Rahmat Gunawan

3211301030

Analisis Kegagalan

TUGAS MATA KULIAH ANALISIS KEGAGALAN

1. Sistem Kendali (Control System)

Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama- sama dan melakukan

suatu sasaran tertentu, sedangkan pengendalian diartikan sebagai mengekang dan menguasai.

Jadi sistem pengendali proses adalah sistem pengendalian suatu parameter dari berbagai macam

proses.

Sistem pengendalian dibagi menjadi dua yaitu sistem pengendalian manual dan sistem

pengedalian otomatis. Adapun pengertian sistem pengendalian manual adalah sistem

pengendalian yang biasa dilakukan oleh makhluk hidup, contoh oleh manusia dan hewan. Sistem

ini digunakan pada proses yang tidak banyak mengalami perubahan beban atau pada prosesnya

tidak mengalami kritis. Sedangkan sistem pengendalian otomatis adalah sistem yang dilakukan

oleh suatu device (alat) yang biasa disebut controller (pengendali), contoh yang terjadi pada

proses buka tutup valve yang tidak dilakukan secara manual oleh operator melainkan

menggunakan controller.

Dalam proses kontrol , terkadang Output (keluaran) sering mengalami perubahan terhadap Input

(masukan) hal ini dikarenakan oleh sinyal yang cenderung memberikan efek yang berlawanan

terhadap keluaran dari sebuah sistem pengendalian. Hal ini disebut Disturbance atau gangguan.

Dalam teori sistem kontrol, ada sebuah fungsi yang digunakan untuk menggambarkan sebuah

hubungan antara input/masukan dan output/keluaran. Biasanya fungsi ini digambarkan oleh

persamaan differensial. Persamaan differensial menggunakan tranformasi laplace. Fungsi ini

disebut fungsi alih (Transfer Function). Untuk pengertian dari controlled variable adalah

variable yang dikendalikan. Variable ini biasanya berbentuk diagram kotak yang biasa disebut

process variable. Manipulated Variable atau variable yang dapat dimanipulasi adalah masukan

dari suatu proses yang dapat diubah – ubah nilainya agar process variable dapat diselaraskan

atau dikendalikan sesuai dengan set point yang kita inginkan.

Dalam suatu proses sistem kendali, kita memiliki keinginan keluaran yang sesuai kita inginkan

tentunya hal tersebut harus kita atur. Besar kecilnya proses yang dikehendaki suatu kontroler

harus berusaha menyamakan keluaran dengan setting point. Dalam sistem kontrol, biasanya

Rahmat Gunawan

3211301030

Analisis Kegagalan masalah – masalah dalam sistem dibawa kedalam bentuk model yang lebih mudah

menganalisisnya. Pernyataan model tersebut disajikan dalam bentuk diagram blok. Diagram blok

akan menampilkan hubungan antara masukan dan keluaran dari suatu sistem.

2. Sejarah Perkembangan Otomasi

Di beberapa industri seperti industri proses, manufaktur dan sistem yang lain,

membutuhkan suatu sistem yang mampu untuk mengendalikan satu / beberapa variabel agar

proses terjamin keberlangsungannya. Ada beberapa kejadian di industri yang menunjukkan

bahwa pentingnya sistem pengendalian pada proses di industri, seperti meledaknya tangki NH3

di pabrik Petrokimia, suhu gas yang terlalu tinggi yang keluar dari cerobong di pabrik Semen,

terjadinya tabrakan kapal pada sistem transportasi laut, terjadinya perubahan fungsi rem pada

mobil dan sebagainya. Kejadian tersebut menunjukkan bahwa tidak baiknya dan mungkin tidak

adanya sistem pengendalian tekanan dan suhu pada tangki, pengendali suhu pada proses semen,

pengendali arah pada kemudi kapal, pengendali pada rem, dan sebagainya.

Pada awal penggunaan teknik pengendalian secara otomatik ini, adalah lahir pada

pengembangan mekanisme yang mengatur pelampung mulai kira kira 300 SM sampai 1 M di

Yunani. Dan kemudian dalam perkembangannya digunakan sistem berumpan balik yang

pertama di Eropa, pada sistem pengatur suhu dari Cornelis Drebbel (1572 – 1633) dari Belanda.

Dennis Papin (1647 – 1712) adalah yang pertama kali menemukan pengatur tekanan untuk

pembangkit uap pada tahun 1681. Pengatur tekanan ini bentuknya mirip pengatur keselamatan

(safety regulator) pada katup pemasak bertekanan (pressure cooker). Dan kemudian pengatur

berumpan balik pertama kali yang digunakan di industri adalah bola pengatur dari James Watt

yang dikembangkan tahun 1769 untuk mengendalikan mesin uap. Alat yang sepenuhnya mekanis

ini mengatur kecepatan poros penggerak (shaft) dan menggunakan gerakan bola (flyball) untuk

mengatur bukaan katup sehingga bola pemberatnya akan naik, dan sejumlah uap akan masuk ke

mesin. Bila kecepatan bertambah, bola pemberat akan naik, dan bergerak menjauhi poros

penggerak sehingga menyebabkan katup menutup. Bola pemberat ini membutuhkan daya yang

diambil dari mesin untuk membuatnya berputar, dan ini membuat pengukuran kecepatan menjadi

kurang teliti.

Masa – masa sebelum tahun 1868 ditandai oleh perkembangan Sistem Pengaturan

Otomatik yang ditemukan secara intuitif. Untuk mempertinggi ketelitian sistem pengaturan

Rahmat Gunawan

3211301030

Analisis Kegagalan membawa sistem ke arah peredaman, atenuasi, osilasi transien yang lebih sedikit dan bahkan

menjadikannya tidak stabil. Hal inilah yang menyebabkan para ahli mengembangkan teori

tentang pengendalian automatis, seperti J.C Maxwell merumuskan dalam teori matematik, yang

berhubungan dengan teori pengendalian dengan menggunakan bentuk persamaan differensial

untuk governor. Dalam waktu bersamaan I. A Vyshnegradskii merumuskan pula bentuk model

matematis dari berbagai regulator. Perkembangan teori pengendalian otomatik dan aplikasinya

sebelum perang Dunia II di Amerika berbeda dengan di Eropa dan Uni Sovyet. Adanya sistem

telepon dan penguat elektronik menyebabkan munculnya teori yang dikemukakan oleh Bode,

Nyquist dan Black di Laboratorium Bell Telephone. Dalam kawasan frekuensi , telah digunakan

terutama untuk menggambarkan penguat berumpan balik yang dirumuskan dalam bentuk

bandwidth dan variabel frekuensi yang lain.

Sedangkan di Uni Sovyet, perkembangan teori pengendalian ini diilhami oleh para ahli

bidang mesin, sehingga cenderung dalam analisa kawasan waktu. Selama perang Dunia II,

dirasakan kebutuhan tentang pengendalian otomatik semakin meningkat, hal ini saat dilakukan

perancangan pesawat berpilot automatis, sistem pangarah senjata, sistem pengendalian untuk

arah antena radar, dan penerapan lain dalam bidang militer. Tentu saja hal ini membutuhkan teori

baru untuk perkembangan perancangan sistem pengendalian, hingga sampai dengan tahun 1940

an, dilakukan metode trial eror dalam aplikasinya. Selama dasawarsa 50 an, titik berat teori

pengendalian otomatik terletak pada metode bidang s (variabel komplek), terutama pendekatan

root locus karena memungkinkan dilakukan dengan bantuan komputer.

Tabel Sejarah Teknik Pengendalian

Tahun Penemu Keterangan

300 Greece Valve apung dan regulator untuk

SM pengendalian ketinggian fluida

1770 James Watt Mesin uap, governor untuk pengendalian kecepatan

1868 James Maxwell (Cambridge Teori tentang governor University)

1893 E.J Routh (Soviet union) Kriteria kestabilan

1893 A.M. Lyapunov Teori kestabilan, berdasar formulasi state space

1927 HS Black dan HW Bode (AT & T Feedback amplifier elektronik Bell Lab).

Rahmat Gunawan

3211301030

Analisis Kegagalan 1930 Norbert Wiener (MIT) Teori proses stokastik

1932 H Nyquist (AT & T Bell Lab). Kriteria kestabilan dari gain

Nyquist atau plot phase

1936 A Calleneder, DR Hartee dan A Pengendali PID

Porter (Inggris)

1948 Claude Shannon (MIT) Teori matematika tentang

komunikasi

1948 WR Evans Metode root locus

1940 Bell Lab ( MIT) Teori dan aplikasi servomekanisme,

cybernetik dan pengendalian

1959 HM Payneter (MIT) Teknik Grafik Bond untuk

pemodelan sistem

1965 LA Zadeh Teori Himpunan Fuzzy dan Logika

Fuzzy dapat digunakan untuk

pengendali

1970an Pengendalian cerdas pengembangan dari jaringan syaraf tiruan: pada

robot dan otomasi di industri

(Amerika Utara, Jepang, Eropa)

1980an Pengendalian robust : pada robot

atomasi secara fleksibel di berbagai

bidang

1990an Aplikasi produksi smart :

pengembangan mekatronika

Di Uni Sovyet lain lagi, dalam perkembangan teori pengendalian otomatik, domain waktu dan

domain frekuensi digunakan secara serentak untuk menganalisa sistem pengendalian. Sedangkan

sistem pengendalian modern yaitu sistem yang bertujuan untuk teknik pengendalian yang

berkaitan dengan analisa dan rancangan yang berkepentingan dengan sistem yang mempunyai

sifat mengorganisasikan sendiri, mudah menyerap dan menyesuaikan diri dengan keadaan

sekelilingnya serta bersifat optimal. Dampak dari teknik pengendalian modern adalah

produktivitas di dindustri meningkat.

Tabel Perkembangan Industri Instrumen dan Pengendalian

Tahun Nama Perusahaan Produksi

1844 Siemens Governor cronometrik dengan aksi integral 1800 Brown Instrumen Pirometer untuk alat ukur suhu 1880 Taylor Instrumen Termometer dan barometer 1888 Fisher Governor Pengendali 1885 Butz Thermo - electric Thermo – electric regulator

Rahmat Gunawan

3211301030

Analisis Kegagalan

1913 Honeywell Heating Speciality Sistem pemanas air untuk rumah tangga

1903,1915 Bristol Company Pengendali suhu, indikator tekanan dan perekam 1899 Morris Leeds Co Instrumen untuk laboratorium:

galvanometer, instrumentasi industri (1920)

1900 Tagliabue Co Pengontrol suhu udara

1916 Bailey Meter Co Instrumen untuk operasi boiler 1937 Fisher & Porter Rotameter 1934 Billman Control Motor Valve

Feedforward variator

Sistem elektrik pada HVAC

Selanjutnya berkembang beberapa teknik pengendalian otomatik dengan berbagai metode, baik

yang dinamakan sebagai metode klasik, metode adaptif, modern maupun menggunakan logika

penalaran seperti manusia. Demikian pula hampir semua industri proses maupun industri

manufaktur seperti industri : pengecoran logam, pulp dan kertas, pembangkit daya, perminyakan,

kimia, kayu, keramik dan glas , perakitan, peralatan rumah tangga, dsb.

Prinsip Dalam Perancangan Sistem Kendali