industri Universitas Sumatera Utara (USU) serta telah membimbing penulis selama masa kuliah dan penulisan laporan tugas sarjana ini.
Dalam penulisan tugas sarjana ini penulis telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Khawarita Siregar, M.T. selaku Ketua Departemen Teknik Industri Universitas Sumatera Utara, yang telah memberi izin pelaksanaan Tugas Sarjana ini.
2. Ir. Ukurta Tarigan, M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Industri Universitas Sumatera Utara, yang telah memberi izin pelaksanaan Tugas Sarjana ini
3. Ir. Dini Wahyuni, M.T. selaku Dosen Pembimbing I atas waktu, bimbingan, pengarahan, dan masukan yang diberikan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Sarjana ini.
4. Khalida Syahputri, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas waktu, bimbingan, pengarahan, dan masukan yang diberikan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Sarjana ini.
5. Orangtua penulis, yaitu Bahagia Tondang dan Roslinda Sidabutar yang tiada hentinya mendukung penulis baik secara moril maupun materil sehingga laporan ini dapat diselesaikan. Penulis menyadari tidak dapat membalas segala kebaikan dan kasih sayang dari keduanya, oleh karena itu izinkanlah penulis memberikan karya ini sebagai ungkapan rasa terima kasih sebesar- besarnya kepada Bapak dan Ibu tercinta.
6. Seluruh dosen Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengajaran selama perkuliahan yang menjadi bekal penulis dalam meyelesaikan penulisan tugas sarjana ini.
7. Staf pegawai Teknik Industri, Bang Nurmansyah, Bang Ridho, Bang Mijo, Kak Dina, Kak Rahma dan Kak Ani atas bantuannya dalam hal penyelesaian administrasi untuk melaksanakan tugas sarjana ini.
8. Bu Alam yang telah memberikan izin melakukan penelitian di PT.
Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Kwala Madu sehingga memudahkan penulis dalam meneliti dan mengumpulkan data.
9. Saudara penulis yang terkasih, yaitu Edoardo Tondang, Ruth Reneilda Tondang dan Cresto Tondang yang selalu membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
10. Rekan-rekan seperjuangan Tugas Akhir di PT. Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Kwala Madu, yaitu Jevier Arios, Dedi Manurung, dan M Azhar Nazli yang telah banyak memberi kenangan, motivasi, dan saran kepada penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
11. Sahabat-sahabat penulis, yaitu Arnoldus Sidauruk, Feliks Sipahutar, Gavrilo Jose, Nixon, Willy Pakpahan, Marco Sipayung, Rahel Hutahaean, Donny Ketaren, Donny Manurung, Tanesia Sinaga, Chandra, Edgard Pardosi, Nashiruddin Aziz, Reza Adhi Nugraha, Sheihan Ramadhana, M Sadri Belia, Alyefi, Gemadana, dan seluruh sahabat-sahabat TITEN yang tidak dapat penulis tuliskan satu per satu, yang telah menemani dan mendukung penulis melewati masa-masa perkuliahan di USU.
12. Rekan-rekan asisten Laboratorium Ergonomi dan Perancangan Sistem Kerja Teknik Industri USU yang telah memberikan dukungan dalam pengerjaan tugas akhir ini.
13. Abang dan Kakak Alumni Teknik Industri 2007 yang telah mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
14. Teman-teman naposobulung penulis yang telah memberikan bantuan dan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
15. Seluruh pihak yang telah membantu penulis, yang tidak disebutkan satu per satu. Tuhan Yang Maha Esa yang akan membalaskan bantuan dan dukungan kalian semua. Amin.
ABSTRAK
PT. Perkebunan Nusantara (PTPN) II Pabrik Gula (PG) Kwala Madu adalah salah satu perusahaan manufaktur yang memproduksi gula. Ketersediaan dan kehandalan mesin merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam menjaga keberlangsungan proses produksinya yang menggunakan system make to stock.
Proses produksi menggunakan mesin Cane Cutter untuk memotong tebu, mesin unigrator untuk memeras tebu dan menghasilkan nira, serta mesin Mill Roll untuk menggiling tebu. Proses produksi dapat berhenti karena kerusakan mesin. Hal ini mengakibatkan terjadi downtime sebesar 701 jam dari 5808 jam operasi selama tahun 2014 dan downtime sebesar 561 jam dari 4218 jam operasi selama tahun 2015 pada lantai produksi. Selama periode pengamatan, downtime terjadi karena kerusakan mesin cane cutter, unigrator, dan mesin mill roll. Sistem perawatan perusahaan bersifat corrective dimana pergantian komponen mesin dilakukan setelah terjadi kerusakan. Hal tersebut mengakibatkan kebutuhan waktu yang lama untuk mendeteksi penyebab kerusakan dan melakukan pergantian komponen. Metode yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan ini adalah Reliability Centered Maintenance (RCM). Metode RCM digunakan untuk mengetahui tindakan perawatan untuk mengurangi downtime dan menghasilkan sistem perawatan mesin yang efektif dan efisien. Hasil penerapan metode RCM diperoleh pilihan tindakan perawatan pada komponen mesin yang terdiri dari 8 komponen pada kategori Condition Directed (CD), 5 komponen pada kategori Time Directed (TD) dan 7 komponen pada kategori Finding Failure (FF).
Standard Operation Procedure (SOP) perawatan diperlukan untuk setiap kategori tindakan perawatan. Berdasarkan pemilihan tindakan kategori Time Directed (TM), diperoleh jadwal pergantian komponen kritis sehingga diperkirakan rata- rata penurunan downtime sebesar 21,73%, peningkatan reliability komponen- komponen mesin, dan rata-rata peningkatan availability komponen-komponen mesin sebesar 0,18%.
Kata Kunci : Pabrik Gula, Perawatan Mesin, Downtime, Reliability Centered Maintenance.
DAFTAR ISI
BAB HALAMAN
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
SERTIFIKAT EVALUASI TUGAS SARJANA ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
UCAPAN TERIMA KASIH ... v
ABSTRAK ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR GAMBAR ... xix
DAFTAR LAMPIRAN ... xxi
I PENDAHULUAN ... I-1 1.1. Latar Belakang Masalah ... I-1 1.2. Perumusan Masalah ... I-4 1.3. Tujuan Penelitian ... I-5 1.4. Manfaat Penelitian ... I-5 1.5. Batasan dan Asumsi Penelitian ... I-6 1.6. Sistematika Penulisan Laporan ... I-6
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN ... II-1 2.1. Sejarah Perusahaan ... II-1 2.2. Ruang Lingkup Bidang Usaha ... II-2 2.3. Lokasi Perusahaan ... II-3 2.4. Organisasi dan Manajemen ... II-4 2.4.1. Jumlah Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... II-4 2.4.2. Sistem Pengupahan dan Fasilitas Lainnya ... II-6 2.5. Proses Produksi ... II-7 2.5.1. Standar Mutu Produk ... II-7 2.5.2. Bahan yang Digunakan ... II-7 2.5.2.1. Bahan Baku... II-7 2.5.2.2. Bahan Tambahan ... II-8 2.5.2.3. Bahan Penolong ... II-9 2.5.3. Uraian Proses Produksi ... II-11 2.6. Mesin dan Peralatan... II-24 2.6.1. Mesin Produksi ... II-24 2.6.2. Peralatan ... II-25 2.7. Utilitas ... II-33 2.8. Safety and Fire Protection ... II-36
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
2.9. Waste Treatment ... II-38
III LANDASAN TEORI ... III-1 3.1. Perawatan (Maintenance) ... III-1 3.2. Pengklasifikasian Perawatan ... III-2 3.3. Reliability Centered Maintenance ... III-6 3.3.1. Langkah-langkah Penerapan RCM ... III-8 3.4. Pola Distribusi ... III-20 3.4.1. Distribusi Weibull ... III-20 3.4.2. Distribusi Lognormal ... III-22 3.4.3. Distribusi Eksponensial ... III-23 3.4.4. Distribusi Normal ... III-24 3.5. Teknik-teknik dalam Analisis Sistem Perawatan ... III-25 3.5.1. Diagram Pareto ... III-25 3.5.2. Lembar Pengecekan (Checksheet) ... III-27 3.5.3. Cause and Effect Diagram (Fishbone Diagram) ... III-27
IV METODOLOGI PENELITIAN ... IV-1 4.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... IV-1 4.2. Jenis Penelitian ... IV-1
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
4.3. Objek Penelitian ... IV-1 4.4. Variabel Penelitian ... IV-1 4.4.1. Variabel Independen ... IV-2 4.4.2. Variabel Dependen ... IV-3 4.5. Kerangka Berpikir ... IV-3 4.6. Rancangan Penelitian ... IV-5 4.7. Metode Pengolahan Data ... IV-6 4.8. Metode Analisis Data ... IV-7
V PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ... V-1 5.1. Pengumpulan Data ... V-1 5.1.1. Data Downtime Produksi ... V-1 5.1.2. Data Historis Penyebab Downtime Mesin Produksi . V-2 5.1.3. Rata-rata Waktu Perbaikan Korektif Komponen... V-4 5.1.4. Kebijakan Perawatan Aktual ... V-4 5.1.5. Pengamatan Aktual Penelitian ... V-5 5.2. Pengolahan Data ... V-10 5.2.1. Reliability Centered Maintenance (RCM) ... V-10
5.2.1.1. Pemilihan Sistem dan Pengumpulan
Informasi ... V-10
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
5.2.1.1.1. System Selection (Seleksi
Sistem) ... V-10 5.2.1.1.2. Pengumpulan Informasi ... V-12 5.2.1.2. Pendefenisian Batas Sistem ... V-12 5.2.1.3. Deskripsi Sistem dan Diagram Blok
Fungsi ... V-15 5.2.1.4. Fungsi Sistem dan Kegagalan Fungsi ... V-25 5.2.1.5. Failure Mode and Effect Analysis
(FMEA) ... V-28 5.2.1.6. Logic Tree Analysis (LTA) ... V-32 5.2.1.7. Pemilihan Tindakan ... V-34 5.2.2. Pengujian Pola Distribusi dan Reliability ... V-39 5.2.3. Perhitungan Total Minimum Downtime ... V-48
VI ANALISIS PEMECAHAN MASALAH ... VI-1 6.1. Rekomendasi Tindakan Perawatan hasil Pendekatan RCM VI-1
6.1.1. Analisis Failure Mode and Effect Analysis
(FMEA) ... VI-1 6.1.2. Analisis Kategori Komponen Berdasarkan Logic
Tree Analysis (LTA) ... VI-2
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
6.1.3. Prosedur Perawatan Berdasarkan Pemilihan
Tindakan RCM ... VI-4 6.2. Rekomendasi jadwal Pergantian Komponen ... VI-13 6.3. Evaluasi Sistem Perawatan Aktual dan Usulan ... VI-16 6.3.1. Penurunan Downtime ... VI-16 6.3.2. Peningkatan Reliability ... VI-18 6.3.3. Peningkatan Availability ... VI-21 6.4. Analisis Perbandingan Dengan Pabrik Gula Sejenis ... VI-22
VII KESIMPULAN DAN SARAN ... VII-1 7.1. Kesimpulan ... VII-1 7.2. Saran ... VII-2
DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
TABEL HALAMAN
1.1. Downtime Mesin Produksi PGKM Periode 2013-2014 ... I-2 2.1. Susunan Tenaga Kerja pada Pabrik Gula Kwala Madu ... II-4 3.1. Nilai Severity ... III-15 3.2. Nilai Occurance ... III-16 3.3. Nilai Detection ... III-17 3.4. Contoh Lembar Pengecekan ... III-27 5.1. Downtime Mesin Produksi Tahun 2015... V-1 5.2. Rekapitulasi Penyebab Downtime Produksi PTPN II PG
Kwala Madu Tahun 2015 ... V-2 5.3. Interval Waktu Antar Kejadian Penyebab Downtime
Komponen Mesin Produksi PTPN II PGKM ... V-3 5.4. Rata-rata Waktu Perbaikan Korektif Komponen ... V-4 5.5. Penyebab Downtime Mesin Selama Pengamatan Aktual di
PTPN II PG Kwala Madu ... V-6 5.6. Identifikasi Penyebab Tingginya Downtime Sistem
Perawatan Mesin Sekarang ... V-8 5.7. System Work Breakdown Structure Mesin Produksi PTPN II
PG Kwala Madu ... V-22 5.8. Data Historis Mesin Produksi PTPN II PG Kwala Madu ... V-24 5.9. Fungsi Sistem dan Kegagalan Fungsi ... V-26
DAFTAR TABEL (LANJUTAN)
TABEL HALAMAN
5.10. Penentuan Risk Priority Number ... V-30 5.11. Rekapan Hasil Identifikasi LTA pada PTPN II PG Kwala
Madu ... V-34 5.12. Pemilihan Tindakan Perawatan Mesin PTPN II PG Kwala
Madu ... V-37 5.13. Hasil Rekapitulasi Uji Distribusi dan Penentuan Parameter
Distribusi Interval Kerusakan ... V-40 5.14. Parameter Distribusi dan Lama Pergantian Kerusakan ... V-48 5.15. Interval Pergantian Optimum Komponen PTPN II PG
Kwala Madu ... V-51 6.1. Nilai RPN Komponen Mesin-Mesin Produksi Gula PTPN II
KwalaMadu RPN ... VI-1 6.2. Rekapitulasi Hasil Penyususan LTA Sistem Produksi Gula
PTPN II PGKM... VI-4 6.3. Tindakan Perawatan Condition Directed (CD) Produksi
Gula PTPN II PGKM ... VI-5 6.4. Tindakan Perawatan Time Directed (TD) Produksi Gula
PTPN II PGKM... VI-9 6.5. Tindakan Perawatan Finding Failure (FF) Produksi Gula
PTPN II PGKM... VI-11
DAFTAR TABEL (LANJUTAN)
TABEL HALAMAN
6.6. Rekapitulasi Perhitungan Total Minimum Downtime (TMD) VI-14 6.7. Penurunan Nilai Downtime ... VI-17 6.8. Peningkatan Availability ... VI-22
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR HALAMAN
3.1. Contoh System Work Breakdown Structure (SWBS)... III-12 3.2. Logic Tree Analysis Structure ... III-18 3.3. Pola Distribusi Weibull ... III-22 3.4. Pola Distribusi Lognormal ... III-23 3.5. Pola Distribusi Eksponensial ... III-24 3.6. Pola Distribusi Normal ... III-25 3.7. Contoh Cause and Effect Diagram ... III-28 4.1. Kerangka Berpikir Penelitian ... IV-4 4.2. Langkah-langkah Metode Reliability Centered
Maintenance ... IV-7 4.3. Blok Diagram Penelitian ... IV-9 5.1. Flowchart Langkah-Langkah Penanganan Penyebab
Downtime Produksi PTPN II PGKM ... V-7 5.2. Cause and Effect Diagram Penyebab Tingginya Tingkat
Downtime Sistem Perawatan Sekarang ... V-9 5.3. Sistem dari Sub Sistem Produksi Gula PTPN II Pabrik
Gula Kwala Madu ... V-11 5.4. Gambaran Luar Batasan (Boundary Overview) ... V-13 5.5. Gambaran Detail Batasan (Boundary Details) ... V-14 5.6. Deskripsi Sistem (System Description) ... V-16
DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)
GAMBAR HALAMAN
5.7. Blok Diagram Fungsi Mesin PTPN II PG Kwala Madu .... V-17 5.8. System Work Breakdown Structure (SWBS) ... V-21 5.9. Flowchart Penyusunan LTA ... V-33 5.10. Road Map Pemilihan Tindakan ... V-36 5.11. Probability Density Function Disc pada Mesin Cane Cutter V-46 5.12. Cumulative Distribution Function Disc pada Mesin Cane
Cutter ... V-46 5.13. Survival Function Disc pada Mesin Cane Cutter ... V-47 5.14. Hazard Function Disc pada Mesin Cane Cutter ... V-47 6.1. Kalender Jadwal Interval Pergantian Komponen Tahun
2016 ... VI-15 6.2. Peningkatan Reliability Disc Mesin Cane Cutter ... VI-19 6.3. Peningkatan Reliability Mur dan Baut Mesin Cane Cutter VI-19 6.4. Peningkatan Reliability Mata Pisau Mesin Cane Cutter .... VI-20 6.5. Peningkatan Reliability Disc Mesin Unigrator ... VI-20 6.6. Peningkatan Reliability Plat Mesin Mill Roll ... VI-21
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN HALAMAN
1. Struktur Organisasi dan Pembagian Tugas dan Tanggung
Jawab PT. Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Kwala Madu .. L-1 2. Laporan Masalah pada Mesin Produksi PTPN II PG Kwala
Madu Periode Masa Produksi Februari – Juli 2015 ... L-2 3. Hasil Pengujian Distribusi Interval Kerusakan Komponen
Menggunakan Software Easy Fit 5.0 ... L-3 4. Hasil Perhitungan Total Minimum Downtime Komponen
Komponen Mesin Injection Molding ... L-4
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Proses produksi sebuah perusahaan manufaktur merupakan unsur penting yang harus beroperasi secara stabil untuk dapat memproduksi hasil yang optimal.
Kelangsungan proses produksi tersebut membutuhkan dukungan dari mesin-mesin dan peralatan yang bekerja secara optimal. Perawatan yang terjadwal sangat diperlukan pada mesin-mesin produksi di perusahaan untuk menjaga konsistensi kinerja mesin, karena mesin-mesin dan peralatan produksi sangat rawan dengan timbulnya kerusakan. Kerusakan mesin produksi dapat mengakibatkan kegiatan produksi menjadi terhenti, kualitas hasil produksi menurun dan bahkan mengancam keselamatan tenaga kerja.
PT. Perkebunan Nusantara (PTPN) II Pabrik Gula Kwala Madu (PGKM) merupakan perusahaan yang memproduksi gula dengan didukung oleh sejumlah mesin dan peralatan yang saling berinteraksi untuk menghasilkan produk. Mesin- mesin dan peralatan diupayakan bekerja secara efektif dan efisien sehingga target perusahaan dapat tercapai. PTPN II PGKM membutuhkan proses produksi yang optimal untuk dapat memenuhi permintaan gula dalam negeri yang tinggi.
Proses produksi gula secara umum terdiri dari proses penimbangan tebu, pemotongan dan pencacahan tebu, penggilingan tebu, penimbangan nira tebu, pemanasan nira, pengolahan pH nira, pemisahan nira kotor dan nira bersih, penguapan, pengkristalan gula, pemisahan kristal dari tetes dan pengeringan serta
pendinginan gula. Dengan demikian, susunan plant system dari mesin produksi PGKM bersifat serial (berderet). Jika terjadi kerusakan pada salah satu mesin saja, maka secara keseluruhan proses produksi akan berhenti (breakdown).
Saat ini, yang menjadi kendala dalam produksi yang sering terjadi di PTPN II PGKM adalah tidak berjalannya kegiatan produksi akibat adanya kerusakan mesin produksi. Kerusakan mesin-mesin produksi menyebabkan tingkat downtime mesin yang tinggi. Data downtime mesin yang terjadi di perusahaan pada periode 2013 s/d 2015 dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Downtime Mesin Produksi PGKM Periode 2013-2014 Tahun Downtime (Jam) Masa Giling (Jam) Downtime (%)
2013 701 5808 12,07
2014 561 4128 13,60
2015 476 4344 10,96
Sumber : PT. Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Kwala Madu
Berdasarkan tabel di atas, maka rata-rata downtime mesin dari tahun 2013 sampai dengan tahun 2015 mencapai 12,17% untuk setiap tahunnya. Besarnya nilai downtime yang mencapai 12,17% menunjukkan masalah downtime telah menjadi masalah serius yang dihadapi perusahaan.
Downtime perusahaan disebabkan oleh berbagai jenis kerusakan dan gangguan terhadap part-part mesin produksi yang mengakibatkan sistem kerja mesin bermasalah. Mesin-mesin produksi yang mengalami kerusakan adalah mesin cane cutter, mesin unigrator, dan mesin mill roll. Kerusakan pada mesin diantaranya adalah masalah aus pada part Disc, Scrapper Plate, dan Bearing, masalah macet pada part Rotor dan Plat, dan masalah pemasangan yang tidak tepat pada part Mur dan Baut, Handle Freed, dan Standard Mill Check.
Kerusakan yang terjadi pada mesin-mesin produksi mengakibatkan dampak buruk bagi perusahaan dimana jadwal produksi dan kegiatan produksi perusahaan menjadi tertunda. Keterlambatan produksi ini dapat mengakibatkan tingkat produktivitas lantai produksi menurun. Kerusakan atau kegagalan mesin yang terjadi juga dapat mengakibatkan rendahnya kemampuan atau utilitas mesin dan peralatan dalam menghasilkan produk yang sesuai dengan standar kualitas yang telah ditetapkan.
Sistem perawatan yang dilakukan selama ini oleh perusahaan bersifat corrective maintenance, dimana pihak perusahaan hanya melakukan perbaikan saat kerusakan terjadi dengan cara mencari komponen yang rusak dan menggantinya dengan komponen yang baru. Perusahaan tidak menetapkan tindakan-tindakan untuk mengetahui gejala-gejala dini kerusakan mesin.
Sistem perawatan corrective maintenance tidak memperhatikan faktor reliability (keandalan) dari mesin produksi sehingga pihak perusahaan hanya mengganti komponen yang rusak tanpa memperhatikan keandalannya. Selain itu, pihak perusahaan juga belum memiliki Standard Operating Procedure (SOP) perawatan yang jelas sehingga ketika terjadi kerusakan, pihak perusahaan memerlukan waktu yang seharusnya dapat dikurangi untuk mengidentifikasi kerusakan dan memperbaikinya.
Oleh karena itu, penelitian diperlukan untuk menganalisis keandalan mesin- mesin, meminimisasi downtime dan mengusulkan jadwal perawatan serta SOP perawatan mesin produksi di PGKM. Pendekatan yang digunakan adalah metode Reliability Centered Maintenance (RCM). RCM adalah sebuah metode untuk
menentukan tugas-tugas pemeliharaan yang akan menjamin sebuah perancangan sistem keandalan. RCM berfungsi untuk mengatasi penyebab dominan dari kegagalan yang nantinya akan membawa pada keputusan maintenance yang berfokus pada pencegahan terjadinya jenis kegagalan yang sering terjadi1. RCM dapat menampilkan sebuah kerangka kerja berdasarkan informasi keadaan untuk perencanaan yang efisien, aplikatif dan mampu sebagai pilihan terbaik dalam penyesuaian atau pengembangan model pemeliharaan yang optimal (Moubray:1997).2 Kelebihan metode RCM antara lain menghasilkan jadwal perawatan yang paling efisien dengan mengeliminasi kegiatan perawatan yang tidak diperlukan, minimisasi frekuensi overhaul, minimisasi downtime, minimisasi peluang kegagalan peralatan secara mendadak, memfokuskan perawatan pada komponen-komponen kritis, dan meningkatkan reliability (keandalan) komponen.
Masalah downtime dari kerusakan mesin yang terjadi di PT. Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Kwala Madu diharapkan dapat dikurangi secara efektif menggunakan metode Reliability Centered Maintenance (RCM).
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan sebelumnya, maka yang menjadi perumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1 Palit, Henry Christian. 2012. Perancangan RCM untuk Mengurangi Downtime Mesin pada Perusahaan Manufaktur Aluminium. Surabaya: Jurusan Teknik Industri Universitas Kristen Petra.
2 Moubray, John. 1997. Reliability Centered Maintenance. NewYork: Industrial Press Inc. 2nd
1. Besarnya downtime mesin dalam sistem perawatan sekarang yang mengakibatkan sistem produksi gula tidak berjalan dengan efektif.
2. Sistem perawatan aktual, Corrective Maintenance, yang belum memperhatikan konsep reliability dan belum memiliki Standard Operating Procedure (SOP) perawatan mesin produksi yang mengakibatkan fungsi mesin produksi belum terpelihara dengan baik.
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah merancang sistem perawatan mesin berdasarkan Preventive Maintenance dengan metode Reliability Centered Maintenance (RCM) untuk menggantikan Corrective Maintenance yang diterapkan perusahaan selama ini, agar waktu downtime perusahaan dapat berkurang, meningkatkan reliability dan availability dari mesin produksi, dan merancang standard operating procedure (SOP) perawatan mesin produksi perusahaan..
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan pengalaman bagi mahasiswa dalam menerapkan dan mengembangkan ilmu pengetahuan yang diperoleh di perkuliahan dan membandingkan antara teori yang diperoleh dengan permasalahan pada perusahaan khususnya mengenai preventive maintenance dan Reliability Centered Maintenance (RCM) serta aplikasinya di lapangan.
2. Sebagai tambahan referensi bagi Departemen Teknik Industri USU yang dapat digunakan untuk penelitian-penelitian selanjutnya.
3. Memberikan masukan bagi perusahaan untuk jadwal perawatan mesin dan penerapan standard operating procedure (SOP) perawatan.
1.5. Batasan dan Asumsi Penelitian
Batasan terhadap masalah yang akan dianalisis antara lain:
1. Data kerusakan yang diamati dan dianalisis yaitu data selama tahun 2015.
2. Penelitian tidak memperhitungkan aspek biaya.
Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Komponen mesin tersedia saat diperlukan.
2. Fasilitas produksi dan sistem produksi gula tidak mengalami perubahan selama penelitian.
1.6. Sistematika Penulisan Laporan
Sistematika yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
Bab I Pendahuluan berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, pembatasan masalah dan asumsi penelitian, serta sistematika penulisan tugas akhir.
Bab II Gambaran Umum Perusahaan menguraikan tentang sejarah perusahaan, ruang lingkup usaha, lokasi, daerah pemasaran, manajemen dan proses produksi.
Bab III Landasan Teori memuat teori-teori yang digunakan dalam pengolahan data dan analisis pemecahan masalah. Teori-teori tersebut antara lain teori tentang perawatan (maintenance), pengklasifikasian perawatan, Reliability Centered Maintenance, pola distribusi, teknik-teknik dalam analisis sistem perawatan,
Bab IV Metodologi Penelitian mengemukakan tahapan-tahapan penelitian mulai dari persiapan hingga penyusunan laporan tugas akhir. Metodologi penelitian menguraikan tentang tempat dan waktu penelitian, jenis penelitian, objek penelitian, variabel penelitian, kerangka konseptual, rancangan penelitian, pengolahan data dan metode analisis.
Bab V Pengumpulan dan Pengolahan Data menampilkan keseluruhan data penelitian baik primer maupun sekunder yang dilanjutkan dengan pengolahan data untuk membantu pemecahan masalah penelitian. Pengumpulan data perusahaan terdiri dari data historis downtime perusahaan, data historis penyebab downtime dan pengamatan aktual terhadap proses maintenance perusahaan. Pengolahan data terdiri dari pengolahan menggunakan metode Reliability Centered Maintenance (RCM).
Bab VI Analisis Pemecahan Masalah menganalisis hasil pengolahan data dan mencari solusi untuk pemecahan masalah penelitian. Hasil pengolahan data yang dianalisis mencakup hasil pengolahan Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), Logic Tree Analysis (LTA), Pemilihan Tindakan Perawatan dan Total Minimum Downtime.
Bab VII Kesimpulan dan Saran Memberikan kesimpulan secara keseluruhan penelitian dan disertai pemecahan masalah serta saran-saran yang bermanfaat bagi penelitian selanjutnya, pihak perusahaan.
BAB II
GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN
2.1. Sejarah Perusahaan
PT Perkebunan Nusantara (PTPN) II Pabrik Gula Kwala Madu (PGKM) merupakan salah satu dari enam proyek pabrik gula pertama dari 18 proyek pabrik gula pemerintah RI yang direncanakan dibangun di luar Pulau Jawa dalam rangka memenuhi kebutuhan gula dan menuju swasembada gula di Indonesia, dan merupakan proyek pembangunan pabrik gula ke-2 di Sumatera Utara sesudah Pabrik Gula Sei Semayang (PGSS).
Pabrik Gula Kwala Madu berlokasi di Kwala Begumit, kecamatan Stabat, kabupaten Langkat kira-kira 36 Km dari kota Medan. PGKM dibangun dengan tender internasional oleh pemerintah Indonesia yang diselenggarakan oleh Proyek Pembangunan Industri Gula pada tahun 1981, dimana hasilnya dimenangkan oleh Hitachi Ship Building & Ingineering Co. Ltd. (Hitachi Zosen).
Sesuai kontrak pemerintah RI dengan Hitachi Zosen yang ditandatangani tanggal 23 November 1981 dan mulai berlaku tanggal 6 Februari 1982, pabrik harus diselesaikan dalam waktu 24 bulan yaitu tanggal 6 Februari 1984 ditambah keterlambatan yang diterima selama 14 hari. Ternyata Pabrik Gula Kwala Madu dapat diselesaikan (dalam arti dapat beroperasi) 1 bulan lebih maju dari ketentuan kontrak yaitu tanggal 20 januari 1984.
Pabrik Gula Kwala Madu bekerja secara kontinu 24 jam sehari dalam masa giling yang dibagi menjadi tiga shift jam kerja, dimana satu shift adalah 8 jam. Kapasitas pabrik 4000 ton tebu sehari.
Berdasarkan sejarah di atas, Pabrik Gula Kwala Madu merupakan industri besar yang telah beroperasi selama lebih dari 29 Tahun. Hal ini menunjukkan bahwa Pabrik Gula Kwala Madu ini sudah lama beroperasi dalam hal memenuhi kebutuhan masyarakat.
2.2. Ruang Lingkup Bidang Usaha
Pabrik Gula Kwala Madu merupakan industri manufaktur yang memproduksi gula. Bahan baku utama dari produk tersebut adalah tebu.
Sedangkan bahan tambahan untuk pembuatan gula adalah air, susu kapur, gas belerang, floculant, dan asam phospat.
SK Menteri Pertanian No.59/KPTS/EKKU/10/1997 mengelompokkan pabrik gula berdasarkan kapasitas, yaitu:
1. Golongan A untuk pabrik dengan kapasitas 800 - 1200 ton/hari.
2. Golongan B untuk pabrik dengan kapasitas 1200 - 1800 ton/hari.
3. Golongan C untuk pabrik dengan kapasitas 1800 - 2700 ton/hari.
4. Golongan D untuk pabrik dengan kapasitas 2700 - 4000 ton/hari.
Berdasarkan pengelompokan perusahaan gula negara, Pabrik Gula Kwala Madu dikategorikan kelompok D, dikarenakan Pabrik Gula ini berkapasitas 4000 ton/hari. Hal ini menunjukkan bahwa Pabrik Gula Kwala Madu ini merupakan pabrik gula yang berkapasitas tertinggi dalam perusahaan Gula Negara. Selain
Pabrik Gula Kwala Madu, PTPN II juga mempunyai pabrik gula yang lain yaitu Pabrik Gula Sei Semayang dengan kapasitas 4000 ton/hari.
2.3. Lokasi Perusahaan
Lokasi Pabrik Gula Kwala Madu berada di Kwala Begumit, Kecamatan Stabat, Kabupaten Langkat, kira-kira 36 km dari Kota Medan. Lokasi ini jauh dari keramaian penduduk dan cukup dekat dengan lokasi bahan baku yaitu perkebunan tebu yang berada di sekitar pabrik, dengan luas area penanaman tebu seluas 6706,47 ha, dimana area perkebunan meliputi:
1. Kwala Madu : 1.966,47 Ha
2. Distrik Tb/P3GI : 6,00 Ha 3. Tandem Hilir : 1.100,00 Ha
4. Tandem : 96,60 Ha
5. Kwala Binjai : 1.684,90 Ha 6. T. Jati : 424,16 Ha
7. Batang Serangan : 85,00 Ha
Pabrik Gula Kwala Madu ini juga mengolah tebu dari hasil kebun rakyat di sekitar pabrik. Luas kebun tebu rakyat sekitar 500,25 Ha.
Luas area perkebunan tebu milik PTPN maupun kebun rakyat cukup luas sebagai tempat penanaman tebu dan hasilnya dapat memenuhi permintaan produksi selama 6 bulan (masa aktif produksi).
2.4. Organisasi dan Manajemen
Bentuk struktur organisasi Pabrik Gula Kwala Madu, tugas dan tanggung jawab dari masing-masing bagian dapat dilihat pada Lampiran 1.
2.4.1. Jumlah Tenaga Kerja dan Jam Kerja
Karyawan di pabrik Gula Kwala Madu umumnya telah bekerja sejak berdirinya pabrik pada tahun 1983 hingga hari ini, dan telah mengalami pendidikan khusus Pabrik Gula Kwala Madu dari Lembaga Pendidikan Perkebunan (LPP) Yogyakarta maupun Job Training di Pabrik Gula yang ada di Jawa, Cot Girek maupun yang ada di luar negeri.
Tenaga kerja di pabrik Gula Kwala Madu terdiri dari:
1. Staf Pimpinan = 13 orang 2. Karyawan Pelaksana = 560 orang
3. Karyawan tidak tetap = 160 orang
Jumlah = 733 orang
Rincian tenaga kerja seperti terlihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Susunan Tenaga Kerja pada Pabrik Gula Kwala Madu
No. Uraian Karyawan
Pimpinan
Karyawan Pelaksana
Karyawan
Tidak Tetap Jumlah 1. Kantor Manager
a. Manager
b. TUK/Umum/G. Material c. Gudang Hasil
1 - 1
- 44 12
- 8 41
1 52 54
Tabel 2.1. Susunan Tenaga Kerja pada Pabrik Gula Kwala Madu (Lanjutan)
No. Uraian Karyawan
Pimpinan
Karyawan Pelaksana
Karyawan
Tidak Tetap Jumlah 2. Dinas Teknik
a. Kantor Dinas teknik b. Boiler
c. Mill
d. Power House/Listrik e. Instrument
f. Work Shop g. Cane Yard h. Keamanan
1 1 1 1 - 1 - -
9 57 53 58 17 48 40 28
2 6 6 8 - 8 - -
12 64 60 67 17 57 40 28
3. Dinas Pengolahan a. Kantor Dinas b. Pelumasan/t.las c. Pemurnian d. Penguapan e. Masakan f. Putaran g. Pengarungan
1 1 1 1 1 - 5
5 50 49 24 24 2 4
- 8 8 9 11 18 11
6 59 58 33 34 20 20
4. Laboratorium a. Lab. Pabrik b. Weater Treatment c. Instalasi Limbah d. Timbangan
1 - - -
25 3 3 9
15 3 3 6
41 6 6 15
Jumlah 15 605 55 773
Sumber : PT. Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Kwala Madu
Pihak perusahaan belum memperhatikan bagaimana cara menentukan jumlah tenaga kerja di perusahaan tersebut. Produktivitas tenaga kerja sangat
dipengaruhi oleh pembagian beban kerja kepada masing-masing tenaga kerja yang ditentukan perusahaan tersebut. Oleh karena itu, jumlah tenaga kerja yang optimal sangat penting ditentukan untuk memaksimalkan laba perusahaan.
Supaya Perusahaan berjalan lancar dalam melakukan tugas untuk mencapai tujuannya, maka jam kerja diatur (bagian operasional) menjadi tiga shift, yaitu:
1. Shift I : pukul 07.00 – 15.00 WIB 2. Shift II : pukul 15.00 – 23.00 WIB
3. Shift III : pukul 23.00 – 07.00 WIB
Pihak perusahaan merancang kebijakan agar semua tenaga kerja wanita bekerja pada shift 1, dikarenakan tenaga kerja wanita tersebut mayoritas ibu rumah tangga.
2.4.2. Sistem Pengupahan dan Fasilitas Lainnya
Sistem pengupahan yang dilakukan di Pabrik Gula Kwala Madu adalah sesuai dengan peraturan pemerintah melalui Surat Keputusan Bersama (SKB) yang dikeluarkan oleh Departemen Tenaga Kerja dan Departemen Pertanian.
Sistem pengupahan dibedakan berdasarkan golongan pegawai. Pegawai terdiri dari karyawan pelaksana dan karyawan staf. Karyawan pelaksana terdiri dari golongan I-A, I-B, I-C, I-D, II-A, II-B, II-C, II-D. Sedangkan karyawan staf terdiri dari atas golongan III-A, III-B, III-C, III-D, IV-A, IV-B, IV-C, dan IV-D.
Masa giling Pabrik Gula Kwala Madu adalah sekitar 6 bulan yaitu mulai bulan Februari sampai bulan Juli dalam satu tahun, akan tetapi seluruh karyawan tetap dan staf tetap aktif bekerja walaupun kondisi pada saat itu di luar masa giling. Karyawan yang bekerja melebihi jam reguler mendapat upah lembur sesuai dengan perjanjian perburuhan pasal sepuluh (X) yang mengatur upah lembur tersebut.
Upah dibayar oleh perusahaan setiap awal bulan sebesar upah standar, ditambah upah lembur bila ada, dan pada waktu-waktu tertentu karyawan akan menerima:
1. Upah perangsang berdasarkan motivasi.
2. Pembagian keuntungan, tunjangan hari raya, tahun baru, dan lain-lain.
3. Jaminan untuk hari tua/pensiun.
2.5. Proses Produksi 2.5.1. Standar Mutu Produk
Standar mutu produk yang ditetapkan oleh pihak perusahaan adalah standar mutu produk berdasarkan Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia (P3GI) yang ada di Yogyakarta.
Adapun standar mutu produk yang ditetapkan perusahaan adalah:
1. Gula hasil produksi warnanya putih dan jernih.
2. Ukuran kristal memenuhi persyaratan yaitu 0,9 – 1,0 mm.
3. Kadar air < 0,1 %.
4. Pol : 99,5 %.
Pabrik Gula Kwala Madu selalu mengikuti prosedur yang berlaku agar hasil produk gula tetap sesuai dengan standar yang ditetapkan.
2.5.2. Bahan yang Digunakan 2.5.2.1.Bahan Baku
Bahan baku adalah bahan utama yang digunakan dalam pembuatan produk, ikut dalam proses produksi dan persentasenya terbesar dibandingkan bahan-bahan lainnya. Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi yang terdapat di Pabrik Gula Kwala Madu adalah tebu.
Standar mutu bahan baku yang ditetapkan perusahaan adalah:
1. Pemanenan tebu dilakukan antara 10-12 bulan sejak ditanam dan dalam keadaan masak.
2. Tebu dalam keadaan bersih, persen bobot kotoran pada pucuk tebu, daun kering, dan akar lebih kecil dari 5%.
3. Tebu dalam keadaan segar, yaitu sejak tanaman dipotong sampai digiling tidak lebih dari 36 jam.
4. Tebu yang akan dipanen mempunyai rendemen (kadar gula) rata-rata sekitar 6,5–7 %.
Pemanenan tebu dilakukan setelah diperiksa terlebih dahulu sampel dengan mengambil sepuluh batang tebu secara acak. Tebu yang baik untuk diolah adalah yang matang dan kandungan gula dalam batang adalah sama.
Kadar gula dalam tebu dipengaruhi oleh faktor internal yaitu varietas tebu dan faktor eksternal adalah iklim, kondisi tanah, serta perawatan dan pemeliharaan. Faktor yang paling nyata dalam kandungan gula adalah iklim, karena itu panen dilakukan saat curah hujan sedikit yaitu antara bulan Januari sampai dengan bulan Agustus.
Salah satu alasan Pabrik gula Kwala Madu beroperasi hanya 6 bulan adalah dikarenakan bahan baku tebu yang disengaja dapat dipanen saat iklim yang curah hujannya sedikit agar kadar gula dalam tebu tetap tinggi.
2.5.2.2.Bahan Tambahan
Bahan tambahan adalah bahan yang digunakan dalam proses produksi dan berfungsi meningkatkan mutu produk serta merupakan bagian dari produk akhir.
Adapun bahan tambahan pada produksi gula adalah:
1. Karung plastik yang digunakan sebagai kemasan gula.
2. Benang jahit digunakan untuk menjahit karung plastik.
Bahan tambahan ini diperlukan saat produksi gula selesai, yaitu sebagai tempat gula sehingga siap untuk disimpan ke gudang hasil dan siap untuk dipasarkan.
2.5.2.3.Bahan Penolong
Bahan penolong adalah bahan yang dibutuhkan guna memperlancar proses produksi, tetapi tidak tampak di bagian akhir produk. Bahan-bahan penolong yang digunakan dalam produksi gula adalah:
a. Air (H2O)
Air digunakan untuk mempermudah dalam pemerasan kandungan gula yang terdapat pada ampas tebu secara maksimal. Volume air yang dibutuhkan sebanyak 20 % dari kapasitas tebu/hari.
b. Susu Kapur (Ca(OH)2)
Kapur tohor dibuat menjadi susu kapur yang berfungsi untuk menaikkan pH nira menjadi 8,0–8,5. Pemilihan susu kapur sebagai bahan yang digunakan untuk menaikan pH nira didasarkan pada harganya yang murah dan mudah membuatnya.
c. Gas Belerang (SO2)
Gas belerang dibuat dari belerang yang digunakan dalam pemurnian nira.
Tujuan pemberian gas belerang adalah untuk menetralkan kelebihan air kapur pada nira terkapur pH mencapai 7,0–7,2 dan untuk memutihkan warna yang ada dalam larutan nira yang mengurangi pengaruh pada warna kristal dan gula.
d. Floculant
Floculant adalah zat yang digunakan dalam proses flokulasi. Floculant diberikan untuk mempercepat pengendapan yang bertindak sebagai pengikat partikel halus yang tidak larut dalam nira (larutan untuk membentuk gumpalan partikel yang lebih besar dan mudah diendapkan untuk disaring).
Zat floculant yang digunakan adalah Talofloc (Dimethyl-distearyl-amonium) dan Talofloate (anionic-polyacry-amide). Talofloc atau sering disebut gamping, diberikan untuk mengikat nira, sedangkan Talofloate untuk
mereduksi warna dari pekat menjadi warna yang lebih pucat. Kedua zat ini bertujuan untuk meningkatkan kemurnian dari nira kental. Penambahan floculant harus sesuai dengan dosis, apabila kurang maka penggumpalan partikel tidak sempurna, sedangkan apabila ditambahkan berlebih akibatnya akan menambahkan kekeruhan pada air.
e. Asam Phospat (H3PO4)
Asam phospat digunakan pada proses stasiun toladura yang menpunyai fungsi seperti gas SO2. Asam phospat akan bereaksi dengan susu kapur pada proses defekasi untuk membentuk inti endapan (koagulan), sehingga dapat dipisahkan antara nira kotor dan nira jernih.
Bahan penolong ini sangat berpengaruh terhadap produksi gula. Sehingga pihak perusahaan selalu membuat persediaan untuk produksi. Apabila persediaan bahan penolong untuk produksi kurang, maka hasil produk gula tidak dapat sesuai dengan standar yang ditetapkan.
2.5.3. Uraian Proses Produksi
Adapun uraian proses pembuatan gula dari tebu pada Pabrik Gula Kwala Madu dibagi menjadi beberapa stasiun, yaitu stasiun gilingan, stasiun pemurnian, stasiun penguapan, stasiun masakan, stasiun putaran dan penyelesaian.
1. Pengerjaan Pendahuluan
Tebu yang telah ditebang diangkut ke pabrik dengan truk. Sebelum sampai halaman pabrik, truk yang berisikan tebu ditimbang, kemudian tebu diturunkan di halaman pabrik, maka truk ditimbang kembali untuk mengetahui
berat bersih (netto). Sedangkan waktu antara penebangan dengan proses awal tidak lebih dari 24 jam. Tebu yang diangkut truk dengan kapasitas 5-6 ton naik ke truck tipller dan kemudian dijungkitkan dengan tenaga pompa hidrolik sehingga tebu jatuh ke feeding cane carrier. Sedangkan yang diangkut dengan truk berkapasitas 8-10 ton yang menggunakan tali pengangkut dibongkar dengan cane lifter hilo ke dalam cane feeding table, dimana kabel hilo dihubungkan dengan tali pengangkut tebu pada truk. Berikutnya tenaga hidrolik digerakkan sehingga posisi terangkat miring dan tebu tumpah ke feeding cane table, lalu pemasukan tebu ke cane carrier diatur sedemikian rupa sehingga memenuhi kapasitas giling yang direncanakan. Oleh feeding cane carrier tebu dibawa masuk ke cane leveller guna pengaturan pemasukan tebu menuju cane cutter I. Kemudian dipotong-potong secara horizontal, dan selanjutnya dibawa ke cane cutter II untuk dicacah lebih halus lagi. Sebelum jatuh ke gilingan, logam-logam besi yang terikut pada potongan tebu disaring oleh tramp iron separator dan potongan-potongan tebu diatur masuknya ke gilingan.
2. Stasiun Gilingan (Mill Station)
Tebu yang telah halus dipotong-potong dari Cane Cutter I dan Cane Cutter II selanjutnya masuk ke dalam mesin giling agar lebih halus lagi sehingga mudah untuk diperas dan memperbesar kapasitas pemerasan. Fungsi dan tujuan dari penggilingan ini adalah untuk mendapatkan air nira sebanyak mungkin. Penggilingan atau pemerasan dilakukan lima kali dengan lima unit
gilingan (five set three roller mill) yang disusun seri dengan memakai tekanan hidrolik yang berbeda-beda. Ada tiga buah rol yang berbentuk V dengan sudut 300 pada alat ini yang digunakan untuk memperlancar aliran nira dan mengurangi terjadinya slip. Jarak antara roll atas dengan roll belakang lebih kecil dari pada antara roll atas dengan roll depan. Besarnya tekanan maksimum pada penggilingan adalah 1500-2000 Kg/cm2 dengan putaran yang berbeda, dimana gilingan I sekitar 5,3 rpm; gilingan II 5,0 rpm; gilingan III 5,0 rpm; gilingan IV 5,2 rpm; gilingan V 4,2 rpm.
Adapun mekanisme kerja dari stasiun pengilinggan ini adalah sebagai berikut:
a. Tebu halus setelah dicacah dibawa cane carrier elevator ke gilingan pertama. Nira dari gilingan I ditampung pada bak penampungan I dan ampas tebu dari gilingan I masuk pada gilingan II untuk diperas lagi. Nira hasil perasan gilingan masuk dalam bak penampungan nira yang diperoleh dari bak penampungan I, yang disebut dengan Primary Juice.
b. Nira atau air perasan dari gilingan I dan II masih terdapat ampas yang nantinya sama-sama ditampung pada bak penampungan I, nira pada bak penampungan I disaring pada juice strainer kemudian ampasnya dimasukkan pada gilinggan II dan nira yang disaring ditampung dalam satu tangki (Raw Juice Tank) dan kemudian disalurkan pada stasiun pemurnian melalui pompa.
c. Ampas tebu (bagasse) dari gilingan II masuk ke gilingan III untuk diperas lagi. Kemudian nira (air perasan) ditampung pada bak penampung II dan digunakan untuk menyiram ampas pada gilingan I. Demikian seterusnya
sampai gilingan V. Air dari gilingan V ditampung pada bak IV dan digunakan untuk menyiram ampas pada gilingan IV. Ampas dari gilingan IV diberi air imbibisi (60–700C) yang berasal dari kondensat evaporator badan IV dan V.
d. Ampas tebu dari gilingan V kemudian diangkut melalui 1 unit konveyor, dimana ampas kasar dibawa ke boiler untuk bahan bakar dan dipisahkan dengan ampas halus yang akan digunakan untuk membantu proses penyaringan pada alat vacum filter.
3. Stasiun Pemurnian
Nira yang diperoleh dari stasiun gilingan dipompakan menuju stasiun pemurnian. Tujuan proses pada stasiun pemurnian adalah untuk memisahkan kotoran dari dalam nira sehingga nira yang dihasilkan lebih murni mengandung sukrosa. Di dalam proses pemurnian ada beberapa tahap yang dilakukan, yaitu:
a. Timbangan Nira Mentah (Juice Weighting Scale)
Nira mentah yang tertampung pada tangki penampungan dipompakan ke tangki nira mentah tertimbang melalui pipa saringan. Nira mentah ditimbang dengan menggunakan timbangan Maxwelt Bolouge yang bekerja secara otomatis dengan berat timbangan 5,5 ton. Adapun sistem kerja dari alat ini adalah sistem keseimbangan gaya berat bejana dan bandul, yang menunjukkan bahwa nira akan berhenti ke tangki penampungan secara gravitasi.
b. Pemanasan Nira 1 (Juice Heater 1)
Nira yang di dalam tangki penampungan selanjutnya dipompakan ke alat pemanas 1 (primary heater) yang memiliki 2 unit pemanas. Tujuan dari pemanas 1 adalah untuk menyempurnakan reaksi yang telah terjadi dan mematikan mikroorganisme, sehingga komponen yang ada dapat dipisahkan dari nira pada bejana pengendapan. Nira kemudian dipanaskan hingga suhu 700C pada tangki juice heater 1, kemudian nira dipanaskan hingga temperatur menjadi 750C pada juice heater 2.
c. Tangki Defekasi (Defecator)
Nira yang terdapat di dalam tangki pemanas 1 (pemanas 1 nira) dipompakan ke tangki defeksi untuk pembubuhan susu kapur dengan fungsi untuk mengubah pH nira 5,6 menjadi 8,0-8,5. Pemasukan susu kapur bertujuan untuk membuat asam-asam yang terdapat pada nira menjadi basa karena gula akan rusak bila dalam keadaan asam. Pemasukan atau penambahan susu kapur ini dilakukan dengan mengatur control value yang dikendalikan oleh pH indicator controler.
d. Tangki Sulfitas
Tangki sulfitas digunakan untuk mencampurkan nira terkapur dengan gas SO2. Nira terkapur tersebut dikirim ke tangki sulfitas tipe sekat parabolis untuk menetralkan kembali nira yang terdapat dalam tangki defekasi.
Sekat parabolis berguna untuk membantu proses pencampuran sehingga dapat berjalan dengan kontinu. Penambahan gas SO2 dilakukan supaya pada suhu 700-750C nira terkapur mengalami penurunan pH menjadi 6,0-
6,5 dengan waktu 5 menit dan selanjutnya dinetralkan kembali pada netralizing tank sehingga Ph menjadi 7,0-7,2.
e. Tangki Tunggu
Nira mentah dari sulfitator disalurkan ke tangki peti tunggu dengan waktu 6 menit. Fungsi dari tangki tunggu adalah untuk mendapatkan koloid- koloid berupa kotoran.
f. Tangki Netralisasi
Tangki netralisasi berfungsi untuk mengatur pH nira. Di dalam tangki netralisasi ini nira diaduk dengan alat pengaduk mekanis. Jika pH nira
<7,0 maka susu kapur ditambah lagi sehingga pH nira menjadi 7,0-7,2.
g. Pemanasan Nira 2 (Juice Heater 2)
Nira dari peti tunggu dipompakan ke juice heater 2 dengan menggunakan mesin pompa centrifugal yang juga memiliki dua unit badan pemanas.
Nira dipanaskan dengan temperatur 1000C dengan menggunakan juice heater 2, prinsip kerjanya sama dengan pemanas nira 1 (juice heater 1).
h. Tangki Pengembang (Flash Tank)
Nira yang berasal dari juice heater 2 disalurkan ke tangki pengembang (flash tank). Tangki pengembang ini berfungsi untuk menghilangkan udara dan gas-gas yang terlarut dalam nira. Bila udara dan gas-gas yang terlarut dalam nira tidak dihilangkan, maka pemisahan kotoran-kotoran dari nira di tangki pengendapan akan terganggu.
i. Tangki Pengendapan (Door Clalifier)
Nira di tangki pengembang dialirkan ke tangki pengendapan, sehingga nira yang jernih (bagian atas) dan nira kotor (bagian bawah) terpisah. Nira jernih dialirkan ke stasiun penguapan (evaporator), sedangkan nira kotor yang mengendap di bagian bawah akan dibawa ke mud feed mixer untuk dicampur dengan ampas halus yang berasal dari stasiun penggilingan.
Tangki pengendapan bekerja secara kontinu dan memiliki empat compartment yang dipergunakan untuk mempermudah proses pengendapan. Endapan yang terbentuk disapu dengan skrap yang bergerak lambat. Endapan jatuh ke tepi tiap-tiap peralatan. Selanjutnya dipompakan ke mud feed mixer, sedangkan nira jernih keluar melalui pipa- pipa yang dipasang pada tiap compartment. Agar pengendapan lebih cepat, maka diberikan floculant, dimana pemberiannya dilakukan saat nira masuk ke tangki pengendapan. Pencampuran ini bertujuan untuk membantu pada saat penyaringan (vacum filter) yang memisahkan nira dengan kotoran.
Nira hasil saringan (disebut filtrate) selanjutnya dikembalikan ke timbangan nira mentah. Sedangkan kotoran yang tersaring disebut dengan blotong yang selanjutnya dibuang atau dijadikan pupuk.
4. Stasiun Penguapan (Evaporator Station)
Stasiun penguapan pada proses pengolahan gula di Pabrik Gula Kwala Madu menggunakan empat unit evaporator yang disebut quadruple evaporator yang bertujuan untuk menguapkan air dan nira yang menggunakan proses vakum.
Tujuan dari stasiun penguapan adalah untuk menguapkan air yang terkandung dalam nira encer, sehingga nira lebih mudah dikristalkan. Penguapan dilakukan pada temperatur 500C-1100C dan penurunan tekanan di dalam evaporator dilakukan untuk menghindari kerusakan sakarosa maupun monosakaridanya. Evaporator yang tersedia ada lima unit yaitu empat unit beroperasi dan satu unit sebagai cadangan bila ada pembersihan. Selama proses berlangsung temperatur dari masing-masing evaporator berbeda-beda.
Untuk menghemat panas yang diperlukan, maka media panas untuk evaporator 1 digunakan untuk uap bekas yang berasal dari low pressure tekanan <1 kg, sedangkan media pemanas bagi evaporator yang lain memanfaatkan kembali uap yang sebelumnya. Hal ini disebut vapour, temperatur pada evaporator 1 sebesar 1100C dan berangsur-angsur turun sampai temperatur 50-550C pada evaporator 4. Hal ini dapat dilakukan dengan menurunkan tekanan yang berbeda-beda dari evaporator 1 sampai dengan evaporator 4. Peristiwa mengalirnya uap dari evaporator 1 ke tormol pada evaporator 2 disebabkan pada evaporator 1 setelah masuk ke dalam bagian shell pada evaporator 2 akan melepaskan panas sehingga mengembun.
Terkondensinya uap menyebabkan terjadinya penurunan tekanan dalam shell sehingga air nira evaporator 1 dapat mengalir pada evaporator 2 dan seterusnya. Uap nira evaporator 4 masuk ke dalam kondensor untuk diembunkan (dikondensasikan) dan dijatuhkan bersama air injeksi, sedangkan uap-uap yang tidak terkondensasikan dibiarkan keluar ke udara. Peristiwa mengalirnya nira dari evaporator 1 ke evaporator 2 dan seterusnya
disebabkan karena adanya perbedaan tekanan vakum pada masing-masing evaporator. Nira encer yang masuk pada setiap evaporator akan bersikulasi sampai mencapai brix tertentu dan secara otomatis valve akan terbuka sehingga nira mengalir menuju evaporator berikutnya. Demikian seterusnya sampai ke evaporator 4.
5. Stasiun Masakan
Pada stasiun masakan ini terjadi proses kristalisasi dengan tujuan untuk mencapai kualitas gula dalam nira kental. Nira dipanaskan dengan temperatur masakan 50-650C dengan cara menguapkan sampai berbentuk kristal. Metode penguapan ini tergantung pada harkat kemurnian gula dan dilakukan beberapa cara, yaitu:
Sistem 4 (empat) tingkat : ABCD (untuk HK lebih dari 8,3)
Sistem 3 (tiga) tingkat : ABC atau ACD (untuk HK antara 70 sampai 80) Sistem 2 (dua) tingkat : AD (untuk HK kurang dari 70)
Proses produksi gula di Pabrik Gula Kwala Madu tergolong pada sistem 3 (tiga) tingkat ABD karena mempunyai HK gula sekitar 80, pada masakan A dan B diusahakan harkat kemurnian (HK) yang tertinggi. Masakan D diusahakan HK gula sekitar 58-60, sedangkan untuk gula tetes HK <30.
Proses masakan harus dilakukan pada tekanan hampa supaya pemecahan sukrosa tidak terjadi, karena akan membentuk caramel yang berwarna gelap pada suhu yang tinggi sehingga mutu gula rendah. Titik didih larutan gula lebih besar dari titik didih air murni karena adanya zat yang terlarut. Adapun
langkah-langkah yang harus yang dilaksanakan dalam proses masakan adalah sebagai berikut:
a. Menarik Hampa
Sebelum proses masakan dimulai, tangki masakan terlebih dahulu dibuat hampa udara dengan tekanan vakum 40 cmHg lalu saluran penghubung dengan tangki penguapan dibuka perlahan-lahan sampai terbuka penuh, sehingga keadaan maksimum tekanan 66 cmHg, sementara itu sistem pemanas dibuka lebih kecil untuk pemasakan.
b. Pembuatan Bibit
Pembuatan bibit dilakukan dengan fodan, dimana inti kristal yang memiliki bentuk kristal yang baik dan memiliki ukuran yang sama. Inti ini dapat dibuat dengan menggiling kristal yang kasar sehingga menjadi kristal halus dan dapat dibuat di luar pan masakan. Besar kristal dan kondisi masakan dapat diketahui dengan sogokan yang terdapat di tangki masakan dengan cara meletakkan kristal gula pada kaca transparan dan diamati pada sinar lampu.
c. Memperbesar Kristal
Bila bibit yang dibuat cukup, maka diperbesar sampai ukuran yang diharapkan yaitu 0,8-0,9 mm, hal ini dapat dilakukan dengan pemberian bibit yang baik, sehingga diperoleh kondisi kristal gula yang baik.
d. Masakan Tua
Masakan tua adalah apabila telah tercapai ukuran kristal sesuai dengan ketentuan. Tujuan masakan tua adalah melanjutkan masakan dalam pan
kristalisasi tanpa menambahkan larutan baru dengan kesepakatan setinggi- tingginya agar tidak terjadi kemungkinan yang tidak diinginkan pada kristal baru. Apabila ketentuan diatas telah terpenuhi, maka terjadilah kristal yag cukup rapat dan dengan pengkristalan yang telah sesuai.
e. Palung Pendingin
Masakan tua yang ukurannya 0,8-0,9 mm akan dikeluarkan dari tangki masakan dan dimasukan ke dalam palung pendingin yang terdapat di tangki masakan. Penurunan masakan dimulai dengan penghilangan tekanan hampa. Penghilangan tekanan hampa dengan cara menutup hubungan dengan pan masakan dengan bejana penghubung, kemudian kran yang menghubungkan pan masakan akan jatuh ke bawah, steam pemanas ditutup setelah seluruh masakan diturunkan, pan masakan dicuci dengan steam (uap) panas untuk membersihkan sisa-sisa kristal gula dan larutan-larutan yang tertinggal, agar pada masakan selanjutnya tidak mengganggu proses pengkristalan dan kualitas gula yang terbentuk.
Larutan dari pan masakan dialirkan ke stasiun putaran.
f. Pemisahan Masakan D
Hasil dari pemisahan masakan D dihasilkan gula dan tetes. Gula akan diputar untuk kedua kalinya menggunakan putaran pada masakan D sehingga diperoleh klare babonan (bibit). Bibit tersebut lalu dipompakan ke tangki bibitan sebagai bibit untuk masakan A dan B.
g. Pemisahan Masakan A dan B
Hasil pemisahan masakan A akan dihasilkan gula A dab stroop A, dimana stroop A, merupakan bahan dasar untuk masakan B. Hasil pemisahan masakan dasar untuk masakan D, gula A, dan gula B diperoleh dari hasil pemisahan dikirim ke alat mixer A/B dan dicampur menjadi gula A/B.
Kemudian gula A/B diputar kembali dengan menggunakan alat pemutar sentrifugal sehingga diperoleh gula dengan kemurnian yang lebih tinggi sebagai produk.
6. Stasiun Pemutaran/Pemisahan
Hasil dari proses pengkristalan adalah campuran antara kristal gula, stroop dan tetes. Stasiun pemutaran berfungsi untuk memisahkan kristal gula dari stroop dan tetes tersebut dengan menggunakan saringan sehingga dapat mengasilkan kristal dalam bentuk murni. Alat ini bekerja berdasarkan gaya sentrifugal.
Saringan untuk massa campuran ini menggunakan kekuatan putaran. Massa dimasukan dalam alat sentrifugal, maka massa akan terlempar menjauhi sumbu proses. Karena ada saringan, kristal akan tertahan, sedangkan larutan akan menembus lubang-lubang saringan. Dengan demikian terpisahlah antara larutan dengan kristalnya. Sesudah pemutaran sebagian larutan akan terpisah tetapi masih ada larutan yang menempel pada kristal. Untuk menghilangkan larutan tersebut, maka dibantu siraman air sehingga larutan tersebut akan terlarut dalam air sehingga putaran kedua akan diperoleh kristal gula produk.
7. Stasiun Penyelesaian
Kristal gula yang diturunkan pada putaran SHS langsung ke grasshopper conveyor untuk penampungan, mendinginkan kemudian disalurkan ke grasshopper conveyor untuk memperbesar area pendinginan dan meratakan gula SHS terhadap gula elevator. Pengeringan pendinginan perlu dilakukan untuk mendapatkan gula SHS yang terstandar. Gula SHS tersebut dimasukkan ke dalam sugar dryfer dan cooler dimana sistem pemanasan dan pengeringan dilakukan dengan cara mekanis dengan udara panas dan suhu kira-kira 80- 900C yang dialirkan melalui air dryer langsung ke dryer cooler. Setelah itu gula tersebut dimasukan ke bucket elevator dan diteruskan ke vibrating screen. Pada vibrating screen, kristal gula SHS telah mencapai kekeringan dan pendinginan. Pada sugar dryer dan cooler dilengkapi suatu alat pemompa yang digunakan untuk menarik gula halus yang akan dialirkan melalui pipa rangkap dan secara otomatis diinjeksikan dengan air imbibisi oleh pemisahan nozle untuk menangkap partikel-partikel gula halus. Setelah itu, partikel- partikel gula halus tersebut dimasukkan ke bak penampungan dan dialirkan ke stasiun masakan. Sedangkan gumpalan-gumpalan gula dimasukkan ke dalam tangki peleburan gula, selanjutnya dikirim ke stasiun masakan untuk proses selanjutnya. Gula standar dimasukkan ke alat pembawa gula melalui penyadap logam yang mana penyadap logam ini berfungsi untuk menangkap partikel- partikel logam yang terbawa atau tercampur dengan gula produksi. Untuk mengoptimalkan gula SHS dari kadar logam tersebut diatas diperlukan pembersihan secara bertahap dengan jangka waktu 3 kali dalam 8 jam.
Kemudian gula bersih dibawa menuju penampungan gula untuk pengemasan.
8. Pengemasan dan Penggudangan Gula Produksi
Penampungan gula berlangsung secara otomatis, dimana pada penampungan gula ini terdapat dua alat pengisi, dimana setiap alat pengisi mempunyai timbangan dengan ketentuan 50 kg/karung. Badan metrologi dan BULOG bekerjasama untuk menjamin keamanan dan keselamatan produksi gula SHS dengan standar yang ditetapkan oleh pihak direksi. Gula produksi SHS dikemas dan dikirim ke gudang untuk penyimpanan sementara dengan suhu gudang 30-350C dan dengan kelembapan udara dalam ruang sekitar 73-82%.
Kapasitas gudang 12.740 ton, namun kapasitas optimum yang dipakai adalah 10.056 ton untuk pendistribusian dan pemasaran.
Salah satu yang paling berpengaruh dalam kelancaran proses produksi gula ini adalah mesin produksi. Seperti mesin giling pada stasiun penggilingan yang sering mengalami kerusakan. Apabila salah satu mesin giling tidak berfungsi, maka hasil nira yang diperoleh tidak optimal, sehingga mengakibatkan hasil produksi gula menurun.
2.6. Mesin dan Peralatan
Spesifikasi mesin-mesin dan peralatan produksi yang digunakan pada pembuatan gula di Pabrik Gula Kwala Madu, PTPN II diuraikan sebagai berikut.
2.6.1. Mesin Produksi
1. Nama Mesin : Cane Cutter.
Kegunaan : Memotong Tebu.
Ukuran : 1500 × 1980 mm.
Daya : 1,5 Kw
Tegangan : 220/380 V
Phase : 3 phase
Pisau : 30 Buah.
Putaran : 600 rpm.
Merek : KHI Japan.
Tahun : 1981.
Jumlah : 2 Unit.
2. Nama Mesin : Unigrator
Kegunaan : Mencacah tebu menjadi bagian-bagian yang lebih kecil atau menjadi serabut yang lebih halus.
Drive : Turbin Steam.
Power Turbin : 1200 HP Diameter dan Luas : 16” x 78”
Number of Hammer : 60 pcs Kecepatan Unigrator : 600 rpm Kapasitas Dasar : 24 kW/tfh
Material : Baja
Lebar Pisau Hammer : 60 mm Panjang Pisau : 495 mm
Tebal Hammer : 60 mm
3. Nama Mesin : Mill Roll.
Kegunaan : Menggiling/ Memeras tebu.
Putaran Mill : 4500 rpm.
Diameter as : 513 mm
Diameter gilingan : 914 x 1980 mm Tekanan kerja : 350 kg/cm
Merek : KHI Japan.
Tahun : 1981
Jumlah : 5 Unit
2.6.2. Peralatan
1. Nama Peralatan : Weight Bridge.
Kegunaan : Menimbang tebu yang masuk dari truck/contaner.
Kapasitas : 40 Ton.
Ukuran (pxl) : 9 m x 3 m
Merek : Kawatetsu Japan.
Tipe : Road Take Scale
Tahun : 1981.
Jumlah : 2 Unit.
2. Nama Peralatan : Cane Crane.
Kegunaan :Mengangkat tebu dari truk yang selanjutnya dipindahkan ke meja tebu.
Kapasitas : 40 Ton.
Merek : Kawasaki.
Tahun : 1982.
