pertemuan ke enam 16 okt 2014 - eko.staff.uns.ac.id filelangkah 6 menganalisis dan menginterpretasi...
TRANSCRIPT
Mengelola Eksperimen
16 Oktober 2014
8 langkah mengelola eksperimen
Perencanaan eksperimenLangkah 1 : Mendefinisikan masalahLangkah 2 : Menentukan tujuanLangkah 3 : Mendefinisikan karakteristik kualitasLangkah 4 : Mendesain eksperimen
Melaksanakan eksperimenMelaksanakan eksperimenLangkah 5 : Melaksanakan eksperimen
Menganalisis hasil eksperimenLangkah 6 : Menganalisis dan menginterpretasi hasil
eksperimenLangkah 7 : Meramalkan rata-rata proses
Menguji hasil eksperimenLangkah 8 : Melakukan eksperimen konfirmasi
Langkah 1Mendefinisikan masalah
� Memastikan bahwa masalahnya adalahbenar.
� Dapatkan catatan dari proses yang sedang berlangsung, baik yang sedang berlangsung, baik yang berhubungan dengan rata-rata maupunstandar deviasi atau peta proses kontrol.
Langkah 1Mendefinisikan masalah
� Contoh :� Bagaimana menentukan setting optimal
pada faktor-faktor yang berpengaruh padakekuatan tekan gipsum interior.kekuatan tekan gipsum interior.
� Bagaimana menentukan persentasehidroksiapatit, zirconia dan alumina sehingga diperoleh kekuatan tarik diametralyang optimal.
Langkah 2Menentukan tujuan
� Langkah yang paling penting dalam eksperimen.
� Tujuan seharusnya ditentukan dengan hati-hati dan dengan tepat untuk hati-hati dan dengan tepat untuk mengurangi berbagai kemungkinan kesalahpahaman.
Langkah 2Menentukan tujuan
Contoh :1. Menentukan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap
kekuatan tekan gipsum interior. 2. Menentukan setting level optimal pada faktor-faktor
yang berpengaruh terhadap kekuatan tekan gipsuminterior.yang berpengaruh terhadap kekuatan tekan gipsuminterior.
3. Menghitung quality loss function untuk mengetahuikerugian yang diakibatkan adanya produk yang cacat.
Langkah 3Mendefinisikan karakteristik kualitas
� Jika mungkin, karakteristik kualitasdidefinisikan dalam karakteristik yang terukursebagai lawan dari klasifikasi (karakteristikatribut).
� Hal yang perlu diperhatikanHal yang perlu diperhatikan� Unit ukuran ( satuan)� Lingkungan yang terukur seperti suhu dan waktu, � Alat yang digunakan dan keakuratan alat� Siapa yang mengukur� Apakah data variabel atau data atribut.
Langkah 3Mendefinisikan karakteristik kualitas
� Contoh :� Karakteristik kualitas yang akan diteliti
adalah kekuatan tekan (larger the better)� Dalam pembuatan produk gipsum interior
ini, ditemukan produk-produk yang cacat. ini, ditemukan produk-produk yang cacat. � Yang dimaksud cacat disini adalah
permukaan yang tidak rata, patah, retak-retak, pinggiran yang tidak rata.
Langkah 3Mendefinisikan karakteristik kualitas
� Contoh :� Dari produk-produk cacat tersebut, patah
merupakan kecacatan yang tidak bisa diperbaiki. � Patah-patah disebabkan karena pada saat
pengangkatan proses pemukulan pada cetakan pengangkatan proses pemukulan pada cetakan terlalu keras.
� Patah dalam gipsum interior ini dapat dikurangi apabila memiliki campuran bahan yang tepat sehingga mempunyai kekuatan tekan yang tinggi.
Langkah 4Mendesain eksperimen
� Mengidentifikasi faktor terkendali dan gangguan (noise) dan levelnya.
� Mengidentifikasi kondisi pengujian untukmengevaluasi karakteristik kualitas.
� Faktor terkendali ditempatkan dalam faktor� Faktor terkendali ditempatkan dalam faktorterkendali array (inner).
� Faktor gangguan ditempatkan dalam faktorgangguan array (outer).
� Langkah selanjutnya yaitu mendesain matriksuntuk memilih orthogonal array yang tepat
Langkah 5Melaksanakan eksperimen
� Menentukan matriks eksperimen danmelaksanakan eksperimen(mengumpulkan data).
Langkah 6Menganalisis dan menginterpretasi hasil eksperimen
� Analisis data rata-rata dan signal to noise ratio menggunakan tabel respon , grafik respon dan analisis variansi.
� Hasil analisis adalah level optimal untuk� Hasil analisis adalah level optimal untukfaktor-faktor terkendali.
Langkah 7Meramalkan rata-rata proses
� Setelah level optimal ditentukan, kemudian diperkirakan performansi darikarakteristik kualitas berdasarkan leveloptimal dan menentukan interval kepercayaan. kepercayaan.
� Merupakan langkah kritis untuk mengujiapakah hasil eksperimen dapat diterimaberdasarkan faktor-faktor terkendali yang diteliti.
Langkah 8Mengadakan eksperimen konfirmasi
� Eksperimen konfirmasi diperlukan untukmembuktikan performansi yang diramalkan.
� Jika hasil eksperimen konfirmasi sesuaiperformansi yang diramalkan, maka kondisioptimal dapat diterapkan. optimal dapat diterapkan.
� Jika sebaliknya, maka desain eksperimendievaluasi lagi dan melakukan eksperimentambahan.
Contoh Tugas Akhir S1
METODOLOGI PENELITIANLatar belakang dan perumusan masalah
Tujuan dan manfaat penelitian
Studi pustaka Studi lapangan
Identifikasi karakteristik kualitas
Penentuan faktor berpengaruh
Penentuan setting level faktor
Penentuan orthogonal array
METODOLOGI PENELITIAN
Tidak
Ya
Pelaksanaan eksperimen tahap 1
Cp ≥ 1Perbaiki spesifikasi
Penentuan perbaikan orthogonal array
Pelaksanaan eksperimen tahap 2
Perhitungan Analisis variansi (Anova)
Perhitungan Signal to Noise Ratio
Setting level optimal
METODOLOGI PENELITIAN
Perhitungan confidence interval nilai estimasi
Perhitungan confidence intervaleksperimen konfirmasi
Pelaksanaan eksperimen konfirmasi
Perhitungan total Quality Loss Function
Analisis dan interprestasi hasil
Kesimpulan dan saran
PENENTUAN KARAKTERISTIK KUALITAS
� Karakteristik kualitas yang akan ditelitiadalah kekuatan tekan (compressive strength) gipsum interior ( larger the better). better).
PENENTUAN SETTING LEVELFAKTOR
Kode Faktor dalam eksperimen Level 1 Level 2 Satuan
A Lama Pengeringan 5 10 menit
B Air 160 200 cc
A x B Lama Pengeringan x Air - - -
C Gypsum Plaster 240 280 gram
D Rowing 0 1 gram
B x C Air x Gypsum Plaster - - -
E Minyak 1 2 cc
PENENTUAN ORTHOGONAL ARRAY
� Menentukan derajat kebebasan dan orthogonal array.
� Eksperimen ini menggunakan 5 faktor terkendali (A, B, C, D dan E) dengan 2 terkendali (A, B, C, D dan E) dengan 2 level untuk tiap-tiap faktor dan interaksi A x B dan B x C.
PENENTUAN ORTHOGONAL ARRAY
Faktor/interaksi Derajat Kebebasan Total
A, B, C, D, E 5 x (2 - 1) 5
A x B dan B x C 2 {(2 – 1) x (2 – 1)} 2A x B dan B x C 2 {(2 – 1) x (2 – 1)} 2
Total derajat kebebasan 7
PENENTUAN ORTHOGONAL ARRAY
� Memilih linear graph yang diperlukan
A
B C
A x BD E
B x C
PENENTUAN ORTHOGONAL ARRAY
� Disesuaikan dengan tabel linear graphstandar
1
2 4
37
6
5
PENENTUAN ORTHOGONAL ARRAY
� Menyesuaikan linear graph
D E
A
B C
A x B
B x C
PENENTUAN ORTHOGONAL ARRAY
� Penugasan faktor dan interaksi dalam orthogonal array
No.1 2 3 4 5 6 7
AA BB A x BA x B CC DD B x CB x C EE
1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1
2 1 1 1 2 2 2 2
3 1 2 2 1 1 2 2
4 1 2 2 2 2 1 1
5 2 1 2 1 2 1 2
6 2 1 2 2 1 2 1
7 2 2 1 1 2 2 1
8 2 2 1 2 1 1 2
EKSPERIMEN TAHAP 1
� Eksperimen tahap 1 dilakukan untuk mengetahui apakah proses telah memenuhi spesifikasi.
� Jumlah sampel yang diambil untuk eksperimen tahap 1 ini adalah 30. eksperimen tahap 1 ini adalah 30.
� Sampel diambil berdasarkan proses dan level faktor yang berjalan saat ini di perusahaan.
� Tahap ini terdiri dari eksperimen awal, pembuatan grafik proses dari eksperimen tahap 1, dan perhitungan indeks kemampuan proses.
EKSPERIMEN TAHAP 1
No. Nilai (kg/cm2) No. Nilai (kg/cm2) No. Nilai (kg/cm2)
1 33,91 11 35,65 21 43,48
2 21,74 12 40,22 22 43,91
3 39,13 13 40,87 23 45,22
4 41,30 14 31,30 24 44,354 41,30 14 31,30 24 44,35
5 39.13 15 41,74 25 43,91
6 33,48 16 41,74 26 43,48
7 30,43 17 26,09 27 47,83
8 41,30 18 40,00 28 46,09
9 42,61 19 43,04 29 46,96
10 33,04 20 23,91 30 50,87
EKSPERIMEN TAHAP 1
xn∑
==
30
1µ
Dari data diatas, dapat diketahui nilai rata-rata sebagai berikut:
n=µ
3.3930
87.5096.4609.46....13.3974.2191.33
=
++++++=µ
EKSPERIMEN TAHAP 1
( )( )1
2
−−
= ∑n
x µσ
Sedangkan nilai standar deviasi untuk data diatas adalah
( ) ( ) ( ) ( )
0.729
3.3987.503.3996.46....3.3974.213.3991.33 2222
=
−+−++−+−=σ
EKSPERIMEN TAHAP 1
50
60
70
80
90
100
Kuat
Tekan (Kgf/cm2)
0
10
20
30
40
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Sample
Kuat
Tekan (Kgf/cm2)
Kuat tekan produk gypsum Batas Atas Spesifikasi Batas Bawah Spesifikasi
PERHITUNGAN INDEKS KEMAMPUAN PROSES
55.10.76
1580
6)( =×−=−=
σLSLUSL
C kuattekanP
Indeks kemampuan proses yang dihasilkan adalah1.55 sehingga eksperimen dapat dilanjutkan karenaproses mempunyai potensi tinggi untuk memenuhispesifikasi.
EKSPERIMEN TAHAP 2
A B A x B C D B x C E
1 1 1 1 1 1 1 1
2 1 1 1 2 2 2 2
3 1 2 2 1 1 2 2
4 1 2 2 2 2 1 1
5 2 1 2 1 2 1 2
6 2 1 2 2 1 2 1
7 2 2 1 1 2 2 1
8 2 2 1 2 1 1 2
EKSPERIMEN TAHAP 2
Rep 1 (kg/cm2) Rep 2 (kg/cm2) Rep 3 (kg/cm2) Rep 4 (kg/cm2) Rata-rata (kg/cm2)
45,22 43,48 47,83 43,91 45,11
28,70 23,48 26,09 24,35 25,65
47,83 49,57 50,43 46,96 48,70
41,30 39,13 39,13 39,13 39,67
53,91 52,17 56,52 51,30 53,48
33,48 34,78 32,61 30,87 32,93
45,65 44,35 47,83 46,96 46,20
54,35 55,22 52,17 51,30 53,26
PERHITUNGAN ANOVA
�Membuat tabel respon
A B A x B C D B x C E
Level 1 39,78 39,29 42,55 48,37 45,00 47,88 40,98Level 1 39,78 39,29 42,55 48,37 45,00 47,88 40,98
Level 2 46,47 46,96 43,70 37,88 41,25 38,37 45,27
Selisih 6,68 7,66 1,14 10,49 3,75 9,51 4,29
Ranking 4 3 7 1 6 2 5
PERHITUNGAN ANOVA
�Membuat tabel interaksi
A1 A2 C1 C2
B1 35,380 43,207 49,293 29,293
B2 44,185 49,728 47,446 46,467
Grafik respon
RESPONSE GRAFIK
40
45
50
55
CO
MPRESSIVE S
TREGHT
25
30
35
40
A1
A2 B1
B2
A1x
B1
A1x
B C1
C2
D1
D2
B1x
C1
B1x
C2 E1
E2
A1
A2 C1
C2
FACTORS/LEVELS
CO
MPRESSIVE S
TREGHT
Anova sebelum dipooling
Source Sq V Mq F-ratio Sq' rho % F-tabel
A 357,49 1 357,49 108,06 354,18 12,74 4.26
B 469,78 1 469,78 142,01 466,47 16,77 4.26
A x B 10,42 1 10,42 3,15 7,11 0,26 4.26
C 880,17 1 880,17 266,06 876,87 31,53 4.26
D 112,50 1 112,50 34,01 109,19 3,93 4.26D 112,50 1 112,50 34,01 109,19 3,93 4.26
B x C 723,65 1 723,65 218,75 720,34 25,90 4.26
E 147,47 1 147,47 44,58 144,16 5,18 4.26
e 79,40 24 3,31 1,00 102,55 3,69
St 2780,88 31 89,7059 2780,88 100,00
Sm 59512,5 1
ST 62293,4 32
Anova setelah dipooling
Source Pool Sq v Mq F-ratio Sq' rho %
A 357,49 1 357,49 27,59 344,54 12,39
B 469,78 1 469,78 36,26 456,82 16,43
A x B Y 10,42 1 10,42 - - -
C 880,17 1 880,17 67,94 867,22 31,19
D Y 112,50 1 112,50 - - -D Y 112,50 1 112,50 - - -
B x C 723,65 1 723,65 55,86 710,70 25,56
E Y 147,47 1 147,47 - - -
E Y 79,40 24 3,31 - - -
Pooled e 349,79 27 12,96 1,00 401,61 14,44
St 2780,884 31 89,705927 2780,88 100,00
Sm 59512,5 1
ST 62293,38 32
PERHITUNGAN SIGNAL TO NOISE RATIO
A B A x B C D B x C E SNR
1 1 1 1 1 1 1 1 33,07
07.3391.4383.4748.4322.45
1
4
110
22221 =
+++×−= LogSN
1 1 1 1 1 1 1 1 33,07
2 1 1 1 2 2 2 2 28,11
3 1 2 2 1 1 2 2 33,74
4 1 2 2 2 2 1 1 31,96
5 2 1 2 1 2 1 2 34,55
6 2 1 2 2 1 2 1 30,33
7 2 2 1 1 2 2 1 33,28
8 2 2 1 2 1 1 2 34,52
Respon tabel untuk signal to noise ratio
A B A x B C D B x C E
Level 1 31,72 31,51 32,24 33,66 32,91 33,52 32,16
Level 2 33,17 33,38 32,64 31,23 31,97 31,36 32,73
Selisih 1,45 1,86 0,40 2,43 0,94 2,16 0,57
Ranking 4 3 7 1 5 2 6
Tabel interaksi untuk signal to noise ratio
A1 A2 C1 C2
B1 30,587 32,437 33,807 29,218B1 30,587 32,437 33,807 29,218
B2 32,851 33,899 33,510 33,240
Grafik respon untuk signal to noise ratio
RESPONSE GRAFIK SNR
32,00
33,00
34,00
35,00
COM
PRESSIVE S
TREGHT
27,00
28,00
29,00
30,00
31,00
A1
A2 B1
B2
A1x
B1
A1x
B C1
C2 D1
D2
B1x
C1
B1x
C2 E1
E2 A1
A2 C1
C2
FAKTORS/LEVELS
COM
PRESSIVE S
TREGHT
Anova untuk SNR sebelum dipooling
Source Sq V Mq F-ratio Sq' Rho %
A 4,198 1 4,198 - 4,198 11,996
B 6,940 1 6,940 - 6,940 19,832
A x B 0,322 1 0,322 - 0,322 0,919
C 11,806 1 11,806 - 11,806 33,737
D 1,762 1 1,762 - 1,762 5,035
B x C 9,324 1 9,324 - 9,324 26,642
E 0,644 1 0,644 - 0,644 1,839
e 0,000 0
St 34,995 7 4,999 34,995 100,000
Sm 8420,744 1
ST 8455,739 8
Anova untuk SNR setelah dipooling
Source Pool Sq v Mq F-ratio Sq' rho %
A 4,198 1 4,198 4,618 3,289 9,398
B 6,940 1 6,940 7,635 6,031 17,234
A x B Y 0,322 1 0,322 - - -
C 11,806 1 11,806 12,988 10,897 31,139
D Y 1,762 1 1,762 - - -D Y 1,762 1 1,762 - - -
B x C 9,324 1 9,324 10,257 8,415 24,045
E Y 0,644 1 0,644 - - -
Pooled e 2,727 3 0,909 1,000 6,363 18,183
St 34,995 7 4,999 34,995 100,000
Sm 8420,744 1
ST 8455,739 8
PENENTUAN SETTING LEVELOPTIMAL
� Perbandingan pengaruh faktor
Affects Usey σA √4 √4 berpengaruh A2
B √3 √3 berpengaruh B2
C √1 √1 perpengaruh C1
D X X Tidak berpengaruh D1
E X X Tidak berpengaruh E2
PENENTUAN SETTING LEVELOPTIMAL
� Level optimal dalam eksperimen
Kode Faktor dalam eksperimen Level Optimal Nilai
A Lama Pengeringan Level 2 140 %
B Air Level 2 110 %B Air Level 2 110 %
A x B Lama Pengeringan x Air A2B2 -
C Gypsum Plaster Level 1 90 %
D Rowing Level 1 0 %
B x C Air x Gypsum Plaster B1C1 -
E Minyak Level 2 130 %
EKSPERIMEN KONFIRMASI
No. Nilai (kg/cm2) No. Nilai (kg/cm2)
1 53,48 6 54,35
2 45,65 7 50,432 45,65 7 50,43
3 56,52 8 44,35
4 47,83 9 53,91
5 54,78 10 58,26
PERHITUNGAN CONFIDENCE INTERVAL
( ) ( ) ( )2122
122
−++=
−+−+−+=
yCBA
YCyByAypredictedµ
( )6.55
1.43237.4896.4647.46
2122
=×−++=
−++= yCBA
PERHITUNGAN CONFIDENCE INTERVAL
81111
32 =+++
=effn
= xVexFCI1
27.1,05.0
=neff
xVexFCI 27.1,05.0
=8
196.1221.4 xxCI
611.2±=
PERHITUNGAN CONFIDENCE INTERVAL
CICI predictedpredictedpredicted +≤≤− µµµ
611.26.55611.26.55 +≤≤− predictedµ
211.58989.52 ≤≤ predictedµ
PERHITUNGAN CONFIDENCE INTERVAL
+=
rneffxVexFCI
1127.1,05.0
+=10
1
8
196.1221.4 xxCI
503.3±=
PERHITUNGAN CONFIDENCE INTERVAL
CICI konfirmasikonfirmasikonfirmasi +≤≤− µµµ
503.396.51503.396.51 +≤≤− konfirmasiµ
463.55457.48 ≤≤ konfirmasiµ
PERHITUNGAN CONFIDENCE INTERVAL
PERHITUNGAN QUALITY LOSS FUNCTION
Sebelum Optimasi
Setelah Optimasi
Rata-rata 39,33 51,96
Standart Deviasi 7,01 4,44
Mean Square Deviation
1595,989 2719,5552
PERHITUNGAN QUALITY LOSS FUNCTION
( )
+×
=
2
2
2
31
1
µσ
µkYL
Quality loss function untuk perusahaan
Quality loss function untuk konsumen
Quality loss function untuk perusahaan
� Dalam perhitungan quality loss function, terdapat nilai koefisien untuk fungsi kerugian yang terdiri dari A0 dan ∆.
� Nilai A0 adalah nilai kerugian yang harus � Nilai A0 adalah nilai kerugian yang harus ditanggung oleh perusahaan jika produknya patah.
� Nilai A0 adalah biaya yang dikeluarkan oleh perusahaan untuk membuat satu buah gypsum interior.
Quality loss function untuk perusahaan
� Perhitungan nilai A0 untuk perusahaan
No. Nama bahan Dibeli Dipakai Harga per kg Harga total (Rp)
1. Gypsum plaster 4000 gr 2000 gr 750 1500
2. Rowing 1500 gr 10 gr 10 100
3. Minyak 2000 ml 10 ml 1.5 15
Total 1615
Quality loss function untuk perusahaan
� Sedangkan nilai ∆ adalah batas spesifikasi minimal produk mampu menahan tekanan yaitu sebesar 15 kg/cm2. Sehingga diperoleh nilai koefisien untuk fungsi kerugian perusahaan sebagai berikut.
375.363151615 2200 RpAk =×=∆×=
( )
+×
=
2
2
2
31
1363375
µσ
µYL
Quality loss function untuk perusahaan
( )
+×
=
2
2
2..
31
1363375
µσ
µaktualkondisiYL
201.71
+×
=2
2
2 33.39
01.71
33.39
1363375
301,257Rp= /produk.
Quality loss function untuk perusahaan
( )
+×
=
2
2
2..
31
1363375
µσ
µoptimalkondisiYL
244.41
+×
=2
2
2 96.51
44.41
96.51
1363375
539,137Rp= /produk.
Quality loss function untuk perusahaan
[ ] [ ]( )optimumaktualkondisi MSDMSDkCostsaving −= ..
( )0,0003790,000708363375 −×=
762,119Rp= /produk.
Quality loss function untuk konsumen
� Nilai A0 diperoleh dari harga beli konsumen terhadap produk gypsum interior yaitu sebesar Rp. 7000,-.
� Sedangkan nilai ∆0 adalah nilai minimum untuk kuat desak yaitu sebesar minimum untuk kuat desak yaitu sebesar 15 kgf/cm2. Sehingga koefisien biaya untuk fungsi kerugian konsumen adalah
000.5751.157000 2200 RpAk =×=∆×=
Quality loss function untuk konsumen
( )
+×
=
2
2
2
31
15750001
µσ
µYL
( )
+×
=
2
2
2..
31
15750001
µσ
µaktualkondisiYL
µµ
+×
=2
2
2 33.39
01.71
33.39
15750001
237,115.1Rp=
576,5Rp=
/produk.
/cm
Quality loss function untuk konsumen
( )
+×
=
2
2
2..
31
15750001
µσ
µoptimalkondisiYL
+×
=2
2
2 96.51
44.41
96.51
15750001
146,965Rp=981,2Rp=
/produk.
/cm
Quality loss function untuk konsumen
[ ] [ ]( )optimumaktualkondisi MSDMSDkCostsaving −= ..
( )0,0003790,0007085750001 −×=
091,195Rp=
596,2Rp=
/produk.
/cm
Perbandingan kondisi sebenarnya dengan kondisi optimal