PENGANTAR OTOMASI SISTEM PRODUKSI

1.1 Sistem Produksi

Sistem produksi merupakan kumpulan orang, peralatan dan prosedur yang disusun

untuk menyelesaikan operasional manufaktur sebuah perusahaan. Sistem produksi terbagi

dalam 2 kategori sebagai berikut :

Gambar 1 : Sistem produksi

1. Fasilitas produksi, terdiri dari pabrik, mesin-mesin produksi dan perkakas, peralatan

material handling, peralatan inspeksi dan komputer yang mengendalikan operasi

manufaktur di dalamnya. Fasilitas juga termasuk tata letak pabrik yang merupakan tata

cara penempatan mesin-mesin dan fasilitas pabrik.

2. Sistem pendukung manufaktur, merupakan rangkaian aturan atau prosedur yang

digunakan oleh perusahaan untuk menyelesaikan masalah teknis dan logistik yang

terkait dengan pemesanan dan pemindahan bahan di dalam pabrik serta untuk

menjamin agar produk memenuhi berbagai standar kualitas. Perancangan produk dan

fungsi-fungsi usaha tertentu juga termasuk dalam pendukung manufaktur ini.

Sistem pendukung manufaktur melibatkan siklus pemrosesan informasi sebagaimana

terlihat pada gambar 2 yang terdiri atas :

a. Fungsi bisnis, merupakan cara-cara berkomunikasi dengan costumer. Termasuk

dalam kategori ini adalah sales dan marketing, sales forecasting, order entry, cost

accounting dan costumer billing.

b. Perancangan produk

c. Perencanaan manufaktur, merupakan informasi dan dokumentasi dari desain

produk.

Sistem Produksi

Sistem Pendukung Manufaktur

Fasilitas : pabrik dan peralatannya

d. Pengendalian manufaktur, meliputi managemen dan kontrol operasi fisik di pabrik

dalam menerapkan rencana-rencana manufaktur.

Gambar 2 : Siklus pemrosesan informasi dalam sebuah manufaktur

1.2 Otomasi Sistem Produksi

1.2.1 Definisi Otomasi

Ide dasar otomasi adalah sebagai berikut :

• Penggunaan elektrik dan/atau mekanik untuk menjalankan mesin/alat tertentu

• Disertai “otak” yang mengendalikan mesin/alat tersebut

• Agar produktivitas meningkat dan ongkos menurun.

Berdasarkan ide dasar ini, beberapa ahli mendefinisikan otomasi sebagai berikut :

Dorf :

Otomasi merupakan sebuah proses tanpa aktivitas langsung dari manusia dalam proses.

Grover P.M :

Otomasi merupakan teknologi yang memanfaatkan aplikasi mekanik, elektronikdan

sistem komputer untuk menjalankan dan mengendalikan sebuah operasi tanpa

keterlibatan langsung manusia.

Costumer order

Perancangan produk

Perencanaan manufaktur

Fungsi bisnis

Fasilitas sistem

produksi

Pengendalian manufaktur

1.2.2 Sejarah Otomasi

Teknologi telah mengalami perkembangan sejak zaman batu hingga sekarang dimana

komputer digunakan. Proses perkembangan teknologi ini dapat dilihat pada gambar 3.

Penggunaan teknologi otomasi dapat ditelusuri dari penggunaan alat-alat mekanik dasar.

Alat mekanik dasar seperti roda (berkembang sekitar 3200 SM), pengungkit dan mesin

derek (600 SM), roda sisir (1000), sekrup (1405), roda gigi (di abad pertengahan).

Gambar 3 : Perkembangan teknologi

1.2.3 Jenis Otomasi

Sistem otomasi manufaktur meliputi operasi seperti pemrosesan, perakitan, inspeksi

maupun material handling. Otomasi manufaktur terdiri atas 3 jenis berikut :

1. Fixed automation (otomasi Detroit)

Merupakan jenis otomasi yang mempunyai konfigurasi peralatan tetap sesuai dengan

tahapan proses operasinya maupun perakitannya. Jenis ini ditandai dengan :

- Modal awal yang besar

- Laju produksi yang tinggi

- Relatif tidak fleksibel dalam mengakomodasi perubahan produk

2. Programmable automation

Dalam jenis otomasi ini, alat-alat produksi dirancang dengan kemampuan untuk

mengubah urutan operasi untuk mengakomodasi konfigurasi produk yang berbeda-

beda. Karakteristik jenis otomasi ini adalah sebagai berikut :

- Modal besar untuk peralatan “general purpose”

- Laju produksi relatif rendah

- Fleksibel untuk perubahan konfigurasi

- Sangat cocok untuk “batch production”

3. Flexible automation

Flexible automation merupakan pengembangan dari programmable automation

dimana sistem mampu memproduksi berbagai jenis produk tanpa kehilangan waktu

secara virtual untuk perubahan dari sebuah bentuk ke bentuk lainnya. Karakteristik

jenis otomasi ini adalah sebagai berikut :

- Modal besar untuk peralatan

- Produksi kontinyu dari berbagai jenis produk

- Laju produksi sedang

- Fleksibel untuk perubahan variasi rancangan produk

Gambar 4 : Jenis otomasi : jenis produk vs. jumlah produksi

1.2.4 Alasan Penggunaan Otomasi

Berikut adalah beberapa alasan penggunaan otomasi :

- Meningkatkan produktivitas perusahaan.

Hal ini ditandai dengan lebih besarnya output per jam-orang apabila diterapkan otomasi

pada operasi manufaktur.

- Tingginya biaya tenaga kerja.

Kecenderungan meningkatnya biaya tenaga kerja di dunia industri mendorong

perusahaan menginvestasikan fasilitas otomasi yang relative mahal. Dengan otomasi

manufaktur dapat meningkatkan laju produksi sehingga harga per produk dapat lebih

murah.

- Tenaga kerja cenderung berpindah ke sektor pelayanan.

Di negara maju tenaga kerja lebih menyukai sektor pelayanan.

- Kurangnya tenaga kerja untuk kemampuan tertentu.

Kecenderungan terhadap industri pelayanan menyebabkan semakin sulit mendapatkan

tenaga kerja dengan skill tertentu.

- Keamanan.

Dengan otomasi manufaktur pekerjaan lebih aman. Artinya keamanan atas kecelakaan

kerja akibat operasi produksi lebih terjamin.

- Tingginya harga bahan baku.

Mahalnya harga bahan baku membutuhkan efisiensi pemakaian bahan baku. Dengan

otomasi manufaktur scrap-rates dapat direduksi.

- Meningkatkan kualitas produk.

Otomasi tidak hanya menghasilkan produk dengan laju yang lebih cepat tapi juga

meningkatkan kualitas produk jika dibandingkan dengan metode manual.

- Menurunkan “Manufacturing Lead Time (MLT)”.

Otomasi manufaktur dapat mereduksi waktu antara pemesanan pelanggan sampai

pengiriman produk.

- Menurunkan “in-process inventory”.

Otomasi manufaktur dapat menyelesaikan produk pada lantai produksi lebih cepat.

1.2.5 Elemen Dasar Sistem Otomasi

Sistem otomasi terdiri atas 3 komponen dasar, yaitu power, instruksi program dan

sistem kontrol yang kesemuanya untuk mendukung proses otomasi.

a. Power

Power atau sumber energi digunakan untuk mengoperasikan beberapa proses serta

menggerakkan dan mengendalikan semua komponen sistem otomasi. Sumber energi

dapat berupa energi listrik, baterai, accu, solar, bensin, air, angin, semuanya tergantung

pada tipe sistem otomasi yang digunakan. Sebagai contoh, power untuk proses

manufaktur adalah Electric Discharge Machining (EDM) menggunakan tenaga listrik

untuk melelehkan baja.

b. Instruksi program

Tindakan yang dilakukan oleh sebuah proses otomasi didefinisikan oleh instruksi

program.

c. Sistem kontrol

Elemen kontrol sistem otomasi menjalankan instruksi-instruksi program. Sistem kontrol

menyebabkan sebuah proses mampu menyelesaikan suatu fungsi yang telah ditetapkan

sebelumnya. Kontrol dalam sistem otomasi terdiri atas :

i. Closed loop control system / feedback control system

Sistem ini terdiri atas elemen dasar sebagai berikut :

- Parameter input, umumnya mengacu pada nilai output yang diinginkan.

- Proses, merupakan operasi atau fungsi yang dikontrol.

- Variabel output, merupakan beberapa variabel proses.

- Sensor feedback, digunakan untuk mengukur variabel output serta membentuk

loop antara input dan output.

- Controller, bagian ini membandingkan input dan output dan melakukan

penyesuaian yang diperlukan dalam sebuah proses untuk mengurangi

perbedaan antara inpit-output.

- Aktuator, merupakan perangkat hardware yang menampilkan output proses

kontrol.

Gambar 5 : Feedback control system

Kelebihan sistem kontrol loop tertutup :

- Ketelitian lebih baik (kualitas produksi lebih baik).

- Sensitivitas yang lebih rendah dari ratio 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡

terhadap variasi-variasi dalam

karakteristik sistem.

- Mengurangi efek nonlinieritas dan distorsi/gangguan.

- Memperbesar bandwidth sistem (bandwidth sistem adalah daerah/range

frekuensi dari input dalam mana sistem akan memberikan respons yang

memuaskan).

Kekurangan sistem kontrol loop tertutup :

- Konstruksi lebih rumit dan pemeliharaan lebih mahal.

- Kecenderungan kearah osilasi atau ketidakstabilan.

ii. Open loop control system

Sistem ini beroperasi tanpa pengukuran variabel output (tanpa feedback) sehingga

tidak ada perbandingan antara output dan parameter input yang diinginkan. Proses

kontrol didasarkan pada keakuratan model dari efek aktuator dalam variabel

proses.

Gambar 6 : Open loop control system

Kelebihan sistem kontrol loop terbuka :

- Konstruksi sederhana dan mengurangi pemeliharaan.

- Lebih murah

- Tidak ada persoalan stabilitas

- Cocok apabila output sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel

Kekurangan sistem kontrol loop terbuka :

- Gangguan atau perubahan dalam kalibrasi menyebabkan kesalahan dan output

mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan.

- Untuk mempertahankan kualitas yang dibutuhkan pada output, rekalibrasi

(kalibrasi kembali) harus dilakukan dari waktu ke waktu.

1.2.6 Level Otomasi

Lima tingkatan otomasi dan kontrol dalam proses manufaktur adalah :

1. Level alat (device level)

Tingkatan ini merupakan tingkatan terendah yang meliputi aktuator, sensor dan

komponen perangkat keras lainnya yang membangun sebuah mesin, misalnya loop

pengendali mesin CNC atau satu engsel robot industri.

2. Level mesin (machine level)

Hardware pada level alat dirakit menjadi sebuah mesin, sebagai contoh : mesin

perkakas CNC, robot industri, konveyor mesin, dll.

Fungsi pengendali pada level ini meliputi pelaksanaan urutan langkah-langkah

instruksi program secara benar dan memastikan setiap langkah tersebut dilakukan

secara tepat.

3. Level sel atau sistem (cell/system level)

Sel atau sistem manufaktur merupakan kumpulan mesin-mesin atau workstation yang

terhubung dan didukung oleh sebuah sistem material handling, komputer dan

perangkat lainnya yang sesuai untuk proses manufaktur.

Fungsi pengendali pada level ini meliputi part dispatching dan machine loading,

koordinasi antar mesin dan sistem material handling serta evaluasi data hasil inspeksi.

4. Level pabrik/sistem produksi (plant level)

Perintah yang diterima dari sistem informasi perusahaan diterjemahkan menjadi

rencana operasi bagi proses produksi. Fungsi pengendali pada level ini meliputi

pemrosesan order, perencanaan proses, pengendalian persediaan, pembelian,

perencanaan kebutuhan material, pengendalian lantai produksi (shop floor control) dan

pengendalian kualitas.

5. Level perusahaan (enterprise level)

Tingkat ini merupakan tingkat tertinggi yang terdiri atas sistem informasi perusahaan,

yakni menyangkut semua fungsi yang diperlukan untuk mengelola perusahaan, antara

lain pemasaran, akunting, perancangan, penelitian, perencanaan agregat dan

penjadwalan produksi utama.

1.2.7 Strategi Otomasi dan Prinsip Otomasi

Berikut adalah strategi otomasi dan sistem produksi :

1. Spesialisasi operasi

2. Penggabungan operasi

3. Operasi secara simultan

4. Pengintegrasian operasi

5. Meningkatkan fleksibilitas

6. Perbaikan material handling dan penyimpanannya

7. On-line inspection

8. Pengendalian operasi dan optimisasi

9. Pengendalian operasi plant

10. Computer-integrated manufacturing

Prinsip-prinsip otomasi (USA principle) :

1. Understand proses yang ada

2. Simplify proses

3. Automate proses