MENUJU PENINGKATAN SISTEM MANUFAKTUR YANG FLEKSIBELAjay Singholi 1, Deepti Chhabra 1, Mohammad Ali 21

Guru Gobind Singh University (INDIA); 2 Aligarh Muslim University (INDIA)

Received October 2009 Accepted April 2010

Abstrak Meningkatnya persaingan global telah mempengaruhi perkembangan lingkungan manufaktur yang meliputi pengelompokan variasi produk yang sangat banyak, pengurangan lead time manufaktur, peningkatan standar kualitas dan biaya yang kompetitif. Bersamaan dengan kecenderungan meningkatnya tren ke arah globalisasi, lingkungan manufaktur ini harus dirancang untuk memenuhi tantangan baru untuk bertahan dan berkembang di pasar. Untuk mengatasi masalah seperti ini, teknologi baru sangat mendukung peningkatan fleksibilitas dan otomatisasi. Hal ini bertujuan untuk perbaikan lingkungan manufaktur yang dapat menjadi dasar pemikiran untuk memperkenalkan Flexible Manufacturing Systems (FMS). Dalam studi kasus dari suatu perusahaan ini bertujuan untuk memberi saran tentang beberapa metode perbaikan kinerja untuk sistem manufaktur fleksibel. Penelitian ini didasarkan pada model matematika diilustrasikan dalam literatur untuk mengestimasi parameter suatu kinerja, seperti memaksimumkan tingkat produksi, membuat span time dan pemanfaatan sumber daya secara keseluruhan. Melalui penelitian ini, berbagai usaha telah dilakukan untuk mengingkatkan parameter desain yang sudah ada menunju sistem manufaktur yang fleksibel di perusahaan. Berbagai parameter desain dan kinerja yang kemudian dievaluasi dan dibandingkan dengan FMS yang sudah ada dan ditingkatkan. Keywords flexible manufacturing system, performance parameters, production rate, make span time

1. Pendahuluan Lingkungan bisnis yang kompetitif memberikan tekanan baru yang akan dihadapi oleh sistem manufaktur, seperti penyesuaian produk (peningkatan varietas) dengan pengiriman yang tepat waktu diimbangi dengan pemenuhan semua persyaratan atau spesifikasi kualitas suatu produk dan penekanan biaya yang kompetitif. Oleh karena itu, untuk bertahan dalam skenario global, suatu perusahaan harus berfokus untuk mengembangkan suatu sistem manufaktur yang dapat memenuhi semua persyaratan yang diminta dalam waktu jatuh tempo dengan biaya yang wajar. Pengenalan Flexible Manufacturing System (FMS) memfasilitasi industri manufaktur untuk meningkatkan kinerja mereka seiring dengan fleksibilitas untuk membuat produk pesanan dengan volume sedang. Sebuah Flexible Manufacturing System (FMS) dapat didefinisikan sebagai suatu konfigurasi dari semi-dependent workstaion yang dikendalikan dan sistem penanganan material yang dirancang secara efisien untuk memproduksi berbagai bagian jenis produk dengan volume rendah sampai menengah. FMS menggabungkan tingkat fleksibilitas yang tinggi dengan produktivitas tinggi dan rendahnya tingkat persediaan barang dalam proses (Jang & Park, 1996). Kehebatan dari FMS adalah FMS mampu mengumpulkan ide-ide baik dari flow shop dan batch shop dari suatu sistem manufaktur dan FMS dirancang untuk meniru fleksibilitas job shop dengan tetap menjaga efektifitas sistem produksi. FMS harus dirancang untuk meningkatkan produktivitas dengan mengurangi span time saat memenuhi suatu permintaan. Sebuah FMS secara umum mampu menangani berbagai produk dalam skala kecil sampai menengah secara bersamaan. Fleksibilitas dari Flexible Manufacturing System (FMS) bisa menjadi salah satu sistem manufaktur yang paling cocok dalam skenario manufaktur saat ini dimana jenis produk pesanan dan beragam dengan siklus hidup lebih pendek lebih ditekankan. Untuk menggabungkan fleksibilitas produksi dan produktivitas, desain Flexible Manufacturing System (FMS) membutuhkan investasi yang tinggi. Model deterministik berdasarkan simulasi kejadian diskrit dapat dimanfaatkan untuk merancang sistem produksi seperti FMS. Model derterministik dengan jelas ini digunakan untuk desain dan mengukur persyaratan perangkat keras dari suatu FMS (kapasitas buffer, desain tata letak, material handling untuk desain tata letak, dan jumlah workstation sehubungan dengan produksi yang sudah direncanakan) dengan tujuan untuk meningkatkan pemanfaatan sumber daya. Namun keputusan dari desain FMS bersifat

strategis dan harus diambil pada fase awal dengan sangat hati-hati untuk memastikan bahwa FMS dirancangkan dapat berhasil dan mampu memenuhi tuntutan pasar yang naik turun. Keputusan desain dari FMS harus didasarkan pada pembenaran perbaikan kinerja. Dalam lingkungan baru di mana seorang manajer dapat menggunakan daya komputasi yang mudah dan yang dilengkapi dengan berbagai alat-alat komersial dan berbagai teknik, sangatlah masuk akal bagi manajer untuk memperkirakan masalah kemampuan beberapa jenis usulan FMS yang ada dan kemudian mengambil suatu keputusan desain FMS mana yang diambil. Bekerja untuk menilai kinerja FMS dengan alat dan model yang disebutkan di atas bisa sangat berguna untuk mengevaluasi parameter sistem seperti tingkat produksi, pemanfaatan sumber daya, membuat rentang waktu (span time), dsb pada tahap awal membuat suatu desain keputusan. Perusahaan yang dipilih untuk dijadikan studi kasus ini sedang berada di bawah tekanan dari pasar dan siap dengan dana untuk memperkenalkan beberapa modifikasi utama dalam sistem yang ada untuk meningkatkan produktivitas dan fleksibilitas sehingga mampu bertahan dalam domain kerja yang kompetitif. Makalah ini menyajikan sebuah studi yang dilakukan untuk mengevaluasi kinerja dari suatu sistem yang ada dengan tujuan meningkatkan kinerja dengan merancang FMS baru. Perusahaan yang dijadikan studi kasus ini berlokasi di Ibukota India dan sedang berjuang untuk meningkatkan kinerja sistem yang fleksibel dan sedang mempersiapkan suatu keputusan berinvestasi untuk pengembangan perusahaan. Selain itu makalah ini digambarkan sebagai berikut : Bagian 2. Memberikan gambaran literatur disurvei untuk mendukung penelitian. Bagian 3. Definisi masalah serta tujuan kasus dan pengumpulan data. Bagian 4. Meliputi desain dan simulasi FMS baru. Bagian 5. Analisa dan perbandingan hasil penelitian. Bagian 6. Kesimpulan dengan beberapa permaslahan yang dihadapi. 2. Tinjauan Pustaka Kerangka dari Flexible Manufacturing System (FMS) adalah penggabungan produktivitas kualitas, dan fleksibilitas tinggi yang diperlukan untuk memberikan respon yang cepat terhadap perubahan tuntutan pasar (Womack, Jones & Roos, 1990). Istilah Flexible Manufacturing System (FMS) umumnya digunakan untuk mewakili berbagai sistem manufaktur terotomasi. Flexible Manufacturing System (FMS) dapat didefinisikan sebagai suatu sistem terintegrasi yang terdiri dari workstation otomatis

seperti mesin Computer Numeric Controlled (CNC) dengan kemampuan mengganti peralatan, hardware handling, sistem penyimpanan dan kontrol sistem komputer yang mampu mengontrol operasi seluruh sistem (Mac Carthy, 1993). Tempelemeier & Kuhn (1993) mendefinisikan FMS sebagai sistem produksi yang terdiri dari satu set mesin yang identik dan saling melengkapi yang dikontrol secara numerik, dan dihubungkan melalui sistem transportasi otomatis. Setiap proses dalam sebuah FMS dikendalikan oleh komputer (FMS cells computer). Sesuai Parrish (1990), Flexible Manufacturing System adalah kumpulan peralatan produksi secara logis diatur dalam komputer host dan secara fisik terhubung dengan sistem pendukung pusat. Dorongan utama beralihnya sistem tradisional ke FMS adalah untuk memperkenalkan fleksibilitas dalam operasi manufaktur sehingga perusahaan dapat bersaing secara lebih efisien di pasar. Suresh dan Sridharan (2007) mendeskripsikan FMS sebagai teknologi yang berkembang yang cocok untuk volume produksi skala menengah, produksi dengan jenis variasi tingkat menengah, mereka juga didefinisikan FMS sebagai fasilitas produksi terpadu yang terdiri dari mesin multifungsional yang dikontrol secara numerik yang dihubungkan dengan sistem material handling otomatis, semuanya dikontrol oleh sistem komputer terpusat. Sebuah FMS dirancang untuk memiliki kemampuan untuk menangani berbagai jenis produk dalam skala batch (kecil menengah) secara bersamaan dan dengan efisiensi yang tinggi dibandingkan dengan sistem produksi tradisional yang dirancang untuk menangani produk bervariasi rendah tapi diproduksi dalam skala tinggi. Sistem ini mampu mengolah setiap bagian milik jenis tertentu dalam kapasitas yang ditentukan sesuai dengan jadwal yang telah ditetapkan. Secara umum, sistem ini dirancang sedemikian rupa sehingga gangguan manual yang berubah dari waktu ke waktu dapat diminimalkan (Chan & Chan, 2004). Salah satu tujuan dari suatu FMS adalah untuk mencapai fleksibilitas pada produksi volume kecil dan tetap menjaga efektivitas pada produksi volume massal. Fleksibilitas dari Flexible Manufacturing System (FMS) telah memungkinkannya untuk dijadikan salah satu sistem manufaktur yang paling cocok dalam skenario manufaktur saat ini yang menekankan pesanan produk yang dapat disesuaikan dan bervariasi dengan siklus hidup lebih pendek. Ramasesh dan Jaykumar (1991) menyatakan bahwa fleksibilitas manufaktur dapat dilihat dari beberapa bentuk yang berbeda, misalnya fleksibilitas mesin, pengoperasian, material handling, routing, program, ekspansi, proses, produk, volume, tenaga kerja dan bahan. Sethi dan Sethi (1990) memberikan konsep dari sebelas jenis fleksibilitas,

Browne dkk (1984) menggambarkan hanya ada delapan jenis fleksibilitas, yang dikenal sebagai; fleksibilitas mesin, fleksibilitas proses, fleksibilitas routing, fleksibilitas operasi, fleksibilitas produk, fleksibilitas volume, fleksibilitas bagian campuran dan fleksibilitas produksi. Sebuah FMS dapat memberikan satu atau lebih dari fleksibilitas di atas. Pertimbangan penggunaan jenis fleksibilitas untuk digunakan dalam suatu desain sebuah FMS tergantung pada tujuan sistem. Peningkatan fleksibilitas menyediakan sumber-sumber alternatif/mesin untuk melakukan proses yang sama (Shnits dkk., 2004). Namun, fleksibilitas dan efektivitas suatu FMS dibatasi oleh ketersediaan peralatan. Efektivitas dari setiap FMS umumnya digambarkan sebagai kemampuan untuk menghadapi perubahan dalam lingkungan, volume, atau waktu dari setiap aktivitas. Setiap proses dalam sebuah FMS dikendalikan oleh sebuah fleksibilitas khusus atau yang lebih komprehensif. Fleksibilitas adalah kemampuan untuk mengatasi ketidakpastian perubahan (Correa & Slack, 1996; Barad & Sipper, 1988). Tahap praperencanaan yang sesuai sangat penting bagi keberhasilan FMS untuk meningkatkan efisiensi, fleksibilitas, dan pemanfaatan sumber daya dan untuk mengurangi biaya setup. Literatur yang terkemuka memiliki beberapa deskripsi tentang FMS dan fitur yang terkandung di dalamnya mempunyai fleksibilitas yang telah ditangani oleh banyak peneliti (Browne et al, 1984; Upton, 1994; Wadhwa dan Browne, 1989). Jenis fleksibilitas dari FMS digunakan untuk meningkatkan fleksibilitas dari sistem dan oleh karena itu pemilihan jenis fleksibilitas yang tepat sangat diperlukan. Dalam studi kasus ini, perusahaan merencanakan untuk menggunakan beberapa tipe fleksibilitas yang paling dasar, seperti fleksibilitas routing dan fleksibilitas volume. Jenis fleksibilitas yang sangat dibutuhkan adalah flekibilitas yang mampu membuat sistem yang lebih tanggap terhadap kegagalan mesin (routing fleksibilitas) dan lebih tanggap terhadap kenaikan tak terduga permintaan (fleksibilitas volume). Untuk mendesain sistem manufaktur yang efisien dan fleksibel, sistem informasi digabungkan untuk menghubungkan dan mengintegrasikan entitas dari FMS, dengan kata lain definisi FMS adalah cara untuk mensinkronisasikan berbagai macam entitas dan metode koordinasi sehingga dapat mencapai tujuan (Weber & Moodie, 1989). Buitenhik et al. (2002) menjelaskan bahwa komponen-komponen dari suatu FMS umumnya mahal sehingga desain sistem ini merupakan masalah penting. Stecke dan Solberg (1981) melaporkan suatu penelitian eksperimental nyata dari FMS. Sistem ini terdiri dari 9 pusat mesin, sebuah stasiun inspeksi dan area kontrol antrian

dihubungkan oleh sistem material handling otomatis. Jumlah bagian produk yang telah selesai dianggap sebagai ukuran kinerja sistem. Dalam studi terbaru yang berkaitan dengan FMS, peneliti sangat tertarik untuk meningkatkan kinerja Flexible Manufacturing System (Wadhwa et al, 2005;. Chan, 2003). Beberapa peneliti telah menggunakan model deterministik untuk memperkirakan kinerja FMS, model ini sangat berguna untuk memperkirakan parameter dari suatu sistem seperti tingkat produksi dan pemanfaatan sumber daya pada tahap awal desain. Solberg (1981) dan Mejabi (1988) memperkenalkan model matematis yang telah diakui (deterministik sifat) untuk mengevaluasi berbagai ukuran kinerja suatu FMS. Montazeri dan Van Wassenhove (1990) meneliti kinerja dari beberapa sejumlah aturan pemberangkatan untuk FMS. Chan, Wadhwa dan Bibhushan, (2007) memulai ide untuk memperluas analisis kinerja untuk FMS yang terkait dengan teknologi seperti rantai pasok. Ide ini ditemukan dalam literatur yang menjelaskan bahwa kinerja studi perbaikan sering melibatkan penggunaan eksperimen simulasi. Ali dan Wadhwa (2005) melakukan eksperimen simulasi untuk mengevaluasi pengaruh berbagai jenis fleksibilitas dan aturan kontrol terhadap kinerja FMS. Simulasi pemodelan telah diusulkan secara luas oleh para peneliti untuk analisis sistem yang kompleks. Simulasi permodelan ini menyediakan bidang sederhana untuk mengubah variabel yang rumit ke model matematis atau yang melibatkan asumsi mustahil. Oleh karena itu, simulasi ini cocok untuk mewakili sistem yang kompleks agar mendapat pengertian tentang sistem nyata. Terutama berlaku untuk FMS dengan lingkungan yang heterogen dan dinamis di mana pada strategi pengendalian terhadap waktu bekerja dilakukan secara langsung (Chan & Chan, 2004). Tunali (1997) mengembangkan model simulasi FMS jenis job shop. Model ini telah digunakan untuk menyelidiki bagaimana kinerja keputusan penjadwalan (mean job flow time) dipengaruhi oleh penggunaan rencana awal dari suatu proses yang fleksibel, seperti dalam hal situasi kerusakan mesin. Untuk menghadapi masalah-masalah operasional dari Flexible Manufacturing System seperti routing (menentukan rute) dan penjadwalan, pemodelan simulasi telah terbukti praktis. Banyak peneliti menggunakan simulasi untuk mempelajari penjadwalan dan keputusan routing (menentukan rute) untuk FMS. Secara umum, ada dua jenis masalah yang perlu ditangani dalam FMS, yaitu masalah desain dan masalah operasional (kusiak murni, 1985). Masalah yang pertama berkaitan dengan pemilihan komponen FMS sedangkan masalah yang kedua

menyangkut aspek pemanfaatan dari FMS. Makalah ini berfokus pada kedua aspek masalah FMS, pertama studi operasional FMS telah dilakukan dengan menggunakan model matematis yang tersedia di literatur, dan kedua suatu FMS baru telah dirancang dan disimulasikan untuk menggambarkan usulan rencana peningkatan kinerja perusahaan. Kasus yang dipertimbangkan dalam makalah ini membutuhkan kontribusi dalam hal pengenalan strategi peningkatan kinerja bagi perusahaan. Sebuah model simulasi juga telah dikembangkan untuk mendesain dan mengestimasi ukuran kinerja dari FMS baru dan bersamaan dengan itu, model simulasi dapat mengidentifikasi mesin atau stasiun pemuat/pembongkar sebagai titik penghambat dalam FMS. Upaya ini juga dilakukan untuk menyarankan strategi peningkatan kepada beberapa perusahaan sebagai sebuah umpan balik yang menghasilkan laju produksi yang lebih tinggi dan pemanfaatan sumber daya sistem yang lebih baik. 3. Uraian Kasus Perusahaan dan Definisi Masalah Studi kasus makalah ini adalah sebuah perusahaan yang berlokasi di Ibukota India dan perushaan ini menangani spesialisasi dalam produksi berbagai jenis katup (misalnya plat katup ganda, katup kupu-kupu konsentris, dll) menurut ukuran dan tingkat tekanannya yang tahan terhadap api dan zat kriogenik, sedangkan bahan untuk produk ini mulai dari baja dasar, logam campuran hingga titanium. Perusahaan ini muncul dan berdiri di antara kalangan lima atas produsen berkualitas internasional dengan sertifikasi seperti CE, ISO & API 6D. Perusahaan kelas dunia berbasis manufaktur ini mencakup lebih dari 100.000 meter persegi luas dilengkapi dengan peralatan mesin modern, pengolahan bahan berukuran besar dan peralatan material handling. Perusahaan ini telah merencankan dan telah berinvestasi untuk infrastruktur dan R&D dengan sangat teratur, sehingga memberikan ruang lingkup yang lebih baik untuk studi dan analisis. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis kinerja sistem manufaktur yang fleksibel dengan menggunakan teknik pemodelan yang disebutkan di atas. Analisis ini membawa kita untuk memprediksi strategi untuk meningkatkan parameter kinerja sistem. Penelitian telah dilakukan dengan mengikuti standar metodologi penelitian, kuesioner dirancang dan disebarkan di berbagai tingkat kalangan pegawai di perusahaan dan dengan demikian data dapat dirumuskan. FMS terlibat dalam pembuatan empat jenis katup yaitu, plat katup ganda, katup kupu-kupu konsentris,

katup kupu-kupu ganda eksentrik dan katup kupu-kupu triple eksentrik. FMS yang telah dipelajari sebagai studi kasus adalah jenis manufaktur job shop. Rincian tentang desain dan proses produksi akan dibahas di bawah ini: 3.1 Plat Katup Ganda (Dual Plate Check Valve)

Tabel 1a. Plat Katup Ganda

Ini adalah katup non-return yang digunakan untuk mengurangi fenomena water hammer dalam aplikasi hidrolik besar (sektor minyak dan gas). Tabel 1a menunjukkan berbagai proses dan waktu yang diperlukan untuk memproduksi katup. Ukuran diproduksi di FMS bervariasi antara 40mm ke 600mm dan rasio campuran bagian mereka juga ditunjukkan. 3.2 Katup Kupu-Kupu Konsentris (Concentric Butterfly Velve) Katup kupu-kupu dirancang dan diproduksi untuk memiliki campuran stabilitas struktural optimal, efisiensi aliran dan dudukan yang efektif ditambah dengan berat yang ringan, desain yang rapi dan kemudahan dalam pengoperasian. Katup ini menawarkan keidealan serta ekonomis untuk aplikasi air laut. Tabel 1b menunjukkan berbagai macam proses dan waktu yang diperlukan untuk memproduksi katup. Ukuran yang diproduksi bervariasi dari 50mm sampai 700mm.

Tabel 1b. Katup Kupu-Kupu Konsentris

3.3 Katup Kupu-Kupu Eksentrik Ganda (Double Eccentric Butterfly Velve) Jenis katup kupu-kupu digunakan dalam industri umum, HVAC & R, layanan bangunan dan sarana publik dalam penanganan cairan seperti air, udara, gas, minyak mineral, asam dan larutan alkali. Waktu proses, urutan operasi, ukuran (80mm untuk 1100mm) dan rasio bagian campuran ditunjukkan pada Tabel 1c.

Tabel 1c. Katup Kupu-Kupu Eksentrik Ganda

3.4 Katup Kupu-Kupu Eksentrik Tripel (Triple Eccentric Butterfly Velve) Katup ini juga digunakan dalam aplikasi yang serupa dan khususnya cocok untuk instalasi yang lebih besar dengan ukuran umum bervariasi antara 100mm sampai 1000mm. Rincian lainnya diilustrasikan dalam Tabel 1d.

Tabel 1d. Katup Kupu-Kupu Eksentrik Tripel

4. Analisis Kinerja dan Pemodelan Sistem Kasus Literatur menunjukkan bahwa studi deterministik FMS dapat mengurangi ketidakpastian yang terlibat dalam studi stokastik. Ada berbagai model matematika yang tersedia untuk melakukan studi deterministik yang dimanfaatkan. Belajar dari sistem yang ada juga akan membantu dalam meningkatkan kinerja dan dalam merancang parameter operasional sebuah FMS baru. Mendapatkan motivasi dari studi sebelumnya, telah diputuskan untuk mengadopsi sebuah model matematis yang dikenal dengan baik yang diusulkan oleh Solberg (1981) dan selanjutnya dimodifikasi oleh Mejabi (1988). Model ini sudah sewajarnya diverifikasi dan divalidasi dalam literatur untuk memberikan estimasi utama dari parameter operasional seperti tingkat produksi, kapasitas workstation,dll. Beberapa asumsi telah dipertimbangkan untuk pelaksanaan model dalam mempelajari kasus disebutkan di bawah ini: 1. 2. Penelitian ini murni deterministik sifat Penelitian ini tidak dimaksudkan untuk mengevaluasi parameter dinamis seperti membangun antrian, dll. 3. Penelitian ini disajikan dengan asumsi bahwa output dari sistem memiliki batas atas itu berarti sistem telah mengatasi hambatan 4. Diasumsikan bahwa penyebaran variasi produk yang mengalir melalui sistem adalah tetap. 5. Sepanjang penelitian, frekuensi operasi adalah sebuah kesatuan. Studi kasus penelitian ini melibatkan penilaian dan analisis kinerja suatu sistem manufaktur yang fleksibel pada tingkat operasional dalam berbagai parameter. Langkah primer adalah mengidentifikasi berbagai parameter yang dapat mempengaruhi kinerja sistem. Tinjauan dari model matematika yang digunakan dalam penelitian dibahas di bawah ini:

4.1 Parameter Operasional Rata-rata beban kerja Untuk memperkirakan berbagai ukuran kinerja, langkah pertama yang diperlukan adalah menghitung rata-rata beban kerja pada setiap stasiun kerja FMS yang didefinisikan sebagai rata-rata total waktu yang dihabiskan di sebuah stasiun permesinan per bagian. Perhitungan rata-rata beban kerja pada setiap stasiun kerja akan membantu untuk mengidentifikasi jika ada hambatan dalam sistem. Dimana : WLi = rata-rata beban kerja untuk stasiun i (Menit) tijk = waktu untuk operasi k dalam rencana proses j di stasiun i (Min) fijk = frekuensi operasi untuk operasi k di bagian j di stasiun i PJ = bagian-campuran fraksi untuk bagian j. Rata-rata beban kerja dihitung untuk berbagai workstation FMS yang diringkas dalam tabel 2

Tabel 2. Rata-Rata Beban Kerja

Estimasi Kemacetan pada Stasiun Pada kasus FMS ini memiliki kemacetan pada stasiun yang dapat dengan mudah ditemukan dengan menghitung rasio pada Tabel 3 berikut.

Tabel 3. Estimasi Kemacetan pada Stasiun

4.2 FMS Sebagai Parameter Kinerja Berbagai studi tentang evaluasi kinerja dapat ditemukan dalam literatur dan banyak dari literatur tersebut telah menggunakan ukuran kinerja seperti makespan time (Wadhwa et. al 2007.), lead time, rata-rata flow time, (Chan 2006), pemanfaatan mesin, pemanfaatan sistem, dll. Pengukuran kinerja telah digunakan untuk mengukur laju produksi semua bagian, laju produksi masing-masing jenis bagian, rata-rata penggunaan workstation, manufakturing lead time dan waktu tunggu rata-rata per bagian di stasiun. Laju Produksi Maksimum Semua Bagian Tingkat produksi maksimum (menit pc per) dari semua bagian dibatasi oleh kapasitas stasiun bottleneck dan karenanya dapat dihitung sebagai rasio dari s (jumlah server di stasiun bottleneck) untuk WL* (beban kerja di bottleneck station).

Demikian pula untuk bagian tingkat produksi per bagian (jenis bagian j) dapat diperoleh dengan mengalikan R* dengan rasio campuran masing-masing bagian (Pj ( )

Menerapkan rumus di atas untuk semua bagian, ,maka diperoleh tingkat produksi maksimum sebesar O.74026 Pc. / jam.

Pemanfaatan Pada Setiap Workstation Rata-rata waktu penggunaan setiap workstation didefinisikan sebagai jumlah waktu yang digunakan oleh server di stasiun untuk bekerja dan tidak menganggur. Pemanfaatan bottleneck station adalah 100% dari R*. R* adalah notasi yang disebutkan di atas, berarti pemanfaatan Ui direpresentasikan pada Tabel 4. ( )

Rata-rata pemanfaatan setiap stasiun (UAV) juga dapat ditemukan dengan menghitung nilai rata-rata untuk semua stasiun, termasuk sistem transportasi.

Tabel 4. Pemanfaatan Setiap Stasiun

Pemanfaatan FMS Secara Keseluruhan Ukuran kinerja yang sangat bermanfaat dan dapat dihitung dengan menggunakan rata-rata tertimbang, dengan mempertimbangkan jumlah server pada setiap stasiun (n) tanpa menggunakan sistem transportasi. Pemanfaatan FMS keseluruhan dalam kasus tersebut telah dihitung sebagai 88,53%. Secara keseluruhan pemanfaatan FMS, dirumuskan :

Manufacturing Lead Time Mejabi (1988) mempertimbangkan jaringan antrian tertutup dengan pekerjaan dalam proses persediaan FMS dan membahas pentingnya WIP dalam operasi FMS dan estimasi manufakturing lead time (MLT). WIP (N) dan MLT tersebut berkorelasi, jika N kecil, maka nilai MLT akan rendah karena waktu tunggu yang sedikit. Jika rata-rata waktu tunggu (Tw) dan beban kerja rata-rata di stasiun ini diketahui, maka WIP (N) dan MLT dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Manufacturing Lead Time for Existing FMS = 1621.043 menit Waiting Time = 295.736 menit 4.3 Usulan FMS : Sizing dan Permasalahan Lainnya FMS yang ada dalam perusahaan telah banyak dianalisis dalam bagian 4.1 dan 4.2 berdasarkan data yang dikumpulkan melalui kuesioner yang disebarkan ke semua tingkat. Berbagai parameter operasional dan kinerja telah dihitung dengan menggunakan model matematika yang tersedia di literatur, ditemukan bahwa ada FMS tidak benar-benar berjalan efisien dan oleh karena itu kinerja sistem yang ada kurang dari tingkat optimal. Manajemen perusahaan sangat ingin berinvestasi agar mencapai sistem yang lebih produktif dan berkeinginan untuk melihat desain dan rekomendasi yang disarankan oleh kami. Kami memutuskan untuk mendesain ulang FMS yang sudah ada dan oleh karena itu prosedur desain yang tepat telah diikuti berdasarkan masukan yang diterima dari manajemen, ukuran dari FMS, pemilihan layout dll. Prosedur desain dilakukan dengan menggunakan model matematika ditemukan dalam literatur. Setelah melakukan perhitungan parameter operasional yang diinginkan, telah diputuskan untuk menilai kinerja sistem yang diusulkan dengan mengembangkan model simulasi. Arena adalah paket simulasi berbasis SIMAN yang menggunakan berbagai macam model inbuilt untuk memodelkan situasi apa pun. Model telah dikembangkan dan parameter kinerja penting seperti pemanfaatan mesin rata-rata, tingkat produksi telah ditentukan. Ukuran perubahan yang digunakan untuk menjalankan model adalah 480 menit dan produksi bagian per shift telah diamati, serta pemanfaatan mesin juga telah dicatat untuk berbagai kondisi. Sebuah gambar model Arena ditampilkan pada Gambar

1. Hasil simulasi telah menunjukkan kenaikan besar dalam kinerja sistem.

Gambar 1. Arena V.11, Model Snapshot

Ukuran dari FMS Jumlah server yang dibutuhkan di setiap stasiun untuk mewujudkan tingkat produksi tertentu dapat dihitung dengan model matematika disarankan oleh Mejabi (1988) dan Solberg (1981). Estimasi tersebut diperlukan dalam tahap awal desain FMS untuk menentukan ukuran (jumlah stasiun dan server) dari sistem. Berdasarkan data yang tersedia dalam tabel 1a, 1b, 1c dan 1d, mengenai campuran bagian, urutan proses, dan waktu proses, jumlah server di setiap i stasiun dapat dihitung sebagai berikut :

Tabel 5 menunjukkan perkiraan jumlah server yang dibutuhkan untuk berbagai stasiun di FMS yang diusulkan.

Tabel 5. Jumlah Server yang Dibutuhkan untuk FMS

Layout dan Aliran Diagram FMS Sistem material handling umumnya merupakan faktor kunci dalam menentukan jenis layout yang akan digunakan dalam FMS. Dalam literatur, jumlah jenis layout yang sering digunakan telah disorot, antara lain layout in-line, loop layout, ladder layout, open field layout, dll. Setelah studi rinci tentang pabrik termasuk ketersediaan ruang, jumlah operator yang bekerja dll, loop layout telah dipertimbangkan untuk pelaksanaan FMS yang baru. Alasan utama menggunakan loop layout adalah sebagai berikut : 1. 2. 3. 4. 5. Loop layout cocok untuk produksi skala menengah dan variasi menengah dari perusahaan tersebut. Loop layout terdiri dari sistem penanganan sekunder yang diperlukan untuk memberikan fleksibilitas yang diinginkan routing. Loop layout mengurangi material transfer time. Dalam perusahaan, tenaga kerja akan sangat berkurang karena pekerja hanya diperlukan pada stasiun pemuat/pembongkar. Traffic Control mudah untuk diimplementasikan di loop layout. Konfigurasi layout dan diagram alir dari loop layout masing-masing diberikan dalam gambar 2 dan 3.

Gambar 2. Konfigurasi Loop Layout

Gambar 3. Flowchart Loop Layout

Perhitungan Ukuran Kinerja FMS Perhitungan ukuran awal dalam bagian sebelumnya sangat membantu untuk mengestimasi ukuran kinerja untuk FMS yang diusulkan. Model matematis yang diuraikan dalam bagian 4.1 dan 4.2 dapat dimanfaatkan untuk mengevaluasi parameter kinerja penting seperti pemanfaatan stasiun yang telah diperluas, tingkat produksi maksimal, pemanfaatan keseluruhan sistem FMS yang diusulkan, dll. Pemanfaatan stasiun perluasan dan berbagai parameter kinerja FMS yang diusulkan telah ditunjukkan masing-masing pada Tabel 6 dan 7.

Tabel 6. Perluasan Pemanfaatan Stasiun

Tabel 7. Parameter Kinerja dari FMS

Simulasi Pemodelan dari FMS Simulasi pemodelan merupakan paradigma umum untuk menganalisis sistem yang kompleks dan seringkali digunakan untuk mengembangkan sebuah representasi sederhana dari sebuah sistem yang kompleks dengan tujuan untuk memprediksikan ukuran kinerja sistem. Jumlah bahasa komersial dan paketnya telah tersedia untuk pemodelan simulasi. Hlupic dan Paul (1995) menilai paket WITNESS, Arena, SIMFACTORY, Pro-Model, dan XCELL. O'Keefe dan Haddock (1991) menggambarkan berbagai keunggulan dari data simulator generik untuk Flexible Manufacturing Systems. Ali dan Wadhwa (2005) mengembangkan simulator berbasis Arena untuk meningkatkan kinerja FMS. Bagian sebelumnya mengevaluasi berbagai parameter yang berkaitan dengan FMS diusulkan menggunakan model matematika yang disarankan dalam literatur. Mengingat kompleksitas sistem yang diusulkan itu, diputuskan untuk mengembangkan model simulasi untuk sistem sehingga perilaku dan kinerja utama dapat diprediksi dan diverifikasi secara bersamaan. Penggunaan dari paket software ARENA telah ditemukan di setiap literatur untuk pemodelan kinerja sistem yang kompleks, sehingga ARENA Versi 11.0 Profesional digunakan untuk memodelkan sistem. Model grafis dari FMS yang diusulkan telah disiapkan dan selanjutnya perilaku sistem dicatat untuk berbagai situasi kehidupan nyata. Berbagai parameter kinerja juga

diestimasikan selama simulasi berjalan dan ditemukan bahwa hasil matematika sesuai dengan hasil simulasi, dimana standar deviasi berkisar antara 4% sampai 9,3 % pada berbagai parameter. 5. Hasil dan Diskusi Analisis kinerja dari FMS yang sudah maupun yang diusulkan telah disajikan pada bagian sebelumnya. Ringkasan perhitungan studi kasus (rata-rata beban kerja, pemanfaatan sistem, bottleneck, jumlah server dll) telah disajikan dalam tabel 2, 3, 4, 5, 6 dan 7. Awalnya parameter operasional seperti beban kerja maksimum pada masingmasing workstation telah dihitung dan ditemukan bahwa beban kerja rata-rata di stasiun pemboran adalah 324,37 (menit) dengan jumlah server 4, atas dasar ini rasio beban kerja rata-rata untuk server menjadi 81,08 (maksimum di semua stasiun) yang secara jelas menunjukkan bahwa stasiun pengeboran menciptakan hambatan dalam pengolahan bagian. Model Matematis yang menjelaskan bahwa kinerja sistem apapun akan bergantung pada kinerja dari bottleneck station, oleh karena itu setiap strategi peningkatan kinerja dapat dipikirkan baik dengan merubah bottleneck station menjadi beberapa stasiun yang sesuai atau dengan menetralkan efek bottleneck. Temuan ini telah dimanfaatkan saat merancang sistem yang diusulkan dan hambatan telah diubah menjadi turning station dengan jumlah server yang memadai untuk memenuhi kebutuhan beban kerja. Ukuran kinerja penting lainnya dari setiap FMS adalah pemanfaatan workstation rata-rata. Untuk sistem yang ada, pemanfaatan stasiun telah dihitung dan diringkas dalam tabel 4 dan telah diamati bahwa ada sebagian kecil stasiun kurang dimanfaatkan (seperti stasiun pemuat/pembongkar, stasiun inspeksi, stasiun pengubah), sedangkan beberapa stasiu mengalami overload, misalnya 100% digunakan untuk pengeboran, jenis distribusi beban ini menciptakan kekacauan dalam sistem sehingga kinerja sistem secara keseluruhan kurang. Masalah ini dianggap sebagai penghalang utama dalam mencapai tingkat kinerja optimal sistem dan oleh karena itu sistem ini telah ditujukan sementara pengukuran FMS dilakukan. Persyaratan beban kerja telah dipelajari dengan seksama dan dengan menggunakan model matematika yang diuraikan dalam bagian 4.3, perhitungan untuk jumlah server yang optimal untuk setiap workstation telah dilakukan dan disajikan dalam tabel 5. Perbandingan jumlah server dan pemanfaatan stasiun untuk sistem lama dan yang diusulkan ditunjukkan masing-masing pada Gambar 4 dan Gambar 5.

Gambar 4. Perbandingan Jumlah Server Antara Sistem Lama dan Sistem Baru

Gambar 5. Perbandingan Pemanfaatan FMS Antara Sistem Lama dan Sistem Baru

Studi tentang FMS yang ada menunjukkan bahwa karena masalah yang dihadapi di atas, menyebabkan rata-rata tingkat produksi maksimum dari semua bagian mengalami penurunan. Peningkatan kinerja dapat dilihat dari perhitungan laju produksi maksimum dari semua bagian sistem yang diusulkan dan perbedaannya besar. Demikian pula parameter lain seperti pemanfaatan FMS secara keseluruhan, tingkat rata-rata produksi, dll telah terlihat mengalami peningkatan untuk sistem yang diusulkan. Sebuah grafik perbandingan dari semua parameter menunjukkan peningkatan kinerja (diverifikasi dengan simulasi) disajikan dalam Tabel 8.

Tabel 8. Diagram Perbandingan Parameter Kinerja Sistem FMS Lama dan Baru

6. Kesimpulan Dalam makalah ini, sebuah studi kasus perusahaan manufaktur disajikan berdasarkan model matematika yang diberikan oleh Solberg (1981) dan Mejabi (1988). Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa sistem yang ada dan menyusun rencana untuk meningkatkan kinerja sistem. Berbagai teknik seperti pemodelan kuantitatif, pemodelan simulasi telah dimanfaatkan untuk mencapai tujuan. Awalnya, berbagai parameter operasional dan kinerja telah dihitung dan kemudian FMS baru akan diusulkan dengan jumlah server yang optimal. Dalam perhitungan ini ditemukan bahwa beban kerja maksimum per server dalam sistem ada di stasiun pengeboran, kemudian diperkuat oleh bahwa penggunaan mesin pada stasiun ini adalah sebesar 99,99%. Hasil ini mengungkapkan bahwa stasiun pengeboran adalah bottleneck station. Stasiun ini sangat penting untuk pengolahan semua jenis bagian, oleh karena itu disarankan bahwa hambatan harus dipindah dari stasiun ini ke beberapa proses lain yang kurang penting dalam FMS. Pemanfaatan sistem adalah permasalahan penting lainnya yang telah dibahas dalam studi ini. Pemanfaatan sistem secara keseluruhan dari sistem yang ada adalah sebesar 88,53% dan FMS yang diusulkan telah dirancang agar sistem dapat dimanfaatkan secara keseluruhan dengan presentase sebesar 99,99% dengan beban yang sesuai pada semua stasiun. Permasalahan lain yang telah ditemukan dalam sistem yang ada adalah pemanfaatan sumber daya yang tidak benar dalam beberapa stasiun seperti stasiun pemuatan/pembongkaran, inspeksi, grinding, milling dan turning. Permasalahan ini diatasi dengan meningkatkan pemanfaatan sumber daya yang kurang dimanfaatkan dari 0,6% menjadi 5,8%, oleh karena itu beban kerja wajib didistribusikan ke semua stasiun. FMS yang diusulkan telah meningkatkan jumlah server dari 157 menjadi 258 (kenaikannya sekitar 64%) yang telah berkontribusi dalam peningkatan laju produksi maksimum dari 0,740 menjadi 11,43 pc per jam (14 kali produksi) dan meningkatkan pemanfaatan sumber daya secara keseluruhan (88% menjadi 99,99%). Hal ini membenarkan hasil investasi sebagai peningkatan besar

dalam pemanfaatan produktivitas dan keseluruhan yang diamati hanya pada kenaikan 64% di jumlah server. Temuan dari penelitian ini memiliki signifikansi manajerial penting. Manajemen dapat memperoleh wawasan yang lebih baik dan pedoman untuk menentukan berbagai keputusan yang berkaitan dengan peningkatan proses, operasi dan investasi dalam fasilitas baru. Hasil dan temuan ini juga telah disampaikan kepada manajemen perusahaan untuk tujuan analisis implementasi lebih lanjut. Kondisi operasi lain dari sistem seperti sistem tata letak, material handling, dll juga dapat dipertimbangkan dalam masa depan dan dampak dari parameter juga dapat dipelajari dengan menggunakan model simulasi kami. Diharapkan untuk eksperimen selanjutnya hasil eksperimen ini dapat dikembangkan lebih lanjut sehingga sistem akan menjadi cukup kuat untuk menangani semua situasi dan kondisi pasar yang dinamis.

KESIMPULAN :Lingkungan bisnis yang kompetitif memberikan tekanan baru yang akan dihadapi oleh sistem manufakturuntuk itu pengenalan Flexible Manufacturing System (FMS) memfasilitasi industri manufaktur untuk meningkatkan kinerja mereka agar mampu bertahan dalam keadaan tersebut. Suatu perusahaan harus berfokus untuk mengembangkan suatu sistem manufaktur yang dapat memenuhi semua persyaratan yang diminta dalam waktu jatuh tempo dengan biaya yang wajar. Flexible Manufacturing System (FMS) adalah penggabungan produktivitas kualitas, dan fleksibilitas tinggi yang diperlukan untuk memberikan respon yang cepat terhadap perubahan tuntutan pasar. FMS harus dirancang untuk meningkatkan produktivitas dengan mengurangi span time saat memenuhi suatu permintaan. FMS sangat berguna untuk mengevaluasi parameter sistem seperti tingkat produksi, pemanfaatan sumber daya, membuat rentang waktu (span time), dsb pada tahap awal membuat suatu desain keputusan. Fleksibilitas dari Flexible Manufacturing System (FMS) telah memungkinkannya untuk dijadikan salah satu sistem manufaktur yang paling cocok dalam skenario manufaktur saat ini. Fleksibilitas adalah kemampuan untuk mengatasi ketidakpastian perubahan. Ada delapan jenis fleksibilitas, yang dikenal sebagai; fleksibilitas mesin, fleksibilitas proses, fleksibilitas routing, fleksibilitas operasi, fleksibilitas produk, fleksibilitas volume, fleksibilitas bagian campuran dan fleksibilitas produksi. Sebuah FMS dapat memberikan satu atau lebih dari fleksibilitas di atas. Pertimbangan penggunaan jenis fleksibilitas untuk digunakan dalam suatu desain sebuah FMS tergantung pada tujuan sistem. Secara umum, ada dua jenis masalah yang perlu ditangani dalam FMS, yaitu masalah desain dan masalah operasional. Masalah yang pertama berkaitan dengan pemilihan komponen FMS sedangkan masalah yang kedua menyangkut aspek pemanfaatan dari FMS. Langkah-langkah dalam menyusun FMS adalah, pertama melakukan studi dan perhitungan terhadap parameter operasional dan kinerja dengan menggunakan model matematis yang tersedia di literatur, dan kedua suatu FMS baru telah dirancang dan disimulasikan untuk menggambarkan usulan rencana peningkatan kinerja perusahaan. Langkah pertama dalam menyusun FMS adalah melakukan studi dan perhitungan terhadap parameter kinerja. Parameter tersebut dibagi menjadi dua, yaitu : parameter

operasional dan parameter kinerja. Parameter operasional berfungsi untuk menghitung rata-rata beban kerja pada setiap stasiun kerja FMS dan mengestimasi hambatan yang terjadi pada setiap stasiun kerja. Sedangkan parameter kinerja digunakan untuk mengukur laju produksi semua bagian, laju produksi masing-masing jenis bagian, ratarata penggunaan workstation, manufakturing lead time dan waktu tunggu rata-rata per bagian di stasiun. Langkah kedua dalam menyusun FMS adalah merancang dan mensimulasi usulan FMS. Simulasi pemodelan merupakan paradigma umum untuk menganalisis sistem yang kompleks dan seringkali digunakan untuk mengembangkan sebuah representasi sederhana dari sebuah sistem yang kompleks dengan tujuan untuk memprediksikan ukuran kinerja sistem Permasalahan yang sering dihadapi dalam suatu perusahaan yang menyebabkan penurunan kinerja atau penurunan produktivitas, adalah sebagai berikut : 1. Beban kerja maksimum per server dalam sistem terpusat pada satu stasiun kerja. Maka stasiun kerja tersebut disebut bottleneck station. Kinerja sistem apapun akan bergantung pada kinerja dari bottleneck station, oleh karena itu setiap strategi peningkatan kinerja dapat berjalan baik dengan merubah bottleneck station menjadi beberapa stasiun yang sesuai atau dengan menetralkan efek bottleneck. Dengan kata lain hambatan tersebut telah diubah menjadi turning station dengan jumlah server yang memadai untuk memenuhi kebutuhan beban kerja. 2. Pemanfaatan sistem secara keseluruhan yang tidak maksimal. Sementara FMS telah dirancang agar sistem dapat dimanfaatkan secara keseluruhan dengan presentase sebesar 99,99% dengan beban yang sesuai pada semua stasiun. 3. Pemanfaatan sumber daya yang tidak benar dalam beberapa stasiun. Permasalahan ini diatasi dengan meningkatkan pemanfaatan sumber daya yang kurang dimanfaatkan, oleh karena itu beban kerja wajib didistribusikan ke semua stasiun.

TOWARDS IMPROVING THE PERFORMANCE OF FLEXIBLE MANUFACTURING SYSTEMAjay Singholi, Deepti Chhabra, Mohamad Ali

TUGASUntuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Proses Produksi II

Oleh : Dian Andrilia NIM. 0910671038

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI MALANG