Perancangan Tata Letak Fasilitas untuk Fabrikasi
Mesin CNC Batik Tulis Menggunakan Pendekatan
Systematic Layout Planning
Abstrak—Batik memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan dalam kerajinan. Akan tetapi, tantangan dalam membatik muncul seiring berkembangnya zaman. Dengan berkembangnya permintaan, industri batik justru mengalami kesulitan dalam regenerasi pembatik. Kurangnya minat generasi muda menjadi pembatik dikarenakan proses produksi batik yang relatif lama. Untuk menghadapi tantangan produksi tersebut, membatik dengan menggunakan mesin batik akan memberikan penghematan waktu secara signifikan dibandingkan dengan membatik manual. Untuk memproduksi mesin batik, maka perlu dilakukan kajian ilmiah tata letak produksi mesin batik. Harapannya, mesin batik dapat diproduksi secara massal dan dibuat secara mandiri.
Penelitian ini menggunakan prosedur rancangan tata letak dengan pendekatan systematic layout planning (SLP). Dalam proses pembuatan alternatif tata letak, dilakukan dengan dua metode yaitu, algoritma computerized relationship layout planning (CORELAP) dan pemasangan intuitif berdasarkan REL chart. Hasil dari penelitian ini didapatkan 3 alternatif tata letak fasilitas produksi untuk membuat mesin batik. Alternatif tata letak yang memiliki nilai distance-based terbaik yaitu hasil pemasangan intuitif ke-1 yang meliputi 13 departemen, dengan kebutuhan alat produksi yaitu, 3 mesin gerinda, 2 mesin las, 1 mesin CNC frais, 1 mesin CNC bubut, 1 spray paint, dan 1 Oven.
Kata kunci—mesin batik, computerized relationship layout planning, REL chart, distance-based objective.
I. PENDAHULUAN
Batik merupakan kerajinan asli Indonesia yang sudah ditetapkan oleh The United Nations Educational, Scientific and Cultural Orgnaization (UNESCO) sebagai warisan kemanusiaan untuk budaya lisan dan nonbendawi [1]. Menurut Kementerian Perindustrian [2], nilai ekspor batik Indonesia mencapai US$ 52,4 juta atau sekitar Rp 747,4 miliar pada tahun 2018. Sementara itu, nilai ekspor kain tenun ikat hanya US$ 976 ribu atau sekitar Rp 13,91 miliar. Berdasarkan data tersebut, batik memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan dalam sektor ekonomi.
Hingga kini, tercatat sentra industri batik sebanyak 101 buah, dengan jumlah usaha mencapai 3.782 unit dan menyerap tenaga kerja sebanyak 15.055 orang [2]. Sentra industri batik ini terdapat di Jawa Tengah, Jawa Timur,
Yogyakarta, dan Jawa Barat. Selain berkembangnya permintaan batik yang semakin besar, industri batik dihadapkan pada permasalahan regenerasi pembatik. Selain itu, ditemukan pula bahwa usia rata-rata pembatik kini di atas 50 tahun [3]. Data ini menunjukkan bahwa pekerjaan membatik belum berhasil menarik minat generasi muda. Hal ini dikarenakan proses pembuatan selembar batik tulis membutuhkan waktu yang lama. Selain masalah regenerasi, pembuatan batik juga terkendala pada lamanya waktu produksi. Batik tulis dengan metode manual membutuhkan waktu yang lama untuk membuat satu produk kain batik. Sementara itu, perkembangan teknologi membatik tulis menggunakan mesin CNC batik mampu memberikan penghematan waktu secara signifikan dibandingkan dengan membatik manual [4]. Harapannya, penerapan mesin batik dalam industri dapat menyelesaikan permasalahan regenerasi pembatik.
Fabrikasi mesin batik menjadi peluang besar dalam menunjang otomasi pada proses produksi batik. Salah satu industri batik yang telah menerapkan penggunaan mesin batik adalah Butimo di Yogyakarta. Sebagai pembanding, maka dilakukan observasi proses produksi mesin CNC yang sejenis di Yogyakarta. Observasi ini dilakukan di Workshop X.
Workshop X merupakan salah satu contoh usaha mesin produksi yang berbasis CNC di Yogyakarta. Workshop X memiliki tiga jenis mesin CNC yang diproduksi menurut jenisnya, yaitu Router, foam cutter, dan retrofit [6]. Mesin CNC yang digunakan dalam membuat pola batik adalah CNC Router. Fasilitas produksi yang dimiliki Workshop X sudah cukup menunjang pembuatan mesin CNC. Akan tetapi, fasilitas tersebut belum terkelola dengan baik karena susunannya yang belum teratur sesuai dengan alur perancangan mesin CNC.
Lini produksi yang digunakan pada Workshop X adalah lantai produksi yang disesuaikan pada seluruh jenis mesin CNC yang terdapat pada katalog Workshop X. Lantai produksi ini akan cenderung kurang efektif apabila hanya didedikasikan khusus untuk pembuatan mesin CNC batik. Hal ini dikarenakan rantai produksi yang cenderung berfokus pada berbagai macam produk akan cenderung
Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta, Indonesia [email protected]
2nd Andi Sudiarso
Program Studi Teknik Industri Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta, Indonesia [email protected] 1st Anas Saifurrahman
sulit untuk menghasilkan produk dengan jumlah besar [5]. Sementara itu, Butimo Batik memproyeksikan jumlah permintaan mesin batik ini akan terus meningkat karena industri batik yang mengedepankan efisiensi produksi. Dari permasalahan tersebut, maka diperlukan kajian ilmiah lebih lanjut untuk perumusan tata letak yang berfokus pada permintaan mesin CNC batik saja. Hal ini dilakukan agar peralatan dan kegiatan yang tidak memberikan nilai tambah dapat berkurang.
II. METODEPENELITIAN A. Alat dan Bahan Penelitian
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Laptop dengan spesifikasi sistem operasi Windows 10, RAM 8 GB dan memori 500 GB.
2. Microsoft Visio Professional untuk pembuatan tata letak digital.
3. Meteran ukur untuk mengukur dimensi stasiun kerja. 4. Data tahapan proses yang dikerjakan untuk
menyelesaikan satu produk mesin Router batik.
5. Data waktu operasi setiap stasiun kerja untuk melakukan analisis aliran proses produksi mesin Router batik. 6. Data jarak antar stasiun kerja sebagai pertimbangan
perpindahan material yang optimal.
7. Data bahan baku yang akan diproses dalam perakitan mesin batik untuk pengadaan barang dan menentukan jumlah mesin dan pekerja.
8. Data dimensi fasilitas produksi yang dimiliki Workshop X untuk perhitungan kebutuhan ruang.
9. Data luas lahan tersedia yang dimiliki oleh Workshop X untuk perhitungan kebutuhan ruang.
B. Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian dimulai dari persiapan, perencanaan proses dan pengadaan material, perancangan departemen, perhitungan kebutuhan ruang, pembentukan usulan tata letak, hingga evaluasi tata letak. Tahap ke-2 hingga tahap ke-6 merupakan langkah yang diadopsi dari prosedur SLP. Adapun detail tahapan tersebut dijelaskan sebagai berikut.
1. Tahap Persiapan
a. Studi literatur, untuk mengetahui arah penelitian yang dilakukan serta ilmu yang digunakan dalam perancangan tata letak fasilitas.
b. Pengambilan data, untuk semua data primer yang menjadi bahan analisis di tahap selanjutnya.
2. Perencanaan Proses dan Pengadaan Material
a. Membuat daftar komponen, yang diperoleh melalui koordinasi dengan pihak Workshop X.
b. Pembuatan BOM tree yang ditentukan dengan klasifikasi berdasarkan pada daftar komponen.
c. Pembuatan route sheet, berdasarkan hasil observasi yang dilakukan di lantai produksi Workshop X. d. Penentuan jenis tata letak, dengan beberapa
pertimbangan yaitu kuantitas produksi, variasi produk
yang dihasilkan, pola aliran produksi dan product positioning strategy.
e. Pembuatan OPC, berdasarkan informasi yang telah didapatkan dari route sheet dan BOM.
3. Perancangan Departemen
Departemen untuk lantai produksi yang akan diterapkan pada butimo ditentukan dengan benchmark proses produksi Workshop X dan kajian literatur. Setelah semua departemen ditentukan, maka departemen tersebut diberi nilai kedekatan subjektif secara berpasangan [6]. 4. Perhitungan Kebutuhan Ruang
Perhitungan ini terbagi menjadi dua tahap, yaitu penentuan jumlah fasilitas dan perhitungan luasan departemen. Penentuan jumlah fasilitas yang berpengaruh langsung terhadap produksi menggunakan pendekatan takt time [7]. Sementara itu, penentuan jumlah fasilitas yang tidak secara langsung berpengaruh pada proses produksi ditentukan berdasarkan benchmark pada lantai produksi di Workshop X.
5. Pembentukan Usulan Tata Letak
Departemen yang sudah ditentukan dalam REL chart dialokasikan menggunakan algoritma CORELAP dan secara intuitif dalam bentuk kotak yang berukuran sama besar. Penempatan departemen mengikuti aturan CORELAP, yaitu nilai TCR dan bobot kedekatannya. Sementara itu, pemasangan departemen berdasarkan intuitif dilakukan hanya berdasarkan hubungan pada REL chart. Penempatan ini didasarkan pada tingkat kedekatan yang paling tinggi. Setelah semua departemen terpilih, maka dilakukan penyesuaian luas departemen terhadap posisi kotak dari hasil algoritma CORELAP .
6. Evaluasi Tata Letak
Hasil evaluasi tata letak existing dan tata letak algoritma CORELAP akan dibandingkan berdasarkan jumlah nilai kedekatan dan distance-based objective. Perhitungan jarak antar titik berat menggunakan dimensioning tools pada Microsoft Visio Professional 2013. Alternatif tata letak dapat dikategorikan sebagai alternatif tata letak yang terbaik apabila skor perhitungan distance-based-nya lebih rendah. Alternatif tata letak terbaik kemudian dinilai berdasarkan judgement dari 3 pihak, yaitu :
a. Pemilik Bengkel,
b. Akademisi Pengampu Perancangan Tata Letak Fasilitas, dan
c. Praktisi sistem produksi section head di perusahaan spare parts di Indonesia.
III. HASIL DANPEMBAHASAN
A. Komponen Penyusun Mesin CNC Batik
Hasil koordinasi kebutuhan komponen ditunjukkan dalam bentuk bill of materials (BOM) tree pada Gambar 1. Kebutuhan komponen ini serupa dengan kebutuhan CNC router pada umumnya. Akan tetapi, terdapat komponen unik yang membedakan yaitu canting batik. Canting tersebut berupa nozzle untuk membentuk pola batik dengan malam yang dipanaskan.
B. Proses Produksi Mesin Batik
Pembuatan mesin CNC batik secara garis besar memiliki dua aktivitas utama, yaitu pembuatan komponen dan assembly.
Waktu proses pembuatan komponen ini akan berguna untuk menentukan jumlah kebutuhan mesin, berdasarkan aktivitas yang dilakukan pada Workshop X. Untuk membuat komponen secara in-house, dibutuhkan mesin gerinda, las, CNC frais, CNC bubut, spray paint dan oven seperti ditunjukkan pada Tabel I.
TABEL I. RANGKUMAN DURASI PROSES PEMBUATAN KOMPONEN
MESIN CNC BATIK
Berdasarkan identifikasi karakteristik produk, maka mesin CNC batik dapat dimasukkan dalam kategori low variety dan low quantity. Hal ini didasarkan pada klasifikasi karakteristik fabrikasi produk [8]. Oleh karena itu, pendekatan tata letak yang cocok untuk kasus tersebut adalah fixed position layout. Akan tetapi, alur produksi dalam pembuatan komponen mesin CNC batik sudah memiliki pengelompokan berdasarkan tugas pekerja. Oleh karena itu, secara keseluruhan strategi ini menggunakan campuran antara fixed layout dan job shop strategy.
C. Perancangan Departemen
Kebutuhan departemen dapat dibedakan menjadi dua, yaitu departemen produksi dan departemen non-produksi. Berdasarkan penyesuaian proses produksi yang dilakukan pada Workshop X, maka departemen produksi yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:
1. welding & grinding, 2. CNC,
3. assembly, 4. painting, dan 5. elektrik.
Sementara itu, kebutuhan departemen non-produksi tidak hanya diadaptasi dari Workshop X, tetapi juga standar yang ditetapkan literatur [6]. Adapun departemen non produksi yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: 1. inventory elektrik, 2. inventory mekanik, 3. warehouse, 4. kafetaria, 5. ruang manager, 6. ruang desain, 7. toilet, dan 8. musholla.
Kedua jenis departemen ini dipasangkan sifat kedekatannya secara subjektif menggunakan REL chart yang ditunjukkan pada Gambar 2. Alasan perlunya departemen harus dekat diberi 4 jenis justifikasi, yaitu perpindahan pekerja, alur koordinasi, penanganan material, dan kemudahan pengawasan.
Gambar 2. REL Chart Usulan Tata Letak Mesin CNC Batik D. Perhitungan Kebutuhan Ruang
Perhitungan ruang untuk departemen produksi ditentukan berdasarkan permintaan awal dari mesin CNC batik. Sementara itu, ruang departemen non produksi ditentukan dari pengukuran pada Workshop X dan studi literatur [6].
Total durasi dari masing-masing komponen akan dibagi dengan takt time pada Tabel II untuk membuat satu mesin CNC batik. Setelah itu, didapatkan rangkuman jumlah kebutuhan mesin untuk semua komponen yang dibuat secara in-house pada Tabel III.
TABEL II. PERHITUNGAN TAKT TIME Total jam kerja (min) 10080
Downtime (min) 1008
Available time (min) 9072
Efisiensi 0,70
Waktu efektif (min) 6350,40 Takt time (min/unit) 3175,20
TABEL III. JUMLAH KEBUTUHAN MESIN UNTUK MEMBUAT MESIN
CNC BATIK Mesin Kebutuhan mesin (pembulatan) Gerinda 2 Las 1 CNC Frais 1 CNC Bubut 1 Spray Paint 1 Oven 1
E. Pembuatan Alternatif Tata Letak
Pembuatan alternatif tata letak ini menggunakan dua cara, yaitu CORELAP dan pemasangan intuitif. Algoritma CORELAP digunakan karena algoritma ini lebih mengedepankan penilaian kedekatan departemen dibandingkan dengan alur pengisian, meskipun algoritma ini juga memiliki aturan penempatan. Berbeda dengan algoritma heuristik lainnya, seperti ALDEP dan MULTIPLE. MULTIPLE memiliki aturan penempatan departemen yang mengikuti hilbert curve, sementara ALDEP mengikuti aturan penempatan sweep curve [6]. Algoritma yang mengedepankan alur pengisian lebih tepat digunakan pada sistem produksi yang bersifat kontinu. Sementara itu, fabrikasi mesin CNC batik pada prinsipnya menggunakan pendekatan benda kerja yang diam dalam satu tempat pada proses assembly. Selain itu, penempatan yang mengedepankan alur pengisian juga memiliki risiko lebih tinggi dalam menghasilkan departemen yang tidak semestinya dekat. Dengan demikian, penggunaan algoritma CORELAP dipilih untuk mengurangi risiko tersebut. Meskipun demikian, Algoritma CORELAP yang digunakan pada penelitian ini juga memiliki beberapa batasan, yaitu sebagai berikut. 1. Tiap satu departemen hanya dapat ditempatkan
bersampingan (adjacent) maksimal empat departemen. Hal ini dikarenakan pada penempatannya, tiap departemen diwakili oleh satu kotak yang berukuran sama besar.
2. Penyesuaian dimensi departemen yang berdekatan harus mengikuti nilai panjang maupun lebar yang terbesar. Misalnya, apabila terdapat departemen A berukuran 3 m x 4 m yang berhimpit dengan departemen B yang berukuran 3 m x 6 m. Sebagai penyesuaian, maka lebar departemen A harus diatur menjadi 6 m.
Berbeda dengan algoritma CORELAP, pendekatan intuitif hanya mengandalkan informasi hubungan departemen yang ditunjukkan pada REL chart. Batasan yang berlaku dalam penempatan departemen secara intuitif menyerupai algoritma CORELAP, hanya saja satu departemen dapat digeser posisinya di tengah-tengah menjembatani dua departemen.
Pembentukan usulan menggunakan algoritma CORELAP menghasilkan 1 alternatif, sedangkan pemasangan intuitif menghasilkan 2 alternatif. Pemberian nomor pada departemen disesuaikan secara urut sesuai REL chart pada Gambar 2.
Gambar 4. Susunan Blok Departemen dengan Pemasangan Intuitif
Usulan susunan blok departemen tersebut akan disesuaikan berdasarkan dimensi kebutuhan ruang dan diukur perpindahan antar titik beratnya menggunakan distance-based objective.
F. Evaluasi Tata Letak Produksi Mesin CNC Batik
Evaluasi tata letak dilakukan dengan menghitung jumlah perkalian dari jarak antar titik berat stasiun produksi dengan frekuensi pengangkutan. Jarak antar titik berat ditunjukkan menggunakan from-to-chart dalam meter (m), dengan pengukuran rektilinier pada Tabel IV, Tabel V, dan Tabel VI. Alternatif tata letak terbaik dipilih dengan mempertimmbangkan nilai Z yang minimal.
TABEL IV. FROM-TO-CHART USULAN CORELAP
TABEL V. FROM-TO-CHART USULAN INTUITIF 1
TABEL VI. FROM-TO-CHART USULAN INTUITIF 2
TABEL VII. HASIL PERHITUNGAN DISTANCE-BASED OBJECTIVE
Berdasarkan hasil perhitungan distance-based-objective pada Tabel VII, usulan intuitif ke-1 memiliki nilai Z terendah sehingga usulan tersebut merupakan tata letak terbaik. Tata letak terpilih kemudian diberi penilaian terhadap pemilik bengkel, akademisi dan praktisi sistem produksi. Tata letak akhir pada Gambar 5 ditunjukkan kepada ketiga pihak untuk ditinjau kembali sebelum diterapkan. Skala yang digunakan yaitu 1:50 dengan acuan fitur ruler yang ada pada Microsoft Visio Professional 2013.
Pertimbangan yang diberikan oleh pemilik bengkel adalah luas lahan, posisi perkantoran, dan parkir. Luas lahan menjadi perhatian karena usulan tata letak membutuhkan luas bangunan total 205,35 m2, sementara Workshop X
hanya memiliki luas bangunan 168 m2. Akan tetapi,
pertimbangan ini menjadi kurang relevan karena beberapa hal sebagai berikut.
1. Lantai produksi Workshop X disusun secara fleksibel menyesuaikan permintaan yang ada pada katalog Workshop X.
2. Workshop X memiliki 2 lantai, sementara usulan tata letak masih fokus pada pembentukan 1 lantai.
3. Kajian tata letak dilakukan pada kondisi ideal, dimana proses produksi hanya dikhususkan untuk mesin CNC batik.
Berdasarkan hasil tinjauan akademisi, perlu dipertimbangkan jumlah operator pada wilayah yang operasinya sedikit, seperti CNC bubut yang hanya memproses ballscrew. Sementara itu, sudut pandang praktisi lebih fokus pada aspek keselamatan dan hubungan stasiun kerja. Posisi bongkar muat tidak selalu harus diposisikan di depan, tetapi bisa di belakang. Apabila tempat parkir yang diposisikan di belakang, maka kemungkinan besar pengunjung pabrik akan terpapar potensi lingkungan kerja yang harus mengenakan alat
pelindung diri. Selain itu, dinding yang membatasi antara painting dengan elektrik tidak perlu dibuat karena kontaminasi spray paint dapat diatur dengan mengubah orientasi posisi kerja.
IV. PENUTUP
Berdasarkan prosedur perancangan tata letak yang dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan, diantaranya sebagai berikut.
1. Lantai produksi fabrikasi mesin CNC batik menggunakan penggabungan job shop dan fixed layout strategy. Hal ini dikarenakan pembuatan komponen lebih efektif dilakukan jika susunan mesin dikelompokkan berdasarkan fungsinya.
2. Berdasarkan penyusunan alternatif tata letak dengan prosedur SLP, dihasilkan 3 usulan tata letak dengan menggunakan algoritma CORELAP dan penempatan secara intuitif dari REL chart. Alternatif tata letak terbaik didapatkan dari alternatif yang menggunakan penyusunan inutitif ke-1 dengan distance-based score sebesar 209,52 m. Akan tetapi, dalam peninjauannya perlu dikaji lebih dalam mengenai batasan luas wilayah, jumlah kebutuhan
operator, aspek keselamatan, dan hubungan antar stasiun kerja.
DAFTAR PUSTAKA
[1] UNESCO, 2009, UNESCO - Indonesian Batik.
https://ich.unesco.org/en/RL/indonesian-batik-00170.
[2] Kementerian Perindustrian Republik Indonesia. 2019, Regenerasi
Pembatik Sangat Minim.
https://kemenperin.go.id/artikel/3863/Regenerasi-Pembatik-Sangat-Minim.
[3] Kustiani, R. 2019, Hari Batik Nasional, Kenapa Anak Muda Tak
Berminat Jadi Pembatik? Tempo.
https://cantik.tempo.co/read/1021326/hari-batik-nasional-kenapa-anak-muda-tak-berminat-jadi-pembatik/full&view=ok.
[4] Kusumawardani, R. 2018, Perancangan Motif dan Produksi Batik Tulis
pada Mesin CNC Batik Tulis untuk Meminimalkan Waktu Pembatikan,
Tesis S2 Teknik Industri UGM, Yogyakarta.
[5] Groover, M. P. 2008, Automation, Production Systems, and
Computer-Integrated Manufacturing, 3rd ed, Prentice Hall, John Wiley & Sons,
Inc., New York.
[6] Tompkins, J.A., White, J. A., Bozer,Y. A., Frazelle, E. H., dan Tanchoco, J.M.A., 2010, Facilities Planning, 4rd Edition, John Willey, New York.
[7] Meyers, F. E. dan Stephens, M. P., 2013, Manufacturing Facilities Design and Material Handling 5th Edition, Prentice Hall, New Jersey.
[8] Groover, M. P. 2010, Fundamentals of Modern Manufacturing, 4th ed.,
Prentice Hall, John Wiley & Sons, Inc., New York.
Painting Mekanik CNC Assembly Elektrik Musholla Finished Goods Skala: 1: 50 (Metric)
