rancang bangun aplikasi cutting optimizer untuk …kc.umn.ac.id/10114/5/halaman_awal.pdf · puji...
TRANSCRIPT
Team project ©2017 Dony Pratidana S. Hum | Bima Agus Setyawan S. IIP
Hak cipta dan penggunaan kembali:
Lisensi ini mengizinkan setiap orang untuk menggubah, memperbaiki, dan membuat ciptaan turunan bukan untuk kepentingan komersial, selama anda mencantumkan nama penulis dan melisensikan ciptaan turunan dengan syarat yang serupa dengan ciptaan asli.
Copyright and reuse:
This license lets you remix, tweak, and build upon work non-commercially, as long as you credit the origin creator and license it on your new creations under the identical terms.
RANCANG BANGUN APLIKASI CUTTING OPTIMIZER
UNTUK MENENTUKAN POLA POTONG KAYU OPTIMAL
MENGGUNAKAN ALGORITMA BOTTOM LEFT FILL DAN
BINARY TREE
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer (S.Kom.)
Rizki Aulia Rahman
00000009039
PROGRAM STUDI INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNIK DAN INFORMATIKA
UNIVERSITAS MULTIMEDIA NUSANTARA
TANGERANG
2019
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
ii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
RANCANG BANGUN APLIKASI CUTTING OPTIMIZER UNTUK
MENENTUKAN POLA POTONG KAYU OPTIMAL MENGGUNAKAN
ALGORITMA BOTTOM LEFT FILL DAN BINARY TREE
Oleh
Nama : Rizki Aulia Rahman
NIM : 00000009039
Program Studi : Informatika
Fakultas : Teknik dan Informatika
Tangerang, 16 Juli 2019
Menyetujui,
Ketua Sidang
Ni Made Satvika Iswari, S.T., M.T.
Dosen Penguji
Wirawan Istiono, S.Kom., M.Kom.
Dosen Pembimbing
Adhi Kusnadi, S.T., M.Si.
Mengetahui,
Kepala Program Studi Informatika
Seng Hansun, S.Si., M.Cs.
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
iii
PERNYATAAN TIDAK MELAKUKAN PLAGIAT
Dengan ini saya:
Nama : Rizki Aulia Rahman
NIM : 00000009039
Fakultas : Teknik dan Informatika
Program Studi : Informatika
menyatakan bahwa skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Aplikasi Cutting
Optimizer Untuk Menentukan Pola Potong Kayu Optimal Menggunakan
Algoritma Bottom Left Fill dan Binary Tree” ini adalah karya ilmiah saya
sendiri, bukan plagiat dari karya ilmiah yang ditulis oleh orang lain atau lembaga
lain, dan semua karya ilmiah orang lain atau lembaga lain yang dirujuk dalam
skripsi ini telah disebutkan sumber kutipannya serta dicantumkan di Daftar Pustaka.
Jika di kemudian hari terbukti ditemukan kecurangan/penyimpangan, baik dalam
pelaksanaan skripsi maupun dalam penulisan laporan skripsi, saya bersedia
menerima konsekuensi dinyatakan TIDAK LULUS untuk mata kuliah Skripsi yang
telah saya tempuh.
Tangerang, 16 Juli 2019
Rizki Aulia Rahman
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
iv
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA IMLIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Multimedia Nusantara, saya yang bertanda
tangan di bawah ini:
Nama : Rizki Aulia Rahman
NIM : 00000009039
Fakultas : Teknik dan Informatika
Program Studi : Informatika
Jenis Karya : Skripsi
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui dan memberikan izin kepada
Universitas Multimedia Nusantara hak Bebas Royalti Non-eksklusif (Non-
exclusive Royalty-free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul: Rancang
Bangun Aplikasi Cutting Optimizer Untuk Menentukan Pola Potong Kayu
Optimal Menggunakan Algoritma Bottom Left Fill dan Binary Tree beserta
perangkat yang diperlukan. Dengan Hak Bebas Royalti Non-eksklusif ini, pihak
Universitas Multimedia Nusantara berhak menyimpan, mengalihmedia atau
format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan
mendistribusi dan menampilkan atau mempublikasikan karya ilmiah saya di
internet atau media lain untuk kepentingan akademis, tanpa perlu meminta izin dari
saya maupun memberikan royalti kepada saya, selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis karya ilmiah tersebut.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan
sebagaimana mestinya.
Tangerang, 16 Juli 2019
Rizki Aulia Rahman
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur pada Tuhan Yang Mahakuasa karena atas berkat-Nya skripsi
berjudul “Rancang Bangun Aplikasi Cutting Optimizer Untuk Menentukan Pola
Potong Kayu Optimal Menggunakan Algoritma Bottom Left Fill dan Binary Tree”
ini dapat selesai tepat waktu.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ninok Leksono, Rektor Universitas Multimedia Nusantara,
2. Hira Meidia, Ph.D., Dekan Fakultas Teknik dan Informatika Universitas
Multimedia Nusantara,
3. Seng Hansun, S.Si., M.Cs., Ketua Program Studi Informatika,
4. Adhi Kusnadi, S.T., M.Si. yang membimbing pembuatan skripsi dan yang telah
mengajar penulis tata cara menulis karya ilmiah dengan benar.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada keluarga dan teman-teman
yang telah mendukung penulis selama pembuatan skripsi ini. Semoga skripsi ini
dapat bermanfaat, baik sebagai sumber informasi maupun sumber inspirasi, bagi
para pembaca.
Tangerang, 16 Juli 2019
Rizki Aulia Rahman
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
vi
RANCANG BANGUN APLIKASI CUTTING OPTIMIZER
UNTUK MENENTUKAN POLA POTONG KAYU OPTIMAL
MENGGUNAKAN ALGORITMA BOTTOM LEFT FILL DAN
BINARY TREE
ABSTRAK
Dalam era industri 4.0, manufaktur perkayuan dapat memanfaatkan
keunggulan teknologi CNC dalam proses produksinya. Mesin CNC memiliki
banyak keunggulan yaitu, hasil yang presisi dan akurat, meminimalisir jumlah
pekerja, serta efisiensi waktu dalam proses produksi. Computer Numerical Control
(CNC) merupakan sebuah alat kontrol otomatis yang biasa digunakan dalam
industri perkayuan dan melakukan otomatisasi permesinan seperti pemotongan dan
pengeboran pada material untuk membentuk sebuah produk furnitur. Untuk
melakukan pemotongan material menggunakan mesin CNC, operator diharuskan
memberikan sebuah kode numerical control yang dapat menggerakan mesin CNC
tersebut. Dalam pemotongan material, diperlukan sebuah pola yang dapat
diimplementasikan oleh mesin CNC. Pola pemotongan tersebut akan dihasilkan
oleh aplikasi Cutting Optimizer menggunakan algoritma Bottom Left Fill dan
Binary Tree untuk melakukan Nesting Optimize dan menghasilkan pola potong
kayu yang optimal. Algoritma ini menyusun dari sebuah input Cutting List dalam
pembuatan kabinet yang dibuat oleh pengguna. Metode ini akan mencari ruang
kosong pada material dengan prioritas koordinat nol x dan nol y sesuai dengan titik
nol axis dari mesin CNC sehingga pemotongan akan lebih efisien. Hasil pola potong
yang di-generate akan dieksekusi pada mesin CNC dan pada saat proses
pemotongan aplikasi dapat melakukan mapping untuk peletakan label sebagai
identifikasi atas Cutting List yang telah diinput. Berdasarkan uji coba yang telah
dilakukan, aplikasi dapat mempersingkat waktu dibandingkan konvensional hingga
76% lebih cepat. Dengan waktu yang lebih singkat ini, maka jumlah pekerja yang
dibutuhkan cenderung lebih sedikit dari proses konvensional. Pola pemotongan
yang dihasilkan oleh aplikasi juga lebih akurat dan presisi hingga 100%
dibandingkan konvensional.
Kata Kunci: Cutting Optimizer, Bottom Left Fill, Binary Tree, CNC, Label, Pola
Potong Kayu, Nesting Optimize.
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
vii
DESIGN AND DEVELOPMENT THE APPLICATION OF
CUTTING OPTIMIZER TO DETERMINE OPTIMAL WOOD
CUTTING PATTERN USING BOTTOM LEFT FILL AND
BINARY TREE ALGORITHM
ABSTRACT
In the industrial 4.0 era, furniture manufacturing can take advantage of CNC
technology in its production process. CNC machines have many advantages, such
as, precise and accurate results, minimizing the number of workers, and time
efficiency in the production process. Computer Numerical Control (CNC) is an
automatic control device commonly used in the wood industry and automating
machinery such as cutting and working materials to make furniture products. To cut
material using a CNC machine, operators are required to provide a numerical
control code that can move the engine. In cutting materials, a pattern that can be
applied by CNC machines is needed. The Cutting Pattern will be generated by the
Cutting Optimizer application using the Fill Bottom and Binary Tree algorithms to
do Nesting Optimize and produce an optimal wood cutting pattern. This algorithm
compiles from inputting the Cutting List in making a cabinet made by the user. This
method will look for empty space on the material with priority coordinates of zero
x and zero y according to the zero axis of the CNC machine so that the cutting will
be more efficient. The resulting cut pattern will be executed on a CNC machine and
during the cutting process a mapping pattern can be done to lay the label as a result
of the cutting list that has been inputted. Based on the trials that have been
implemented, the application can shorten the time up to 76% faster compared to
conventional. With this shorter time, fewer workers are needed rather than
conventional processes. The cutting pattern produced by the application is also
more accurate and precision up to 100% compared to conventional.
Keywords: Cutting Optimizer, Bottom Left Fill, Binary Tree, CNC, Label, Wood
Cutting Pattern, Nesting Optimize.
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI .................................................................. ii
PERNYATAAN TIDAK MELAKUKAN PLAGIAT ......................................... iii
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA IMLIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................................... iv
KATA PENGANTAR ......................................................................................... v
ABSTRAK ......................................................................................................... vi
ABSTRACT ...................................................................................................... vii
DAFTAR ISI .................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah.................................................................................. 3
1.3 Batasan Masalah .................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................. 5
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................ 5
BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................. 7
2.1 Computer Numerical Control ................................................................. 7
2.2 Nesting Problem .................................................................................. 10
2.2.1 Bottom Left Algorithm ................................................................. 11
2.2.2 No Fit Polygon ............................................................................. 12
2.3 Binary Tree .......................................................................................... 13
BAB III METODOLOGI DAN PERANCANGAN SISTEM ............................. 15
3.1 Metodologi Penelitian .......................................................................... 15
3.1.1 Definisi Operasional Variabel ....................................................... 17
3.1.2 Teknik Pengumpulan Data ............................................................ 17
3.2 Perancangan Sistem ............................................................................. 18
3.3.1. Gambaran Input dan Output .......................................................... 18
3.3.2. Data Flow Diagram ...................................................................... 20
3.3.3. Flowchart ..................................................................................... 23
3.3 Rancangan Tampilan Antarmuka ......................................................... 32
3.3.1. Rancangan Antarmuka Halaman Utama ........................................ 33
3.3.2. Rancangan Antarmuka Parameter ................................................. 34
3.3.3. Rancangan Antarmuka Cutting List .............................................. 34
3.3.4. Rancangan Antarmuka Worksheet - Material ................................ 35
3.3.5. Rancangan Antarmuka Numerical Control .................................... 35
3.3.6. Rancangan Antarmuka Tool Library ............................................. 36
3.3.7. Rancangan Antarmuka Label Printer............................................. 36
BAB IV IMPLEMENTASI DAN UJI COBA .................................................... 38
4.1 Spesifikasi Perangkat ........................................................................... 38
4.2 Implementasi ....................................................................................... 38
4.2.1 Implementasi Algoritma ............................................................... 39
4.2.2 Tampilan Aplikasi ........................................................................ 44
4.3 Uji Coba .............................................................................................. 55
4.3.1. Skenario Uji Coba ........................................................................ 55
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
ix
4.3.2. Uji Coba Algoritma Nesting ......................................................... 56
4.3.3. Uji Coba Efisiensi Waktu ............................................................. 59
4.3.4. Uji Coba Tingkat Akurasi dan Presisi Algoritma .......................... 60
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 63
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 65
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... 66
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh mesin pemotong CNC (philicamcnc.com, 2018) ................... 7
Gambar 2.2 Contoh bahasa pemrograman CNC ................................................... 9
Gambar 2.3 Penyusunan material yang akan dioptimalisasi (Gupta, 2006). ........ 10
Gambar 2.4 Penyusunan material setelah dioptimalisasi (Gupta, 2006). ............. 11
Gambar 2.5 (a) BL Algorithm dan (b) BLF Algorithm (Daoden dan
Thaiupathump, 2017) ......................................................................................... 12
Gambar 2.6 (a) Pendekatan No Fit Polygon ....................................................... 13
Gambar 2.7 (a) Struktur Data Binary Tree (Andrusky, 2006) ............................. 14
Gambar 3.1 Skema Input Proses Output Aplikasi Cutting Optimizer .................. 19
Gambar 3.2 Diagram Konteks Aplikasi .............................................................. 21
Gambar 3.3 Diagram Nol ................................................................................... 22
Gambar 3.4 Flowchart Aplikasi ......................................................................... 24
Gambar 3.5 Flowchart Nesting Optimize ........................................................... 25
Gambar 3.6 Flowchart Bottom Left Fill ............................................................. 26
Gambar 3.7 Empat ruang kosong terhadap polygon P (Graham Kendall, 2000) .. 27
Gambar 3.8 Flowchart Placement Strategy ......................................................... 28
Gambar 3.9 Flowchart Place .............................................................................. 29
Gambar 3.10 (a) CNC Router (b) CNC Panel Saw (philicamcnc.com, 2018) ...... 30
Gambar 3.11 Binary Tree Nesting Optimize ...................................................... 31
Gambar 3.12 Flowchart Binary Tree Placement ................................................. 32
Gambar 3.13 Rancangan Antarmuka Halaman Utama ........................................ 33
Gambar 3.14 Rancangan Antarmuka Parameter ................................................. 34
Gambar 3.15 Rancangan Antarmuka Cutting List .............................................. 35
Gambar 3.16 Rancangan Antarmuka Worksheet - Material ................................ 35
Gambar 3.17 Rancangan Antarmuka Numerical Control .................................... 36
Gambar 3.18 Rancangan Antarmuka Tool Library ............................................. 36
Gambar 3.19 Rancangan Antarmuka Label Printer ............................................. 37
Gambar 4.1 (a) Nesting Optimize dengan Binary Tree (b) Nesting Optimize tanpa
Binary Tree ........................................................................................................ 39
Gambar 4.2 Struktur Class coBoard ................................................................... 40
Gambar 4.3 Struktur Class coSheet .................................................................... 40
Gambar 4.4 Function Add Board Vertical .......................................................... 41
Gambar 4.5 Function Add Board Horz ............................................................... 42
Gambar 4.6 Function Optimize .......................................................................... 42
Gambar 4.7 Function InsertOneBoard ................................................................ 43
Gambar 4.8 Tampilan Halaman Utama .............................................................. 44
Gambar 4.9 Tampilan Material Manager ............................................................ 45
Gambar 4.10 Tampilan Edit/Add Material .......................................................... 46
Gambar 4.11 Tampilan Tool Manager ................................................................ 47
Gambar 4.12 Tampilan Pengaturan Parameter .................................................... 48
Gambar 4.13 Tampilan Cutting List ................................................................... 48
Gambar 4.14 Tampilan Proses Nesting Optimize ............................................... 49
Gambar 4.15 Tampilan Hasil Nesting Optimize ................................................. 50
Gambar 4.16 Tampilan Halaman Numerical Control .......................................... 51
Gambar 4.17 Kode Operasi Cutting CNC .......................................................... 51
Gambar 4.18 Kode Operasi Vertical Drill .......................................................... 52
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
xi
Gambar 4.19 Pemotongan Grooving .................................................................. 52
Gambar 4.20 Kode Operasi Pemotongan Grooving ............................................ 52
Gambar 4.21 Contoh Pemotongan Inner Tooling ............................................... 53
Gambar 4.22 Kode Pemotongan Inner Tooling .................................................. 53
Gambar 4.23 Tampilan Halaman Label Printer .................................................. 54
Gambar 4.24 Tampilan Hasil Cetak Label .......................................................... 55
Gambar 4.25 (a) Uji Coba Disain A (b) Uji Coba Disain B ................................ 55
Gambar 4.26 Total Penggunaan Sheet pada Material Metode Manual ................ 56
Gambar 4.26 Total Penggunaan Sheet pada Material Metode Aplikasi ............... 57
Gambar 4.27 Uji Pengukuran Hasil Pemotongan ................................................ 61
Gambar 4.28 (a) Hasil Nesting Aplikasi (b) Hasil Eksekusi Pemotongan ........... 61
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel instruksi kode CNC .................................................................... 9
Tabel 3.1 Daftar Potong/Cutting List .................................................................. 19
Tabel 3.2 Parameter Tool dan Material .............................................................. 22
Tabel 4.1 Penjelasan Parameter Material ............................................................ 45
Tabel 4.2 Penjelasan Parameter Tool .................................................................. 46
Tabel 4.3 Perbandingan Presentase Usage Area Manual dengan Aplikasi ........... 57
Tabel 4.4 Perbandingan Rata-rata Presentase Usage Area Manual dengan Aplikasi
.......................................................................................................................... 58
Tabel 4.5 Proses Pengerjaan Konvensional ........................................................ 59
Tabel 4.6 Proses Pengerjaan dengan Bantuan Aplikasi Cutting Optimizer .......... 60
Tabel 4.7 Perbandingan Konvensional dengan Cutting Optimizer ...................... 60
Tabel 4.8 Perbandingan Ukuran Cutting List dengan hasil sesungguhnya ........... 62
Rancang bangun aplikasi..., Rizki Aulia Rahman, FTI UMN, 2019