OTOMASI SISTEM PRODUKSI Teknik Industri Universitas Esa Unggul

OTOMASI SISTEM PRODUKSI Teknik Industri Universitas Esa Unggul 1

Pertemuan ke 1 Pengenalan dan Pendahuluan • Rencana perkuliahan • Sasaran dan uraian perkuliahan • Penilaian, tata tertib perkuliahan • Terminologi judul perkuliahan • Contoh 2 umum otomasi • Sejarah otomasi 2

Pertemuan ke 2 Pengertian otomasi • Definisi otomasi, teknologi otomasi, jenis otomasi, elemen dan sistem terotomasi, pertimbangan otomasi, keuntungan / kerugian otomasi, prinsip 2 otomasi, strategi penerapan otomasi • Pentingnya otomasi dalam beberapa aspek 3

Pertemuan ke 3 Dasar Manufakturing dan Otomasi • Pengertian otomasi dalam : Sistem manufaktur, otomasi dan teknik pengendalian kontinyu, sistem pendukung manufaktur, teknologi pemindahan bahan, sistem pengendalian kualitas • Pentingnya teori kontrol dalam otomasi 4

Pertemuan ke 4 Teori kontrol • Industri proses dan manufaktur • Sistem pengendalian dan umpan balik : dasar 2 diagram blok, diagram blok u. sistem pengendalian umpan balik, mekanisme servo • Pengendalian digital (diskrit) dan analog (kontinyu) • Komponen sistem kontrol : Saklar, Transduser dan Sensor, Aktuator: (relai, solenoid, motor stepper, motor DC), prosesor / komputer, dan komponen sistem kontrol lainnya • Pentingnya teori kontrol dalam otomasi 5

Pertemuan ke 5 Sistem kontrol • Formulasi model proses • Analisa sistem kontrol • Fungsi alih dan diagram blok • Transformasi Laplace • Analisa stabilitas 6

Pertemuan ke 6 Review otomasi dan Sistem kontrol • Responsi soal-soal • Kisi-kisi soal uts Pertemuan ke 7 : UTS 7

Pertemuan ke 8 Rangkaian Logika • Elektronik digital • Dasar bilangan digital (biner) • Konversi : decimal-biner, biner-decimal, decimal-oktal, oktal-decimal, decimal-hexa, hexa-decimal, konversi antar sistem bilangan: biner-oktal, biner-hexa, oktal-hexa • Gerbang logika : AND, OR, NOT, NAND, NOR, XNOR • Gabungan gerbang logika • Gerbang universal • Fungsi Boolean, Aljabar Boolean, Hukum De Morgan • Tabel Kebenaran 8

Pertemuan ke 9 Aplikasi sistem kontrol dalam sistem produksi • Numerical control (NC) machine • Computer numerical control (CNC) machine • Direct numerical control (DNC) machine • Flexible manufacturing system (FMS) mach • CAD CAM 9

Pertemuan ke 10 Aplikasi sistem kontrol dalam sistem produksi (lanjutan) • Manual asembly line • Transfer line • Sistem perakitan otomatis 10

Pertemuan ke 11 Robot • Arti kata dan definisi • Sejarah dan perkembangan Robot • Komponen dasar Robot • Klasifikasi Robot • Aplikasi Robot dlm industri 11

Pertemuan ke 12 Pengenalan PLC dan diagram Ladder • Sejarah dan perkembangan PLC • Prinsip kerja PLC • Perbandingan PLC dg jenis kontroler lainnya • Diagram ladder dan PLC • Simbol 2 kontaktor pada PLC 12

Pertemuan ke 13 Machine vision • Image acquisition & digitization • Image processing & analysis • Machine vision application • Kisi 2 dan Review u. UAS 13

Pertemuan ke 14 Review dan responsi • Membahas soal-soal • Kisi-kisi UAS 14

Komponen Penilaian • • UTS UAS Quiz dan Tugas Kehadiran 35% 30% kurang dari 70% = MG 15

Teori Kontrol dan Pengantar Otomasi Sasaran : • Memberikan pengetahuan dasar tentang teori kontrol dan sistem otomasi sebagai suatu penerapan teknologi mekanik, elektronik dan komputer dalam upaya meningkatkan produktivitas, efisiensi serta fleksibilitas pada industri. • Memberikan alternatif sistem otomasi produksi yang layak berdasarkan berbagai aspek. 16

Teori Kontrol dan Pengantar Otomasi Uraian : • Mengenalkan bentuk-bentuk aplikasi sistem otomasi di industri manufaktur. • Macam-macam sistem terotomasi (tetap, fleksibel, terprogram dan terintegrasi ). • Prinsip-prinsip pengendalian dan prinsip kerja otomasi , sebagai dasar otomasi (diagram blok, open loop, closed loop, response transient, steady state, transformasi Laplace, pengendalian analog dan digital ). • Teknologi instrumentasi dan pengendalian proses ( instrumen pengendalian dan yang dikendalikan, transducer, ADC, DAC, teknik pengkondisian sinyal, PLC ). 17

Teori Kontrol dan Pengantar Otomasi PUSTAKA (1) : • Groover, Mikell P. , Automation, Production Systems, and Computer Integrated Manufacturing, Second Edition, New Jersey, Prentice Hall Inc, 2001. • Richard C. Dorf, Andrew Kusiak, Handbook of Design, Manufacturing and Automation. John Wiley & Soons Inc, 1994. • Frank D. Petruzella, Industrial Electronics, Mc. Graw. Hill, 1996. • Katsuhiko Ogata, Teknik Kontrol Automatik, Jakarta, Penerbit Erlangga, 1995. 18

Teori Kontrol dan Pengantar Otomasi PUSTAKA (2) : • T-C Chang, R Wysk and H-P Wabng. , Computer Aided Manufacturing Integrated Manufacturing, New Jersey, Prentice Hall Inc, 1998. • D. Bedworth M. Hendeerson, and P. Wolfe, Computer Integrated Design, Mc. Graw-Hill, 1991. • Thomas O. Bouchery, Computer Automation in Manufacturing, Chapman & Hall, 1996. • Asfahl C. R, , TRobot and Manufacturing Automation, Singapore, John Willey & Sons, 1995. 19

PENDAHULUAN Otomasi SISTEM PRODUKSI Terminologi : • Teknik : metode, cara, alat, sistem • Otomatisasi : bekerja sendiri, start / stop sendiri • Kontrol : pengawasan, pengendalian*), pengaturan 20

PENDAHULUAN Pengantar Otomasi Terminologi : Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia • Otomat (n) : alat atau mesin yang dapat bergerak dan bekerja sendiri. • Otomatis (a) : bekerja sendiri; secara otomat; dengan sendirinya. • Otomatisasi (n) ; (1) perihal otomatis; pengotomatisan (2) penggantian tenaga manusia dengan tenaga mesin yg secara otomatis melakukan dan mengatur pekerjaan sehingga tidak memerlukan lagi pengawasan manusia ( dalam industri, dsb. ) • Otomatisasi : operasi *) otomatis pada sebuah perlengkapan, proses, atau sistem dengan peralatan mekanik atau elektrik yang mengambil alih kemampuan observasi, usaha dan keputusan manusia. 21

22

Sejarah Otomasi (Mikkel P. Groover hal. 63) Pengembangan peralatan mekanis : • Lever(3200 SM) , winch(600 SM), flourmills(85 SM), water wheels, windmill (650), cam(1000), veaving machine +borring mills (1733), steam engine (1765), flying ball governor (1785), steam boats (1803) • Rancangan feed back control pertama kali (1800) melalui alat perkakas pertenunan dikembangkan. Temuan dan pengembangan dari : • Interchangeable parts(1800), electrification (1881), moving assembly line (1913), mechanizes transfer lines for mass production (1924) • Matematical teori sistem kontrol (1930 – 1944) • MARK I Electromechanical computer (univ. Harvard 1944) • Teknologi otomasi 1945 • Del Harder dari Ford Motor company membuat peralatan tomasi 1946 23

Sejarah Otomasi Lanjutan (Mikkel P. Groover hal. 63) • Electronic digital computer oleh Univ. Pennsylvania • NC dari MIT konsep dari John Person dan Frank Stulen (1952) • Computer yg dihubungkan dg mesin (1960 -1970) • Industrial robot oleh George Devol (1954) • Robot komersial (1960) • Flexible manufacturing system (FMS) oleh Ingersol Rand company (1960) • Programmable logic controller (PLC) diperkenalkan (1978) • Perconal computer (PC) oleh Apple computer (1978) Penemuan dan pengembangan komponen elektronik : • Transistor (1948), harddisk (1956), IC (1960), microprossesor ( 1977), Random Acces Memory (RAM) 1984, megabyte capacity memory chips (1990), pentium microprosesor (1993) Bahasa pemrograman komputer : • Fortran (1955), APT utk NC (1961), UNIX operating system (1969), VAL utk robot (1979), Microsoft windows (1985), JAVA (1995) 24

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 25

Pengertian Otomasi Definisi Otomasi Teknologi Otomasi Jenis otomasi Elemen dan Sistem Terotomasi Pertimbangan / alasan Otomasi Keuntungan / kerugian ( pro / kontra ) Prinsip-prinsip Otomasi Stratregi Otomasi Sistem Otomasi 26

PENDAHULUAN Pengrtian Otomasi Pengertian / Definisi : Otomasi Pabrik ( Dorf ) : “A process without direct human activity in the process”. Otomasi adalah suatu teknologi yang menggabungkan aplikasi ilmu mekanika, elektronika dan sistem berbasis komputer melalui proses atau prosedur yang biasanya disusun menurut program instruksi serta dikombinasikan dengan pengendalian otomatik catu balik untuk meyakinkan apakah semua instruksi itu sudah dilaksanakan seluruhnya dengan benar sehingga produktivitas, efisiensi dan fleksibilitas meningkat. 27

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 28

29

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 30

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 31

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 32

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 33

Permasalahan ( utama) yang ingin diselesaikan menggunakan sistem otomasi : 1. Tenaga kerja Kelangkaan tenaga kerja yang ahli / trampil Jumlah tenaga kerja yang tinggi 1. Daya beli 34

Human Vs Automated Machine Speed Repeat ability Power Acouracy Flexibility Learning Judgement Human Machine 35

Man and Machine ( Metheun, 1976) Kebaikan Manusia : • Speed lambat • Power kecil terbatas, dpt berubah-ubah • Keseragaman tdk dpt diandalkan hanya u. pek rutin • Memori / ingatan u. sgl macam u. menentukan dasar 2 pikiran, strategi dan hanya jangka pendek • Berpikir baik secara induksi Kekurangan Manusia : Proses kalkulasi lambat / salah, namun mampu mengkoreksi Kebaikan Mesin : • Speed sangat cepat • Power bisa diatur besar + tetap • Keseragaman dpt diandalkan + cocok u. pek rutin • Memori / ingatan baik u. menyimpan + memprod sesuatu yg sdh ditentukan baik u. jangka pendek / panj. • Berpikir baik secara deduktif Kekurangan Mesin : Proses kalkulasi cepat + tepat, tidak mampu mengkoreksi 36

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 37

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 38

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 39

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 40

Pendapat Kontra dan Pro Otomasi Kontra ( Kurang Setuju ) • Upgraded / downgraded (otomasi, “penaklukan manusia oleh mesin”). • Terjadi pengurangan tenaga kerja (? ) • Mengurangi daya beli konsumen. • Pasokan akan banyak shg. pasar akan saturated, memperlemah daya beli. Pro ( Setuju / Mendukung ) • Alasan pokok mengurangi minggu kerja. • Memberikan peluang bagi tenaga kerja yang berkualitas. • Memberikan kondisi kerja yang lebih aman. • Menhasilkan barang / produk berkualitas tinggi dan berharga murah. • Menaikkan standard kehidupan. 41

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 42

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 43

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 44

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 45

Pengaruh Otomasi terhadap Manajemen • Manajemen harus dpt memastikan pasar yg cukup luas bagi produk yg dihasilkan. • Manajemen harus menyelidiki, merencana dan menganalisa dengan teliti, hati-hati dan cermat agar tidak gagal. • Manajemen harus memahami bahwa otomasi membutuhkan tenaga yang mempunyai technical skill maupun manajerial skill, agar tidak merugi. 46

Klasifikasi Otomasi • • ( Mikell P. Groover ) Fixed Automation Programmable Automation Flexible Automation (N. Visnadham) Integrated Automation 47

Product Variety Klasifikasi Otomasi menurut Diagram P-Q ( Mikell P. Groover hal. 12) Progamable Automation Flexible Automation Fixed Automation Manual Production 1 100 10. 000 1. 000 Production Quantity ( unit per years ) 48

Produksi, Pabrik dan Industri Produksi Basic converter Sumber Alam Converter Bahan Mentah Op. produksi Fabricator Bahan Baku Op. produksi Bahan Jadi Op. Produksi Langkah 2 operasi disebut proses produksi Menurut op. produksi, industri dibagi menjadi: 3 golongan industri : Basic producer, Converter dan Fabricator 2 golongan industri : industri proses industri manufacturing 49

3 Katagori Jenis Produksi Mass Production Batch Production Job Shop Production quantity Production rate Labor skill level General Equipment Special tooling Process Plant layout Product flow 50

Fixed Automation (Otomasi Tetap) • Otomasi tetap adalah sistem otomasi yang ditentukan dengan urutan proses operasi yang tetap berdasarkan konfigurasi peralatannya. • Contoh : transfer lines, automatic assembly lines, penyulingan minyak 51

Programmable Automation (Otomasi Terprogram) • Otomasi terprogram adalah sistem otomasi dengan peralatan produksi yang dirancang memiliki kemampuan terhadap perubahan urutan operasi untuk mengerjakan konfigurasi produk-produk berbeda. • Contoh : NC, Assembly Robot, AGV 52

Flexible Automation (Otomasi Lentur) • Otomasi Lentur / fleksibel adalah penyempurnaan otomasi terprogram yang selalu disempurnakan sehingga mampu memproduksi produk-produk bervariasi tanpa kehilangan waktu proses pemindahan dari produk satu ke lainnya. • Contoh : Flexible Manufacturing Systems (FMS) 53

Integrated Automation (Otomasi Terintegrasi) • Otomasi Terintegrasi (>2000) adalah sistem otomasi yg mempunyai lingkup rancangan organisasi yg logik, seperti engineering, production, testing, marketing dan fungsi distribusi ke dalam sistem komputer terintegrasi. • Contoh : Computerized Integrated Manufacturing (CIM) 54

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 55

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 57

Sifat-sifat Sistem Otomasi(2) • Flexibel Auto. Investasi tinggi Kecep. produk medium Fleksibilitas tinggi Continue prod. Utk penggab. bbrp prod. Note : Fleksibilitas tinggi cocok utk produksi dg kuantitas rendah dg berbagai jenis produk yg berbeda. Kecep / laju prod tinggi, cocok utkpermintaan dlm jumlah besar • Integrated Auto. Investasi sangat tinggi Kecep. Produk tinggi Fleksibilitas tinggi Continue prod. Utk penggab. bbrp prod. 59

3 Strategi Penerapan Otomasi • Prinsip-prinsip USA Understand the existing process (U ) , pelaksanaan proses produksi mudah dimengerti Simplify the process (S ) , prosesnya sederhana Automated the process (A) , proses secara otomatis • Automation Migration Strategy • 10 Strategi Otomasi 60

Product Demand Automation Migration Strategy Automated Integrated Production Automated Production 1 Sel Stasiun Manual Production 1 Sel Stasiun Phase 1 Phase 2 Phase 3 Time 61

62

Strategi Otomasi (1) • Specialization of operations ( mengurangi To) • • Combined operations mengurangi n, Tno) • • Simultaneous operations ( mengurangi n, Th, Tno) • • Integration of operations mengurangi n, Tno) • • Increased flexibility ( mengurangi Tsu, MLT, WIP, U meningkat) ( ( • merancang penggunaan peralatan khusus untuk satu jenis pengoperasian ddg efisiensi pengerjaan yg tinggi (berarti butuh pekerja dg skill yg tinggi). Dipakai pd produksi pengerjaan berurutan yaitu dg penyederhanaan jumlah mesin produksi atau workstation yg berbeda. Pada saat yg sama dilakukan 2 atau lebih pengoperasian scr. Serentak pd work part sama shg akan menghemat total wkt operasi. Pemindahan bhn diantara dua workstation menggunakan peralatan otomatis menjadi sistem mekanisme tunggal, shg bbrp bag bhn kerja dpt diproses secara simultan. Ditujukan u. memperoleh peralatan mesin yg maksimal pada job shop dan produksi dg volume medium dg peralatan yg sama u. beberapa variasi produk. 63

Strategi Otomasi (2) • Improved material handling & storage ( mengurangi Tno, MLT, WIP ) On-line inspection ( mengurangi Tno, Q ) • • Process control and optimization ( mengurangi To, Q ) • • Plant operations control (mengurangi Tsu, MLT, U meningkat) Computer integrated manufacturing (CIM) ( mengurangi MLT, design time, production planning time, U meningkat) • • • Meningkatkan teknik penanganan dan penyimpanan material ( dg menggunakanperalatan MH dan storage otomatik) Pengawasan mutu kerja dilakukan setiap proses selesai, tidak setelah menjadi produk jadi. Mencakup teknik pengendalian u. mengoperasikan proses-proses individual dg peralatan-peralatan yg terkait agar lebih efisien. Kendali pada tingkat plant, u. mengatur dan mengkoordinasikan agar pengopersian peralatan efisien. Mirip pd plant operation control, tetapi mencakup perancangan teknik dan aspek bisnis lainnya. 64

Total Waktu Produksi ( Manufacturing Lead Time = MLT ) Model operasi produksi ada dua bagian yaitu : • Bagian operasi • Bagian non operasi Total Waktu Produksi ( TWP ) = 5% waktu produkif ( 30% = cutting, borring, drilling, reaming dan 70% = positioning, loading, gaging, dst) ) dan 95% waktu non produktif ( moving and waiting ) TWP = nm + ( To + Tno ) Di mana , nm = jumlah mesin yg harus dilewati selama proses To = waktu operasi per mesin , ada tiga kompenen yaitu Tno = waktu operasi per mesin Jika barang yg akan dibuat bukan 1 buah tapi Q buah, maka Tm = actual machine time, Th= work piece hsndling time, Tth= any tool handling time per workpiece To= Tm+ Th+ Tth TWP = nm + ( Q. To + Tno ) Aktualnya, seluruh mesin produksi perlu set-up, jadi ada penambahan waktu set -up ( Tsu ) pada rumus , maka TWP = nm + ( Tsu + Q. To + Tno ) Dalam satu urutan operasi produksi ( batch) menggunakan lebih dari satu mesin, maka waktu setup ( Tsu ) , waktu operasi ( To ) , dan waktu non operasi ( Tno ) masing-masing berbeda-beda, tapi dalam pertimbangan model matematik dipakai harga rata-rata. Bila dilihat khusus mesinnya saja : Total waktu yg dibutuhkan mesin selama proses produksi = ( Tsu+ Q. To ) Total produksi ( Tp ) rata-rata satu barang tiap mesin Tp = ( Tsu+ Q. To ) / Q Kecepatan produksi rata-rata tiap mesin Rp , Rp = 1 / Tp 65

Performansi Sistem Manufakturing ada 8 ukuran 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. MLT Work in process Machine utilization Throughput Capacity Flexibility Performability Quality 66

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 67

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 68

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 69

Masa Depan Otomasi Pabrik(1) Perkembangan teknologi manufaktur mempunyai trend pada : • Daur / siklus hidup produk*) (PLC) pendek • Peningkatan kualitas dan keandalan • Peningkatan selera produk pd. konsumen • Penemuan material baru • Industri elektronik maju pesat • Kebutuhan gudang trend berkurang • JIT production 70

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 71

Masa Depan Otomasi Pabrik(2) Konsep otomasi masa depan biasanya dihubungkan dengan : • Discrete product manufacturing • Kelompok ukuran produk medium atau kecil Contoh discrete product manufacturing : metal working, electronic industry, otomotive industry, industri pesawat, perabotan, dst. 72

3) Sistem Pendukung Manufaktur 4) Sistem Pengendalian Kualitas Sistem Pendukung Manufaktur SISTEM PRODUKSI 1) Sistem Manufaktur Fasilitas Pabrik 0) Otomasi dan Teknik Pengendalian 2) Teknologi Penanganan Material 73

Beberapa Contoh Tipe Penerapan Otomasi • • • Mesin produksi perkakas otomatis Automated transfer line Mesin perakit otomatis Robot industri Sistem penyimpanan dan pemindahan bahan otomatis Sistem inspeksi otomatis u. pengendalian kualitas Sistem kendali umpan balik dan proses komputer NC, CNC, FMS, DDC CAD, CAM, CIM 74

Sistem manufaktur Komponen-komponennya : • Mesin-mesin produksi, tools, fixtures, dst • Sistem pemindahan bahan • Sistem komputer untuk koordinasi dan pengendalian • Pekerja, buruh, operator 75

Definisi Manufaktur • As technological process • As an economical process Labor Power Tools Machinery Value aded Completed part or product Starting Material Starting Manufacturing process material Material in processing Completed part or product Scrap and / or waste 76

77

Otomasi dan Teknik Pengendalian Contoh : • Industrial computer control • Control system component • Numerical control • Industrial robot • Programmable logic controller 78

5 Tipe Dasar Peralatan Pemindahan Bahan Contoh 2 : a. Forklift truck, industrial truck b. Unit load AGV c. Monorail d. Roler conveyor e. Jib crane with hoist ( crane & hoist ) 79

Sistem Pengendalian Kualitas Incoming Manufacturing workparts Output units process Inspection Decision to accept or reject a) off-line inspection 80

Sistem Pengendalian Kualitas Inspection Incoming Manufacturing workparts Output units process Feed back data from inspection to process b) on-line / in process inspection 81

Sistem Pengendalian Kualitas Output units Incoming Manufacturing workparts process ( acceptable ) Inspection Parts sortation Feed back data to process c) on-line / post process inspection 82

Teknologi Inspeksi ( Bab 23) • Coordinating measuring machine ( coordinate metrologi ) • Flexible inspection system ( hal. 734 ) • Machine vision system ( hal. 738 ) 83

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 84

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 85

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 86

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 87

88

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 89

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 90

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 91

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 92

Ir. Bambang Risdianto MM Teknik Industri - UIEU 93