MANUFACTURING SYSTEMSASARANMemahami sistem manufaktur sebagai sistem integral yang menjadi kerangka acuan dalam pendidikan Teknik Industri baik yang terkait dengan aspek struktural, aspek fungsional maupun aspek perancangan dan pengoperasiannya serta permasalahannya yang terkait dengan profesi Teknik Industri

What Does IE Do ?

Materi• Concept of Manufacturing System • Manufacturing System Design • Operation & Management System

CONCEPT OF MANUFACTURING SYSTEMSasaranMemahami manufactring sebagai kerangka acuan dalam pendidikan teknik industri baik aspek struktural maupun fungsionalnya

Materi• Manufacturing as a Production System • Transformation Process • Manufacturing Function • Manufacturing Cycle

Manufacture as a Production System

Systemic Aspect• Structural Aspect

– Man, Machine, Material• Functional Aspect

– Man-man, Man-Material, Man-Machine, Feed-backMANUFACTURING SYSTEM 1

• Boundary • Environment

– Stakeholder and Societal • Objective

– Unitary, pluralist, coercive

Factor of Production» Man » Machine» Material» Management » Modal

Performance Criteria • Quality• Cost• Delivery• Flexibility• Safety

Competency» Technical » Managerial

. Cooperation

. Leadership

. Adaptive

. Creative

Structural Aspect

Transformation System1. Classical

• Project• Job Shop• Flow Shop

2. Emerging • Variable Production Line • Manufacturing Cells• FMS • CIM

MANUFACTURING SYSTEM 2

Transformation Process

Product Lay-out Peletakan Mesin Berdasarkan Atas Urutan Proses ProduksiBerguna untuk sistem produksi massal, untuk memproduksi produk dalam jumlah besar & terstandarisasi atau proses produksi kontinu.

• Proses pembuatan produk mengikuti aliran yang berbentuk garis di mana bahan baku diproses secara berurutan dari susunan mesin yang telah dipasang.

• Biaya produksi per unit lebih rendah serta lebih mudah melakukan pengendalian & pengawasan.

• Untuk menjaga unsur fleksibilitas tata letak didalamnya, maka pengaturan kecepatan aliran proses permesinan akan diatur pada kecepatan yang terendah sehingga apabila dibutuhkan adanya perubahan (desain, jumlah dsb) maka lebih mudah diantisipasi.

• Semua fasilitas produksi diatur/ditempatkan dalam satu departemen khusus.• Diaplikasikan untuk industri skala besar dan proses produksinya berlangsung secara kontinyu.• Industri Gula, semen, kertas, perakitan (mobil, elektronik).

Pertimbangan atas dasar Tata Letak Produk :1. Produk yang dibuat hanya satu atau beberapa produk standar.2. Produk dibuat dalam jumlah/volume besar untuk jangka waktu relatif lama.3. Keseimbangan lintasan produksi lebih baik. 4. Satu mesin hanya digunakan unt satu macam proses kerja.5. Aktivitas inspeksi selama proses produksi relatif sedikit.6. Aktivitas MH dari satu SK ke SK yang lain dapat dilaksanakan secara mekanis.

Keuntungan :1. MHC rendah sebagai akibat Lay Out disusun berdasarkan urutan operasi, sehingga jarak

perpindahan bahan minimum.2. Total waktu yang dipergunakan untuk produksi relatif singkat.3. Work In Procces jarang terjadi karena lintasan produksi sudah seimbang. Output satu proses

langsung dipergunakan sebagai input proses berikutnya. 4. Tiap unit produksi atau SK memerlukan luas area yang minimal karena tidak diperlukan WIP

Storage.MANUFACTURING SYSTEM 3

5. Dalam lini produksi hanya dibutuhkan operator dengan ketrampilan rendah, karena itu, pelatihannya sederhana, singkat & mudah.

Kerugian :1. Breakdown dari satu mesin menyebabkan terhentinya seluruh aliran produksi. 2. Jika terjadi perubahan terhadap desain produk, maka akan merubah aliran produk dan lay out. 3. Kelancaran proses produksi (kecepatan produksi) akan ditentukan oleh proses mesin yang

paling lambat. 4. Memerlukan investasi mesin tinggi (Special Purpose Machine).5. Pengawasan dilakukan secara umum/tidak terspesialisasi.6. Diperlukan biaya investasi yang sangat besar, karena mesin yang identik (dengan tingkat utilitas

rendah) dibutuhkan sepanjang lini produksi.7. Pola kerja monoton sehingga mengakibatkan kebosanan bagi para karyawan.

Process Lay-outPeletakan Mesin Berdasarkan Atas Kesamaan Jenis Mesin

• Denaturant dan penempatan mesin/fasilitas produksi yang semacam dalam satu departemen. • Semua fasilitas produksi yang memiliki ciri/fungsi kerja yang sama diletakan dalam satu

departemen.• Diaplikasikan pada industri berskala kecil.• Faktor manufaktur dan jasa pelayanan.• Process layout dilakukan bila volume produksi kecil & terutama untuk jenis produk yang tidak

standar, biasanya berdasarkan order (job shop/job lot).• Cirinya : mesin yang sejenis dikelompokkan menjadi 1 departemen.

Pertimbangan :1. Produk yang dibuat berbagai macam model/type dan tiap model dibuat dalam jumlah kecil serta

jangka waktu yang relatif singkat. MANUFACTURING SYSTEM 4

2. Aktivitas berubah-ubah sehingga studi waktu dan gerak untuk menentukan metode dan waktu standar sulit dilakukan.

3. Sulit mengatur line balanchng antar operator dan mesin.4. Memerlukan pengawasan yang ekstra selama proses operasi.5. Satu jenis mesin dapat melakukan berbagai macam produk (General Purpose).6. Banyak menggunakan peralatan berat untuk kegiatan MH.7. Produktivitas karyawan rendah karena jenis pekerjaan berbeda karakteristiknya

Keuntungan :1. Investasi mesin dan fasilitas produksi rendah, karena mesin yang digunakan mesin-mesin type

umum (General Purpose).2. Jika terjadi breakdown mesin mudah diatasi, yaitu dengan memindahkan ke mesin lain.3. Karena ada spesialisasi kerja, aktivitas supervisi lebih baik dan efisien.4. Dibutuhkan investasi yg relative lbh rendah

Kerugian :1. Karena lintasan produksi lebih panjang, MHC lebih mahal. 2. Total waktu produksi lebih lama, WIP lebih banyak dijumpai karena waktu operasi sulit

diseimbangkan.3. Karena diversifikasi produk adalah job order, maka diperlukan operator skill tinggi.

Fix Lay-out• Benda Kerja Diam Mesin, Peralatan, Material Dan Karyawan Mendatangi Benda

Kerja (Material dan komponen dari produk utama akan ditempatkan pada posisi tetap, sedangkan fasilitas produksi seperti tools, mesin, manusia serta komponen-komponen kecil akan bergerak menuju lokasi material atau komponen produk utama)

• Diaplikasikan pada industri yang menghasilkan produk-produk skala ukuran besar : assembling pesawat, galangan kapal dll.

Keuntungan :1. Karena posisi material dan komponen produk utama tetap, maka MH dapat dikurangi.2. Fleksibilitas kerja tinggi, karena fasilitas produksi dapat diakomodasikan untuk mengantisipasi

perubahan dalam rancangan produk.3. Dengan lokasi tetap dapat meminimalkan kerusakan material & tidak memerlukan perencanaan

& intruksi baru seperti halnya untuk tipe layout lainnya

Kerugian :1. Adanya peningkatan frekuensi pemindahan fasilitas produksi atau operator pada saat proses

operasi sehingga memerlukan biaya mahal akibat perpindahan tersebut.2. Memerlukan operator dengan skill tinggi sehingga dibutuhkan kombinasi tenaga kerja yang

ahli & terlatih untuk bekerja secara tim yang membawa akibat biaya tenaga kerja cukup besar.3. Membutuhkan space area yang luas untuk peralatan kerja dan WIP. 4. Memerlukan pengawasan dan koordinasi kerja yang ketat khususnya dalam penjadwalan

produksi.

MANUFACTURING SYSTEM 5

5. Utilitas peralatan menjadi rendah karena peralatan mungkin ditinggalkan pada suatu lokasi & akan digunakan lagi selang beberapa waktu kemudian sehingga selang waktu tersebut menjadi tidak produktif.

Automated Lay-OutBerdasarkan Atas Kesamaan Fungsi Dan Kemampuan Proses Produksi

Product Family (Group Tecnology) : Tipe tata letak ini pertama kali popular di Inggris yang kemudian digunakan pemakaiannya

secara intensif di Amerika Serikat. Didasarkan pada pengelompokan produk atau komponen yang akan dibuat. Mengelompokkan produk kedalam famili-famili biasanya pada kesamaan urutan proses,

berdasarkan kesamaan peralatan yang digunakan. Famili-famili produk terbentuk yang sesuai dengan kemiripan atribut, kemudian diproses dalam

kelompok-kelompok mesin. Pengelompokkan mesin dikenal dengan sel manufaktur. Pada dasarnya merupakan kombinasi dari product lay out dan procces lay out. Produk-produk yang tidak identik dikelompokan berdasarkan langkah pemrosesan, bentuk,

mesin atau peralatan.

Keuntungan :• Dengan pengelompokan produk sesuai dengan proses pembuatannya, maka pendayagunaan

(utilisasi) mesin akan diperoleh secara maksimal. • Jarak perpindahan material lebih pendek sehingga lintasan aliran lebih lancar.• Memiliki keuntungan yang bisa diperoleh dari produk lay out dan proses lay out. • Umumnya menggunakan mesin-mesin general purpose sehingga investasinya juga lebih rendah.• Dapat mengurangi waktu set up, mengurangi ongkos material handling & mengurangi area

lantai produksi.• Dapat menghilangkan duplikasi & tersedianya informasi produk jika sewaktu-waktu

dibutuhkan.

Kerugian :- Memerlukan ketrampilan tenaga kerja yang tinggi untuk anggota tim diperlukan ketrampilan

yang dapat menangani semua operasi.- mengurangi kesempatan penggunaan peralatan yang lebih khususMANUFACTURING SYSTEM 6

- Memungkinkan terjadinya duplikasi mesin.

Equipment and Physical Layout Characteristics

Project Job Shop Flow ShopSize of Facility Varies Small LargeProcess Flow Circumference Num, Pattern RigidEquipment General General SpecializedCapital Ints. Varies Low HighCapital Add. Incremental Small Large ChunkSpeed of Process Varies Slow FastControl Worker Worker & Process DesignTech. Change Slow Average Fast

Direct Labor and Work Force Characteristics

Project Job Shop Flow ShopLabor value added High Average Very LowJob content scope Large Average SmallSkill level High Average LowWage rate High Average LowWorker training V. High High Low

Material and Information Control Characteristics

Project Job Shop Flow ShopMaterial Requirement Varies Unpredictable PredictableVertical Integration None Limited Back&ForwdInv. Raw Material None Small Large WIP Large Large Small Finished Goods None Small HighQC Responsibility D. Labor D. labor QC SpecialistProd/Serv, Information V. High High LowScheduling Uncertain Changes Inflexible

Process Management Characteristic

Project Job Shop Flow ShopChallenges Estimating Lab.Utilization Avoid Downtime Sequencing Debottlenecking Time Expansion Pacing Learning Curve Cost Minimizing

Tools PERT/ Load Chart Line Balancing CPM Optimization

MANUFACTURING SYSTEM 7

Product/Service and Process Technology Life Cycles

Start-up Growth Stable DeclineProduct/Service Volume Low Increasing High

DecliningVariety Unique Inc.Standard Emergence High Standard Dom. Design Process Technology Organization Project Small Batch Line flow Line flow Job shop Assembly AssemblyInnovation High Medium Medium LowIntegration Low Medium Medium High

Industry Structure Small Consolidation Few large Survivor competitor and fallout competitor Competitive Flexibility Quality and Price(cost) Price(cost) Priority Flexibility Delivery

Variable Production LineDedicated High Volume Lines That Are Reconfigured to Permit Some Process Variation and Thus Several Different Products or Service

Manufacturing Cell (MC)Dedicated Subset of Manufacturing System Designed to Process Part Families or Product Group

Economies of Set-upEmployee Learning Reduced WIP Shorter Throughput Time Improved Responsiveness to Customer Selular Manufaktur adalah sebuah model untuk desain tempat kerja, & merupakan

bagian integral dari sistem manufaktur ramping. Kadang-kadang disebut selular atau produksi sel, lantai pabrik mengatur tenaga kerja

menjadi semi-otonom & multi-terampil tim, atau work cell, yang memproduksi produk lengkap atau komponen kompleks.

Cell dilatih & dilaksanakan dengan benar lebih fleksibel & responsif daripada produksi massal tradisional, & dapat mengelola proses, cacat, penjadwalan, perawatan peralatan, & masalah manufaktur lebih efisien.

MANUFACTURING SYSTEM 8

Contoh Manufacturing cell dengan rute pekerjanya.

MANUFACTURING SYSTEM 9

An example of a cellular manufacturing layout. Each product is manufactured in its own work cell.

Flexible Manufacturing System (FMS)Integrates and Enhances the Flexibility of Manufacturing Cell Through the Use of Centralized

Control Systems

Flexibility Approaching Job Shop With Material Handling Capability of a Flow Lines

Sebuah sistem manufaktur fleksibel (FMS) adalah sistem manufaktur di mana ada beberapa jumlah fleksibilitas yang memungkinkan sistem untuk bereaksi dalam kasus perubahan, apakah diprediksi atau tidak dapat diperkirakan.

Fleksibilitas dalam manufaktur berarti kemampuan untuk berurusan dengan bagian-bagian campuran sedikit atau sangat, untuk memungkinkan variasi dalam bagian-bagian perakitan dan variasi dalam urutan proses, mengubah volume produksi dan mengubah desain produk tertentu yang diproduksi.

Konsep dari “flexible manufacturing systems” (FMSs) mulai muncul pada tahun 1970an. Pergerakan ini mulai timbul dengan adanya keinginan dari perusahaan untuk memiliki fasilitas manufaktur yang dapat dengan cepat dimodifikasi untuk menghadapi perubahan permintaan konsumen yang sangat cepat.

Peningkatan elektronik & control computer, yang telah memungkinkan didapatkannya produksi ekonomis yang sangat dramatis untuk ukuran batch kecil sampai menengah.

Keuntungan : Lebih cepat, biaya/unit lebih rendah, produktivitas tenaga kerja lebih besar, efisiensi mesin lebih besar, Peningkatan kualitas, Peningkatan sistem keandalan, Pengurangan bagian persediaan, Adaptasi untuk operasi CAD/CAM. lead times lebih pendek.

Kerugian : Biaya untuk mengimplementasikan. 4 jenis umum dr FMS.

MANUFACTURING SYSTEM 10

1. Flexible Modules – Mesin dengan penggantian peralatan secara otomatis, tempat peralatan yang mampu menahan berbagai jenis peralatan & sistem penaikan & penurunan beban benda kerja secara otomatis.

2. Stand Alone FMS – Biasanya terdiri dari pusat mesin tunggal/mesin bubut CNC. Sistem ini dilengkapi dengan meja putar/korusel otomatis untuk tempat berbagai jenis benda kerja yang berukuran kecil.

3. Classical FMS – Sistem produksi otomatis untuk memproduksi variasi produk yang tidak terlalu banyak dalam jumlah yang juga tidak terlalu besar. Sistem ini terdiri dari beberapa peralatan mesin, bersama-sama dengan sistem penanganan benda kerja, dikontrol secara otomatis oleh komputer terpusat.

4. Robotized FMS - = Classical FMS, kecuali robot dalam sistem ini digunakan untuk menangani benda kerja, yang membuat sistem ini menjadi lebih fleksibel. Robot ini juga dikontrol oleh sistem komputer sentral.

A typical FMS systems

Training FMS with learning robot SCORBOT-ER 4u, workbench CNC Mill and CNC Lathe

MANUFACTURING SYSTEM 11

CNC machine, Sistem CNC kecil dalam pabrik yang menggunakan FMS

Computer Integrated Manufacturing (CIM)Application of a computer system to link several separated information systems and technologies

at different functional level

Simplify, Automate and Integrate

- Computer-integrated manufacturing (CIM) adalah pendekatan manufaktur menggunakan komputer untuk mengontrol seluruh proses produksi.

- Integrasi ini memungkinkan proses individu untuk bertukar informasi dengan 1 sama lain dan melakukan tindakan.

- Melalui integrasi komputer, manufaktur dapat lebih cepat dan kurang rawan kesalahan, meskipun keuntungan utama adalah kemampuan untuk menciptakan proses manufaktur otomatis.

- Biasanya CIM bergantung pada loop tertutup proses kontrol, berdasarkan real-time Input dari sensor. Hal ini juga dikenal sebagai desain yang fleksibel dan manufaktur.

Manufacturing Systems Integration Program, NIST 2008.

MANUFACTURING SYSTEM 12

Stage Toward A CIM

Manufacturing Function

Marketing• Need Identification

• Type of Product/Service• Customer • Specification• Purchasing Power • Volume• Distribution Channel

• Product/Service Delivery• Marketing Mix

EngineeringDesign Product’s Blue Print According To Customer’s Demand

• Product Design• Process Planning• Product Planning

• Method Engineering

MANUFACTURING SYSTEM 13

FabricationMake Product According to the Blue Print From Engineering

Production ControlProcess ControlQuality Control

Facilities Control

Production ManagementSupport Manufacturing In Order To Fulfill the Customer’s Demand

• Production Planning And Control• Inventory Control

Manufacturing Cycle

MANUFACTURING SYSTEM 14