prototype mesin pengupas untuk peningkatan …

Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 2 No. 1

62

PROTOTYPE MESIN PENGUPAS UNTUK PENINGKATAN KUALITAS

PRODUK PIPA LAPIS DI INDUSTRI PIPA

Albertus Budi Setiawan *

Program Studi Teknik Mesin Politeknik Manufaktur Negeri Bandung *,

E-mail : [email protected]

ABSTRACT

Research using prototyping method is commonly practiced nowadays, especially in developing of a new

product. This is based on data and information from Marketing Department, which focus to customers’

demand of a new competitive product. A trial test is carried out on a machine prototype following some

criteria made by the researcher, before launching it to market. This research develops a prototype of

machine to solve a problem happens in one of pipe industries producing polyethylene coated pipe. The cut-

back of coating is done at a certain length on both sides. The problem which has to be overcome is to make the cut-back of coating the same length for every pipe. To anticipate the failure probability of the machine

prototype, adopted from copy turning machine, the risk analysis using Failure Modes and Effects Analysis

(FMEA) is done. Based on the risk calculation result which covers rating multiplication of severity of failure,

number of occurrence of failure, and failure detection method, the Risk Priority Number (RPN) is 48. Trial

run-test is held implementing 2 (two) cut-back methods. The first is the previous cut-back method, and the

second is the new cut-back method. The trial run-test result using the previous cut-back method has a

different length ca 19 [mm], whereas the run-test result using the new cut-back method has a different

length ca 1 [mm]. The application of technology of the new cut-back machine prototype in pipe industries

will be saving of about Rp.3.704.500,- per 1000 product.

Keywords : prototyping, FMEA, RPN, copy turning.

PENDAHULUAN

Pipa-pipa baja untuk keperluan penyaluran

minyak, gas, dan air melalui bawah tanah /

penanaman pipa dalam tanah ataupun bawah laut

perlu dilakukan proses pelapisan (coating) pada

dinding luar pipa untuk memproteksi terhadap

serangan karat. Pipa-pipa yang telah terlapisi

seluruhnya dikupas kembali (cutback) lapisannya

sepanjang kurang lebih 10 cm disetiap ujung-

ujung pipa, untuk memudahkan proses pengelasan pada saat penyambungan pipa.

Industri pipa mengalami kesulitan untuk

menghasilkan panjang kupasan yang seragam

terutama untuk pipa-pipa berdiameter 4”, 6”, dan

8”.Ketidakseragaman panjang kupasan ini

disebabkan pipa berputar tidak sentris ketika sikat

baja pengupas memotong lapisan pada proses

pengupasan. .

Faktor-faktor yang mungkin berkontribusi

terhadap terjadinya ketidakseragaman panjang

kupasan tersebut adalah:

1 Bahan baku pipa sudah dalam keadaan

bengkok/melengkung,

2 Mesin (rotor) pemutar pipa beroperasi

terpisah/mandiri,

3 Jarak roda pemutar pipa pada mesin pemutar

tidak bisa diatur.

4 Mesin pengupas beroperasi terpisah/mandiri

5 Sikat baja pengupas berputar pada posisi yang

tetap, tidak mengikuti gerak eksentris pipa

saat berputar.

Penelitian yang akan dilakukan untuk

menjawab pertanyaan utama sebagai berikut:

1 Seberapa jauh pengaruh faktor lengkungan

pipa, mesin pengupas dan sikat baja pengupas

terhadap kualitas produk.

2 Sejauh mana modifikasi mesin dapat dilakukan pada mesin pengupas yang dapat

menghasilkan kualitas produk yang lebih baik.

Kondisi dan masalah seperti diuraikan di

atas harus dapat ditanggulangi dalam rangka

meningkatkan kualitas dari pipa-pipa lapis.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mempelajari seberapa jauh pengaruh faktor

lengkungan pipa, mesin pengupas dan sikat baja

pengupas terhadap panjang pengupasan pada

pipa,dan mengidentifikasi sejauh mana modifikasi

mesin dapat dilakukan pada mesin pengupas agar didapat hasil pengupasan yang seragam.

mailto:[email protected]


63

LANDASAN TEORI

Kesimetrisan potong pada produk–produk

silinder pada proses pemotongan yang

memanfaatkan putaran mesin dipengaruhi oleh

bahan baku yang sebelumnya telah dalam

keadaan simetris, bila keadaan bahan baku

simetris, maka geram akan terpotong secara

simetris pada proses pemotongan putar. Dalam

penelitian ini kondisi bahan baku pipa lapis tidak

dalam kondisi putar simetris, dan lapisan polyethylen pada pipa lapis dapat dianalogikan

sebagai geram yang akan dipotong (dikupas) pada

proses pemesinan.

Oleh sebab itu untuk memperoleh geram

(lapisan yang dikupas) dari pipa lapis harus

dilakukan proses pengupasan dengan

memanfaatkan putaran pipa yang tidak simetris

(eksentris). Dudukan pemotong (eretan) ditautkan

pada pipa untuk mendapatkan gerak ayun sesuai

dengan gerak pipa yang eksentris, selanjutnya

dilakukan pemotongan/pengupasan dengan memajukan sikat baja (alat potong) dalam kondisi

gerak tersebut, untuk mendapatkan ketebalan

potong yang sama.

1. Mesin bubut kopi [11]

Gambar 2. Mesin bubut copy

Teknologi bubut kopi mekanik dapat

dimanfaatkan dalam pembuatan prototype mesin

pengupas lapisan pipa. Lengkungan pipa

digunakan sebagai template yaitu replikasi dari

profil yang diinginkan. Stylus yang berpegas

ditautkan pada pipa dan sambil bergerak

longitudinal dengan saddle, juga bergerak transversal mengikuti profil dari template yang

memungkinkan sikat baja pengupas mengupas

lapisan dengan ketebalan dan panjang kupasan

yang sama.

2. Desain Engineering

Desain merupakan suatu proses yang terdiri

dari sistem, komponen, dan proses untuk

memenuhi tuntutan pemenuhan persyaratan,

dimana ilmu–ilmu dasar, matematik, dan ilmu–

ilmu rekayasa digunakan untuk menyatukan

seluruh sumber daya untuk memenuhi obyek yang

telah ditetapkan. Elemen–elemen dasar proses

dalam desain adalah penyusunan daftar tuntutan

dan kriteria, sintesis, analisis, konstruksi, ujicoba,

dan evaluasi, dengan mempertimbangkan

alternatif solusi, kelayakan, dan deskripsi system

secara detail. Faktor ekonomi, keamanan dan

keselamatan kerja, kehandalan, estetika, etika, dan

dampak sosial, perlu dipertimbangkan, sehingga secara teknik untuk sebuah desain yang baik

adalah :

a. biaya produksi yang rendah,

b. kebutuhan lahan yang mencukupi

c. berat produk yang memadai untuk

memudahkan penggunaan,

d. pemilihan material produk yang tepat untuk

mencegah kecepatan lelah / rusak,

e. penanganan (handling) penggunaan produk

yang mudah dan optimum.

3. Design For Manufacture and Assembly

(DFMA) [2]

DFMA berasal dari gabungan istilah DFA

(Design for Assembly) dan DFM (Design for

Manufacturing), konsep dasarnya adalah

menerapkan paradigma DFMA untuk

menganalisis permasalahan-permasalahan selama

proses manufaktur dan perakitan (assembly) pada

tahap perancangan awal. Hal ini berarti

mempertimbangkan semua faktor yang

mempengaruhi hasil akhir sedini mungkin dalam siklus perancangan. Jumlah waktu yang dipakai

dalam analisis pada tahap perancangan awal lebih

sedikit daripada melakukan perancangan secara

berulang, sehingga dapat mengurangi pengeluaran

biaya.

DFM mempertimbangkan proses manufaktur

dalam tahap perancangan awal, dimana seorang

perancang dapat melakukan pemilihan material

yang sesuai, teknologi yang tepat, mengestimasi

waktu proses manufaktur dengan jumlah produk

yang banyak dan proses yang cepat dengan skema

berbeda. Caranya adalah dengan membandingkan tiga

macam rencana perancangan dan rencana

teknologi, kemudian dilakukan perbaikan

secepatnya pada tahap perancangan awal

berdasarkan masukan informasi hingga

didapatkan rencana perancangan dan teknologi

yang paling memuaskan.

Tujuan Design for Manufacturing adalah:

1. Meningkatkan kualitas produk baru selama

masa pengembangan, termasuk desain,

teknologi, manufaktur, pelayanan, dll.


64

2. Menurunkan biaya, meliputi biaya

perancangan, proses manufaktur, delivery,

technical support, discarding, dll.

3. Memperpendek cycle time, meliputi waktu

perancangan, persiapan manufaktur, dan

perhitungan yang berulang.

Design concept

Design for assembly

(DFA)

Selection of materials

and processes and early

cost estimates

Best design concept

Design for

manufacture (DFM)

Prototype

Production

Suggestions for

simplification of product

structure

Suggestions for more

economic materials and

processes

Detail design for

minimum

manufacturing cost

Gambar 3. Tahapan proses DFMA

DFA merupakan pertimbangan dan

memecahkan permasalahan dalam proses

perakitan pada tahap perancangan awal dengan

memastikan semua komponen dapat dirakit

dengan kecepatan yang tinggi, biaya rendah dan

produktif. DFA merupakan sebuah cara dalam paradigma

perancangan dengan menggunakan semua metode

seperti menganalisis, mengestimasi,

merencanakan dan mensimulasi untuk

mempertimbangkan semua faktor yang

mempengaruhi selama proses perakitan dalam

keseluruhan proses merancang; memperbaiki

konstruksi perakitan sehingga menghasilkan

fungsi dan karakteristik produk akhir yang

memuaskan dengan biaya yang serendah

mungkin.

Prinsip Dasar DFMA :

1 Meminimalisasi jumlah komponen, semakin

sedikit komponen harga akan semakin murah.

2 Menerapkan modular rancangan, dengan

menerapkan modular rancangan, proses perancangan akan standar dan mudah

direalisasikan, sehingga meminimalisir

kesalahpahaman pembacaan gambar.

3 Meminimalisasi variasi komponen,

maksudnya adalah komponen dibuat

mendekati standar, sehingga proses

pengerjaanya tidak rumit.

4 Menerapkan multifungsional rancangan, yaitu

rancangan komponen yang dapat dipakai pada

fungsi bagian yang bermacam-macam.

Dengan demikian penggambaran lebih irit.

5 Merancang komponen fungsi ganda, yaitu komponen yang dapat digunakan pada

berbagai macam fungsi.

6 Merancang untuk penyederhanaan produksi,

maksudnya adalah merancang agar realisasi

produk tidak melalui prosedur yang berbelit-

belit.

7 Meminimalisasi penggunaan pengikat, karena

dengan banyaknya ikatan, akan menambah

banyak pula kontrol kekuatannya

8 Memaksimalisasi kesesuaian, yaitu kesesuaian

antara fungsi bagian satu dengan yang lain. 9 Meminimalisasi “handling”, karena dengan

banyaknya alur pengiriman benda kerja dari

satu unit pengerjaan ke unit yang lain akan

memperlambat waktu produksi, idealnya

adalah produk dikerjakan pada satu tempat.

10 Mengeliminasi/menyederhanakan pengaturan,

karena dengan banyak pengaturan akan

menambah rumit prosedur kerjanya.

11 Menghindari komponen fleksibel, karena

komponen yang fleksibel dapat

menyebabkan tertukar dengan yang lain, akibatnya perakitan menjadi lebih lama.

4. Failure Mode and Effect Analyses (FMEA) [7,8]

Kualitas makin memegang peranan penting,

seiring dengan tingkat persaingan yang makin

ketat, tuntutan pelanggan semakin tinggi pada

produk dengan harga bersaing dan kualitas yang

tinggi. Oleh karena itu untuk mencapai sebuah

produk yang berkualitas prima, perlu perhatian

khusus pada manajemen kualitas, dan salah satu

alat yang bisa digunakan adalah Failure Modes And Effect Analysis. FMEA adalah suatu

metodologi dalam menganalisa masalah kualitas

yang muncul sejak ditahap pengembangan,

sehingga tindakan koreksi dapat langsung

dilakukan, dan desain dapat langsung diperbaiki.

Dalam FMEA terdapat 3 variabel utama yang

perlu diperhatikan yaitu :

1. Severity : rating yang mengacu pada besarnya

dampak yang serius dari suatu kegagalan

(potential failure mode).

2. Occurrence : rating yang mengacu pada berapa banyak frekuensi munculnya kegagalan

(potential failure occurre).


65

3. Detection : yang mengacu pada metode

deteksi yang dapat mendeteksi kemungkinan

kegagalan atau kegagalan tidak sampai

berdampak yang membahayakan.

Gambar 4. Prosedur FMEA

Untuk setiap fungsi dievaluasi kemungkinan

kegagalan, kapan munculnya, cara mendeteksi,

dan penentuan nilai (rating). Dalam metode FMEA dikenal Risk Priority Number (RPN),

yakni angka yang menggambarkan area mana

yang perlu jadi prioritas perhatian kemungkinan

kegagalan. RPN diukur berdasarkan pertimbangan

rating dari ketiga variabel diatas yaitu severity,

occurrence, dan detection.

RPN = rating severity x rating occurrence x

rating detection.

Risk Priority Number (RPN) tersebar dari nilai

1 (minimum RPN) sampai 1000 (maksimum

RPN). Produk aman atau tidak terjadi kegagalan

(RPN 1) atau hampir sering terjadi kegagalan sehingga membahayakan (RPN 1000)

5. Overall Function and Function Structure [9]

Untuk memperkirakan kemungkinan

kegagalan produk dan akibat yang ditimbulkan

terhadap produk, pada pengguna, atau pada

lingkungan sekitarnya, pertama harus kita ketahui

fungsi utama produk kemudian diurai menjadi

fungsi kedua atau ketiga yang diintegrasikan

bersama untuk memenuhi fungsi utama. Fungsi–fungsi ini dikenal sebagai system blackbox yang

meliputi masukan, luaran, dan proses.

5.1 Fungsi Keseluruhan (FK) dan Fungsi

Bagian

Fungsi adalah perilaku atau behavior sebuah

produk yang diperlukan untuk mencapai atau

memenuhi syarat-syarat teknis yang

menggambarkan dengan jelas kegunaan dari

produk yang dibuat.

Fungsi Keseluruhan

Fungsi keseluruhan adalah fungsi produk secara menyeluruh sehingga jelas untuk apa

produk tersebut dibuat.

Gambar 5. Fungsi keseluruhan

Fungsi Bagian/Sub Fungsi

Fungsi bagian atau Sub-Fungsi adalah fungsi-fungsi bagian dari suatu konstruksi yang

satu sama lain saling menunjang untuk

tercapainya fungsi keseluruhan.

Gambar 6. Fungsi bagian

6. Kekuatan Bahan (Strength of Material) [4,5,6]

Pada dasarnya semua konstruksi peralatan

mekanik yang menerima beban harus mampu

menahan beban tersebut, hal ini sangat tergantung dari jenis konstruksi yang dirancang, beban yang

diberikan dengan adanya pengaruh grafitasi akan

menjadi gaya luar (gaya aksi) yang harus ditahan

oleh gaya dalam (reaksi reaksi) yang terjadi pada

setiap komponen konstruksi, dimana gaya dalam

ini akan ditahan oleh penampang yang ada yang

mengakibatkan terjadinya tegangan pada

penampang komponen konstruksi tersebut.

7. Polimer [12,13]

Polyethylen (PE) merupakan salah satu jenis polimer yang umum digunakan, disebabkan oleh

rendah berat jenis, kemudahan proses dan biaya

yang rendah. Salah satu pasar yang penting dan

sangat menjanjikan adalah pasar industri –

industri, dimana polyethylen (PE) menjadi salah

satu bagian yang harus diaplikasikan/digunakan

pada produk, seperti halnya pelapisan pada pipa-

pipa untuk melawan terjadi corrosion dalam

penggunaan produk pipa-pipa dilapangan.

Pelapisan pipa membutuhkan sekurang-kurangnya


66

mampu mencegah terjadinya corrosion, tanpa

perlu mengubah mechanical properties pipa yang

dilapisi seminimum mungkin sesuai tuntutan.

Saat ini telah dikembangkan plastik pelapis

pipa untuk menahan corrosion, yaitu high-density

polyethylen (HDPE) dan polypropylen (PP)

dicairkan bersama (melt-mixed), ditekan

(extruded),dan diroll menjadi lembaran-lembaran.

Pada pelapisan pipa lembaran dipanaskan

diantara titik leleh HDPE dan titik leleh PP, akan

diperoleh lapisan pipa dengan yielding stress sebesar 60 Mpa dan Young’s modulus sebesar 3,5

Gpa.

METODE PENELITIAN

1. Pengembangan Prototype

Sebelum pembuatan modifikasi mesin

pengupas lapisan pipa dipabrik pipa lapis, akan

dilakukan pembuatan prototype yang akan

diterapkan di mesin tersebut.

Metodologi penelitian dilakukan dengan 2 tahapan sebagai berikut :

1. Desain prototype dan pembuatan prototype

Desain prototype dirancang dengan

mempertimbangkan permasalahan dan proses

kerja mesin pengupas lapisan pada pipa,

pencarian alternatif–alternatif yang paling baik

dan dapat direalisasikan pembuatan prototype,

serta uji coba prototype.

2. Analisa proses menggunakan metode FMEA

Metode FMEA dimanfaatkan untuk

menganalisis resiko kegagalan proses dari prototype mesin pengupas lapisan, untuk

meyakinkan bahwa hasil uji coba prototype mesin

pengupas dapat direalisasikan untuk modifikasi

mesin pengupas lapisan yang saat ini masih

digunakan di perusahaan.

2. Kerangka pemikiran

Pengupasan lapisan PE pada pipa yang

berputar tidak sentris agar seragam panjang

pengupasannya perlu dipertimbangkan 2 metode

sebagai berikut :

a. Metode 1: Pipa lapis dipaksa berputar sentris, kemudian

sikat baja pengupas berputar dan mengupas

lapisan PE, sehingga kedalaman kupasan akan

sama dan panjang kupasan seragam.

b. Metode 2:

Pipa lapis tetap berputar eksentris dan sikat

baja berputar sambil mengikuti gerak eksentris

pipa, kemudian dilakukan pengupasan lapisan

pipa yang dilakukan secara simultan dengan

gerakan tersebut.

Gambar 7. Konsep pengembangan desain

3. Analisa masalah (Defining Problem)

Ujung pipa lapis harus dikupas dengan panjang yang seragam dengan menggunakan

mesin pengupas lapisan yang tersedia. Proses

pengupasan dengan memutar pipa dengan roda

pemutar secara bebas tanpa pengarah, kemudian

sikat baja pengupas yang juga berputar diarahkan

ke pipa lapis untuk mengupas lapisan

polyethylene. Rancangan modifikasi mesin

dibatasi dengan kondisi pipa yang tetap bengkok /

melengkung, dan kendala ruang (space) yang

terbatas.

Sebelum merancang pengembangan prototype mesin pengupas lapisan pada pipa, perlu

mempelajari lebih dahulu proses pengupasan

lapisan polyethylen yang saat ini masih

dijalankan. Proses pengupasan pada mesin

pengupas lapisan pada pipa dapat dijelaskan

secara garis besar sebagai berikut :

1. Mesin dan peralatan proses pengupas lapisan

pipa terdiri dari :

a. 2 buah mesin pengupas (untuk kedua

ujung pipa)

b. 1 buah alat penyangga merangkap pemutar pipa

c. 1 panggung tempat penyimpan pipa yang

akan di proses

Start

End


67

d. 1 panggung/rail penyangga pipa yang telah

diproses

2. Operasional mesin – mesin :

a. Pipa digelindingkan pada alat penyangga

dari tempat penyimpanan ke posisi tertentu

dan selanjutnya roda pemutar berputar

untuk memutar pipa.

b. Roda–roda pemutar pada alat penyangga

naik, mengangkat pipa yang telah berputar.

c. Mesin–mesin pengupas bergerak maju

pada posisi disetiap ujung pipa d. Sikat baja pengupas berputar dan naik

secara beraturan memotong lapisan pada

pipa, hingga terkupas seluruhnya.

e. Sikat baja pengupas turun, mesin pengupas

mundur ke posisi semula.

f. Roda–roda pemutar pada alat penyangga

putar turun, pipa tertahan pada

panggung/rail penyangga.

g. Pipa digelindingkan ke tempat

penampungan produk jadi.

4. Pengembangan Prototype (Developing

Prototype)

Dalam pengembangan prototype harus

dilakukan analisa fungsi keseluruhan dan bagian

terlebih dulu, agar konsep desain sesuai dengan

fungsi masing–masing, termasuk perhitungan

beban yang akan diterima prototype.

a. Fungsi keseluruhan

Fungsi utama dari prototype mesin pengupas

pipa adalah untuk mengupas lapisan PE pada pipa dengan panjang yang seragam, dan terkupas

seluruhnya.

Dalam hal ini digunakan sumber enerji dari

motor listrik mesin bubut, motor pemutar sikat

baja, dan secara manual digerakkan oleh operator

untuk mendekatkan sikat baja, serta menaik

turunkan untuk proses pengupasan, dan luarannya

adalah pipa lapis terkupas dengan panjang

seragam.

Gambar 8. Fungsi keseluruhan

b. Struktur Fungsi

Struktur fungsi utama dari proses pengupasan

terdiri dari dua fungsi yakni fungsi pertama

adalah memegang pipa dan memutarnya, dan fungsi kedua memindah eretan, mengikat pipa,

menaik – turunkan sikat baja yang berputar,

sehingga lapisan pipa terkupas. Prototype mesin

pengupas ini meniru tahapan proses pengupasan

yang ada dipabrik pipa sebenarnya hanya proses

ini menggunakan mesin bubut mengambil alih

fungsi roda pemutar untuk memutar pipa.

Gambar 9. Struktur fungsi

c. Fungsi bagian

Fungsi bagian menunjukkan proses pelupasan setelah sikat baja diputar, tempat dudukan sikat

baja dimajukan untuk melupas lapisan pada pipa

dengan tetap mengikuti gerakan ayun plat

dudukan utama, selanjutnya diundurkan setelah

pipa bersih dari lapisan.

Gambar 10. Fungsi pelupasan lapisan

5. Formulasi Solusi (Formulating Solution)

Dengan kondisi pipa yang tetap

bengkok/melengkung sehingga berputar tidak

memusat/sentris dalam proses pengupasan

lapisan, yang mengakibatkan ketidakseragaman

panjang kupasan, maka untuk memperoleh hasil

kupasan yang seragam tidak bisa tidak harus

dilakukan upaya agar pipa berputar sentris.

a. Gaya Lengkung Pipa Agar hasil pelupasan mendapatkan hasil yang

simetris, terkelupas dengan seragam dan rata

terkelupas maka pipa harus berputar secara

sentris, namun ternyata untuk proses sanding

tidak dilakukan pelurusan pipa terlebih dahulu,

sehingga kondisi pipa tetap dalam keadaan

melengkung dalam proses sanding. Oleh karena

diperlukan rekayasa teknik untuk menjadikan

putaran pipa menjadi sentris dengan memaksa

memberikan gaya berlawanan dengan gaya

defleksi untuk meluruskan pipa. Gaya dapat dihitung dengan rumus defleksi lengkungan pipa,

yang rata–rata nilai defleksi sebesar y = 4 [mm],

dengan panjang pipa sebesar L = 12,000 [mm],

dan jarak ujung–ujung pipa ke roda pemutar

sebesar a = 3,000 [mm]

Putar spindel mesin bubut


68

Gambar 11. Diagram momen

Gaya lengkung :

F = 6 .𝐸.𝐼.𝑦

𝑎2 (3𝐿−4𝑎)

Tabel 1. Gaya defleksi Nominal w E a L I F

(inch) do(mm) di(mm) (N/mm) (N/mm2) (mm) (mm) (mm

4 ) (N)

104.74 0.13 2,100,000 3,000 12,000 2,469,302.85 7,202.13

103.18 0.15 2,100,000 3,000 12,000 2,813,302.12 8,205.46

102.26 0.16 2,100,000 3,000 12,000 3,008,993.29 8,776.23

158.74 0.19 2,100,000 3,000 12,000 8,210,150.93 14,367.76

157.18 0.22 2,100,000 3,000 12,000 9,416,814.57 16,479.43

155.60 0.25 2,100,000 3,000 12,000 10,602,869.42 18,555.02

154.08 0.28 2,100,000 3,000 12,000 11,710,291.57 20,493.01

209.54 0.25 2,100,000 3,000 12,000 18,478,709.42 21,558.49

208.78 0.27 2,100,000 3,000 12,000 19,843,482.95 23,150.73

207.98 0.29 2,100,000 3,000 12,000 21,264,074.91 24,808.09

206.4 0.33 2,100,000 3,000 12,000 24,021,980.77 28,025.64

205.02 0.36 2,100,000 3,000 12,000 26,379,525.01 30,776.11

203.26 0.40 2,100,000 3,000 12,000 29,317,950.85 34,204.28

202.74 0.42 2,100,000 3,000 12,000 30,171,644.07 35,200.25

8 219.1

Diameter

4 114.3

6 168.3

6 Parameter desain

Parameter–parameter dari peralatan yang

menunjang proses pengupasan harus memenuhi

persyaratan sebagai berikut :

a. Ukuran tidak boleh melebihi 700x500x400 b. Mampu menahan beban dinamis dari gaya

akibat kondisi pipa yang melengkung

maksimal sebesar F = 35.200 [N] yang

dihitung pada pipa 8”

c. Mudah dioperasikan tanpa banyak pengaturan.

d. Langkah pemakanan pelupasan sebesar 50

mm

e. Mudah dalam perakitan/pemesinan

6.1 Alternatif-Alternatif

Beberapa alternatif dapat ditinjau dan

dipertimbangkan untuk membuat pipa berputar

sentris agar sikat baja dapat mengupas lapisan

pipa dengan seragam sebagai berikut :

Alternatif 1 : Senter/pemusat putar Senter putar dirakitkan pada mesin dengan

posisi sesumbu pipa yang akan dikupas, kemudian

diarahkan ke pipa agar pipa berputar sentris.

Batang penahan senter putar akan menahan beban

gaya defleksi yang dinamis.

Gambar 12. Alternatif senter/pemusat putar

Alternatif 2 : Roll pemusat

Roll pemusat diarahkan dari sisi luar pipa, dengan menekan pipa agar berputar sentris, yang

umumnya terdiri dari 3 buah roll yang diatur

secara simetri dengan sudut 1200 satu sama lain.

Roll diatur sedemikian rupa akan bergerak secara

bersamaan sampai pipa berputar sentris. Roll

pemutar menahan beban dinamis secara

bergantian karena perputaran pipa.

Gambar 13. Alternatif rol pemusat.

Alternatif 3 : Teknologi bubut kopi

Pipa yang berputar difungsikan sebagai

template, dengan bantuan stylus yang dikaitkan pada pipa akan menggerakkan dudukan sikat baja

sesuai gerakan pipa, kemudian dimajukan untuk

pengupasan.


69

Gambar 14. Alternatif teknologi bubut kopi.

6.2 Penilaian Alternatif

Penilaian alternatif berdasarkan kepada

aspek-aspek tertentu yang akan menentukan

layaknya suatu konsep rancangan untuk

direalisasikan. Aspek-aspek tersebut adalah aspek

teknik yang meliputi pencapaian fungsi utama,

konstruksi, mudah pengoperasian dan perawatan,

dan kehandalan.

Penilaian dilakukan dengan cara memberikan kriteria nilai- nilai sebagai berikut:

Tingkat Sangat baik Baik Cukup Kurang Sangat Kurang

Nilai 5 4 3 2 1

Tabel 2 Kriteria Nilai

Kriteria

No Aspek yang dinilai Bobot

%

1 Penahan beban 25 3 75 4 100 5 125 5 125

2 Pengoperasian 20 3 60 3 60 5 100 5 100

3 Perakitan 20 3 60 2 40 4 80 5 100

4 Perawatan 15 3 45 3 45 4 60 5 75

5 Langkah pemakanan 10 4 40 4 40 4 40 5 50

6 Ukuran 10 3 30 2 20 4 40 5 50

Nilai Total 100 19 310 18 305 26 445 5 500

Persentase 62% 61% 89%

Tabel 3 Penilaian Alternatif

Alt 1 Alt 2 Alt 3

Alternatif Nilai Ideal

7 Desain prototype Dengan parameter yang telah ditetapkan,

alternatif 3 sangat memenuhi persyaratan yang

akan menjadi acuan dalam desain awal

(prelimenary desain)

Gambar 15. Konsep desain awal

PENGUJIAN DAN ANALISIS PROTOTYPE

Setelah proses pembuatan prototype mesin

pengupas, dilakukan analisis dan pengujian untuk

mendapatkan hasil penelitian dalam

pengembangan prototype. Metode analisis

terhadap proses pengupasan dari prototype

digunakan sistem Failure Mode and Effect

Analyses dan akan dilakukan uji coba prototype

dengan memanfaatkan fungsi gerak dari mesin

bubut.

Gambar 16. Proses pengujian di mesin bubut

1. Sistem Failure Mode and Effect Analyses

(FMEA)

Dalam melakukan analisis prototype mesin

pengupas dievaluasi untuk setiap potensi bentuk

kegagalan dari setiap system komponen, dimana dampak kegagalan muncul segera dilakukan

perubahan desain untuk mengurangi dampak

tersebut. Setelah dilakukan identifikasi dan

analisa fungsi dari prototype mesin pengupas

lapisan pipa sebagai langkah awal menggunakan

metodologi FMEA, maka perlu ditetapkan lebih

dahulu bentuk dari kegagalan (mode of failure)

dari prototype mesin yang menunjukkan

ketidakmampuan untuk :

a. digeser menempati posisi

b. pengaturan posisi stylus c. pengaturan posisi awal pemotongan

d. putar sikat baja

e. gerak meja dudukan sikat baja.

Tabel 4. Fungsi prototype mesin pengupas Keterangan

1.0 Geser ke posisi kerja 1.1 Penempatan posisi prototype mesin Prototype dibawah posisi

pipa

1.2 Penempatan posisi sikat Sikat baja pada posisi awal

2.0 Pengaturan posisi 2.1 Penempatan stylus pada posisi bebas Posisi tidak menyentuh pipa

stylus 2.2 Pengaturan stylus Stylus menyentuh pipa

2.3 Penempatan kembali stylus pada posisi Posisi tidak menyentuh pipa

bebas

3.0 Pengikatan ke meja 3.1 Pergerakan meja utama bergerak Stylus menyentuh pipa

utama naik turun

3.2 Penyentuhan awal sikat baja Pengupasan awal

4.0 Putar sikat baja 4.1 Pemutaran spindel sikat baja Sikat baja pada posisi awal

4.2 Penghentian putaran sikat baja Sikat baja pada posisi awal

5.0 Gerak meja dudukan 5.1 Pendorongan meja dudukan spindel Sikat baja mengupas lapisan

sikat sikat baja naik

5.2 Penurunan meja dudukan spindel Lapisan terkelupas

sikat baja

Sub Fungsi Sub Fungsi

Tingkat 1 ( first level ) Tingkat 2 ( second level )


70

1.1 Severity Rating, Occurrence Rating, dan

Detection Rating

Parameter–parameter yang digunakan dalam

metode FMEA untuk menentukan kritis suatu

kegagalan adalah hebatnya dampak kegagalan,

frekuensi munculnya kegagalan, kemungkinan

berikutnya adalah memeriksa desain yang akan

mendeteksi potensi bentuk (mode) kegagalan

yang muncul.

Severity rating dirangking menurut tingkat

kehebatan dampak kegagalan (seriousness of the failure mode) pada prototype, frekuensi

kemunculan (occurrence) dirangking menurut

probabilitas kegagalan, yang ditunjukkan oleh

jumlah antisipasi kegagalan selama uji coba

prototype. Dampak dari kegagalan umumnya

digambarkan oleh dampak pada prototype yang

terlihat selama uji coba. Kemampuan deteksi

(detectability) adalah penaksiran (assessment)

dari kemampuan verifikasi dari konsep desain

untuk mengidentifikasi potensi kelemahan

sebelum uji coba.

1.2 Angka Prioritas Resiko (Risk Priority

Number / RPN)

Angka Prioritas Resiko didapat dari hasil

perkalian severity, occurrence dan detection dari

uji coba prototype, digunakan sebagai acuan

tindakan perbaikan.

Sebagai acuan perbaikan untuk prototype

mesin pengupas lapisan pada pipa ditetapkan

sebagai berikut :

a. Perbaikan prototype mesin pengupas lapisan pada pipa harus dilakukan, bila Angka

Prioritas Risiko (RPN) lebih besar dari 100.

b. Perbaikan prototype mesin pengupas lapisan

pada pipa harus dilakukan, bila angka Severity

lebih besar dari 5.

2 Pengujian dan Analisis Prototype

Prototype mesin pengupas yang diproduksi

mampu melakukan operasi dalam 2 bentuk

proses, yang pertama merupakan bentuk proses

sesuai dengan proses yang saat ini masih berjalan

di industri pipa, yang kedua bentuk proses sebagai usulan untuk optimasi langkah perbaikan proses

untuk mendapat keseragaman panjang

pengupasan. Oleh karena itu untuk menunjukkan

kemampuan prototype mesin pengupasan maka

dilakukan langkah pengujian prototype mesin

dalam 2 bentuk proses pengupasan lapisan yang

berbeda yaitu:

a. Langkah pengujian dengan proses lama

(sesuai dengan perusahaan).

Proses pengupasan dilakukan dengan meja

sikat pengupas bergerak bersama meja dudukan secara bersamaan tanpa diikatkan

dengan pipa.

b. Langkah pengujian dengan proses baru.

Proses pengupasan dilakukan dengan meja

sikat pengupas bergerak secara mandiri,

sementara meja dudukan begerak sesuai

dengan ayunan pipa yang berputar secara

eksentris.

2.1 Analisis Hasil Penelitian

Dari data pengujian prototype mesin pengupas

dengan melakukan uji dengan metode mesin

pengupas lama seperti yang dilakukan di

perusahaan saat ini, dan metode mesin pengupas baru, serta dilakukan data perhitungan Angka

Prioritas Resiko dengan metode RPN memberikan

hasil sebagai berikut :

2.1.1 Analisis Proses

a. Proses Lama

Dari Tabel 5: Hasil Pengukuran pada kolom

Proses Lama ( metode yang saat ini dlakukan

perusahaan ), menunjukkan ketidakseragaman

panjang pengupasan minimal sebesar 15 [mm]

dan maksimal sebesar 19 [mm].

b. Proses Baru

Dari Tabel 5: Hasil Pengukuran pada kolom

Proses Baru, menunjukkan ketidakseragaman

panjang pengupasan minimal sebesar 1 [mm] dan

maksimal sebesar 2 [mm].

2.1.2 Analisis ekonomi

Untuk prototype mesin pengupas lapisan

plastik dapat dilakukan analisa biaya yang terdiri

dari analisis biaya pemesinan dan analisis

pengerjaan ulang (rework) dengan manual.

a. Analisis biaya pemesinan :

Dari Tabel 6 : Bila diperlukan 1000 bh pipa

untuk dikupas, maka dengan proses lama

diperlukan waktu sebesar 5710 menit, dan dengan

proses baru sebesar 2830 menit, terjadi selisih

sebesar 2880 menit sama dengan 48 jam,

sehingga terjadi penghematan biaya pemesinan

sebesar Rp.2.640.000,-dengan tarif mesin

pengupas sebesar Rp.55.000,- perjam.

No Pengujian Proses Baru Proses Lama

1 Pipa Nomor 1 75 mm - 76 mm 70 mm - 85 mm










Tabel 5 : Hasil Pengukuran


71

No Pemesinantsiap tkupas tukur tsiap tkupas tukur

1 Pipa Nomor 1 1.0 1,6 0.5 1.0 3.2 0.5

2 Pipa Nomor 2 1.0 1.6 0.5 1.0 4.8 0.5

3 Pipa Nomor 3 1.0 1.6 0.5 1.0 4.8 0.5

4 Pipa Nomor 4 1.2 1.6 0.5 1.2 3.2 0.5

5 Pipa Nomor 5 1.1 1.6 0.5 1.1 4.8 0.5

6 Pipa Nomor 6 1.0 1.6 0.5 1.0 4.8 0.5

7 Pipa Nomor 7 1.0 1.6 0.5 1.0 4.8 0.5

8 Pipa Nomor 8 1.0 1.6 0.5 1.0 4.8 0.5

9 Pipa Nomor 9 1.0 1.6 0.5 1.0 3.2 0.5

10 Pipa Nomor 10 1.2 1,6 0.5 1.2 3.2 0.5

Sub total 10.5 12.8 5.0 10.5 41.6 5.0

Total (ts+tk+tu) 28.3 57.1

Proses lama (menit)Proses baru (menit)

Tabel 6. Analisis waktu pemesinan

b. Analisis pengerjaan ulang (rework) :

Dari Tabel 5: Proses lama menunjukkan hasil

pengupasan yang sangat bervariasi dari 15 [mm] sampai dengan 19 [mm], yang seluruhnya keluar

dari toleransi, sehingga diperlukan pengerjaan

ulang (rework). Proses baru menunjukkan hasil

yang terdiri dari 7 buah pipa dengan perbedaan

panjang 1 [mm] dan 3 buah pipa dengan

perbedaan panjang 2 [mm], yang seluruhnya

masuk dalam toleransi, namun untuk 3 pipa ini

bisa dikategorikan untuk dilakukan pengerjaan

ulang (rework).

Dengan prototype proses pengupasan lapisan

pipa yang baru ternyata dapat menurunkan tingkat pengerjaan yang sangat tinggi sebesar 70 %, yang

berarti mengurangi biaya orang (jam kerja

manual) dan biaya alat bantu berupa pahat tangan,

batu gerinda, dan sikat baja. Pekerjaan ulang

untuk penyeragaman panjang diperlukan 2

pekerja, dan waktu yang diperlukan setiap pipa

rata-rata sekitar 12 menit. Alat bantu yang

diperlukan untuk setiap 100 pipa terdiri dari 1

buah batu gerinda, dan 2 buah sikat baja.

Penghematan pada proses pengerjaan ulang

(rework) untuk mengupas 1000 pipa terdiri dari :

Penghematan biaya tenaga kerja langsung

sebesar :

2 orang x 70% x 1000 pipa x 12/60 jam x

Rp.10.000,- = Rp.2.800.000,-

Penghematan alat bantu sebesar :

Batu gerinda : 10 x 70 % x

Rp.47.500,- = Rp.332.500,-

Sikat baja : 20 x 70 % x Rp.22.000,- =

Rp.308.000,-

2.1.3 Angka Prioritas Resiko

Estimasi Resiko terdapat hasil-hasil yang

perlu diberi perhatian seperti Severity dengan

rating 4 dan Risk Priority Number dengan nilai

48, pada fungsi–fungsi :

1. Penempatan stylus pada posisi bebas

2. Pengaturan stylus

3. Penempatan kembali stylus pada posisi bebas

4. Penyentuhan awal sikat baja

5. Pemutaran spindle sikat baja

6. Penghentian putaran spindle sikat baja

Severity rating sebesar 4 lebih kecil dari 5

sebagai batas keharusan prototype mesin

pengupas lapisan pada pipa untuk dilakukan

perbaikan, dan Angka Prioritas Resiko (Risk

Priority Number) sebesar 48 lebih kecil dari 100

sebagai batas keharusan prototype mesin

pengupas lapisan pada pipa untuk dilakukan

langkah perbaikan. Dari hasil analisis dengan

menggunakan Failure Mode Effects Analysis ini dapat ditetapkan prototype mesin pengupas

lapisan pada pipa tidak perlu segera dilakukan

perbaikan untuk mencegah terjadinya kegagalan.

KESIMPULAN

Dari hasil analisis yang telah dilakukan dapat

disimpulkan :

1. Proses pengupasan lapisan pada pipa yang

melengkung dengan menggunakan prototype

mesin pengupas dengan proses pengupasan yang lama seperti yang saat ini masih

dilakukan diperusahaan telah menghasilkan

ketidakseragaman panjang pelupasan yang

yang cukup besar perbedaannya sebesar 19

[mm].

Pipa memerlukan pekerjaan lanjut/ulang

(rework) untuk menyeragamkan panjang

pelupasan, sehingga menambah lama proses

produksi.

2. Proses pelupasan pipa yang melengkung

dengan menggunakan prototype mesin pengupas dengan proses pengupasan yang

baru seperti pengarahan menggunakan stylus

dan lengkungan pipa sebagai template seperti

layaknya mesin bubut kopi (copy turning)

menghasilkan perbedaan panjang pelupasan

sebagian besar pipa sebesar 1 [mm], sehingga

terjadi penyusutan tingkat pengerjaan ulang

sebesar 70%, dan penghematan waktu

produksi untuk 1000 pipa sebesar 4,8 jam.

3. Prototype mesin pengupas lapisan pada pipa

dapat digunakan untuk uji coba pengupasan

lapisan pada pipa dengan baik, dan sistem prototype ini dapat digunakan untuk

diaplikasikan pada mesin pengupas lapisan

yang saat ini berada di perusahaan.

4. Dengan memanfaatkan sistem prototype

mesin pengupas lapisan pipa pada industri

pipa lapis akan terjadi penghematan biaya

pengupasan 1000 pipa dengan perincian

sebagai berikut :

a. Biaya pemesinan sebesar Rp.2.640.000,-

b. Biaya pengerjaan ulang sebesar

Rp.3.440.500,-


72

DAFTAR PUSTAKA

[1] G.Pahl and W. Beitz, 1996, Engineering

Design A Systematic Approach, Spriner-

Verlag London

[2] Goeffrey Boothroyd, Peter Dewhurst,

Winston Knight, 1994, Product Design for

Manufacture and Assembly, Marcel Dekker

Inc.

[3] Kevin N. Otto, 2001, Product Design

Techniques in Reverse Engineering ang New Product Development, Prentice-Hall,

Inc.

[4] Alfred Boege, 1982, Das Techniker Buch,

Viewegs Fachbueher der Technik,

Braunsweig Germany

[5] Roloff /Matek, Mashinenelemente, 1980.

Viewegs Fachbueher der Technik,

Braunsweig Germany

[6] Alfred Boge, 1980, Mechanik und

Festigkeitslehre, Viewegs Fachbueher der

Technik, Braunsweig Germany. [7] Susanto, 2003.Injury Risk Assesment of CM

Bed Use Failure Mode And Effect Analysis

For System And Design Of The Bed,

PT.MAK Yogyakarta.

[8] Sheng-Hsien (Gary) Teng, dan Shin-Yann

(Michael) Ho, 1995, Failure mode and

effects analysis An intergrated approach for

product design and process control, North

Carolina A&T State University, Greensboro,

USA, dan Sterling Heights, USA.

[9] A.Freddi, 2006, Course on Design-CeUB

Bertinoro, Diem University of Bologna,

Italia.

[10] Ayi Ruswandi, 2004, Metoda Perancangan,

Polman Negeri-Bandung.

[11] Grazioli, 1974, Turning technology, Italia

[12] Jian-XiongLi,JingshenWu, Chi-Ming Chan, 2000, Thermoplastic nanocomposites, The

Hongkong University of Science and

Technology, Clear Water Bay, People’s

Republic of China

[13] K Varughese dan J Bethea, 1997, Dual

powder FBE system-a new approach in

multilayer systems for underground

pipelines, Herberts-O’Brien Inc, USA

[14] Semua bahan kuliah di Universitas Pancasila

Program Magister Teknik Rekayasa

Manufaktur.

prototype mesin pengupas untuk peningkatan …

Documents