TUGAS REKAYASA SISTEM OPERASI

ANALISIS DESAIN PADA STOP KONTAK VLC TIGA SLOT DENGAN METODE DESIGN FOR ASSEMBLY (DFA)

Rifki Adhi Prathama55314110001Magister Teknik IndustriUniversitas Mercu Buana

2014

A. PENDAHULUAN

Desain merupakan tahapan awal dari suatu proses, baik itu proses produksi maupun proses pelayanan. Dari proses desain inilah semua hal yang akan terjadi dalam proses produksi maupun pelayanan dapat diketahui dan ditentukan nantinya, seperti proses perakitan, material yang dibutuhkan, dan akhirnya bermuara pada biaya produksi yang diperlukan. Jika ditelaah lebih luas lagi, desain suatu produk atau jasa akan dapat pula menentukan kebutuhan dan biaya tenaga kerja, maupun jenis dan biaya teknologi yang akan digunakan nantinya.

Dalam suatu industri, tidak lepas akan dari tujuan peningkatan produktifitas dan efisiensi produksi. Desain dapat menjadi bagian yang sangat penting untuk mencapai tujuan tersebut. Pemilihan bahan, jumlah dan jenis komponen yang digunakan, metode perakitan / produksi, hingga jumlah pekerja yang terlibat. Dalam era teknologi tinggi seperti saat ini, hal tersebut menjadi krusial apabila menyangkut produktifitas dan efisiensi kerja. Menurut Profesor Geoffrey Boothroyd dan Profesor Peter Dewhurst dari University of Massachusetts (1984), terdapat penelitian yang menunjukkan bahwa penurunan biaya produksi sebesar 20% s/d 40% memiliki dampak kenaikan produktifitas dalam proses perakitan / proses produksi antara 100% hingga 200%, dikaitkan dengan desain produk terutama yang berhubungan dengan computer. Seperti yang dialami Xerox Corp., yang berhasil melakukan penghemtan sekitar 150 juta dolar US ($150 million) tiap tahunnya setelah mengaplikasikan metode Design for Assembly (DfA).

Design for Assembly (DfA) merupakan salah satu konsep atau teknik perencanaan suatu produk, dengan menitikberatkan pada desain produk untuk proses perakitannya. Teknik tersebut akan menganalisis keseluruhan desain produk secara keseluruhan maupun setiap komponen yang menyusunnya dengan maksud untuk menghindari kesulitan atau permasalahan yang dapat timbul pada proses perakitan nantinya. Tujuan utama dari Teknik DfA adalah untuk menyederhanakan proses perakitan, yang akan bermuara pada pengurangan waktu dan biaya perakitan, sehingga dapat menghasilkan peningkatan produktifitas dan efisiensi di dalam proses produksi tersebut.

Dalam kehidupan sehari-hari kita, banyak benda yang dalam proses produksinya dilakukan proses perakitan / assembly. Dalam pembahasan kali ini dipilih stop kontak 3 slot sebagai subjek penelitian, dikarenakan stop kontak merupakan salah satu benda yang banyak digunakan dalam keseharian dan di lingkungan sekitar kita serta produk tersebut masih memiliki potensi dalam penyederhanaan desain maupun komponen sehingga dapat lebih mempermudah dalam proses perakitan maupun instalasi penggunaannya.

B. TEORI MENGENAI DESIGN FOR ANALYSIS (DFA)

Design for Analysis (DfA) merupakan suatu metode dimana proses perakitan sudah menjadi pertimbangan utama pada proses perencanaan atau desain produk, yang mencakup fitur setiap komponen serta jumlah dan jenis komponen sehingga akan didapatkan kemudahan dalam proses perakitan nantinya (Yusri, 2008). Dr. Seth Bates, dari Manufacturing and Product Design Department, San Jose State University menyebutkan bahwa Design for Assembly melibatkan penyusunan petunjuk dan metode dalam melekatkan dan menggabungkan komponen-komponen suatu produk secara lebih sederhana dan mudah.

Beberapa keuntungan penerapan Design for Analysis antara lain (Dr Seth Bates):1. Mengurangi biaya produksi dengan pengurangan komponen yang digunakanDesain suatu produk yang lebih mudah untuk diproduksi dan dirakit, sehingga memerlukan waktu perakitan yang lebih sedikit, dapat berefek pada biaya produksi dan harga produk yang lebih murah.2. Meningkatkan kualitas dan kehandalan produkSuatu produk yang dalam proses produksinya mengalami penyederhanaan baik dalam proses produksi, komponen penyusunnya, dan segala hal yang terlibat dalam proses tersebut, pada umumnya akan memperkecil kemungkinan adanya eror.

Faktor yang berpengaruh dalam konsep DfA ini adalah :1. Jumlah dan jenis komponen yang menyusun suatu produk2. Kemudahan dalam proses produksi / perakitan (handling, insertion, dan fastening dari setiap komponen).

Dalam proses perakitan, terkait dengan komponen dari suatu produk, terdapat kemungkinan adanya hambatan dan kesulitan yang dapat dan harus dieliminasi maupun sebisa mungkin dihindari, yaitu :1. Manual HandlingBeberapa hal yang harus menjadi perhatian dalam proses perancangan dan penentuan komponen agar memudahkan dalam proses perakitan adalah :

1.a Acquiring and GraspYang menjadi pertimbangan adalah dapatkan suatu komponen diambil dan dimanipulasi dengan : Satu tangan Satu tangan dengan bantuan alat Dua tangan Dua tangan dengan bantuan orang lain.

1.b Part Orienting / Part SymmetryMerupakan perhitungan perputaran benda secara tegak lurus garis sumbu () atau satu garis dengan sumbu () untuk reorientasinya.

1.c Ukuran komponenUkuran komponen merupakan besaran dimensi non diagonal terbesar dari garis outline komponen tersebut ketikan diproyeksikan pada permukaan datar.

1.d Ketebalan produkApabila komponen tersebut berbentuk silinder, maka didefinisikan sebagai radius dari komponen tersebut.Sedangkan untuk komponen berbentuk non silinder didefinisikan sebagai tinggi maksimum dari permukaan datar.

2. Insertion and FasteningYang dimaksudkan dengan insertion dan fastening adalah penggabungan komponen dengan komponen lainnya atau dengan produk Work In Process yang terdiri dari :2.a InsertionHal yang harus dihindari saat insertion adalah holding down dan alignment pada setiap komponen.

2.b FasteningFastening merupakan proses penyatuan antar komponen secara fix atau terkunci, biasanya menggunakan screw and bolt atau sistem snap-fit.

Ada beberapa hal atau prinsip yang harus diperhatikan dalam perancangan suatu produk atau proses perakitan. Menurut Magrab (2010) yang disampaikan Hasibuan, Yogi Khairi (2013) antara lain :1. Penyederhanaan dan pengurangan jumlah komponen2. Standarisasi dan penggunaaan komponen dengan bahan yang seragam3. Desain untuk kemudahan perakitan dengan memanfaatkan pola sederhana dari gerakan4. Meminimalkan jumlah sumbu perakitan5. Desain untuk gabungan dan efisiensi fastener6. Desain produk modular untuk perakitan

Sedangkan menurut Dr. Seth Bates dalam Prinsip Dasar Desain untuk Manufaktur dan Perakitan, yang harus dijadikan panduan adalah : 1. Meminimalkan jumlah komponen dengan menggabungkan beberapa fungsi dalam satu komponen.2. Menggabungkan beberapa komponen yang sama dalam satu komponen sub-assembly3. Desain yang memudahkan perakitan pada ruang terbuka4. Komponen dapat secara jelas menunjukkan orientasi pada saat pemasangan atau adanya petunjuk untuk mempermudah orientasi5. Standarisasi komponen utuk mengurangi variasi operasi, pilihan, dan inventory6. Desain komponen yang tidak menyebabkan kemungkinan tertukarnya letak komponen atau tersangkut satu sama lain7. Membedakan komponen yang mirip satu sama lain secara non geometris8. Desain komponen untuk menghindari nesting, yaitu dimana komponen menempel satu sama lain9. Desain komponen yang memudahkan penyelarasan10. Menyediakan fitur penyelarasan untuk mempermudah orientasi11. Desain pasangan dari suatu komponen untuk kemudahan pemasangan.12. Desain komponen utama lebih besar dan lebar untuk kestabilan, dan secara berurutan rakit komponen yang lebih kecil diatasnya.13. Hindari perubahan posisi komponen sub assembly pada saat perakitan.

Perhitungan dengan metode Design for Analysis i(DfA) untuk mengetahui nilai desain masing-masing komponen dilakukan dengan Tabel Matrik Boothroyd Dewhurst. Dari tabel tersebut dapat diketahui nilai dari beberapa kombinasi kondisi hambatan dan kesulitan dalam manual handling dan manual insertion.

Tabel 1. Matrik Perhitungan Waktu Handling

Tabel 2. Matrik Perhitungan Waktu Insertion

Dari penghitungan menggunakan Tabel Matrik Boothroyd Dewhurst tersebut akan dapat diketahui juga tingkat efisiensi perakitan suatu produk, dengan rumus :

E = NM . ta / TM

Dimana :E= Desain Efisiensi (DfA Index)NM= Jumlah komponen minimum secara teoritisTa= Waktu perakitan dasar tiap komponen (rata-rata 3 detik)TM= Jumlah waktu perakitan seluruh komponen

C. PENERAPAN ANALISIS DESIGN FOR ASSEMBLY (DfA)

Subjek penerapan analisis Design for Assembly ini adalah stop kontak VLC 3 slot.

Gambar 1. Stop Kontak VLC 3 Slot

Apabila dilakukan reverse engineering, diketahui komponen-komponen yang menyusunnya adalah sebagai berikut :

Gambar 2. Komponen Stop Kontak

Tabel 3. Komponen Stop KontakNoKomponenJumlah

1Casing bawah1

2Casing atas1

3Indikator Lampu1

4Lampu1

5Resistor1

6Plat Panjang2

7Plat bengkok3

8Pengunci kabel1

9Baut A2

10Baut B3

11Baut C2

12Baut D2

TOTAL20

Dari Tabel 3 dapat diketahui bahwa jumlah total komponen ada 20 buah yang terdiri dari 12 jenis. Apabila dilakukan analisis dengan Tabel Matrik Boothroyd Dewhurst, dihasilkan data pada Tabel 4 sebagai berikut :

Tabel 4. Analisis DfA Existing Stop Kontak VLC 3 slot123456789

Part ID NoNumber of Times the operation is carried out consecutivelyManual Handling CodeManual Handling Time / partManual Insertion CodeManual Insertion Time / partOperation Time, sec(2) x ((4) + (6))Figures for Estimation of The Critical Minimum PartsName of Assembly

110,01.130,01.52.631Casing bawah

210,01.133,023.131Casing atas

310,11.133,023.131Indikator Lampu

410,51.844,17.59.341Lampu

510,62.173,9810.171Resistor

620,31.693,8615.382Plat Panjang

730,31.693,9829.073Plat bengkok

810,11.430,86.57.930Pengunci kabel

920,62.173,9820.340Baut A

1030,62.173,9830.513Baut B

1120,62.173,9820.340Baut C

1220,62.173,9820.340Baut D

Total20172.3113Design Efficiency =3 x NM / TM

TMNM0.23

Dari perhitungan dan analisis menggunakan Tabel Matrik Boothroyd Dewhurst diketahui bahwa perkiraan jumlah waktu perakitan seluruh komponen adalah 172.31 detik, dengan efisiensi perakitannya adalah 0,23 (23%).

Berdasarkan desain awal dan analisis Tabel Matrik Boothroyd Dewhurst, dan panduan perancangan produk dan perakitan, yaitu meminimalkan jumlah komponen, menggabungkan beberapa fungsi dalam satu komponen, standarisasi komponen, serta meminimalkan jumlah sumbu perakitan, terdapat beberapa hal yang dapat diperbaiki dari desain stop kontak saat ini yaitu :

1. Penggantian Baut D, yang fungsinya menyatukan casing bawah dan casing atas, menjadi sistem snap-fit / press fit.2. Penggabungan pengunci kabel dengan casing atas sehingga menghilangkan komponen pengunci kabel (fungsi pengunci kabel terdapat di casing atas) dan baut C.3. Penggunaan baut yang seragam.

Perubahan tersebut apabila dilakukan perhitungan dan analisis menggunakan Tabel Matrik Boothroyd Dewhurst adalah sebagai berikut :

Tabel 5. Analisis DfA Perbaikan Stop Kontak VLC 3 slot

123456789

Part ID NoNumber of Times the operation is carried out consecutivelyManual Handling CodeManual Handling Time / partManual Insertion CodeManual Insertion Time / partOperation Time, sec(2) x ((4) + (6))Figures for Estimation of The Critical Minimum PartsName of Assembly

110,01.130,01.52.631Casing bawah

210,01.133,156.131Casing atas

310,11.133,023.131Indikator Lampu

410,51.844,17.59.341Lampu

510,62.173,9810.171Resistor

620,31.693,8615.382Plat Panjang

730,31.693,9829.073Plat bengkok

850,62.173,9850.855Sekrup A

Total15126.715Design Efficiency =3 x NM / TM

TMNM0.36

Dari perhitungan dan analisis menggunakan Tabel Matrik Boothroyd Dewhurst diketahui bahwa perkiraan jumlah waktu perakitan seluruh komponen setelah dilakukan perbaikan adalah 126,7 detik, dengan efisiensi perakitannya adalah 0,36 (36%). Dengan kata lain terdapat peningkatan efisiensi 56,52%.

D. KESIMPULAN

Berdasarkan analisis dan perhitungan dengan menggunakan metode Design for Assembly (DfA) pada produk stop kontak 3 slot, diketahui bahwa terdapat 20 komponen penyusun produk yang terdiri dari 12 jenis. Estimasi waktu perakitan adalah 172,31 detik dan efisiensi perakitan adalah 23%.Dari hasil tersebut, dilakukan beberapa perubahan sebagai berikut :1. Penggantian Baut D, yang fungsinya menyatukan casing bawah dan casing atas, menjadi sistem snap-fit / press fit.2. Penggabungan pengunci kabel dengan casing atas sehingga menghilangkan komponen pengunci kabel (fungsi pengunci kabel terdapat di casing atas) dan baut C.3. Penggunaan baut yang seragam.

Dari hasil perbaikan tersebut, setelah dianalisis kembali dengan metode yang sama, menghasilkan 15 komponen penyusun, dari 8 jenis, waktu perakitan 126,7 detik, dan efisiensi sebesar 36%. Artinya terdapat peningkatan efisiensi 56,25%.

DAFTAR PUSTAKA

Boothroyd, G., Dewhurst, P. dan Knight, W. 2002. Product Design For Manufacture and Assembly 2nd edition. New York. Marcel DekkerYusri. 2008. Penerapan Design for Assembly Untuk Mereduksi Biaya Produksi Suatu Produk. Jurnal Teknik Mesin. Padang. Politeknik Negeri Padang.Bates, Seth, Dr. Design for Manufacturing and Assembly 1 : General Principles. San Jose. Manufacturing and Product Design San Jose State University