otomasi proses manufaktur - · pdf filelantai pabrik • produk yang dibuat hanya ......

1Penelitian Operasional II

(TKI 226)Teknik Industri

UNIJOYO

Teknik Industri

UNIJOYO

1Sistem Manufaktur

(TKI 152)

Otomasi Proses Manufaktur

Disampaikan oleh:

M. Imron Mustajib, S.T., M.T.

2Sistem Manufaktur


UNIJOYO

1. Groover, M.P.,(2001), “Automation, Production System

and Computer Integrated Manufacturing”, Prentice Hall.

2. Singh, N., (1996), “Systems Approach to Computer-

Integrated Design and Manufacturing”, John Wiley &

Sons.

Referensi

3Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Tujuan Instruksional

1. Memperkenalkan cara pikir sistemik terintegrasi

dan metoda keteknikindustrian dalam

memecahkan permasalahan dalam sistem

manufaktur

2. Mahasiswa dapat melakukan analisis dan

memodelkan sistem manufaktur

4Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Pendahuluan

• Mesin produksi merupakan dasar pembangun sebuah lantai pabrik

• Produk yang dibuat hanya membutuhkan waktu yang relatif singkat pada mesin produksi (lihat gambar)

• Sebagian besar waktu adalah untuk moving, waiting dan set up

• Mengurangi waktu yang tidak memberikan value-addedadalah upaya yang dilakukan untuk meningkatkan performansi sistem manufaktur

5Sistem Manufaktur


UNIJOYO

EFFICIENCY OF

MANUFACTURING

COST = COST OF

MANUFACTURING AND

COST OF MATERIAL

HANDLING

PROFIT = INCOME - COST

PRODUCTIVITY =

AVERAGE OUTPUT PER

MAN-HOUR

6Sistem Manufaktur


UNIJOYO

PROFIT increases as COST decreases and as

PRODUCTIVITY increases.

PRODUCTIVITY through AUTOMATION

7Sistem Manufaktur


UNIJOYO

AUTOMATION

any means of helping

the workers to perform

their tasks more

efficiently

transfer of the skill of

the operator to the

machine

8Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Transferred skill Results

muscle power engine driven

machine tools

First industrial

revolution

manipulating skill mechanization hard automation

vision skill use of position

transducers,

cameras

increase of

accuracy, part

recognition

brain power cnc machines, industrial

robots, soft automation,

computer control of

manufacturing systems

second industrial

revolution

9Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Bentuk sistem produksi – teknologi mesin

manufaktur

10Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Operasi Manufaktur

• Dapat dikelompokkan menjadi 4 kategori:

– Primary operations: mendapatkan bentuk geomteri dasar dari

komponen; proses casting, forming, sawing, arc cutting

– Secondary operations: memberikan bentuk akhir dari komponen;

turning, boring, milling, drilling, reaming, grinding, non-traditional

machining

– Physical properties operations: tidak merubah geometri secara

signifikan tetapi mengubah properti (strength, hardness, dll);

proses heat treatment

– Finisihing operations: sama tidak ada perubahan geometri tetapi

dilakukan untuk menambah serviceability, operational life;

proses plating dan etching

11Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Operasi Primer(1)

• Pengecoran (casting)

merupakan proses primer yang

banyak dipakai

• Proses secara sederhana

dijelaskan sbb:

– Logam dicairkan

– Logam cair dituangkan ke

dalam cetakan

– Setelah dingin, logam

mengeras dan membentuk

bentuk yang diinginkan sesuai

cetakan

– Pekerjaan finishing dilakukan

sesuai kebutuhan

12Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Operasi Primer(2)

• Casting juga dapat

dilakukan tanpa membuat

cetakan tetapi

menggunakan dies

• Disebut die casting

• Proses dapat dijelaskan

pada gambar sebelah

• Otomasi proses dan

pengendalian mungkin

dilakukan ?

13Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Operasi Machining

• Secondary operations umumnya menjadi kegiatan

utama

• Berupa operasi machining

• Menggunakan machining tools

• Penggunaan machining tools pada dasarnya upaya

untuk memenuhi fungsi-fungsi:

– Menentukan lokasi pada benda kerja dimana machining akan

dilakukan

– Mengendalikan lintasan (path) yang harus diikuti selama terjadi

pergerakan tools atau benda kerja

– Mengendalikan laju pergerakan tersebut

– Mengendalikan feed-rate tools terhadap benda kerja

14Sistem Manufaktur


UNIJOYO

TI5221-Minggu 11: Otomasi Proses

Manufaktur

14

Otomasi Proses Pemesinan

• Pada dasarnya adalah mengotomasi 4 fungsi utama

tersebut di atas.

• Numerically Control Machines (NC Machines)

• Pada NC dilakukan pengendalian secara otomatis:

– Start dan stop tool spindle

– Mengendalikan kecepatan spindle

– Pemosisian tool tip pada lokasi yang diinginkan dan

mengendalikan jalur lintasannya

– Pengendalian feed-rate

– Penggantian tool pada spindle

15Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Mesin NC

• Struktur Mesin NC:

– Mesin

– MCU (Machine Control Unit)

• Yang mengeluarkan perintah pengendalian

dengan data numerik

• Jenis Pengendalian pada Mesin NC:

– Open loop control

– Closed loop control

16Sistem Manufaktur


UNIJOYO

NC SYSTEM ELEMENTS

17Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Mesin NC

• Open loop:

– Menggunakan stepper motor

– MCU mengeluarkan sinyal pada motor untuk bergerak seseuai

dengan jumlah putaran motor yang diinginkan.

– Sesuai dengan pemotongan yang diinginkan dilakukan beberapa

gerakan motor untuk menggerakkan tool, dll.

– Posisi motor ditentukan dari berapa banyak sinyal sudah

dikirimkan

– Sangat sederhana, murah, perawatan mudah tetapi tidak bisa

mengecek error yang terjadi

– Cocok untuk mesin kecil yang membutuhkan tenaga kecil dan

akurasi produk rendah

18Sistem Manufaktur


UNIJOYO

STEPPING MOTORS

19Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Mesin NC

• Closed loop:

– Menggunakan DC motor (servo motor)

– Memungkinkan pergerakan motor pada arah berlawanan

dengan cepat

– Dipakai juga sensor (resolver) untuk mengendalikan pergerakan

motor

– Sensor ini berperan sebagai feedback untuk memberitahu posisi

aktual dari motor dan membandingkan dengan posisi target.

– Penyimpangan yang terjadi akan disesuaikan segera dengan

mengatur pergerakan motor

– Digunakan untuk mesin yang besar dan akurasi tinggi

20Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Sistem

Koordinat

• Pergerakan motor akan

ditentukan oleh

koordinat posisi

• Standarisasi yang

dipakai dalam sistem

koordinat adalah

koordinat x, y, z, sbb:

21Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Dasar Pemrograman

• Part programming membuat program pergerakan tool

untuk mendapatkan bentuk geometri yang diinginkan

• Perlu ditentukan reference point sebagai origin atau asal

tool mulai bergerak.

– Ditentukan pada saat set-up

– Disebut juga floating zero

• Pergerakan tool dapat dilakukan:

– Absolute positioning: tujuan pergerakan selalu dibandingkan

dengan reference point

– Incremental positioning: tujuan pergerakan dibandingkan

terhadap posisi akhir tool.

22Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Bentuk kendali gerakan

23Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Mesin CNC

• Pengendalian numerik dilakukan dengan

mikroprosesor (komputer)

• Penggunaan komputer memungkinkan:

– Part program storage memory

– Part program editing

– Part program downloading and uploading

– Part program simulation tool path

– Additional part programming facilities

– Tool life management, etc.

24Sistem Manufaktur


UNIJOYO

OPERATIONAL FEATURES of CNC MACHINES

25Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Mesin CNC

• Pengendalian dengan cara CNC banyak

dimanfaatkan untuk berbagai otomasi

lebih jauh

• Otomasi ini memungkinkan lead time

manufaktur yang lebih pendek

• Lead time yang pendek memungkinkan

produktivitas dan delivery time yang cepat.

26Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Mesin CNC

• Penambahan ATC dan APC

• ATC (Automatic Tool

Changer): penempatan satu

set tools yang memungkinkan

penggantian tool dengan cepat

• APC (Automatic Pallet

Changer): penempatan

beberapa pallet yang bisa

diganti-ganti secara otomatis

ATC

APC

27Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Mesin CNC

• Mesin-mesin berbasis CNS lain yang

penting:

– CNC turning center

– EDM (electric discharge machine)

– CMM (coordinate measuring machine

– Flame cutting

– Grinding, etc.

28Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CNC TURNING

29Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CNC MILLING

30Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CNC LASER CUTTING

31Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CNC PLASMA CUTTING

32Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CNC PRESS

33Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CNC RAPID PROTOTYPING

34Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Pengembangan

• Mesin-mesin yang ada

biasanya memiliki 3 axis

• Untuk menghasilkan bentuk-

bentuk yang rumit dikenal juga

mesin-mesin 5 axis

35Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Pengembangan

• Mikroprosesor berbasis 32 BIT:

meningkatkan kecepatan prosesor

sehingga memungkinkan:

– Sculptured shape

– Memperpendek proses eksekusi sehingga

memungkinkan tambahan ATC, APC, 5 axis

– Eiditing program cepat

– Penambahan fitur baru pada mesin

36Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Non-Traditional Machining

• Kelompok machining yang tidak menggunakan pahat

dalam melakukan material removal

• Material removal dilakukan dengan menggunakan antara

lain :

– Cairan (air atau cutting fluid yang lain) yang diberikan tekanan

tinggi sehingga dapat melakukan pemotongan; biasa dipakai

untuk material non-logam

– Ultrasonik: tools digetarkan pada frekuensi ultrasonik untuk

dipakai melakukan pemotongan

– Thermal: menggunakan energi panas untuk melakukan material

removal; contoh EDM (electric discharge machining)

– Chemical, electrical

37Sistem Manufaktur


UNIJOYO

FMS

• A series of automatic machine tools or

items of fabrication equipment linked

together with an automatic material

handling system, a common hierarchical

digital pre-programmed computer control

and provision for random fabrication of

parts or assemblies that fall within

predetermined families

38Sistem Manufaktur


UNIJOYO

FMS

• Dapat mengerjakan sekelompok

komponen sekaligus dengan changeover

yang cepat

• Perpindahan pembuatan antar komponen

dilengkapi dengan sistem material

handling sehingga dapat dilakukan

dengan cepat

• Fleksibilitas sangat ditentukan program

dan jadwal pembuatan komponen

39Sistem Manufaktur


UNIJOYO

FMS

• FMS terdiri dari:

– Work station:

• CNC machine tools

• Assembly equipment

• Measuring equipment

• Washing station

– Material Handling Equipment:

• Load/unload station

• Robot

• AGV

• AS/RS

– Tool system:

• Tool seeting station

• Tool transport system

– Control system

• Monitoring equipment

• network

FMS Control

Work StationWorkpiece

HandlingTool Supply Waste Disposal

40Sistem Manufaktur


UNIJOYO

FMS

• Persoalan yang dihadapi:

– Menentukan jenis-jenis komponen yang akan

dibuat beserta batch produksinya.

– Menentukan alokasi resource yang harus

disediakan: tools, pallet, fixture

– Loading problem: mengalokasikan

pembuatan part pada workstation yang ada

41Sistem Manufaktur


UNIJOYO

FMC

• Flexible Manufacturing Cell: A group of related machines that perform a particular process or step in alarger manufacturing process

• Sering juga dikelompokkan sebagai sel terintegrasi dan otomatis sebagai perbandingan dengan sel tradisional yang bersifat stand-alone

• Dalam cell terdapat beberapa CNC disertai dengan alat handling material

• Blok dari FMS

• Banyak keuntungan yang diperoleh dari FMS bisa diperoleh tetapi memiliki biaya investasi yang lebih rendah

42Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Fixed High-Volume Automation

• Untuk produksi dengan production rate tinggi (mass

production); umur hidup panjang; labor content rendah

• Dikenal juga sebagai Detroit-type automation

• Fasilitas bersifat fixed dan fully automatic

• Dihubungkan oleh sebuah mekanisme transfer material

yang efisien (konveyor, dll)

• Dikenal dua bentuk:

– In-line fixed automation

– Rotary Fixed automation

43Sistem Manufaktur


UNIJOYO

BATCH MANUFACTURING

IS A DOMINANT MANUFACTURING ACTIVITY IN THE WORLD,

GENERATING A GREAT DEAL OF INDUSTRIAL OUTPUT

IT ACCOUNTS

60% - 80%

OF ALL MANUFACTURING ACTIVITIES

44Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CHARACTERISTICS OF

BATCH MANUFACTURING:

High level of product variety

Small manufacturing lot size

45Sistem Manufaktur


UNIJOYO

WHAT IS GROUP TECHNOLOGY?

Group technology (GT) is a philosophy that implies the

notion of recognizing and exploiting similarities in three

different ways:

1. By performing like activities together

2. By standardizing similar tasks

3. By efficiently storing and retrieving information

about recurring problems

46Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Large manufacturing system can be

decomposed into smaller subsystems of part

families based on similarities in

1. design attributes and

2. manufacturing features

47Sistem Manufaktur


UNIJOYO

DESIGN ATTRIBUTES:

• part configuration (round or prismatic)

• dimensional envelope (length to diameter

ratio)

• surface integrity (surface roughness,

dimensional tolerances)

• material type

• raw material state (casting, forging, bar

stock, etc.)

48Sistem Manufaktur


UNIJOYO

PART MANUFACTURING FEATURES:

• operations and operation sequences

(turning, milling, etc.)

• batch sizes

• machine tools

• cutting tools

• work holding devices

• processing times

49Sistem Manufaktur


UNIJOYO

An essential aspect of the integration

of CAD and CAM is the integration of

information used by engineering and

manufacturing and all the other

departments in a firm.

50Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Group technology emphasis on part

families based on similarities in

design attributes and manufacturing,

therefore GT contributes to the

integration of CAD and CAM.

51Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CELLULAR MANUFACTURING

Cellular manufacturing is an application of

group technology in manufacturing in

which all or a portion of a firm’s

manufacturing system has been converted

into cells.

52Sistem Manufaktur


UNIJOYO

CELLULAR MANUFACTURING

A manufacturing cell is a cluster of

machines or processes located in close

proximity and dedicated to the

manufacture of a family of parts.

The parts are similar in their processing

requirements, such as operations,

tolerances, and machine tool capacities

53Sistem Manufaktur


UNIJOYO

Functional and cellular layouts of an electronics plant:

otomasi proses manufaktur - · pdf filelantai pabrik • produk yang dibuat hanya ......

Documents