pemeliharaan peran6kat elektronika · web viewdisain reliabilitas agar lebih jelas urutannya dapat...

TEKNIK DAN MANAJEMEN PEMELIHARAAN PERANGKAT ELEKTRONIKA

2. MANAJEMEN RELIABILITAS (RELIABILITY MANAGEMENT)

Memahami Fungsi Mamajemen Reliabilitas dengan membuat Penekanan pada

cost effectiveness, Ukuran dan kompleksitas sistem, Syarat-syarat reliabilitas

yang ketat pada spesifikasi disain. Kompetisi dan deadline yang ketat

berhubungan dengan penyelesaian suatu proyek.

MAINTENANCE AND REPAIR


BAB 2

MANAJEMEN RELIABILITAS (RELIABILITY MANAGEMENT)

2.1. FAKTOR-FAKTOR DALAM PROGRAM MANAJEMEN RELIABILITAS YANG EFEKTIF

Tujuan :

Penekanan pada cost effectiveness.

Ukuran dan kompleksitas sistem.

Syarat-syarat reliabilitas yang ketat pada spesifikasi disain.

Kompetisi dan deadline yang ketat berhubungan dengan penyelesaian

suatu proyek.

2.1.1. PROSEDUR UNTUK ASURANSI RELIABILITAS (RELIABILTY ASSURANCE)

A. DISAIN UNTUK RELIABILITAS

Disain reliabilitas agar lebih jelas urutannya dapat

digambarkan dengan diagram blok seperti gambar 2.1.

MAINTENANCE AND REPAIR8


Gambar 2.1. Diagram blok disain reliabilitas.Contoh beban (Stress) :

Shock

Vibrasi

Temperatur

Uap Lembab (Moisture)

Kelembaban (Humidity)

Perkiraan awal failure rate dilakukan dengan salah satu dari

teknik-teknik berikut :

Teknik Test Eksperimental : Testing protipe alat tersebut.

Keuntungan : Menjamin perkiraan reliabilitas yang baik untuk

failure rate.

Kekurangan : Mahal dan butuh waktu banyak

Teknik Random-Failure : Berdasarkan fakta bahwa failure rate

merupakan jumlah konstanta konstanta.

Harus dilakukan perkiraan failure rate

elemen-elemen pembentuknya.

Teknik Stress-Strength : Memperkirakan fungsi probability

density yang menghubungkan stress dan

strength (beban dan kekuatan)

Identifikasi mode-mode failure dan efek-efeknya.

Teknik yang digunakan dikenal dengan nama “Failure Modes and

Effects Analysis (FMEA)” (Analisa mode kerusakan dan efeknya)

Konsep-konsep yang berguna untuk memperbaiki reliabilitas alat

selama fase disain :



METODE-METODE YANG DIGUNAKAN UNTUK MEMPERBAIKI

FAIL SAFE

Pendisainan suatu peralatan sehingga kegagalan (failure)

suatu elemen tidak menyebabkan kegagalan alat tersebut.

REDUNDANCY

Lebih dari suatu item digunakan pada disain alat untuk

melakukan fungsi yang sama.

Konfigurasi yang umum : paralel dan standby

SAFETY MARGIN

Ms = Margin of safety

Sm = Minimum Strength (Kekuatan Minimum)

Ssm = Maximum Stress (Beban Maksimum)

SAFE LIFE

Penggunaan komponen yang waktu hidup tanpa rusak

(Failure free life)-nya lebih lama dari alat induknya.

DURABILITY

Pemilihan material sedemikian rupa sehingga tahan terhadap

degradasi karena faktor-faktor seperti erosi, penggunaan dan

korosi.

SIMPLICITY

Penyederhanaan perakitan



DERATING

Kondisi operasi maksimum seperti temperatur dan daya

diturunkan (derated) di bawah nilai spesifiknya.

MENSPESIFIKASI ELEMEN-ELEMEN STANDARD

Menggunakan elemen-elemen standard.

LIMITED LIFE COMPONENTS

Komponen-komponen yang umurnya terbatas diganti secara

periodik.

2.1.2. PETUNJUK-PETUNJUK UNTUK DISAINER DAN MANAJEMEN

1. Kompleksitas sistem menurunkan reliabilitasnya.

2. Data sistem dari lapangan harus dianalisa dengan hati-hati.

3. Sejumlah kompnen sederhana lebih baik dari sejumlah kecil

komponen kompleks.

4. Tentukan faktor yang mempengaruhi reliabilitas pada tahap-tahap

awal disain.

5. Tentukan dan perbaiki titik-titik lemah.

6. Memperbaiki reliabilitas sampai 99% lebih mahal, makan waktu

dan sulit dibandingkan dengan 90% atau 95%.

7. Buatlah sistem yang fleksibel.

8. Pasang display atau indikator untuk memberitahu adanya

kerusakan.

2.2. JARINGAN PARALEL (PARALLEL NETWORK)Jaringan paralel yang umumnya digunakan untuk memperbaiki

reliabilitas, sistem akan gagal jika kedua sistem tersebut gagal. Dan diagram

blok jaringan paralel dapat dilihat pada gambar 2.2.



Gambar 2.2. Jaringan paralel dengan 2 unit yang terhubung

Gambar 2.2 menunjukkan jaringan paralel, yang terdiri atas 2 unit

sistem yang independen yang terhubung secara paralel. Ini memiliki arti

bahwa jika salah satu komponen tidak dapat bekerja/gagal maka jaringan

tetap dapat bekerja dengan baik. Dengan kata lain paling tidak terdapat satu

unit yang baik, maka sistem secara keseluruhan dapat bekerja dengan baik

pula.

Gambar 2.3. Jaringan paralel dengan Critical Element C yang teridentifikasi

Pada gambar 2.3. dipilih unit 1 sebagai Critical Element C. Ketika

Critical Element C memiliki reliabilitas sebesar 100%, maka gambar 2.3

akan berubah menjadi gambar 2.4. dengan asumsi bahwa jaringan paralel

tidak pernah mengalami kegagalan.



Gambar 2.4. Jaringan paralel dengan Critical Element C dengan reliabilitas 100%

Reliabilitas sistem, Rsg, dengan nilai reliabilitas Critical Element C

sebesar 100% diberikan sebagai berikut :

Rsg = 1 – (1 – R2) (1 – R1) = 1 – (1 – R2) (1 – 1)

Rsg = 1 – (1 – R2) ( 0 )

Rsg = 1 ………… (1)

Ketika Critical Element C memiliki reliabilitas sebesar 0%, maka

gambar 2.4 akan berubah menjadi gambar 2.5.

Gambar 2.5. Jaringan paralel dengan Critical Element C dengan reliabilitas 0%

Reliabilitas sistem, Rsgb, dengan nilai reliabilitas Critical Element C

sebesar 0% diberikan sebagai berikut

Rsgb = 1 – (1 – R2) (1 – R1) = 1 – (1 – R2) (1 – 0)

Rsgb = 1 – (1 – R2) ( 1 )

Rsgb = R2 ………… (2)

Dengan mensubstitusi persamaan (1) dan persamaan (2) ke

persamaan :

Rp = RcRsg + (1 – Rc) Rsgb

Didapat :

Rp = Rc 1 + (1 – Rc) R2 …………. (3)

dengan :



Rp adalah reliabilitas jaringan paralel.

Ketika Rc = R1 maka persamaan (3) menjadi :

Rp = Rc 1 + (1 – Rc) R2 …………. (3)

Rp = R1 1 + (1 – R1) R2

Rp = R1 + R2 – R1 R2 …………… (4)

Atau sama dengan persamaan :

Rp = 1 – 1 + R1 + R2 – R1 R2

= 1 – (1 – R1) (1 – R2) …………… (5)

Sehingga untuk m unit yang independent dan tidak identik, maka

persamaan (6) dapat diturunkan menjadi :

Rp = 1 – (1 – R1) (1 – R2) … (1 – Rm) ………… (6)

Untuk m unit yang identik, persamaan tersebut menjadi :

Rp = 1 – (1 – R)m ………………… (7)

2.3. JARINGAN KOMPLEKS (COMPLEX NETWORK)

Pada jaringan kompleks, unit-unit independen dihubungkan secara

seri dan paralel. Contoh dari jaringan kompleks yang seri paralel

ditunjukkan pada gambar 2.6.



Gambar 2.6. Jaringan kompleks2.4. BENGKEL PUSAT

2.4.1. TUJUAN BENGKEL

DEFINSI :

Bengkel : Suatu tempat dimana mesin-mesin dan peralatan

diperbaiki.

Bengkel Pusat : Bengkel yang merupakan pusat dari fungsi

perekayasaan dan merupakan bagian yang. terpadu

(integral) dan vital dari bagian pemeliharaan.

TUJUAN UTAMA BENGKEL

Menyediakan pelayanan yang efisien di dalam fungsi

pemeliharaan, melalui suatu sistem formal pengendalian produksi.

FUNGSI DARI BENGKEL PUSAT

1. Permesinan (machining) atau Pembuatan (fabrication) bagian-

bagian mesin untuk pemeliharaan darurat yang tidak tersedia

dalam sediaan gudang. Hal ini biasanya merupakan peran utama

dari bengkel pusat, tujuannya untuk mengurangi waktu nganggur

selama perbaikan darurat.



2. Permesinan atau pembuatan bagian-bagian mesin untuk

pemeliharaan korektif terencana. Permintaan ini sering timbul

karena seringnya pembongkaran mesin, tampak adanya keausan

dan kebutuhan untuk mengganti atau mereparasi komponen, atau

reparasi untuk benda-benda yang penyimpanannya di gudang

sebagai suku cadang tidak dilakukan karena alasan ekonomis.

3. Reparasi sub-rakitan, unit cadangan, termasuk suku cadang untuk

sediaan gudang.

4. Modifikasi kilang, mesin, dan pekerjaan-pekerjaan yang

diperlukan untuk penyusunan tata letak pabrik, lini produksi dan

sebagainya.

5. Pekerjaan konstruksi barang modal yang mungkin meliputi juga

pembuatan mesin produksi khusus atau kilang yang. dirancang

oleh perusahaan. Pekerjaan ini tidak dikontrakkan keluar karena

pertimbangan rahasia perusahaan.

6. Bermacam-macam pekerjaan non-pemeliharaan dan non-kapital.

Misalnya pembangunan kantor akomodasi sementara, pembuatan

kios-kios untuk pameran perdagangan dan pekerjaan lain yang

mirip.

Bila suatu perusahaan telah terhitung besar dan memerlukan bengkel

yang lebih besar dan terpisah, maka hendaknya berdasarkan pertimbangan

berikut :

1. Jaraknya dari unit produksi

2. Ruang lingkup reparasi yang. perlu dikerjakan oleh bengkel. Hal ini

sangat tergantung pada besarnya industri, ringan, menengah atau berat.

3. Tingkat pemakaian mesin dalam bengkel kecil

4. Tingkat penyeliaan bengkel.



2.4.3. STRUKTUR ORGANISASI

Contoh umum struktur organisasi bengkel pusat pada sebuah

perusahaan yang beroperasi berdasar prinsip sentralisasi (diterapkan

pada perusahaan menengah dan besar) :

MANAJER PEREKAYASAAN BENGKEL

Membawahi :

1. Kepala Bagian Sipil

Seksi Sipil dan Bangunan

2. Insinyur Bengkel Mesin

Bengkel Fabrikasi dan Rakitan

Bengkel Mesin

3. Insinyur Listrik

Seksi Listrik

Seksi Instrumentasi dan Elektronika

4. Insinyur Perencanaan

Pengendalian Produksi

5. Insinyur Angkutan

Pengangkutan dan Pengangkatan

6. Administrasi

Personalia, Pembiayaan dan perhitungan biaya bengkel, Juru

Tik, Bagian gambar dan perpustakaan teknik.

7. Insinyur Proyek



Pemasangan baru, penyusunan ulang pabrik, rencana

panduan, bagan perintis.

8. Insinyur Pelatihan

Pusat pelatihan magang.

Sentralisasi pada bengkel pusat : Mengatur para Staf dari

bengkel pusat untuk beroperasi di bengkel pusat bila jasa

mereka tidak dibutuhkan di lapangan.

2.4.4. PENGENDALIAN PRODUKSI

Reputasi bengkel ditentukan pada kemampuannya membuat

barang tepat pada waktunya atau sebelumnya, dengan standar kualitas

yang. bisa diterima oleh pelanggannya. Terkadang pertimbangan

biaya menjadi kurang penting dibanding dengan elemen ‘tepat waktu.

Bertambahnya aliran pekerjaan untuk menyelesaikan tugas

tepat waktu memerlukan penggunaan suatu sistem formal

pengendalian produksi, dengan tujuan utama untuk menjamin agar

pekerjaan yang. diterima oleh bengkel dapat diselesaikan pada waktu

dan hari yang. telah ditentukan.

Pengendalian produksi harus dipandang sebagai pusat syaraf

fungsi bengkel. Dia menerima informasi mengenai apa yang harus

diperbaiki atau yang dibuat, kapan harus dikerjakan. Kemudian dia

mengolah informasi ini, mengeluarkan instruksi dan saran, menjamin

umpan balik ke pelanggan mengenai instruksi ini serta mengambil

tindakan yang. perlu.

FUNGSI UTAMA DARI PENGENDALIAN PRODUKSI

1. Penggunaan maksimum fasilitas bengkel, termasuk orang dan

mesin.



2. Memperkirakan kebutuhan tenaga kerja dan mesin dimasa yang.

akan datang, termasuk penerimaan pekerjaan dari luar ketika (1)

rendah.

3. Pengadaan bahan dan jasa khusus dari luar, jika diperlukan.

4. Menunjukkan kemampuan potensial ke masa depan untuk barang,

modal dan pekerjaan proyek, memajukan hal yang sama dalam

pertimbangan utama terhadap beban pekerjaan pemeliharaan.

5. Menyerahkan tanggal penyelesaian pekerjaan yang realistik.

6. Memperkirakan biaya sebagaimana diminta.

Contoh dari departemen pengendalian produksi yang ada di

industri seperti pada gambar 2.7.

Gambar 2.7. Contoh Departemen Pengendalian Produksi

2.4.5. PERENCANAAN DAN KEMAJUAN

Tanggung jawab pengendalian produksi dibagi lagi menjadi

seksi-seksi yang. terpadu secara keseluruhan. Harus ada Seorang

Insinyur Perencanaan yang bertanggungjawab terhadap seksi

perencanaan dan kemajuan.

FUNGSI INSINYUR PERENCANAAN ADALAH :



1. Menerima atau menolak pekerjaan barang modal atau proyek untuk

menjaga kontinuitas produksi oleh seluruh sumber sementara

memberikan penyerahan barang sesuai prioritas.

2. Memberikan informasi mengenai prioritas ke manajemen bengkel

sehubungan dengan barang modal, proyek dan pekerjaan

pemeliharaan.

3. Berhubungan dengan insinyur pemeliharaan dan proyek untuk

alokasi jangka panjang kapasitas-kapasitas yang diperlukan untuk

pemberhentian besar-besaran dan konstruksi atau proyek

penyusunan ulang.

4. Memelihara catatan-catatan yang menunjukkan pencapaian

bengkel dalam bentuk efisiensi dan perkiraan beban yang. akan

datang.

5. Memberikan pandangan mengenai keperluan kerja lembur jika

terjadi beban berlebih.

6. Mengontrakkan sebagian pekerjaan jika kebutuhan bengkel

bertambah.

2.5. PERENCANAAN RELIABILITAS SISTEM

DEFINISI SISTEM ELEKTRONIKA

"suatu peralatan yang dibentuk oleh bagian komponen yang saling

berhubungan satu dengan yang lainnya secara lengkap dan teratur,”

Setiap instrumen elektronik atau suatu peralatan elektronik dapat

dipandang sebagai suatu sistem. Sebagai contoh, diagram blok audio

frequency (AF) Signal Generator ditunjukkan dalam Gambar 2.8.

Sistem generator tersebut secara keseluruhan terdiri dari blok

rangkaian sub sistem yang berbeda-beda yaitu, oscillator, amplifier,



squarer, attenuator dan power supply. Agar sistem secara keseluruhan

dapat bekerja dengan baik maka masing-masing subsistem harus bekerja

dengan benar.

Penggambaran sistem dengan diagram blok lengkap merupakan

bantuan yang diperlukan dalam mengatasi gangguan. Suatu sistem dapat

mencakup instrumen-instrumen itu sendiri atau bagian-bagian yang

terpisah dari suatu peralatan, maupun beberapa instrumen yang saling

berhubungan dan secara keseluruhan menampilkan fungsi tertentu.

Gambar 2.8. Diagram Blok AF Generator

TUJUAN PEMELIHARAAN

“Untuk mencapai tingkat memuaskan dari availability sistem dengan

biaya yang pantas dan efifiensi maksimum”

dengan:`

MTBF = waktu rata-rata diantara kerusakan

MTTR = waktu rata-rata perbaikan



Untuk mencapai nilai availability yang tinggi yaiu mendekati satu,

MTTR harus rendah, yang berarti bahwa sistem tersebut dapat dipelihara

dengan mudah.

MAINTAINABILITY (KEMAMPUAN PEMELIHARAAN)

“Kemungkinan suatu sistem yang rusak dikembalikan pada kondisi

kerja penuh dalam suatu perioda waktu yang telah diberikan”

UKURAN MAINTAINABILITY ()

Waktu rata-rata untuk memperbaiki maintainabtlity dan kecepatan

perbaikan.

MAINTAINABILITY:

t = waktu yang diizinkan untuk pemeliharaan

Contoh:

Suatu sistem memiliki waktu rata-rata untuk perbaikan setiap

kerusakan adalah 2 jam. Hitung Maintainability bila waktu yang diizinkan 4

jam!

Penyelesaian :

Kemungkinan Maintainability dari sistem kembali kepada keadaan

kerja dalam waktu 4 jam adalah 0,865 (86,5%). Dengan cara yang sama

nilai reliabilitas sistem dapat dihitung untuk waktu kerja yang diberikan,

dan nilai-nilai Maintainability juga dapat diperkirakan.



Kedua hal di atas merupakan kemungkinan keberhasilan yang

dihitung untuk waktu yang diberikan. Waktu t untuk reliability adalah

perioda kerja sistem, dan waktu t untuk maintainability adalah waktu

pemeliharaan yang diizinkan. Perkiraan maintainability menyangkut

mengenai penentuan nilai MTTR sistem.

MTTR (Mean Time to Repair) adalah waktu rata-rata yang dipakai

untuk memperbaiki setiap kerusakan dalam sistem dan untuk menentukan

hal-hal yang sulit dipahami. Pendekatan yang menguntungkan bagi seorang

perancang untuk menuju nilai MTTR yang tepat adalah memperhatikan

dengan teliti setiap komponen, membuat panel-panel display kesalahan dan

memperlengkapi dengan fasilitas tes internal.

2.5.1. PRINSIP-PRINSIP PEMELIHARAAN

Kebijaksanan pemeliharaan yang sesuai untuk suatu sistem

tertentu, bergantung pada beberapa faktor seperti tipe sistem, tempat

dan kerjanya sistem, kondisi lingkungan, serta tingkat reliability dan

availability sistem yang diinginkan . Ini semuanya berkaitan erat

dengan keahlian dari staf pemeiiharaan dan perlengkapan komponen.

Kebijaksanaan pemeliharaan tipe tertentu suatu sistem dapat

mencakup program detail tentang kalibrasi ulang dan langkah-

langkah pencegahan.

Kalibrasi ulang untuk instrumen-instrumen ukur seperti

oscilloscope ataupun DVM sering dilakukan dalam interval waktu 90

hari, dan merupakan tipe pemeliharaan untuk pencegahan

kerusakan, karena pengerjaan kalibrasi merupakan pemerikasaan

yang pertama adanya drift untuk beberapa parameter atau

karakteristik dari spesifikasi pabrik, sehingga menyebabkan

penampilan instrumen ukur menyimpang dari batas toleransinya.



Dalam prakteknya untuk kalibrasi ulang tidak ada komponen yang

diganti.

2.6. SPESIFIKASI

TUJUAN :

Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami arti dan fungsi

spesifikasi suatu device dan sistem elektronika

Sebelum dapat dinyatakan bahwa sebuah instrumen cocok untuk

digunakan beberapa pengukuran atau komponen dapat dipakai untuk

pekerjaan sendiri, karakteristik yang penting secara detail dari instrumen

atau komponen sudah diketahui.

DEFINISI SPESIFIKASI:

"Deskripsi terperinci yang diinginkan dari karakteristik sebuah

device, peralatan, sistem, produk atau proses”

Contoh :

Sebuah generator signal ingin digunakan untuk laboratorium umum.

Karakteristik yang diinginkan adalah:

Tabel 2.1. Spesifikasi Generator Signal



2.6.1. BATAS-BATAS

BATAS-BATAS DAPAT DITULIS

Jika Toleransi + dan - sama

a. 400Hz 10%

b. 400Hz 40 Hz

c. Minimum 360 Hz, tipikal 400 Hz, maksimum 440 Hz.

d. Tidak lebih kecil 360 Hz dan tidak lebih lebar 440 Hz

e. Diantara 360 Hz dan 440 Hz.

f. Lebih kecil dari 440 Hz dan tebih besar dari 360 Hz.

Jika Toleransi + dan - tidak sama

a. 400 Hz +12% -2,5%

b. 400 Hz +458Hz -10Hz

c. Tidak lebih kecil 390 Hz dan tidak lebih besar 448 Hz.

d. Tidak boleh dengan simbol >.

Secara praktis engineering sebagai perancang menggunakan

komponen lebih efektif dan biaya rendah untuk aplikasinya.

Umumnya komponen yang digunakan industri elektronik dibagi

tiga group :

Bagian Mekanik : Metal Chasis, Kawat, PCB, Konektor, Plug dan

Soket

Komponen Pasif : Resistor, Kapasitor, Induktor

Komponen Aktif : Dioda, Transistor, Tyristor, FET, IC, dan Tabung.



TIPIKAL FORMAT SPESIFIKASI KOMPONEN DAPAT DIBAGI DALAM SEKSI-SEKSI :

a. Device, type dan family

b. Diskripsi device dan pemilihan aplikasi

c. Gambar outline yang menunjukkan dimensi mekanik dan

hubungannya.

d. Karakteristik kelistrikan dan nilai batas maksimum absolut dari

tegangan, arus dan daya.

e. Data elektrikal lengkap termasuk gambar-gambar grafik dan

kurva karakteristik.

f. Metoda pabrikasi yang detail

g. Gambar dari reliabilitas atau FR

ASPEK YANG PENTING SELAIN HARGA

a. Dimensi pisik, panjang, diameter, ukuran.

b. Range Resistasi, minimum dan maksimum.

c. Seleksi toleransi, maksimum dan minimum.

d. Power Rating, maksimum power (Watt) -> Temperatur 70C.

e. Temperature Coefficient.

f. Voltage Coeficient.

g. Maximum Working Voltage

h. Voltage proff, tegangan maximum antara Resistor body dan

extemal conductor.

i. insulation Resistor.

j. Soldering effect.



k. Loaof Life stability, perubahan resistansi setelah waktu operasi

pada beban penuh dan 70C waktu operasi biasanya 1000 jam.

l. Shelf stabifity, perubahan resistansi selama penyimpangan.

m. Noise, noise kelistrikan disebabkan oleh pemakaian tegangan

yang dikenakan pada resistor [V/V].

n. Hot Spot Temperatur

CONTOH DATA YANG UMUM UNTUK TRANSISTOR

Karakteristik umum dari sebuah transistor yang data teknisnya

sebagai spesifikasi dapat dilihat pada tabel 2.2. Perhatikan Parameter

beserta kondisi-kondisi yang sangat berpengaruh terhadap nilai dari

parameter yang ditampilkan.

Tabel 2.2. Parameter Transistor

2.6.2. SPESIFIKASI PENAMPILAN(PERFORMANCE SPESIFICATSONS)

Spesifikasi penampilan umumnya mempunyai format standar

a. Diskripsi dan nomor tipe



b. Electrical data (data kelistrikan)

1. Main Characteristics

Misal : Output, level tegangan, frekuensi, impedansi, range

akurasi, distorsi, temperatur.

2. Power

a. Main voltage : 110 V, or 220 V, single phase

b. Frekuensi : 40 Hz - 60 Hz

c. Power : 200 VA.

3. Data Keperluan Khusus

a. Range temperature kerja

b. Klasifikasi kelembaban

c. Test Vibrasi

d. Gambar untuk MTBF

4. Data Mekanik

Dimensi dan berat.

2.6.3. SPESIFIKASI TEST

DEFINISI : Informasi yang diperlukan untuk test, service, instalasi

BENTUK URUTAN DARI SPESIFIKASI TEST

a. Titel, Nomor tipe instrument, nomor seri, tanggal dan keterangan

b. Daftar peralatan test

c. Kontinuitas insulasi dan cek resistansi (power off).

d. Tegangan dan pengaturan level signal, pengukuran dan recording

pada sub-rakitan individu (sebelum test akhir dengan power on)

e. Sistem atau test penampilan instrumen.

f. Soak test, kadang-kadang disebut BURN-IN TEST



2.6.4. TUGAS LATIHAN

Buat daftar spesifikasi penampilan dan spesifikasi test untuk

instrumen ukur berikut minimal 10 aspek :

1. Oscilloscope dual beam

2. Power Supply

3. Amplifier

4. Multimeter Analog dan Digital

5. Generator fungsi

6. Generator Pulsa

7. Logic Analyser

8. Frequency Counter

9. XY Recorder

10. RLC Bridge

2.7. RELIABILITAS

TUJUAN : Mengetahui dan memahami fungsi reliabilitas, menentukan

reliabilitas sistem elektronika yang berdasarkan kegagalan spesifikasi komponen

Untuk meningkatkan kemampuan pemeliharan Dan reliabilitas sistem

2.7.1. KONSEP DASAR PENENTUAN RELIABILITAS SISTEM

DEFINISI RELIABILITAS :

Kemampuan sebuah item untuk melaksanakan fungsi yang

dipersyaratkan (tanpa kegagalan) di bawah suatu kondisi

yang ditentukan dalam periode waktu tertentu



Misalkan : Reliabilitas sebuah mesin, dikatakan "reliable" atau

"dapat dipercaya", apa sebenarnya yang

dimaksudkan? sampai dimana tingkat kepercayaan

yang sebenarnya?

Jawabnya : cukup, baik atau istimewa.

Kata reliabilitas digunakan dalam arti keteknikan, harus

mempunyai arti yang jelas dan harus dapat menyatakan suatu

angka atau persentase.

Reliabilitas sebuah mesin mungkin dapat dinyatakan 0,99

selama operasi 1000 jam di bawah suatu kondisi operasi yang

dinyatakan dengan jelas (misal temperatur, kelembaban, dan

seterusnya)

Reliabilitas selalu bersangkutan dengan "Kegagalan", maka

untuk memberikan gambaran yang lebih lengkap tentang reliabilitas

harus mempelajari tentang kegagalan baik kegagalan komponen

maupun kegagalan sistem.

DEFINISI KEGAGALAN :

Akhir kemampuan sebuah item untuk melaksanakan fungsi

yang dipersyaratkan

KEGAGALAN DAPAT DIDEFINISIKAN LEBIH LANJUT BERGANTUNG PADA

1. TINGKATKEGAGALAN

Apakah item itu hanya menyimpang dari spesifikasi atau item itu

sama sekali rusak



2. PENYEBAB KEGAGALAN

Salah pemakaian ataukah ada kelemahan-kelemahan yang

melekat pada item itu ?

3. RATING atau WAKTU KEGAGALAN

Akhir kemampuan sebuah item untuk melaksanakan fungsi

yang dipersyaratkan

Tiba-tiba ataukah berangsur-angsur?

KEGAGALAN DAPAT DIURAIKAN LAGI MENJADI :

1. TINGKAT KEGAGALAN

a. Kegagalan sebagian

Kegagalan yang diakibatkan oleh deviasi karakteristik

atau beberapa karakteristik atau parameter-parameter diluar

batas yang dispesifikasikan, tetapi tidak menyebabkan sama

sekali kekurangan spesifikasi yang dipersyaratkan.

b. Kegagalan total

Kegagalan-kegagalan yang disebabkan oleh deviasi

karakterisik diluar batas-batas spesifikasi, menyebabkan

kekurangan pada fungsi yang dipersyaratkan.

2. SEBAB-SEBAB KEGAGALAN

a. Kegagalan salah pakai

Kegagalan yang mempunyai ciri-ciri adanya tekanan-

tekanan diluar kemampuan yang dispesifikasikan bagi item

tersebut

b. Kegagalan kelembaban yang melekat



Kegagalan yang mempunyai ciri-dri adanya kelemahan

yang melekat pada item itu sendiri, bila mengalami tekanan

resistansi masih dalam batas kemampuan yang dinyatakan bagi

item itu.

3. WAKTU DARI KEGAGALAN

a. Kegagalan tiba-tiba

Kegagalan yang tidak dapat diduga sebetumnya sebelum

diuji.

b. Kegagalan berangsur-angsur

Kegagalan yang dapat diharapkan sebelumnya dengan

terlebih dahulu mengujinya.

4. KOMBINASI DARI KEGAGALAN

a. Kegagalan Catastropic

Kegagalan yang baik mendadak maupun sepenuhnya

kedua-duanya sekaligus.

b. Kegagalan Degradasi

Kegagalan berangsur-angsur dan sebagian kedua-duanya

sekaligus.

Reliabilitas dapat diperbaiki dengan menggunakan

Rangkaian Terintegrasi (IC : Integrated Circuit).

KEUNTUNGAN MENNGUNAKAN IC DALAM SISTEM ELEKTRONIKA TERHADAP RELIABILITAS :

Memungkinkan sirkit seiengkapnya terisolasi dari tekanan luar,

seperti kelembaban, kejutan dan temperatur.



Sambungan dengan solderan, plug dan socket digantikan oleh

sambungan di dalam kapsul pembungkusnya.

2.7.2.FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI RELIABILITAS PERLENGKAPAN.

Berbagai tingkatan dalam siklus kehidupan insfrumen

elektronik dibagi atas empat bagian:

a. Rancangan dan Pengembangan.

b. Produksi.

c. Penyimpanan dan transportasi.

d. Operasi.

Pada tingkat merancang, suatu spesifikasi reliabilitas harus

dipersiapkan sehingga membentuk angka-angka reliabilitas yang

ditargetkan. Setiap langkah, para ahli rancang akan digiring ke arah

angka target ini.

Langkah-langkahnya :

Memilih komponen yang tepat,

Merancang sirkit-sirkit sehingga tidak dari tekanan yang tidak

seharusnya (tidak pada tempatnya) bekerja pada komponen.

Ini dimaksudkan analisis tekanan dan kegagalan terdiri atas

penelitian kemungkinan kegagalan komponen dalam sirkit yang

dianjurkan. Komponen-komponen tentu saja akan ditinjau kembali

ratingnya agar didapatkan reliabilitas yang baik.

Biaya reliabilitas yang sesungguhnya dalam memilih suatu

produk terdiri atas biaya modal (nilai pembelian) dan biaya operasi



serta pemeliharaan. Hal yang terakhir tersebut itu setelah beberapa

tahun sering kali melampaui modal dan bergantung sekali pada

reliabilitas.

2.8. FAILURE RATE (FR, KECEPATAN KEGAGALAN)

Studi tentang reliabilitas pada hakekatnya adalah studi tentang

kegagalan komponen-komponen dan sistem. Uji coba perlengkapan

dilapangan dapat digunakan untuk mendapatkan data pada kecepatan

kegagalan (FR), tetapi untuk ramalan reliabilitas, seorang perancang perlu

mengetahui dengan keyakinan tentang kecepatan kegagalan dari tiap-tiap

tipe komponen yang membentuk sistem.

MENGAPA KOMPONEN-KOMPONEN HARUS GAGAL ?

Bahwa semua barang buatan manusia mempunyai batas umur.

Apapun barang itu, keausan dan tekanan yang bekerja padanya, pada suatu

waktu akan menyebabkan barang-barang itu rusak atau gagal.

UNTUK KOMPONEN ELEKTRONIK, TEKANAN-TEKANAN ITU DISEBABKAN :

a. Kondisi Operasi Rancangan.

Tegangan, arus yang terpasang padanya, daya yang disipasikan

dan tekanan- tekanan mekanis yang disebabkan oleh metoda montase.

b. Kondisi-kondisi lingkungan.

Temperatur tinggi atau rendah, siklus temperatur kelembaban

yang tinggi. Getaran dan kejutan mekanis, tekanan tinggi atau rendah.

Atmosfir yang menimbulkan perkaratan. Radiasi debu, serangan

serangga atau jamur.



DERATING

Metoda untuk memperpanjang umur komponen dengan

mengoperasikan jauh di bawah batas-batas nilai arus, tegangan dan

daya (Juga banyak dipergunakan untuk mengurangi kegagalan)

2.8.1. PERIODA KECEPATAN KEGAGALAN

a. BURIN-EARLYFAILURE

Periode awal dari kecepatan kegagalan yang tinggi.

b. RANDOM FAILURE PERIOD USEFUL LIFE(Umur yang berguna)

Periode kecepatan taraf kegagalan berakhir dan mencapai nilai

yang konstan. Merupakan perioda yang paling menarik perhatian

karena diwaktu itu kegagalan (kerusakan) sama sekali random, yaitu

hanya disebabkan oleh suatu hal yang kebetulan saja.

Kalau test diteruskan di atas periode "Useful L'ife", maka

akan terlihat adanya kenaikan berangsur-angsur dalam kecepatan

kegagalan karena dioda-dioda telah gagal satu persatu karena proses

ketuaan dan ini disebut perioda "Wear Out".

Apabila dioda-dioda dipergunakan dalam suatu pantangan yang

menuntut tingkat reliabilitas yang tinggi efek "Eariy Failure" dan

dapat diemilinasi dengan preaging terhadap semua produksi dalam

suatu kurun waktu pendek (misal 100 jam), kemudian mengunakan

dioda-dioda yang lulus dalam uji coba itu.

Untuk lebih jelasnya tentang perioda kegagalan acak, umur

yang berguna dapat ditunjukkan pada Gambar 2.1 yang menunjukkan

kecepatan keggalan (FR) versus waktu. Disini ada tiga periode yaitu

burn-in, usefull periode dan wear aut periode.



Gambar 2.9. Kecepatan Kegagalan versus waktu

Wear Out dapat diperlambat dengan memperbaiki rancangan,

mengganti bahan-bahan, dan melaksanakan kontro! yang lebih

cermat terhadap produksi, tetapi cara ini mungkin sangat mahal.

Kegagalan random selama pemakaian dapat dikurangi dengan

mengoperasikan dioda-dioda pada daya yang lebih rendah (yaitu

melaksanakan DERATING terhadap dayanya)

2.8.2. KECEPATAN KEGAGALAN (FR: FAILURRATE)MENGHITUNG FR

Misalkan sesudah burn-in, dari 400 buah dioda 5 buah gagal

sesudah 1000 jam, maka kecepatan kegagalan rata-rata adalah:

FR = 125 % per 1000 jam

FR dapat juga dinyatakan dengan kegagalan perjam :



atau

FR dapat didefinisikan sebagai banyaknya kegagalan per

banyaknya jam komponen.

FR dioda pada contoh di atas adalah 1,25 x 10 -5/jam

(perkiraan terbaik). Sepintas nilai FR itu tampaknya merupakan

rendah dan pada kenyataannya, kalau satu buah dioda

digunakan nilai rata-ratanya (MEAN TIME TO FAIL, MTTF)

adalah :

Jika dari 100 dioda itu digunakan untuk membuat sebuah

decoder dan dalam panel itu sebuah dioda mengalami kegagalan,

yang berarti kegagalan panel itu pula, maka kesempatan kegagalan

panel menjadi 100 kali lebih besar, yaitu 1,25 x 100 x 10-5 dalam

setiap jam karena itu nilai MTBF (MEAN TIME BETWEEN

FAILURE) panel adalah :

Makin banyak suatu sistem menggunakan komponen makin

besar kesempatan untuk gagal. Perhatikan bahwa angka untuk MTBF

adalah nilai rata-rata, dengan kata lain, waktu antara kegagalan akan

dijumpai dalam praktek , 28 hari, 36 hari, 29 hari, 40 hari, 26 hari dan 42

hari dalam kurun waktu 200 hari.



Apa yang diberikan oleh MTBF adalah sebuah ramalan testing waktu

rata-rata sebuah sistem kerja sebelum mengalami kegagalan.

Istilah MTTF secara normal diterapkan pada item-item yang tidak

dapat direparasi, sedangkan, MTBF digunakan pada item itu yang dapat

direparasi

2.8.3. MTBF (MEAN TIME BETWEEN FAILURE) SUATU SISTEM

Misalkan sebuah sirkit yang sederhana menggunakan tiga buah

komponen A,B,C, kecepatan kegagalannya :

FR sistem = FR(A) + FR(B) + FR(C)

Karena itu :

Kecepatan kegagalan sebuah komponen bergantung pada :

Metoda Fabrikasinya

Lingkungan yang digunakan

Contoh menghitung MTBF sistem tertentu, misalkan, sebuah

Function Generator dengan catu daya d.c menggunakan : 30

transistor, 75 metal film resistor, 45 kapasitor, 2 switch (30 kontak), 5

potensiometer, 1 transformator (3 gulungan), 4 penyearah, 20 dioda

sinyal kecil, 2 IC linier, 3 IC digital, dan 750 titik sambung solderan.

Penyelesaian :

Perhitungan kecepatan kegagalan total untuk sistem adalah

sebagai berikut :Tabel 2.3. Perhitungan FR untuk Function Generaator



Jadi :

Analisa semacam ini akan melibatkan berjuta-juta komponen,

biayanya dapat tinggi salah satu alasan mengapa Reliabilitas itu

mahal.

Sebagai dasar untuk menghitung FR dan MTBF suatu sistem

digunakan table kegagalan yang lazim untuk komponen-komponen

umum seperti ditunjukkan pada tabel 2.4.Tabel 2.4. Angka kegagalan yang lazim untuk komponen-komponen



2.9. HUKUM EKSPONENSIAL DARI RELIABILITAS.

Apabila suatu kegagalan terjadi, yaitu kegagatan yang disebabkan

hanya oleh suatu hal yang kebetulan, maka hubungan antara reliabilitas (R)

dan kecepatan kegagalan sistem () dinyatakan dengan rumus:

t : Waktu operasi,

: Kecepatan kegagalan sistem,

e : Bilangan dasar dari natural logarithm,

R : Kemungkinan kegagalan nol dalam waktu t



Yang dimaksud dengan rumus itu adalah bahwa kemungkinan

adanya sistem tanpa kegagalan yang terjadi dalam waktu tertentu, t

merupakan fungsi eksponensial dari waktu itu. Dengan kata lain, makin

lama sistem itu dioperasikan, makin kurang reliabiiitasnya dan

kemungkinan kegagalan naik.

Perhatikan Gambar 2.3 yang merupakan plotting dari reliabilitas vs

waktu operasi.

Gambar 2.10. Plotting dari R = e-t

Grafik tersebut menunjukkan bahwa t = m, yaitu waktu operasinya

sama dengan MTBF, kemungkinan beroperasi dengan baik telah jatuh

sampai kira-kira 0,37 atau 37%.

Reliabilitasnya akan tetap tinggi, hanya kalau waktu operasi relatif pendek dibandingkan dengan MTBFContoh:

Misalkan dalam suatu sistem "NAVAL RADAR" dengan MTBF

yang ditaksir 10.000 jam.



Berapakah kemungkinan (probability)nya bekerja secara baik untuk

waktu 1000 jam, 2000 jam dan 5000 jam.

Penyelesaian :

Gunakan Rumus: R = e–t

Untuk t = 1000 jam, R = e – 1 = 0,90 (90%)

t = 2000 jam, R = e –.2 = 0,819 (81,9%)

t = 5000 jam, R = e –.5 = 0,607 (60,7%)

Reliabilitas untuk 5000 jam tidak akan diperhatikan sudah tidak

mungkin untuk mencapai reliabilitas yang sempurna, walaupun dalam suatu

periode operasi yang sangat pendek sekalipun, karena hal ini berarti bahwa

kesempatan untuk gagal adalah nol.

RELIABILITAS YANG BAIK BERGANTUNG PADA FAKTOR

Pemilihan komponen,

Derating,

Proteksi terhadap tekanan lingkungan,

Dapat tidaknya dioperasikan dan

Dapat tidaknya dlpelihara

2.9.1. TEKNIK PENINGKATAN RELIABILITAS SISTEM

REDUDANCY

Sub unit atau komponen disambungkan secara parallel

(satu on-line dan yang lain standby), sehingga kalau yang satu

gagal yang lain akan mengambil alih fungsinya.

Contoh yang baik adalah penggunaan sumber daya

"STANBY", yaitu sumber daya yang akan mencatu beban



apabila jala-jala ac padam. Dalam disain redudancy, unit-unit

umumnya tersambung paralel.

Perhatikan suatu hal yang sederhana dari dua buah unit X

dan Y disambung paralel sehingga seluruh sistem tidak akan

gagal sampai kedua unit X dan Y sendiri gagal.

Misalkan masing-masing unit mempunyai reliabilitas

dalam 1000jam.

Rx = 0,85 dan Ry= 0,75.

Ketidak reliabilitasnya, atau kemungkinan kegagalannya

dinyatakan sebagai berikut:

Karena itu :

Qx = 1 – Rx = 1 - 0.85 = 0.15

Qy = 1 – Ry = 1-0,75 = 0,25

Kemungkinan kegagalan unit-unit yang tersambung

paralel adalah hasil kali ketidak reliabilitasnya :

Qxy = Qx . Qy = 0,15 x 0,25 = 0,0375.

Jadi reliabilitas sistemnya dalam 1000 jam:

Rxy =1 – Qxy = 1 – 0,0375 = 0,9625

Redudancy dapat aktif, yaitu bilamana suatu unit standby

dihidupkan mengikuti suatu kegagalan, atau pasif yaitu jika

elemen-elemennya bersekutu membagi beban, tetapi masing-

masing dapat mencatu bebannya atau melaksankan fungsinya

secara terpisah.

Makin banyak unit-unit tersambung paralel, makin

besar reliabilitas keseluruhan sistem, tetapi biayanya sangat

tinggi



Jika unit-unit ditempatkan seri, kegagalan satu unit berarti

kegagalan seluruh unit, maka reliabilitas semakin rendah dari

masing-masing unit itu sendiri.

Reliabilitas sistem bergantung pada hasil kali reliabilitas

masing-masing

RXY = RX . RY

Untuk contoh di atas, maka:

Rxy = 0,85 x 0,75 = 0,6375.

LATIHAN

Sebuah catu daya, osilator dan amplifier semuanya digunakan dalam

sebuah sistem dalam 100 jam perioda operasi, kalau MTBFnya adalah

2000 jam,100.000 jam dan 50.000 jam.

Hitung reliabilitasnya!.

2.10. EFEK LINGKUNGAN TERHADAP RELIABILITAS

Suatu sistem bekerja, kondisi lingkungan mempunyai efek terhadap

reliabilitasnya. Hal ini akan benar sistem itu sedang bekerja (aktif), padam

(statik) atau dalam keadaan tersimpan, perhatikan Gambar 2.10.



Gambar 2.10. Bahaya Lingkungan

2.10.1. TEMPERATUR

RELIABILITAS TERTINGGI

Mengoperasikan sistem elektronik pada temperatur

konstan dan ketinggian medium, misal 20 0C5% pada

temperatur ruang ber-ac.

Padang pasir : –150C sampai + 600C

Daerah fropis : +20C samapi + 450C

Daerah kutub : –400C sampai + 300C

Lautan : –100C sampai + 300C

Umur yang diperkirakan dari kapasitor-kapasitor elektrolit

dengan temperatur ambient :

50C : 40.000 jam

60C : 23.000 jam

70C : 14.000 jam

90C : 5.000 jam

Efek lingkungan yang menimbulkan kerusakan tersebut pada

kapasitor dapat dilihat pada tabel 2.3 serta bagaimana cara

penanganannya.



Tabel 2.3. Efek Lingkungan

2.10.2. EFEK UTAMA DARI KELEMBABAN

1. Mengurangi (mereduksi) nilai-nilai resistansi isolasi yang yang

mungkin menyebabkan breakdown kelistrikan,

2. Perkaratan yang disebabkan oleh uap air membentuk suatu

elektrolit antara dua laogam yang berbeda,

3. Bertambah cepatnya pertumbuhan jamur yang mereduksi isolasi.

"Jenis kondisi yang paling buruk adalah temperatur-temperatur

yang tinggi bersamaan dengan kelembaban yang tinggi yang

umum dijumpai didaerah tropis".

"Bahan yang tidak menyerap uap air adalah silikon dan

polystyrene". Nyatalah, metoda yang paling efektif adalah

menyelubungi secara hermetik (sama sekali tertutup) setiap

komponen yang peka atau dalam beberapa hal seluruh rakitan atau

instrumen.

Silica gel adalah desicator yang umum digunakan atau dapat

juga digunakan sebagai suatu indikator uap air, karena warnanya

berubah menjadi wama pink bila telah menyerap uap air.



2.10.3. GETARAN MEKANIK DAN KEJUTAN-KEJUTAN

Semua instrumen bila dipindahkan dari bangku kerja satu ke

yang lain akan mengalami kejutan dan getaran mekanik. Getaran

mempunyai frekuensi dari dc (nol) sampai berapa kHz, tergantung

dari pada apakah transformasinya melalui jalan, rel, laut, atau udara

(termasuk kendaraan udara).

Karet silikon sering digunakan untuk membungkus rakitan

untuk memberikan penyerap terhadap energi mekanik yang

disebabkan oleh getaran dan kejutan.

2.10.4. PERUBAHAN-PERUBAHAN DALAM TEKANAN

Perubahan tekanan atmosfir penting, tekanan turun sampai

nilai yang rendah, dan menyebabkan kerembesan pada seal dalam

komponen dan sub-rakitan. Ini dapat terjadi, jika perlengkapan

ditransformasikan melalui udara di daerah tanpa tekanan. Pada

instrumen yang sedang bekerja, tekanan rendah akan menyebabkan

penurunan elektrikal breakdown voltage antara kontak-kontak yang

menggunakan isolasi udara, kerana itu untuk perlengkapan yang

berada di bawah tekanan rendah, jarak-jarak antara konduktor iistrik

harus dinaikkan dan harus dijaga dalam membersihkan debu dan

kotoran.

2.10.5. KOMBINASI-KOMBINASI

Biasanya kondisi-kondisi disekitar sebuah perlengkapan yang

sedang bekerja, merupakan kombinasi dari beberapa faktor

lingkungan dan efek selama disain dan tingkat pengembangan yang

harus dinilai dengan teliti.



Akhirnya bahaya lainnya yang dapat terjadi adalah radiasi,

(sinar X, dan sinar Y dan sebagainya), eJemen pengoksidasi yang

terkandung dalam udara sekitarnya, (misalnya garam) dan

kemungkinan masuknya debu atau elemen-elemenya lain yang tidak

diinginkan. Bahkan buat serangga (insek) mungkin perumahan

perlengkapan (equipment + Housing) dapat merupakan ruang yang

baik untuknya.

2.10.6. AVAILABILITY.

Satu hal yang dipersyaratkan oleh kebanyakan langganan dari

setiap perlengkapan atau sistem adalah pemakaian maksimum atau

"makslmum up-time".

Sebuah sistem mungkin mempunyai reliabilitas yang luar

biasa, yaitu mempunyai kesempatan kegagalan seiama beroperasi

yang rendah, tetapi jika dan apabila kegagalan terjadi waktu

reporasinya atau (“down type") harus pendek. Tidak ada seorang

langganan (pembeli) mengharapkan waktu reparasi yang

dilaksanakan berminggu-minggu, dan dalam beberapa hal, bahwa

beberapa jam saja sudah sangat besar biayanya.

MTTR adalah waktu rata-rata yang dipergunakan untuk

reparasi setiap kesalahan dan mencakup waktu untuk diagnosa,

melokasikan dan kemudian mereparasi kerusakannya.


pemeliharaan peran6kat elektronika · web viewdisain reliabilitas agar lebih jelas urutannya dapat...

Documents