bab1

-1-

Perancangan Eksperimen dan Aplikasinya dengan MINITAB/ Pendahuluan

1.1 Pengertian Perancangan Eksperimen

Pengertian eksperimen adalah suatu tindakan/pengamatan khusus yang

dilakukan untuk :

1. Menguji atau menguatkan pendapat yang diduga kebenarannya.

2. Menemukan beberapa pengaruh (prinsip) yang tidak/ belum diketahui.

Pengertian perancangan eksperimen (Gasperz, 1991) adalah suatu

prosedur (langkah-langkah lengkap) yang perlu diambil sebelum eksperimen

dilakukan agar data yang semestinya diperlukan dapat diperoleh, sehingga analisis

dan kesimpulan secara obyektif dapat dilakukan. Atau pengertian Design of

eksperimen (Sudjana, 2002) adalah sebuah test dengan membuat perubahan-

perubahan pada variabel input (X) dari sebuah proses supaya kita dapat

mengamati dan mengidentifikasi perubahan yang terjadi pada keluaran/output (Y)

dari proses tersebut.

Tujuan eksperimen adalah sebagai berikut (Montgomery, 2001) :

1. Menentukan variabel yang paling mempengaruhi variabel respon (Y).

2. Menentukan nilai X yang berpengaruh supaya variabel respon(Y) mendekati

target.

3. Menentukan nilai X yang berpengaruh supaya variasi variabel respon (Y) kecil.

4. Menentukan nilai X yang berpengaruh terhadap variabel respon (Y) sedemikan

hingga pengaruh dari variabel tidak terkontrol (Z ) dapat diminimalkan.

Untuk lebih jelas tujuan eksperimen dapat dilihat di Gambar 1.1

1 PENDAHULUAN

-2-


ProsesInput Output (Y)

Z1, Z2, …, Zq

X1, X2, …, Xq

Factor tidak terkontrol

Faktor Kontrol

Gambar 1.1 : Model suatu Sistem

(Sumber : Montgomery, 2001)

Tujuan dari perancangan eksperimen adalah sebagai berikut :

1. Memperoleh keterangan tentang bagaimana respon yang akan diberikan oleh suatu

obyek pada berbagai keadaan tertentu (perlakuan) yang ingin diperhatikan,

2. Memperoleh atau mengumpulkan informasi sebanyak-banyaknya yang diperlukan

(berguna) untuk memecahkan persoalah yanga akan dibahas.

Kaitan Desain Eksperimen dengan Filosofi Quality Control dapat dilihat pada Gambar 1.2 dan 1.3 dibawah ini

Two Main Area of Quality Control

Off-Line Quality Controlrefers to the improvementof quality in the productand process develop-ment stages.

On-Line Quality Controlrefers to the monitoringof current manufacturing processes to verify the quaility levels produced.

Design of Experiment Statistical Process Control

Gambar 1.2 Desain eksperimen dalam Quality Control

-3-


Gambar 1.3 Filosofi Qualitas 1.2 Istilah dalam Perancangan Eksperimen

Dalam Perancangan Eksperimen ada istilah-istilah yang harus diketahui yaitu

1.Unit percobaan/ unit eksperimen

Sesuatu yang dikenai oleh perlakuan baik itu berupa perlakuan tunggal atau

atau merupakan gabungan dari beberapa perlakuan Misal: sebuah logam, seekor

ayam, padi dan sebagainya.

2. Respon

Adalah Variabel Y , suatu variabel yang dipengaruhi oleh faktor dan merupakan

sifat dari unit eksperimen yang akan diteliti. Hasil eksperimen berupa data terukur

(kontinu) adalah variable respon.

3. Faktor

Adalah suatu variabel yang dengan sengaja dikontrol (Variabel X) pada suatu

eksperimen untuk melihat dampak pada variabel respon. Faktor ditulis dengan

huruf kapital. Misal Faktor suhu disimbolkan dengan S

-4-


4.Level

Nilai yang ditentukan/ setting tertentu untuk faktor kuantitatif atau pilihan tertentu

untuk faktor kualitatif. Faktor terdiri dari beberapa level/taraf. Level ditulis dengan

huruf kecil dengan subcrip angka. Misal 3 level dalam suhu ditulis s1, s2, s3.

5.Perlakuan ( treatment)

Sekumpulan kondisi percobaan yang akan dikenakan terhadap unit percobaan

dalam ruang lingkup perancangan yang dipilih.. Perlakuan bisa dikatakan sebagai

level dari faktor atau kombinasi level dari faktor. Untuk faktor tunggal, perlakuan

sama dengan level faktor, misal s1, s2, s3. Apabila lebih dari 1 faktor perlakuan

merupakan kombinasi dari masing-masing level factor missal s1v1,s2v2.

6. Kekeliruan percobaan/ eksperiment error

Menyatakan kegagalan dari dua unit eksperimen identik yang dikenai perlakuan

untuk memberikan hasil yang sama. Tentu saja kekeliruan ini hendaknya

diusahakan supaya terjadi sekecil-kecilnya. Misal: kekeliruan waktu menjalankan

eksperimen, kekeliruan pengamatan, variasi bahan, variasi antar unit eksperimen,

dan sebagainya.

1.3 Prinsip Dasar Perancangan Eksperimen

Ada tiga prinsip dasar yang perlu diperhatikan dalam merancang suatu

eksperimen, yaitu:

1.Replikasi (pengulangan)

Replikasi adalah pengulangan kembali perlakuan yang sama dalam suatu percobaan

dengan kondisi yang sama untuk memperoleh ketelitian yang lebih tinggi. Jumlah

ulangan minimal 3 atau menggunakan rumus replikasi sebagai berikut

(t-1) (k-1) > 15

t = treatment k = banyak replikasi

Fungsi replikasi untuk (1) Memberikan suatu dugaan dari kekeliruan percobaan

yang dapat dipakai untuk menentukan panjang interval konfidensi atau dapat

digunakan sebagai satuan dasar pengukuran untuk penetapan taraf signifikansi dari

-5-


perbedaan-perbedaan yang diamati (2) Meningkatkan ketelitian suatu eksperimen

melalui pengurangan simpangan baku dari nilai tengah (mean) perlakuan (3)

Memperluas cakupan penarikan kesimpulan dari suatu eksperimen.

2. Pengacakan atau Randomisasi

Setiap unit percobaan memiliki peluang yang sama untuk diberikan suatu

perlakuan. Untuk menjamin kesahihan (validitas) atas pendugaan tak bias dari galat

eksperimen dan nilai tengah perlakuan serta perbedaannya. Caranya: lotere, tabel

bilangan acak, Komputer.

3. Pengendalian Lokal (Local Control) :

Pengendalian kondisi-kondisi lingkungan yang berpotensi mempengaruhi respon

dari perlakuan. Strategi yang dapat dilakukan :

a. Jika terkait dengan keheterogenan satuan percobaan, lakukan pengelompokan

atau pemblokan

b. Mengontrol pengaruh-pengaruh lingkungan (selain perlakuan) sehingga

pengaruhnya sekecil & seseragam mungkin

c. Untuk meningkatkan presisi kesimpulan

1.4 Langkah-Langkah Perancangan Eksperimen

Pada perancangan eksperiman memerlukan tahap-tahap penting yang berguna

agar desain mengarah pada hasil yang diinginkan. Berikut adalah langkah-langkah

melakukan perancangan eksperimen(Iriawan danAstuti, 2006):

1. Mengenali Permasalahan

Tahap awal perancangan eksperimen adalah mengenali permasalahan.Tahap ini

merupakan tahap penting sebagai permulaan suatu eksperimen. Dengan melakukan

identifikasi permasalahan, diperoleh suatu kesimpulan yang dapat menjawab

segala permasalahan. Dari permasalahan yang ada kemudian dibuat suatu

pernyataan yang tepat mewakili permasalahan agar memperoleh penyelesaian

yang tepat.

-6-


2. Memilih Variabel Respon

Tahap kedua adalah menetapkan variabel respon. Variabel respon adalah variable

dependen, yaitu variable yang dipengaruhi oleh kombinasi level faktor.

3. Menentukan Faktor dan Level

Tahap selanjutnya adalah menentukan factor dan level factor dalam suatu

eksperimen. Peneliti harus pula menentukan cara mengendalikan factor dan cara

mengukurnya. Tahap ini memerlukan pengetahuan yang lebih mengenai

permasalahan yang akan diteliti agar factor dan level yang ditentukan tidak

menyimpang jauh dari hasil yang diinginkan.

4. Memilih Metode Desain Eksperimen

Metode desain eksperimen harus disesuaikan dengan tujuan penelitian dan

permasalahan yang ada. Beberapa metode desain eksperimen antara lain desain

Faktorial, desain Taguchi, dan permukaan respon.

5. Melaksanakan Percobaan

Selama eksperimen dilakukan, proses harus diamati dengan cermat agar

eksperimen berjalan sesuai rencana. Sebelum percobaan dilakukan, terlebih dahulu

dibuat rancangan percobaan

6. Menganalisa Data

Analisis data merupakan dasar dalam membuat suatu keputusan dan pernyataan

yang tepat. Analisis data pad desain eksperimen dilakukan sesuai dengan metode

yang dibuat. Salah satu tahap dalam analisis data eksperimen adalah melakukan

analisis residual dan uji kecukupan model.

7. Membuat Suatu Keputusan

Setelah analisis data dilakukan, langkah terakhir adalah membuat suatu keputusan

berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan.

1.5 Peran Statistika Dalam Penelitian Eksperimen

Secara umum dapat dikatakan bahwa tujuan diadakannya eksperimen adalah

memperoleh keterangan tentang bagaimana respon yang akan diberikan oleh suatu

-7-


obyek pada berbagai keadaan tertentu yang ingin diperhatikan. Dalam suatu

percobaan keadaan tertentu biasanya sengaja dikondisikan melalui pemberian

treatment atau pengaturan keadaan lingkungan, namun demikian penelaah mengenai

respon tidak akan luput dari gangguan keragaman alami yang khas yang dimiliki oleh

setiap obyek serta pengaruh faktor yang tidak dapat dibuat persis sama bagi setiap

obyek dalam eksperimen. Dalam hal ini statistika dapat membantu peneliti meliputi

dari tahap perancangan (sebelum eksperimen dilakukan) , pengumpulan data,

analisis, interpretasi dan penarikan kesimpulan berdasarkan hasil analisis.

Perancangan penelitian eksperimen mencangkup 1) perancangan perlakuan,

2) perancangan Lingkungan /percobaan dan 3) perancangan pengukuran/respon.

Ketiga macam perancangan ini merupakan langkah yang sangat penting dan perlu

disiapkan secara terperinci sebelum percobaan dilakukan. Langkah pertama adalah

Rancangan perlakuan perlu diperhatikan perlakuan-perlakuan apa saja yang akan

dicoba dalam suatu percobaan. Rancangan perlakuan dapat digolongkan beberapa

macam yaitu

1. Tak berstruktur (Satu Faktor) yang dibedakan atas dua yaitu perlakuan tetap (fix)

dan perlakuan acak (random) .

2. Berstruktur yang selanjutnya dibagi menjadi dua yaitu perlakuan berhirarki/

bersarang (nested), perlakuan bergradien atau regresi.

3. Perlakuan berfaktor.

Langkah kedua adalah rancangan lingkungan perlu diperhatikan bagaimana keadaan

lingkungan dimana percobaan akan dilakukan serta keadaan bahan percobaan yang

akan digunakan. Karena itu keragaman respon yang ditimbulkan oleh keadaan

lingkungan dan bahan percobaan perlu diperhatikan sehingga gangguannya pada

perlakuan dapat ditekan sekecil-kecilnya. Telah tersedia berbagai rancangan

eksperimen misal RAL (Rancangan Acak Lengkap), RAKL ( Rancangan Acak

kelompok Lengkap) , Nested dan sebagainya. Langkah ketiga adalah rancangan

pengukuran yang menyangkut pemilihan karakteristik satuan/unit eksperimen yang

akan digunakan. Hal yang perlu diperhatikan ialah apakah sifat atau karakteristik

-8-


yang dipilih itu memang relevan dan dapat mencerminkan pengaruh berbagai

perlakuan yang dipelajari. Dalam menilai atau mengukur karakteristik respon dapat

dibedakan empat skala yaitu nominal, ordinal, interval dan rasio.

Soal- Soal Latihan

1.1 Jelaskan apa itu eksperimen dan perancangan eksperimen?

1.2 Apakah perbedaan survey dan eksperimen?

1.3 Jika treatmentdari suatu percobaan ada 4 berapa pengulangannya?

1.4 Faktor-faktor apa yang harus diperhatikan dalam perancangan eksperimen?

1.5 Berilah 2 contoh eksperimen dan sebutkan dari contoh itu mana yang termasuk

unit penelitian, respon, faktor, level, treatment!

.

bab1

Documents