BAB IILANDASAN TEORI

2.1 Pengertian CAD

CAD (Computer-Aided Designi) digunakan secara luas di perangkat yang

berbasis komputer yang membantu insinyur teknin, arsitek, professional

perancangan yang banyak bekerja dengan aktivitas rancangan. Perangkat otoritas

utama geometri dalam proses siklus hidup manajemen produksi yang meliputi

perangkat lunak dan perangkat keras. Paket yang ada dari vector 2 dimensi

berdasarkan gambaran sistem ke permukaan parametric 3 Dimensi dan berbagai

alat dan perlengkapan yang digunakan di dalam komponen-komponen manufaktur

(Ningsih, 2005).

CAD biasanya digunakan untuk menggambar dan merancang semua tipe

bangunan, dari yang kecil sampai yang besar dan industri seperti pabrik dan

rumah sakit. CAD digunakan melalui proses teknik dari perancangan konseptual

dan layout, melalui rekayasa dan analisis komponen untuk mendefinisikan metode

manufaktur. Sebagai aplikasi komputer digital dalam perancangan teknik CAD

mengarah ke penggunaan komputer dalam merubah sebuah ide awal menjadi

rancangan detail teknik. Evolusi perancangan biasanya meliputi pembuatan model

geometrik produk , yang bisa dimanipulasi, dianalisa, dan diperhalus. Dalam

CAD, komputer grafik mengganti sketsa dan gambar teknik tradisional yang

digunakan untuk memvisualisasi produk dan mengkomunikasikan rancangan

informasi (Ningsih, 2005).

CAD juga dapat diintegrerasikan dengan software CAM untuk

mengkonversi rancangan teknik hingga pada proses akhir. Pada proses produksi

memerlukan pembuatan perencanaan proses dan penjadwalan produksi, yang

menjelaskan bagaimana suatu produk dibuat, sumber daya apa saja yang

diperlukan dan pengiriman. Proses produksi juga memerlukan pengendalian dan

koordinasi yang diperlukan untuk proses fisik, peralatan, material, dan tenaga

kerja. Hal tersebut dapat dilakukan dengan aplikasi tambahan yaitu software

CAM. Integrasi antara CAD dengan CAM menghasilkan proses manufaktur yang

lebih cepat dan lebih efisien. Selain terintegrasi dengan CAM aplikasi CAD juga

dapat diintegrasikan dengan software CNC (Computer Numeric Control) yang

sering digunakan untuk melakukan proses permesinan dan perancangan. CNC

merupakan suatu komputer yang mengkonversikan rancangan menjadi sejumlah

perintah menjadi bentuk angka-angka (numbers). Jadi, perancangan CAD yang

dibuat dalam model 3D. CNC akan menentukan operasi mesin dan sistem CAM

yang akan membuat program CNC (Ningsih, 2005).

Berikut gambar yang menjelaskan tentang hubungan antara CAD, CAM,

dan CNC.

Gambar 2.1 Computer Aided Design(Sumber: Ningsih)

2.2 Teknologi CAD atau CAM

2.2.1 Teknologi Perangkat Lunak

Perangkat lunak untuk sistem CAD dikembangkan pertama kali dengan

menggunakan Bahasa permrograman komputer seperti Fortran. Tetapi yang

dikembangankan dengan metode pemrograman berorientasi objek secara radikal

telah banyak mengalami perubahan. Pengembangajn pemodelan berdasarkan fitur

parametrik modern dan sistem permukaan bentuk bebas dibangun dengan Bahasa

premrograman C, modul-modul dengan API nya masing-masing.

II-2

Kemampuan CAD atau CAM yang terdiri dari 4 teknologi dasar yaitu:

1. Manajemen Basis Data (Database)

2. Komputer Grafik

3. Model Matematis (Analisis)

4. Akusisi Data dan Kontrol (Prototipefisik, proses produksi). (Ningsih, 2005).

2.2.2 Teknologi Perangkat Keras dan Sistem Operasi

Pada umumnya sistem CAD dapat dijalankan pada komputer yang

berbasis sistem operasi window. Namun, bisa juga dijalankan pada sistem operasi

yang lain seperti LINUX atau UNIX (Ningsih, 2005).

Ada 2 tipe perangkat lunak CAD (Computer Aided Design). Perancangan

2 Dimensi memungkinkan perancang untuk merancang bentuk dengan sangat

dibatasi properti 3 Dimensi.

1. menggambar model 2 D dengan menggunakan perangkat lunak rancangan

Techsoft 2D.

2. setelah rancangan dilengkapi, maka gambar akan diproses. Mengubah gambar

menjadi lebih detail pada serangkaian koordinat X, Y, dan Z. permrosesan

harus sudah diletakkan sebelum mesin CNC memotong rancangan dari

material pemotong berdasarkan koordinat, secara berurutan sampai bentuk

yang diinginkan.

3. Perangkat lunak CAD atau CAM memungkinkan perancangan untuk

rancangan manufakturnya pada suatu komputer dari pada membuat yang

sebenarnya. Pengujian rancangan menggunakan perangkat lunak CAD atau

CAM untuk mensimulasikannya.

4. Setelah semua pengujuan dan perbaikan untuk rancangan dilakukan, hal

terakhir yaitu dilakukan manufaktur.

Dua prinsip utama obyek CAD adalah:

1. menambah produktivitas hasil rancangan.

2. Menghasilkan informasi, graphical numerical, dan tekstural yang diperlukan

untuk manufaktur.

II-3

Tujuan pertama meliputi pemakaian komputer untuk mensimulasikan

rancangan produk dan dapat dianalisa serta diuji.

Gambar 2.2 Siklus produksi CAE, CAD, dan CAM(Sumber: Ningsih, 2005)

Gambar diatas menunjukan CAE dan CAD menjadi lebih baik dan tidak

dapat dipisahkan sebagai tingkatan siklus produksi. Simulasi komputer seringkali

sebagai nilai tambah atau penggantian yang tepat, kontruksi model fisik untuk

pengujian. Output dari proses CAD sering disesuaikan untuk interface dengan

sistem CAM (Ningsih, 2005).

2.3 Kemampuan CAD

Adapun kemampuan dari software CAD (Computer Aided Design)

berdasarkan Ningsih (2005) meliputi:

1. Pembuatan frame kabel geometri.

2. Fitur Parametrik 3D berdasarkan pemodelan.

3. Pemodelan permukaan dengan bentuk bebas.

II-4

4. Perancangan perakitan otomatis. Yang mengumpulkan bagian-bagian

komponen dan/atau perakitan lain.

5. Membuat gambar teknik dari model-model yang solid.

6. Pemakaian ulang rancangan komonen-komponen.

7. Memudahkan modifikasi perancangan model dan produksi bermacam versi.

8. Menghasilkan komponen standar perancangan otomatis.

9. Validasi atau verifikasi perancangan terhadap aturan spesifikasi dan

perancangan.

10. Simulasi perancangan tanpa membangun satu prototype fisik.

11. Keluaran dokumentasi fisik, seperti gambar manufaktur, dan pembayaran

material yang menggambarkan kebutuhan untuk membangun produk.

12. Rutin-rutin Impor atau Ekspor pertukaran data dengan pake perangkat lunak

yang lain.

13. Keluaran rancangan data secara langsung untuk fasilitas manufaktur.

14. Keluaran secara langsung prototipe secara cepat atau mesin manufaktur

secara cepat untuk prototipe industri.

15. Mengelola dan memelihara pustaka bagian-bagian dan perakitan.

16. Menghitung bagian –bagian properti secara masal dan perakitan.

17. Membantu memvisualisasi dengan bayangan, rotasi, penyembunyian garis,

dan lain sebagainya.

18. Parametrik Bi-Directional (modifikasi dari beberapa fitur yang direfleksikan

di semua informasi bersandarkan pada fitur, gambar, property masal,

perakitan, dan lainnya.

19. Kinematika, interferensi dan pengecekan rakitan.

20. Paket komponen elektrik.

21. Pencantuman kode pemrograman dalam satu model untuk pengendalian dan

menghubungkan attribut-attribut model yang berhubungan.

22. Programmable studi perancangan dan optimasi.

2.4 Interface Antara CAD dan CAM

II-5

Hasil dari phase CAD adalah analisa dan pengujian produk oleh komputer

dengan tampilan model geometric dalam rancangan Database. Model-model ini

menyediakan input dimana perencanaan manufaktur secara teratur dibuat

(Ningsih, 2005).

Dari gambar teknik, program APT (Automatic Programed Tools) dibuat

dengan pertama kali menggambar bagian secara geometric dan kemudian alat

digerakkan yang diperlukan untuk memotong bagian-bagian. Program APT

dimasukan pada satu komputer, outputnya adalah control tape/pita

perekaman/disk. (Ningsih, 2005).

Gambar 2.3 Bagian-bagian produksi dengan produk APT (Sumber: Ningsih, 2005)

Alat perekaman pengendali kemudian disisipkan dalam peralatan mesin

electronic numerical control untuk unit pengendali yang menghasilkan urutan

instruksi dimana perlatan dapat menghasilkan bagian-bagiannya (Ningsih, 2005).

2.5 Product Data Management

II-6

2.5.1 Struktur Produk

Ada dua tipe relasi dalam pembentukan struktur produk, lateral dan

hierarki. Relasi secara hierarki merupakan hubungan assembly dan sub-assembly,

dimana produk merupakan bagian atau sub-kelas dari produk yang lain. BOM

(Bill of Material) adalah salah satu contoh dari relasi hierarki (Yahya, 2005).

Relsi lateral merupakan relasi horizontal dimana dua komponen produk

dapat saling menggantikan. Hubungan ini akan berelasi dengan dokumen atau

versi dokumen tertentu. Part-to-part-to-document adalah sebuah contoh dari relasi

lateral. Isitlah Part-to-part-to-document adalah untuk menggambarkan hubungan

part dengan part yang berbeda yang kemudian disimpan dalam sebuah

dokumentasi. BOM juga dapat memiliki fungsi lateral horizontal yang pada

proses kelanjutannya adalah pendokumentasian dalam DBMS (DataBase

Management System) (Yahya, 2005).

2.5.2 Dokumentasi

Ada 3 konsep yang termasuk dalam proses dokumentasi yaitu, versioning,

revision, variant (Yahya, 2004).

1. Versioning

Untuk memenuhi kebutuhan yang disesuaikan dengan perkembangan

jaman yang cepat, maak sebuah produk perlu dikembangakan dalam kurun

waktu yang periodical. Document Versioning adalah salah satu dari metode

untuk mendokumentasikan semua perkembangan produk mulai dari awal

hingga desain terkini (Yahya, 2004).

2. Revision

Revisi adalah sebuah metode untuk menyimpan data yang sama dalam

sebuah versi untuk direvisi hingga mendapat persetujuan hingga menjadi

sebuah versi produk baru (Yahya, 2005).

3. Variant

II-7

Variant adalah pembedaan atribut dari sebuah produk. Warna dan ukuran

adalah atribut untuk membuat variant yang berbeda. Variant dapat dibedakan

sesuai kebutuhan matketing dan/atau permintaan konsumen (Yahya, 2005).

2.6 Hubungan CAD/CAM dengan PDM

Dalam perangkat lunak CAD, ada sistem untuk mendokumentasikan

spesifikasi produk dalam bentuk vertex, edge, face, face_bound. Dari data tersebut

dapat diperoleh titik awal produk dalam koordinat perangkat lunak CAD yang

dipakai, yang kemudian dapat menentukan bentuk permukaan, ikatan antar

permukaan, ukuran setiap tepi permukaan dengan tipe setiap permukaan produk.

Data inipun dapat didokumentasikan dalam bentuk yang terstruktur untuk

mengetahui Bill Of Material dari sebuah produk (Yahya, 2005).

Setiap bisnis usaha dapat menggunakan software CAD yang berbeda.

STEP file merupakan sebuah bentuk dokumentasi yang berdasarkan ISO 10303

yang menjadi standar untuk penggunaan software CAD yang berbeda. Gambar

atau desain dalam perangkat lunak CAD dengan AutoCAD dapat diakses dan

didesain ulang dengan menggunakan Software CAD yang berbeda, salah satunya

dengan menggunakan spectraCAD, dengan menggunakan standar STEP file

(Yahya, 2005).

Data hasil analisa CAD untuk ketangguhan, reabilitas, kegetasan, dan

kekuatan produk disimpan dalam database untuk menghasilkan spesifikasi produk

yang lebih terinci dan telah teruji. Dalam database akan termasuk dalam sistem

Product Data Management untuk menghasilkan versi maupun revisi produk yang

dirancang (Yahya, 2005).

2.7 STEP (Strandard for The Exchange of Product)

2.7.1 Konsep STEP

STEP (Strandard for The Exchange of Product Data Model) merupakan

standar yang berdasarkan ISO 10303. Standar ini lebih berdasakan kepada semua

isi informasi yang berkaitan dengan produk daripada implementasi teknologi

untuk produk data. Artinya, STEP file ini adalah teks yang berisi coding untuk

II-8

menerangkan sebuah data produk yang dapat diimplementasikan dalam sistem dan

teknologi yang berbeda (Yahya, 2005).

Dalam banyak hal, PDM (Product Data Management) dibangun dengan

berbagai macam sistem perangkat lunak yang disesuaikan dengan kebutuhan,

kemampuan perusahaan dan keterkaitan perusahaan dengan sebuah sistem

tertentu. STEP dapat digunakan untuk menghubungkan suaatu perusahaan dengan

variasi sistem yang ada, agar informasi yang berkaitan dengan produk disebuah

perusahaan dapat teridentifikasi oleh sistem lain di perusahaan yang bereda

(Yahya, 2005).

Gambar 2.4 Contoh Informasi dalam STEP File (Sumber: Yahya, 2004)

2.7.2 Penerapan STEP

Sistem STEP file akan banyak digunakan oleh perusahaan dengan

komponen produk yang memiliki varian tinggi. STEP file digunakan untuk

melakukan transfer informasi dari seorang pengguna ke pengguna yang lain

menggunakan sistem yang berbeda (Yahya, 2004).

Sistem CAD/CAM perusahaan akan bergantung pada tipikal user dan

kemudahan suatu sistem untuk diterapkan dalam perusahaan sehubungan dengan

kompleksitas produk yang diproduksi perusahaan tersebut. Hal ini dikarenakan

II-9

setiap sistem memiliki kelebihan dan kelemahan fungsi yang menyebabkan

adanya proses pemilihan sistem oleh pengguna (User) (Yahya, 2004).

Dalam ruang lingkup industri, adanya hubungan antara supplier-

manufacture akan sangant mutlak mempengaruhi proses sebuah produksi. Pada

saat terdapat perbedaan sistem CAD/CAM akan mempengaruhi kinerja mata

rantai industri ini. STEP file merupakan solusi yang ada untuk menengahi

perbedaan sistem dari berbagai industri yang ada (Yahya, 2004).

Gambar 2.5 Penggunaan STEP File(Sumber: Yahya, 2004)

2.8 Aplikasi CAD di Dunia Manufaktur

Adapun penggunaan aplikasi CAD di dunia manufaktur adalah:

1. Untuk perancangan mesin (manufaktur)

a. Industri otomotif

b. Industri pesawat terbang.

c. Industri alat rumah tangga

d. Industri permesinan

e. Industri alat pertanian

2. Untuk Arsitektur, Engineering, Kontruksi

a. Perancangan arsitektur

b. Perancangan teknik sipil

c. Pemetaan

II-10

3. Untuk perancangan elektronik

a. Printed Circuit Board (PCB)

b. Computerized Testing

c. Integrated Circuit (IC)

4. Bidang lain

a. Industri film

b. Desain tekstil

c. Reklame

d. Aplikasi perangkat lunak (Barapa, 2013)

2.9 Perkembangan Sistem Otomasi

Perkembangan sistem otomasi ialah:

1. Computer Aided Design (CAD)

Menggunakan komputer untuk membantu desain produk.

2. Computer Aided Manufaktur (CAM)

Menggunakan komputer untuk melakukan pemrograman.

3. Computer Numerical Control (CNC)

Menggunakan komputer untuk mengendalikan operasional mesin.

4. Computer Aided Production Planning (CAPP)

Menggunakan komputer untuk perencanaan produksi.

5. Industrial Robotic

Penggunaan tenaga robot dalam dunia industri.

6. Flexible Manufacturing System (FMS)

Kumpulan dari komputer mesin CNC, yang mengendalikan workstation

(stasiun kerja) yang terkoneksi secara otomatis oleh sistem pengendalian

material dan dikontrol oleh komputer pusat (Dwiyanto, 2009).

2.10 Keuntungan Sistem CAD

Keuntungan menggunakan sistem CAD ialah :

1. Peningkatan produktifitas.

2. Waktu produksi lebih singkat.

3. Analisis terhadap hasil rancangan.

II-11

4. Rancangan yang lebih baik.

5. Pengurangan kesaralah.

6. Peningkatan ketelitian.

7. Memudahkan dalam perencanaan perkakas.

8. Pengendalian prosedur perubahan teknis.

9. Gambar lebih mudah dimengerti.

10. Penyiapan dokumen dengan Bill Of Material (Dwiyanto, 2009).

2.11 Aspek Negatif CAD

Aspek negatif dari sistem CAD menggunakan waktu sebagai sudut

pandang, adalah:

1. Terjadi overload dalam penggunaan.

2. Tidak terbiasa sehingga mengalami kesukaran dalam penggunaan sistem.

3. Terdapat komponen komputer yang rusak.

4. Waktu yang terbuang unutk memperbaiki komputer apabila terjadi kerusakan.

Disamping itu pengaruh penggunaan layar monitor kepada pemakai,

karena sistem layar monitor tersebut sudah menggunakan standar yang televisi.

Sehingga pengaruh radiasi ataupun emisi pada mata pemakai kemungkinana

terjadi. Pada perkembangannya hal ini dapat diminimalkan dengan menggunakan

monitor yang telah dirancang khusus (Dwiyanto, 2009).

2.12 Efek Sosial Sistem CAD

Aspek social CAD dapat menghilangkan sifat ketidak pedulian. CAD

dapat membuat perubahan dari papan gambar tradisional menjadi monitor tanpa

harus mengalami berbagai kesulitan. Perhatian mendalam akan datang sebagai

akibat dari cara kerja dalam kehidupan pemakai, karena pada dasarnya sebagian

besar manusia akan menyaring setiap perubahan yang terjadi. Untuk membantu

sistem CAD selalu aktual, para pembuat telah mempersiapkan CAD agar dapat

sejalan dengan sistem-sistem yang baru. Sedangkan metode tradisional tidak

mengalami perubahan (Dwiyanto, 2009).

2.13 Permasalahan Dalam Penggunaan CAD

II-12

Berikut tentang permasalahan yang telah dialami oleh beberapa pengguna

CAD dalam membantu proses pelaksanaan pekerjaan masing-masing sebagai

bahan pertimbangan dalam memberikan penilaian terhadap penggunaan CAD saat

ini (Dwiyanto, 2009).

1. Hardware, harga tinggi dengan siklus perkembangan yang sangat pesat dan

persaingan dalam dunia bisnis komputer sehingga menyebabkan komputer

yang telah terbeli cepat menjadi usang.

2. Software, dengan meningkatkan skill dan meningkatnya kebutuhan untuk

melayani berbagai macam proyek, maka menyebabkan software yang ada

akan terasa kurang flesibel lagi dan perlu diperbaharui.

3. Training, pada tingkat tertentu akan menjadi jenuh dan mendekati titik

asimtotis yang sudah sulit untuk meningkatnkan produktifitas dengan

software yang dimiliki sekarang. Sehingga pembaharuan dan pelatihan akan

memberikan penyergapan dan menambahkan kreatifitas pemakai.

4. Filling, banyak kendala yang dihadapi dari segi filling karena tidak terdapat

satu vendor pun yang memikirkan bagaimana sulitnya menangani sistem

filling ini.

5. Dokumentasi, harus dilakukan secara baik agar dapat dipergunakan oleh

pemakai lainnya seperti, nama-nama file gamar terdapat dalam cartage

ataupun dokumentasi mengenai simpanan symbol-simbol library dan

software-software, aplikasi yang telah dibuat.

Permasalahan yang lain adalah dalam penggunaan cara manual tradisional,

tidak dirasakan perlunya untuk membuat suatu dokumentasi dan evaluasi tentang

produktivitas, sehingga pada waktu mulai memakai sistem CAD, sulit untuk

mengadakan perbandingan yang padan. Dari uraian tersebut maka jelaslah

diperlukanmasa transisi bagi penggunaan sistem CAD sebagai pengganti sistem

manual, dimana pada masa transisi ini biaya produksi akan meningkat, sehingga

diperlukan persiapan sebelumnya. Dalam penggunaannya sebagai alat bantu

proses perancangan, tidak semua pekerjaan penggambaran lebih dilakukan dengan

CAD (Dwiyanto, 2009).

II-13

2.14 Freehand Drawing dan CAD

Freehand drawing dan CAD dalam dunia kerja konsultasi, pelaksanaan

pekerjaan diawali dengan membuat studi kelayakan, proposal desain, [ra-rencana,

gambar detail engineering atau DED, penyiapan dokumen lelang, pelaksanaan

dan as built drawing. Dari tiap tahapan pelaksanaan pekerjaan tersebut peran

freehand drawing dan CAD cukup besar. (Dwiyanto, 2009)

2.15 Penguasaan Teknis Sketsa atau Freehand Drawing

Freehand drawing atau gambar tangan berdasarkan tujuannya dapat

dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu sketsa, gambar presentasi dan gambar teknik

(Dwiyanto, 2009).

Untuk membuat gambar dengan baik perlu diperhatikan beberapa prinsip

dasar dengan cara-cara menghasilkan gambar yang baik. Umumnya seorang

perancang harus menguasai prinsip atau tata cara menggambar dan

mempraktekannya supaya memiliki keahlian tersebut. Prinsip atau tata cara

tersebut adalah: (Dwiyanto, 2009).

1. Kesatuan

a. Diperlukan pengaturan antara obyek utama dan obyek penunjang.

b. Obyek utama harus menempati bagian terbesar dari sketsa tersebut,

sehingga tampak sebagai bagian terpenting dan memerlukan perhatian

khusus.

2. Tekanan

Pemberian rendering yang cermat dan kontras yang baik dengan

memperhatikan arah sinar merupakan cara tepat untuk menghadirkan tekanan.

3. Keseimbangan

Pengaturan obyek utama gambar dan penunjangan dengan memberikan

penekanan yang sesuai.

4. Proporsi

Bentuk obyek gambar menentukan format dan kedudukan kertas gambar.

II-14

5. Sudut padang

Setiap bagian dari obyek gambar tidak sama menariknya. Perspektif 3

Dimensi lebih mudah dimengerti.

6. Kesan 3 Dimensi

a. Kontras

b. Naung dan bayangan

7. Elemen-elemen penunjang

a. Pembayangan suasana akan terlihat

b. Faktor pembanding atau skala

Keberhasilan teknis penggambaran ini dapat dicapai dengan ataupun tanpa

alat bantu. Tetapi faktor manusia yang mengoperasikan atau menciptakan gambar

tersebut sangat berpengaruh (Dwiyanto, 2009).

II-15