OLEH DEWA NGAKAN KETUT PUTRA NEGARA,ST,MSc.

FAKULTAS TEKNIKPROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS UDAYANA2016

OLEH

DEWA NGAKAN KETUT PUTRA NEGARA,ST,MSc.

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Ida Sang Hyang Widhi Wasa

karena hanya berkat dan rahmat Nya lah Bahan Ajar Optimasi dan Perancangan

Produk ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Pembuatan bahan ajar ini

dimaksudkan untuk lebih memperlancar proses pembelajaran di lingkungan

Program Studi Teknik Mesin Universitas Udayana. Dengan adanya bahan ajar ini

mahasiswa diharapkan sebelum mengikuti perkuliahan telah menyiapkan diri

sehingga proses belajar mengajar lebih banyak diisi dengan diskusi-diskusi dan

penyelesaian studi kasus yang pada akhirnya materi secara keseluruhan dapat

dipahami lebih kopeherensif.

Pada kesempatan ini penulis sampaikan ucapan terima kasih kepada semua

pihak yang telah membantu memperlancar penyelesaian diktat ini. Penulis

menyadari bahan ajar ini masih sangat jauh dari sempurna sehingga perlu diadakan

perbaikan-perbaikan untuk lebih menyempurnakannya. Untuk itu saran dan kritik

sangat penulis perlukan. Sebagai akhir kata, semoga bahan ajar ini bermanfaat

bagi kita semua.

Denpasar, Agustus 2016

Penulis

ii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar i

Daftar Isi ii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1. Produk dan Jasa 1

1.2. Daur Hidup Produk 4

1.3. Mengatur Fase Produk 5

1.4. Inovasi 5

1.5. Pengertian Desain 6

1.6. Faktor-Faktor yang Kritis dalam Desain Produk 7

BAB II KARAKTERISTIK PENGEMBANGAN PRODUK 9

2.1. Karakteristik Kesuksesan Produk 9

2.2. Produk Fungsional dan Produk Inovatif 11

2.3. Time to Market 12

2.4. Dampak Finansial Keterlambatan Peluncuran Produk Baru 14

2.5. Hambatan-Hambatan Pengembangan Produk 14

2.6. Diversifikasi 15

2.7. Reliabilitas 17

2.8. Konflik-Konflik Desain 19

2.9. Dimansi Kualitas pada Desain Produk 20

2.8.1. Quality control dalam pengembangan produk 21

2.8.2. Quality target 22

2.8.3. Pencapaian target dalam pengembangan produk 23

2.8.4. Kreativitas 24

2.10. Strategi Pengembangan Produk 24

2.11. Evaluasi Perusahaan dalam Pengembangan Produk 25

iii

2.11.1. SWOT analysis 25

2.11.2. PEST analysis 25

2.11.3. Competitor analysis 26

BAB III PROSES DESAIN 28

3.1. Pengertian Proses Desain 28

3.1.1. Pencarian Gagasan 29

3.1.2. Seleksi Ide Produk 31

3.1.3. Desain Produk Pendahuluan dan Desain Proses Pendahuluan 34

3.1.4. Pengujian 40

3.1.5. Desain Akhir dan Desain Proses Akhir 42

3.1.6. Produksi Produk Baru 42

3.2. Model Lain Proses Desain 42

3.3. Proses Desain Sebagai Iterative Proses 44

3.3.1. Konvensional design process 45

3.3.2. Optimaum design process 45

3.4. Advance Teknologi dalam Proses Desain 46

3.4.1. Computer-Aided Design/Computer Aided Manufacturing 45

3.4.2. 3D Modeling 48

3.5. Proses Desain dalam Mechanical 49

3.5.1. Keahlian yang dibutuhkan dalam desain 49

3.5.2. Fungsi, persyaratan dan kriteria evaluasi dalam desain 49

BAB IV ANALISA DESAIN DALAM PEMILIHAN MATERIAL 53

4.1. Pemilihan Material 53

4.1.1. Analisa persyaratan material 53

4.1.2. Kriteria pemilihan material 54

4.1.3. Material selection factors 56

4.1.4. Pertimbangan faktor biaya 56

4.2. Seleksi dan Evaluasi Kandidat Material 58

4.3. Analisa Desain untuk Fatique Resistance 61

iv

4.3.1. Siklus tegangan 62

4.3.2. Kurva S-N 63

4.3.3. Perkiraan fatique limit 65

4.4. Analisa Desain Menggunakan Fracture Mechanics 67

4.4.1. Model I tegangan dalam sebuah retakan 68

4.4.2. Persamaan Stress-Intensity Factor 69

4.5. Desain dengan material 72

4.6. Pertimbangan Residual (internal) Stress 73

4.4.1. Sumber residual stress 73

4.4.2. Akibat tegangan sisa 75

4.5. Pertimbangan Korosi 77

BAB V OPTIMASI DESAIN 79

5.1. Pengertian Optimasi 79

5.2. Persoalan Optimasi 80

5.3. Model Matematika dan Metode Optimasi 81

5.3.1. The Differensial Calculus Method 82

5.3.2. The Lagrange Multiplier Method 83

5.3.3. Search Methods 84

5.3.4. Multivariable dengan Elementary Calculus 84

5.3.5. Linier Programming 89

5.3.6. Non Linear Programming Problems 94

5.3.7. Multicriterion Optimization 97

BAB VI ENGINEERING ECONOMICS 98

6.1. Proses Pengambilan Keputusan 98

6.2. Siklus Aliran Uang dalam Proses Produksi 100

6.3. Klasifikasi dan Struktur Biaya Produksi 102

6.4. Analisa Titik Pulang Pokok / BEP 105

6.4.1. Asumsi Penjualan Straigth Line 107

6.4.2. Membandingkan 2 Alternatif Biaya 108

v

6.5. Penyusutan Nilai Ekonomis Suatu Aset 110

6.5.1. Metode Penyusutan Garis Lurus 112

6.5.2. Metode Penyusutan dengan Metode Sum of Year Digit 113

6.5.3. Metode Penyusutan Keseimbangan Menurun 114

6.5.4. Metode Penyusutan Dana Berkurang 116

DAFTAR PUSTAKA 119

Product Design

Pendahuluan 1

1.1. Produk dan Jasa

Semua organisasi mempunyai maksud dan tujuan. Mereka membuat dan menjual

berbagai produk atau menawarkan jasa-jasa tertentu. Organisasi-organisasi perusahaan

harus selalu menyesuaikan desain produk dan jenis jasa yang mereka tawarkan dengan

apa yang dibutuhkan dan diinginkan konsumen.

Production System

Goods /Material Thinks

Service Production System /Non Material Thinks

Example:TV, Vehicle, Mobile,Car, AC, etc

Example:Transportation, banking,insurance, education,communication,entertaintment, sportingevents, etc.

Vs

Harus bermanfaat/ memuaskan pelanggan

Gambar 1. Production system

Product Design

Pendahuluan 2

Diskusi

Jelaskan perbedaan antara barang dan jasa, serta berikan masing-masing contoh

penerapannya di lapangan!

Produk-produk dalam mechanical yang biasa dikembangkan meliputi:

a. Consumer products

Seperti, can openers, food processor, mixers, power tools, vacuum cleaners, chain

saws, air conditioners system, dan lain-lain.

b. Manufacturing systems

Seperti material handling devices, machine tools, conveyors, cranes, transfer devices,

packaging equipment, dan lain-lain.

c. Construction equipments

Seperti, mobile crane, dump truck, compressors, and others.

d. Agriculture equipment

Seperti tractors, cut away of tractors, conveyors, dan lain-lain.

e. Transportation equipment

e.1. Automobiles, trucks dan bus, termasuk ribuan peralatan mechanical seperti,

system transmisi, springs, shock absorbers, rem dan lain-lain.

e.2. Aircraft, termasuk retractable leanding gear, flap dan rudder actuators, cargo

handling devices dan lain-lain.

f. Space system

Sperti sitem satelit, space station, robotic arm, dan lain-lain.

Pengembangan produk merupakan aktivitas lintas disiplin yang membutuhkan

kontribusi dari hampir semua fungsi yang ada di perusahaan. Fungsi-fungsi ini sangatlah

diperlukan tidak hanya untuk produksi tapi juga untuk kelangsungan hidup organisasi.

Tiga fungsi yang selalu paling penting adalah:

1. Pemasaran, yang membuat adanya permintaan atau paling tidak mendapatkan

pesanan untuk pembuatan brang atau jasa.

2. Desain, yang meneliti kelayakan konsep-konsep produk, membuat dan

melakukan percobaan prototype.

3. Manufactur yang mengerjakan operasi system produksi secara keseluruhan.

Product Design

Pendahuluan 3

Diskusi:

Jelaskan peranan masing-masing fungsi, keterkaitan satu sama lain dalam suatu

proses produksi !

Gambar 2. Contoh komposisi tim pengembangan produk

Dalam perspektif rantai distribusi (supply chain) kegiatan pengembangan produk

pada dasarnya dibedakan menjadi fungsi fisik dan fungsi mediasi pasar (Fisher, 1997).

Kegiatan seperti pengadaan material, produksi, pergudangan dan pengiriman termasuk

dalam kelompok fisik. Sedangkan dalam fungsi mediasi pasar termasuk aktivitas riset

pasar, perancangan produk, dan pelayanan purna jual. Kedua aktivitas ini membawa

implikasi biaya-biaya yang berbeda. Kegiatan fisik mengakibatkan biaya gudang, biaya

produksi, biaya pengiriman dan sebagainya, sedangkan kegiatan mediasai pasar

mengakibatkan biaya-biaya riset pasar, perancangan produk, biaya kelebihan atau

kekurangan produk akibat kesalahan meramalkan permintaan.

Produk yang dibuat oleh suatu perusahaan akan berfungsi atau menghasilkan

suatu nilai apabila memenuhi dua unsur yaitu adanya pelanggan (customer) dan produk

tersebut harus mampu memenuhi kebutuhan tertentu pelanggan atau produk tersebut

bermanfaat bagi pelanggan. Apabila kedua unsur ini tidak dapat dipenuhi, maka dapat

dipastikan maka produk yang diproduksi perusahan tersebut tidak akan bertahan di

Product Design

Pendahuluan 4

pasaran. Karena setiap perusahan bertujuan untuk memperoleh keuntungan yang

sebesar-besarnya dari produk yang mereka jual, maka akan terjadi suatu persaingan.

Produk yang tidak mampu lagi untuk memenuhi keinginan konsumen karena kalah

bersaing dari produk pesaing yang ditawarkan dengan sendirinya akan tersisih dan tidak

mampu bertahan.

1.2. Daur Hidup Produk

Pola atau siklus yang menyatakan hubungan pola permintaan terhadap produk

sebagai fungsi waktu dinyatakan sebagain Daur Hidup Produk (Product Life Cylce),

seperti ditunjukkan gambar 1.

Pada fase start up produk baru mulai diluncurkan, permintaan rendah, keandalan

masih kurang,promosi kurang. Selanjutnya produk memasuki fase rapid growth dimana

volume permintaan tumbuh pesat, promosi gencar dilakukan, produk distandarisasi,

keandalan diperbaiki. Maturation merupakan fase dimana permintaan mencapai puncak,

standar design muncul, proses inovasi dan pengembangan menjadi sangat penting.

Setelah itu produk kemungkinan mengalami fase commodity atau mungkin juga fase

decline. Pada fase coomodity, permintaan tetap atau dapat ditingkatkan dengan inovasi.

Kemungkinan kedua adalah fase decline, permintaan terus menurun dan produk

digantikan produk lain yang lebih inovatif.

Start Up Rapid Growth Maturation Commodity/Decline

Time

Ann

ual D

eman

d

Decline

Commodity

Gambar 3. Product life cycle

Product Design

Pendahuluan 5

Diskusi

Jelaskan factor penyebab suatu produk mengalami siklus hidup

1.3. Mengatur Fase Produk

Karena suatu produk mempunyai siklus hidup maka sebelum produk tersebut ‘

mati ‘, telah disiapkan produk yang baru (diperbaharui). Idealnya, produk baru harus

diperkenalkan pada waktu sedemikian sehingga fase infancynya bersamaan dengan fase

kematangan.

Diskusi

Jelaskan mengapa dalam lounching produk baru harus memperhatikan fase-fase

produk yang akan digantikan

1.4. Inovasi

Keinginan pelanggan yang beragam dan semakin tinggi serta persaingan yang

ketat, mendorong perusahan perusahaan-perusahaan untuk semakin inovatif dalam

menciptakan produk-produk baru. Menurut Handfield & Nichols (2002), sekitar 40%

pendapatan (revenue) perusahaan dewasa ini berasal dari produk-produk baru yang

diluncurkan setahun sebelumnya. Produk-produk seperti kamera digital, telepon

genggam, computer, serta produk-produk fashion berkembang sangat pesat di pasar, baik

karena didorong oleh perkembangan kemampuan teknologi maupun karena selera

pelanggan yang selalu berubah.

Inovasi dapat diartikan sebagai perbaikan-perbaikan yang dilakukan dari produk

yang telah dibuat sebelumnya untuk meningkatkan porformance ataupun estetika yang

diinginkan atau untuk mengurangi ongkos produksi. Melakukan suatu inovasi berarti

mengembangkan gagasan-gagasan baru yang pada akhirnya akan mengembangkan

produk baru. Dalam hal ini dituntut kreativitas dari para desainer. Inovasi merupakan

masalah yang komplek, karena jika suatu perusahan melakukan inovasi ada kemungkinan

produk yang dikembangkan akan mengalami kegagalan pasar. Akan tetapi jika tidak

melakukan inovasi ada kemungkinan perusahan lain menawarkan produk yang lebih

inovatif sehingga akan mengambil alih pangsa pasar perusahaan tersebut.

Product Design

Pendahuluan 6

Hal ini berarti bahwa sebelum memutuskan untuk melakukan inovasi atau tidak,

sangat diperlukan mengadakan suatu research dan analisa yang mendalam baik mengenai

pangsa pasar, produk pesaing dan tentunya kemampuan, teknologi dan sumber daya yang

dimiliki suatu perusahan. Hal ini diperlukan dalam rangka untuk mengurangi

kemungkinan terjadinya kegagalan produk setelah diluncurkan ke pasaran.

1.5. Pengertian Desain

Proses inovasi memerlukan suatu perencanaan dan perancangan yang harus

melibatkan multidisplin ilmu, seperti dari bidang marketing, engineering methods,

austetic method, desain, dll. Hal ini bertujuan untuk mengetahui peluang-peluang atau

prospek dari produk yang akan dikembangkan selama proses pengembangannya. Untuk

itu perencanaan dan perancangan yang matang mutlak diperlukan.

Menurut ABET (Accreditation Board for Engineering and Technology), desain

mempunyai pengertian:

“ Proses merancang suatu system, komponen, produk atau proses untuk memenuhi

kebutuhan yang diinginkan dengan memanfaatkan basic science, matenatika dan

engineering science”

Gambar 4. Desain sebagai proses mapping kebutuhan

Definisi lain

Design is defined as the mapping process from functional space to the physical space

to satisfy the designer-specified goals or objectives

Needs123

.

.

Mapping

Products123

.

.

Functionalspace

Physicalspace

Needs123

.

.

Mapping

Products123

.

.

Functionalspace

Physicalspace

Product Design

Pendahuluan 7

Diskusi :

Jelaskan hubungan antara produk, daur hidup produk, mengatur fase produk, inovasi

dan perancangan produk!

1.6. Faktor-Faktor yang Kritis dalam Desain Produk

Pendekatan terpadu dalam desain produk memerlukan pemikiran beberapa factor

yang berinteraksi secara signifikan . Faktor-faktor yang terpenting adalah terlihat seperti

gambar.

Material Requirement

Meliputi material properties dikaitkan dengan aplikasi produk yang dibuat dan

proses pembuatannya.

Processing Requirements

Merupakan pemilihan proses yang tepat disesuaikan dengan material yang dipakai

dan jenis komponen yang dibuat. Secara umum diklasifikasikan :

a. Casting, moulding

b. Metal forming

c. Machining (material removal process)

d. Joining and assembling

Modular Desain

Gagasan pokok modular desain adalah untuk mengembangkan serangkaian

komponen-komponen produk dasar (atau modul-modul), yang dapat dirakit

menjadi sejumlah besar produk yang berbeda-beda. Modular desain memungkinkan

perusahaan untuk memproduksi berbagai variasi produk yang relatif banyak dan

variasi komponen yang sedikit pada saat yang sama. Bagi para langganan, ini

Gambar 5. Interaksi factor-faktor kritis dalam desain produk

MaterialRequirement

ProductionVolume

ProcessingRequirements

Modular Componentand Parts

Specificationand Tolerances

Product Design

Pendahuluan 8

merupakan sejumlah besar produk yang berbeda-beda. Bagi operasi-operasi

perusahan, berarti adanya sejumlah komponen dasar yang terbatas.

Toleransi dan Spesifikasi Teknik

Kepuasan konsumen dicapai jika produk memenuhi harapan tertentu yang

berhubungan dengan kualitas dan daya guna. Spesifikasi merupakan nilai yang

ideal dari atribut yang diinginkan dan tingkat deviasi yang diijinkan yang disebut

sebagi toleransi. Dengan kemajuan teknologi, kita dapat mengharapkan

karakteristik produk yang kritis akan tetap sama dari unit ke unit. Tetapi perlu

pengujian lebih lanjut dan membuang produk yang tidak masuk spesifikasi.

Berhubungan dengan toleransi, perlu diketahui juga kelonggaran yaitu perbedaan

ukuran maksimum yang dapat cocok dengan pasangannya.

Diskusi

Suatu komponen mesin (pasangan baut dan mur), dibuat untuk komponen sebuah

sepeda motor. Ditinjau dari factor-faktor kritis desain, jelaskan hal-hal apa yang

perlu dipertimbangan dalam pembuatannya!

TUGAS KELOMPOK:

1. Buatlah kelompok dengan jumlah anggota kelompok 3 - 5 orang sesuaikan

dengan nomor urut absensi.

2. Carilah materi tentang product life cycle, trendnya saat ini, berikan satu contoh.

Materi dicari di internet atau jurnal.

3. Buat dalam sebuah paper, terdiri dari daftar isi, pendahuluan, isi, penutup, dan

referensi. Paper dibuat minimal 8 halaman dan dipresentasikan oleh salah

seorang anggota kelompok.

Product Design

Karakteristik Pengembangan Produk 9

2.1. Karakteristik Kesuksesan Produk

Pengembangan produk baru adalah sangat penting sekaligus sangat beresiko.

Pengembangan produk baru menjadi sangat penting karena adanya ancaman dari

perusahaan pesaing sehingga untuk dapat mempertahankan segmen pasar mau tidak mau

perusahan itu harus memperbaharui produknya sehingga masih tetap mampu bersaing di

pasaran. Pada sisi lain, pengembangan produk baru sangatlah beresiko. Hal ini

disebabkan karena tidak semua produk baru yang diluncurkan ke pasar akan mengalami

kesuksesan sehingga hal ini menyebabkan sulit untuk mendapatkan kembali modal yang

telah diinvestasikan.

Sebuah research [Cooper, 1993] menunjukkan bahwa sebuah produk cenderung

mengalami kesuksesan di pasaran apabila memenuhi tiga unsur, yaitu;

1. Adanya orientasi pasar yang jelas

Produk memberikan keuntungan yang signifikan kepada pelanggan

Product Design


Memberikan nilai yang superior kepada pelanggan

Segmen pasar yang dituju jelas

2. Adanya perencanaan matang dan spesifikasi

Produk harus didifinisikan atau ditetapkan secara jelas dan tajam dan dispesifikasikan

secara tepat dalam pengembangannya.

3. Faktor perusahaan

Handal dalam teknik dan pemasaran dan mempunyai senergi yang baik.

Sukses sering diartikan bahwa produk diproduksi dan dijual dapat menghasilkan

laba. Laba sering sulit dinilai dengan cepat dan langsung. Lima dimensi spesifik lain,

yang berhubungan dengan laba dan biasa digunakan untuk menilai kinerja usaha

pengembangan produk, yaitu:

1. Kualitas produk

Seberapa baik produk yang dihasilkan?

Apa memuaskan pelanggan?

Apa produk itu kuat (robust) dan andal ?

Kualitas produk menentukan harga yang ingin dibayar pelanggan

2. Biaya produk

Biaya manufaktur?

3. Waktu pengembangan produk

Menentukan kemampuan perusahaan berkompetisi

Daya tanggap perusahaan terhadap perubahan teknologi

4. Biaya pengembangan produk

Biaya yang dibutuhkan untuk pengembangan produk?

5. Kapabilitas pengembangan

Apakah tim pengembang memiliki kapabilitas yang lebih baik untuk

mengembangkan produk masa depan sebagai hasil pengalaman yang diperoleh

pada proyek pengembangan saat ini.

Diskusi

Jelaskan maksud masing-masing dimensi tersebut, dan bagaimana relasinya denganresearch yang dilakukan oleh Cooper?

Product Design


Kinerja yang baik dari kelima dimensi tersebut akan mendorong kesuksesan

ekonomi produk. Kriteria kinerja lain yang penting adalah minat pihak yang

berkepentingan (steakholder), yaitu dalam perusahaan (tim pengembang, pekerja lain)

dan masyarakat sekitar. Tim pengembang berkepentingan menciptakan produk yang

menarik bagi masyarakat. Masyarakat sekitar menghendaki penciptaan lapangan kerja,

dan produk ramah lingkungan.

2.2. Produk Fungsional dan Produk Inovatif

Secara sederhana, produk yang beredar di pasar dapat dibedakan menjadi dua

kelompok yaitu kelompok produk inovatif dan kelompok produk fungsional (Fisher,

1997). Produk fungsional adalah produk dengan konfigurasi standard dan siklus hidup

panjang. Produk fungsional biasanya memiliki sedikit variasi, dimana kebutuhan

pelanggan dari waktu ke waktu relative tidak berubah. Permintaan terhadap produk-

produk macam ini relative stabil dari waktu ke waktu sehingga mudah untuk diramalkan.

Contoh produk ini adalah, kertas HVS A4 80 gram, staples, paku paying, lampu pijar,

pensil dan lain-lain.

Produk inovatif memiliki sifat-sifat sebaliknya. Setiap kelompok produk inovatif

memiliki variasi sampai ratusan bahkan ribuan. Tiap produk hanya akan bertahan

sebentar di pasar dan akan digantikan oleh variasi produk lain yang baru dikembangkan.

Karena karakteristiknya yang demikian, meramalkan permintaan produk-produk inovatif

adalah pekerjaan yang sangat sulit. Sebagai konsekuensiya kekurangan stok atau

kelebihan stok sering terjadi.

Tabel 2.1. Perbedaan karakteristik produk fungsional dan produk inovatif

No Aspek Fungsional Inovatif

1

2

3

4

5

6

7

8

Siklus hidup

Variasi per kategori

Volume per SKU

Peramalan permintaan

Stockoutrate (kekurangan produk)

Kelebihan persediaan di akhirmusimjual

Biaya penurunan harga jual

Marjin keuntungan perunit yangterjual dengan harga normal

Panjang (bias lebih dari 2tahun)

Sedikit, 10 -20 varian

Tinggi

Mudah, akurasi tinggi

Hanya 1-2 %

Jarang karena musim jualsangat panjang

Mendekati 0%

Rendah

Pendek, antara 3 bulan– 1 tahun

Banyak, sampai ribuan

Rendah

Sulit, kesalahan tinggi

Bias sampai 1 - 40%

Sering terjadi

10 – 25 %

Tinggi

Product Design


2.3. Time to market

Bagi perusahaan yang menangani produk-produk inovatif, kecepatan

meluncurkan rancangan-rancangan yang baru sangatlah penting. Time to market adalah

waktu antara gagasan perancangan produk baru dimulai sampai produk tersebut

dipasarkan. Sebagaimana kita ketahui, proses merancang produk barn harus melalui

berbagai fase kegiatan dan masing-masing kegiatan tersebut tentunya memakan waktu

dan biaya (lihat BAB 3). Proses dari pencarian ide sampai rancangan siap diluncurkan

bisa cukup lama dan di dalamnya sering kali terjadi pengulangan-pengulangan untuk

menyesuaikan rancangan dengan informasi-informasi terbaru yang diperoleh tim

perancang. Fase- rase kegiatan dalam perancangan produk barn, secara umum, adalah:

Idea generation

Business / technical assessment

Product concept

Product engineering & design

Prototype design

Test and pilot production 1

.Manufacturing ramp up

.Launch

Lamanya waktu antara ide sampai produk baru diluncurkan ke pasar tentu

berbeda-ecla antara satu produk dengan produk lain. Misalnya, untuk produk-produk

yang simpel eperti printer waktunya bisa hanya beberapa bulan, sedangkan produk yang

kompleks seperti otomotif lamanya bisa mencapai 18 -60 bulan.

Banyak cara yang bisa dilakukan pemsahaan untuk memperpendek time to

market. Beberapa diantaranya adalah

i. Keterlibatan banyak pihak mulai dari wakil-wakil bagian (fungsional) di dalam

pemsahaan maupun pihak luar seperti supplier dan pelanggan,

ii. Manajemen proyek yang bagus,

iii. Tim perancangan produk yang solid, dinamis, clan enerjik, serta

iv. Teknologi yang mendukung.

Keterlibatan pihak-pihak yang berkepentingan sangat penting dilakukan seawal

mungkin untuk menghindari adanya perubahan mendasar pada rancangan produk setelah

Product Design


memasuki rase-rase akhir. Bagian produksi misalnya perlu dilibatkan sejak awal untuk

memberikan masukan apakah ide atau konsep sebuah produk akan bisa dibuat dengan

mesin-mesin yang mereka miliki. Secara tradisional, bagian produksi barn melakukan

perancangan proses setelah produk selesai dirancang. Apabila ada ketidakcocokan pada

fase ini, sering kali rancangan produk harus direvisi. Tentu saja, perubahan pada fase-

fase akhir suatu rancangan produk baru akan menimbulkan tambahan biaya dlan waktu

yang tidak sedikit

Dewasa ini, untuk mengurangi pengulangan-pengulangan yang mahal dan lama,

berbagai aktivitas yang terkait dengan perancangan dan peluncuran produk baru

dikerjakan lebih dini. Misalnya, perancangan proses manufaktur sudah dimulai sebelum

rancangan produk selesai dibuat. Praktek melibatkan fungsi-fungsi lain sejak dini dalam

perancangan produk serta secara simultan melakukan kegiatan yang tadinya dikerjakan

secara sequensial (satu sesudah yang lain) dinamakan dengan concurrent engineering.

Pihak-pihak di luar perusahaanpun sering kali perlu dilibatkan dalam perancangan

produk barn. Dewasa ini, banyak perusahaan yang melibatkan supplier dalam

perancangan produk baru. Mereka diperlukan untuk memberikan masukan tentang

material apa yang cocok untuk suatu rancangan produk barn dan apakah supplier tersebut

nantinya bisa memasok material yang dibutuhkan. Survey yang dilakukan oleh Handfield

et al. (1999) menunjukkan bahwa keterlibatan supplier-supplier kunci dalam proses

perancangan produk baru memberikan perbaikan yang signifikan. Salah satu perusahaan

yang banyak melibatkan supplier dalam perancangan produk baru adalah General Motors

(GM). Keterlibatan supplier-supplier kunci mereka merupakan salah satu kontributor

bagi suksesnya GM mereduksi waktu pengembangan produk dari 60 bulan pada tahun

1996 menjadi hanya 18 bulan pada tahun 2003 (Gutmann 2003).

Tentu saja tidak semua supplier perlu dilibatkan secara dini dalam perancangan

produk baru. Menurut Handfield & Nichols (2002), supplier untuk item-item yang

kompleks dan supplier-supplier kritis perlu dilibatkan sejak awal, sedangkan supplier-

supplier untuk material atau komponen yang sederhana dan relatif standar bias dilibatkan

hanya pada rase-rase akhir perancangan produk.

Melibatkan pihak luar dalam perancangan produk dewasa ini bisa dilakukan

dengan lebih mudah karena adanya teknologi yang bisa digunakan secara bersama-sama.

Product Design


, Sebagai contoh, GM menggunakan aplikasi e-Factory untuk mengkomunikasikan

rancangan produk ke supplier-supplier kunci mereka. Dengan fasilitas ini para supplier

kunci, seperti supplier untuk body systems, bisa mengevaluasi kemungkinan adanya

masalah manufaktur maupun ongkos-ongkos untuk membuat body systems tersebut

nantinya.

2.4. Dampak Finansial Keterlambatan Peluncuran Produk Baru

Keterlambatan dalam meluncurkan produk baru ke pasar bisa membawa banyak

dampak negatif. Pertama, pesaing mungkin juga meluncurkan produk baru dan bisa

merebut pangsa pasar lebih awal. Kedua, perpanjangan waktu dalam merancang produk

baru bisa mengakibatkan cost overrun yang besar. Akibatnya peusahaan bukan hanya

terlambat mendapatkan pemasukan (revenue) dari produk baru tersebut, melainkan juga

harus menutupi biaya pengembangan yang lebih besar. Akibatnya, sedikit keterlambatan

dalam meluncurkan produk ke pasar berakibat cukup besar terhadap keterlambatan

pemsahaan mencapai kondisi breakeven point.

Diskusi:Jelaskan relasi dampak financial keterlambatan peluncuran produk baru denganproduct life cycle !

2.5. Hambatan-Hambatan dalam Pengembangan Produk Baru

1. Kurangnya ide atau gagasan pengembangan produk baru yang baik.

2. Kondisi pasar yang semakin bersaing, karena banyaknya pesaing dan produk

substitusi.

3. Batasan-batasan yang semakin bertambah dari masyarakat dan pemerintah, sebagai

contoh, perlindungan akan keselamatan lingkungan dan keamanan pemakaian

produk.

4. Biaya proses pengembangan produk baru yang sangat mahal, karena untuk

menghasilkan beberapa produk baru perusahaan harus mengembangkan sejumlah

besar gagasan produk baru. Dari sejumlah besar gagasan ini hanya sedikit yang

sukses diperkenalkan ke pasar sebagai produk.

Product Design


► “………for every 10 ideas for new products, 3 will be developed, 1,3 will be

lounced and anly 1 will make any profit….” [Hollinds B, 1987]

► “…….hanya ada satu dari 60 gagasan produk baru yang menghasilkan suatu

produk yang sukses….” [David Uman, Studi Tentang Mortalitas Gagasan-

Gagasan Produk Baru Pada 51 Perusahaan]

Pengurangan gagasan terbesar terjadi sebelum desain pendahuluan dimulai. Jadi,

perusahaan harus lebih menitik beratkan perhatiannya pada tahap seleksi produk awal

dan analisis yang berhubungan dengan tahap ini.

5. Tingginya tingkat kegagalan produk baru dalam pemasarannya, karena ternyata tidak

memenuhi pengharapan konsumen atau tidak memuaskan kebutuhan dan keinginan

konsumen.

6. Jangka waktu kehidupan produk baru yang pendek, karena setelah produk baru secara

korsial sukses, maka dalam waktu singkat banyak perusahaan lain meniru dan

membanjiri pasar dengan produk mereka.

2.6. Diversifikasi

Masalah-masalah desain tidak hanya perancangan dan perancangan kembali suatu

produk individual, tetapi juga dengan keputusan-keputusan yang berkenaan dengan

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

5

15

10

60

Jum

lah

Gag

asan

Waktu Komulatif (Prosentase)

Penyaringan

Analis Bisnis

Komersialisasi

Pengembangan

Pengujian

Satu produk baruyang berhasil

Gambar 2.1. Mortalitas gagasan-gagasan produk baru

Product Design


produk-produk berganda. Masalah ini timbul karena perusahaan sering menghadapi

kesempatan diversifikasi, yaitu kesempatan untuk menambah atau memperluas macam

produk yang dibuat dan dijual. Terdapat 3 macam kesempatan pengembangan

diversifikasi:

1. Diversifikasi konsentrik

Adalah usaha menambah produk baru yang mempunyai sinergi teknologik atau

sinergi pemasaran dengan garis produk (product line) yang ada. Produk-produk baru

ini biasanya ditujukan untuk menarik kelompok konsumen baru. Sebagai contoh,

perusahaan mobil menambah produknya dengan produksi sepeda motor, atau

perusahaan yang menerbitkan majalah wanita menambah produknya dengan majalah

anak-anak.

2. Diversifikasi horizontal

Yaitu untuk menambah produk-produk baru yang dapat menarik para konsumen

meskipun produk baru tersebut tidak mempunyai hubungan dengan garis produk

yang ada. Sebagai contoh, perusahaan mobil dapat menambah produknya dengan

produksi mesin cuci.

3. Diversifikasi konglomerat

Yaitu usaha menambah produk baru untuk dijual pada golongan pembeli baru,

dengan tujuan menjaga stabilitas produksi san penjualan atau merupakan

pemanfaatan kesempatan lingkungan yang menguntungkan.Produk baru tersebut

tidak mempunyai hubungan apapun dengan garis produk yang ada, baik teknologik

maupun pasar.

Masalah diversifikasi harus mempertimbangkan sudut pandang pemasaran

maupun sudut pandang operasi-operasi. Dari sudut pandang pemasaran kebaikan

diversifikasi adalah kemampuan untuk menawarkan lebih banyak pilihan kepada para

pelanggan. Para manejer pemasaran berpendapat bahwa garis produk yang semakin

lebar akan semakin mampu memuaskan kebutuihan langganan. Tetapi diversifikasi

produk yang terlalu tinggi akan membuat fungsi pemasaran makin sulit. Terlalu banyak

macam produk akan membingungkan langganan yang tidak dapat membedakan produk-

produk sejenis. Hal ini juga menyulitkan pemberian pelatihan bagi orang-orang

penjualan, dan pengelolaan akan lebih mahal.

Product Design


Dari sudut pandangan operasi, diversifikasi produk akan meningkatkan

kompleksitas proses produksi, dan mempersulit penetapan peralatan dan tenaga kerja.

Para manejer operasi sering lebih menyukai lebih sedikit variasi produk.

2.7. Reliabilitas (keandalan)

Para perancang produk jarang dapat mendesain ataupun perusahaan dapat

membuat produk-produk yang tidak akan rusak. Mereka juga tidak dapat merancang atau

membuat produk yang mempunyai umur waktu yang tepat. Lama kehidupan suatu

produk tergantung pada desainnya, derajat kesempurnaan proses produksi, dan kondisi

dimana produk tersebut digunakan. Biasanya semakin lama produk diharapkan tetap

berfungsi, semakin mahal untuk membuatnya.

Reliabilitas adalah probabilitas bahwa suatu komponen atau produk akan aus

pada lama waktu tertentu di bawah kondisi penggunaan normal. Ada beberapa aspek

yang terkandung dalam reliabilitas;

1. Lama atau umur kehidupan yang diperkirakan

Contoh, umur penggunaan sebuah lampu pijar dapat diandalkan selama 1000 jam

atau bahkan 2000 jam tergantung tujuan produksi.

2. Kondisi penggunaan

Suatu produk yang dirancang untuk penggunaan di bawah kondisi normal tentu saja

cepat aus bila digunakan dalam kondisi ekstrim.

3. Berkaitan dengan komponen-komponen individual dan produk-produk keseluruhan

Produk akan rusak bila suatu komponen kritikal rusak, sehingga reliabilitas produk

keseluruhan adalah jauh lebih kecil daripada reliabilitas komponen-konponen

individual.

4. Seberapa serius kerusakan

Kerusakan plastik pegangan telepon akibat seseorang menjatuhkannya tidak akan

membuat telepon tidak dapat dipakai lagi, tetapi kerusakan yang terjadi pada ban

peaswat DC-9 akan menyebabkan pesawat tidak akan dapat tinggal landas.

5. Seberapa cepat suatu komponen yang rusak dapat diganti atau diperbaiki, dan

seberapa besar pekerjaan perbaikan tersebut.

6. Reliabilitas system-sistem biasanya dapat diperbaiki melalui pembuatan produk

dengan komponen-komponen yang lebih sempurna, komponen-komponen dibuat

Product Design


lebih tepat dibuat dari bahan-bahan khusus. Tetapi hampir selalu, semakin besar

tingkat reliabilitas, semakin besar biaya.

7. Derajat kerusakan

Dalam pengertian praktek, kerusakan terjadi bila performance produk sangat jelek

sehingga ada keputusan untuk memperbaiki atau mengganti komponen.

8. Reliabilitas berkaitan erat dengan pemeliharaan terutama pemeliharaan preventif.

Secara normal, pemeliharaan preventif dapat menghasilkan tingkat reliabilitas yang

tinggi sehingga banyak produk dirancang untuk menudahkan atau menyederhanakan

maintainability nya.

Lama waktu kehidupan suatu produk atau komponen adalah yang paling sulit

diukur secara eksak. Walaupun sulit diukur dan diperkirakan, pada umumnya lama waktu

kehidupan produk secara nyata mempunyai tahapan yang hampir sama, yaitu periode

infant mortality, periode pengoperasian normal, dan periode keausan.

Gambar 2.2. Kurva bathtub

Tahapan ini bila digambarkan dalam bentuk grafik adalah tinggi pada sisi kiri,

kemudian bagian tengah cukup panjang, relatif mendatar dan rendah, dan akhirnya naik

kembali pada sisi kanan seperti ditunjukkan gambar 2.2. Kurva ini sering disebut bathtub

curve, karena bentuknya menyerupai bak mandi.

Periode Infant Mortality (tahap kerusakan awal) merupakan tahap paling kritis,

karena kemungkinan terjadinya kerusakan paling besar. Dalam tahap ini terjadi seleksi

alamiah terhadap komponen-komponen yang berkualitas jelek. Untuk produk-produk

tertentu yang menuntut tingkat reliabilitas sangat tinggi (misalnya militer, atau teknologi

ruang angkasa) periode ini dilalui di dalam pabrik, dan dilakukan beberapa uji coba

PeriodeInfant

MortalityPeriode Penggunaan Normal

PeriodeKeausan

Tin

gkat

Kea

usan

Product Design


untuk menyeleksi komponen kualitas rendah. Tetapi untuk banyak produk lainnya

(seperti televisi, tape recorder, dll), uji ini terlalu mahal, sehingga perusahaan

membiarkan konsumen melakukannya secara langsung. Atas dasar alas an ini,

perusahaan umumnya memberikan pelayanan purna jual dengan memberlakukan garansi

atau jaminan.

Setelah komponen berkualitas rendah berguguran atau rusak dan diganti, maka

produk mulai memasuki tahap pengoperasian normal atau tahap penggunaan. Lama

waktu aus akan sesuai spesifikasi produk atau bahkan dapat diperpanjang bila petunjuk

pemakaian diikuti. Akhirnya, tahap keausan (wear-out periode) akan tiba setelah

komponen-komponen melewati batas waktu ausnya. Dalam tahap ini, komponen-

komponen akan mulai menyimpang dari spesifikasi tekniknya atau rusak sama sekali.

2.8. Konflik-Konflik Desain

Orang-orang produksi, teknisi, pemasaran dan keuangan dalam suatu perusahaan

sering mempunyai tujuan-tujuan yan berbeda, dan semuanya ini atau sebagian dapat

mempengaruhi desain akhir suatu produk dan menyebabkan timbulnya konflik diantara

mereka. Setiap orang melihat produk secara berbeda. Dalam praktek nyata pada satu sisi

ekstrim, orang-orang produksi menginginkan untuk membuat hanya sedikit macam

produk dan dengan sedikit variasi sehingga dapat berproduksi dalam jangka panjang.

Dan bila diperlukan perubahan-perubahan, mereka ingin yang sederhana sehingga dapat

dilakukan dengan mudah.

Di lain pihak, teknisi desain biasanya ingin merancang produk yang tahan lama

tanpa memperhatikan naiknya biaya bahan mentah dan proses. Orang-orang pemasaran

hampir selalu menginginkan variasi yang besar dalam garis produk sehingga mereka

dapat menarik banyak konsumen. Dan, agar dapat mengikuti keinginan pasar sepanjang

waktu, orang-orang pemasaran menginginkan perancangan kembali produk-produk yang

sudah ada sering dilakukan.

Orang-orang keuangan juga mempunyai tujuan lain, seperti profitabilitas tingi,

aliran kas yang cepat, perputaran persediaan yang cepat, dan kembalinya pengeluaran

investasi dalam pabrik dan peralatan secara cepat.

Product Design


2.9. Dimansi Kualitas pada Desain Produk

Kualitas merupakan factor yang terdapat dalam suatu produk yang menyebabkan

produk tersebut bernilai sesuai dengan maksud untuk apa produk itu diproduksi. Kualitas

ditentukan oleh sekumpulan kegunaan (bundle of utilities) atau fungsinya, termasuk di

dalamnya daya tahan, ketidaktergantungan pada produk atau komponen lain, ekslusivitas,

kenyamanan, wujud luar ( warna, bentuk, pembungkusan, dsb), dan harga yang

ditentukanoleh biaya produk. Harga yang langganan potensial bersedia membayar

berhubungan dengan baik apa yang mereka inginkan maupun apa yang dapat dihindarkan

dari pengeluaran untuk membeli suatu barang.

Gambar 2.3. Hubungan antara kualitas, biaya dan nilai

Gambar 2.3. menunjukkan hubungan antara kualitas, biaya dan nilai produk.

Biaya biasanya naik pada tahap kenaikan sesuai tingkat kenaikan kualitas. Secara konsep,

tingkat kualitas optimal bagi suatu organisasi untuk diterapkan pada produk atau jasanya

adalah dimana jarak antara garis ’biaya penyediaan’ dan ‘nilai sekumpulan kegunaan’

terlebar (titik A).

Dalam kenyataan, hal ini sulit ditentukan karena keterbatasan dalam perkiraan

kecuraman. Sebagai contoh, kurva biaya tergantung pada volume permintaan, sedangkan

kurva nilai kegunaan dipengaruhi ketersediaan produk atau jasa substitusi, kondisi

perekonomian umum, dan factor-faktor yang tidak dapat diperkirakan seperti ’ fashion’.

B

A

C

Disutility

Nilai “ sekumpulan kegunaan”sebagaimana terukur oleh hargadimana langganan bersediamembayar

Kegunaan positif

Disutility

Biaya untukmembuat produkatau menyediakanjasa

Bia

ya d

an N

ilai

Tingkat kualitasminimum yangdapat diterima

Tingkat kualitasoptimal

Timgkat kualitasmaksimum yangdapat diterima

A

C

B

Product Design


Untuk mengatasi masalah tersebut, para perancang produk hendaknya bekerja

sama dengan orang-orang pemasaran sehingga sehingga tingkat kualitas yang dipilih

masih berada dalam jajaran antara titik B dan titik C. Tingkat kualitas yang memuaskan

kebutuhan ini biasanya ditentukan melalui survey pasar dan uji pemasaran suatu produk

dalam satu atau dua daerah geografik sebelum pemasaran dilakukan secara meluas.

2.9.1. Quality Control dalam Pengembangan Produk

Secara konvensional kontrol kualitas dilakukan setelah produk selesai

diproduksi. Evaluasi dilakukan terhadap produk akhir dengan membandingkan dengan

target-target yang ditetapkan sebelumnya, seperti diilustrasikan pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. Quality Control secara konvensional

Namun untuk pengembangan produk baru model ini kurang sesuai (incongruous).

Hal ini disebabkan karena selama proses pengembangan belum ada produk yang

dievaluasi. Akan tetapi berdasarkan prinsip pertama quality management kontrol kualitas

tetap bisa dilakukan selama proses pengembangannya. Prinsip pertama quality

management menyatakan bahwa;

a. Say what you are going to do,

b. Do it

c. Chek that you have done it

Hal ini menandakan bahwa evaluasi dapat dilakukan dalam setiap tahapan proses

pengembangan karena target-target dapat ditetapkan sebelumnya walaupun kurang akurat

dan menyeluruh. Sebagai contoh, apabila perusahaan menginginkan produk yang lebih

murah berarti perusahaan itu mempunyai target biaya dan harga. Apabila menginginkan

produk bekerja lebih baik berarti memiliki target fungsional. Begitu pula , apabila

diinginkan produk yang mampu menyaingi produk lain setidaknya harus memiliki target

bahwa produk tersebut mempunyai fungsi yang sama tetapi harga yang lebih murah dari

produl pesaing.

Quality control mencakup bagaimana spesifikasi dan bagaimana secara langsung

terkait dengan karakteristik produk akhir. Spesifikasi meliputi peluang –peluang spesifik

TARGET PROSES OUTPUT

EVALUASI

Product Design


(Opportunity Specification), dan desain spesifik (Design Specification). Sebuah

opportunity specification mencakup hal-hal:

a. Apa keuntungan pelanggan yang diperoleh dari produk yang ditawarkan

dibandingkan dengan produk pesaing.

b. Perkiraan awal biaya manufaktur dan penjualan

c. Bagaimana perkembangan biaya yang diharapkan untuk produk

d. Bagaimana perkiraan volume penjualan dan bagaimana prediksi pengembalian

investasi terhadap waktu penjualan produk.

Sedangkan design specification merupakan target-target teknik produk baru yang

mencakup:

a. Perwujudan dan fungsi utama produk

b. Bagaimana pengepakan dan pengiriman kepada pengecer

c. Kriteria kesuksesan komersil produk

2.9.2. Quality Target

Quality target dimulai sebagai pernyataan-pernyataan tujuan bisnis menjadi

pendifinisian ke dalam target-target teknik dalam design specification dan akhirnya

mengarah ke sebuah product specification penuh untuk manufaktur. Quality target dapat

dispesifiksikan ke dalam satu atau dua cara

1. Terdapat ‘demands’. Keistimewaan produk yang dimiliki jika produk iti akan

menuju kesuksesan pasar harus mencakup persyaratan produkyang memenuhi standar

industri dan juga harus mencakup segala sesuatu yang pelanggan inginkan (demands)

tentang produk sebelum mereka harus memepertimbangkan umtuk membelinya.

Sebagai contoh, dalam membeli sepasang gunting, ketajaman mata pisau dan

kenyamanan tangan memegangnya menjadi demands untuk kebanyakan pelanggan.

Garansi warna, style dan berapa lama ia akan tajam kurang penting dalam keperluan

awal yang absolut untuk memebeli gunting.

Demands dalam design specification dapat dilihat sebagai permulaan qulity control.

Jika suatu saat pada pengembangan produk ditemukan bahwa satu atau lebih

spesifikasi demand tidak sesuai, kemudian produk harus dihentikan. Demands dalam

design specification menunjukkan criteria minimum untuk kesuksesan perdagangan

setelah produk diluncurkan ke pasar. Jika produk gagal memenuhi demands, ia gagal

Product Design


di bawah criteria minimum untuk kesuksesan dagang. Jika produk akan gagal secara

komersial, sesegera mungkin harus dihentikan pengembangannya untuk

meminimalkan pemborosan sumber-sumber pengembangan.

2. Quality target dapat dispesifikasikan dalam bentuk ‘wishes’. Keistimewaan produk

yang diinginkan dalam usaha memaksimalkan keuntungan produk dari pesaing,

mencakup input;

a. Marketing wishes: menawarkan keuntungan kepada pelanggan

b. Design wishes: improved ergonomis dan memakai material yang lebih baik

c. Engineering wishes: mengurangi jumlah komponen dan mengurangi waktu

assembly

2.9.3. Pencapaian Target dalam Pengembangan Produk

Pengetesan target umtuk pengembangan produk hanya berguna jika juga

terdapat prosedur untuk mencapainya. Pencapaian target dapat dilihat sebagai 2 tahap

process;

1. Fikirkan senua cara yang mungkin dimana target bisa dicapai

2. Pilih kemungkinan terbaik

Dalam praktisnya ini berarti penciptaan ide-ide kreatif diikuti oleh pemilihan

ide secara sistematis, menggunakan design specification sebagai dasar seleksi yang

dilakukan secara berulang-ulang. Aturan kunci diperankan oleh design specification. Ia

mengatur pengembangan produk baru dengan menetapkan yang mana semua alternatif

pilihan design diseleksi untuk kemudian pengembangan pada tahap selanjutnya. Design

specification memegang peranan yang sama dengan quality control pengembangan

produk baru.

2.9.4. Kreativitas

Kreativitas adalah inti pada semua tahap proses desain. Kreativitas hanya 1%

merupakan inspirasi sedangkan 99% adalah kerja keras (perspiration) [Thomas Edison].

Orang dengan kemampuan kreativitas rata-rata dapat mempertajam kemampuannya

dengan pelatihan yang cukup. Karakteristik orang yang terkait kreativitas;

1. Good guessing

2. Risk taking

Product Design


3. Challenging authority and procedurs

4. Prefering the complex and difficult

5. Being sensitive emotionally and having a sense of beauty

6. Having a vivid imajination

7. Desiring honesty and frankness

8. Being curious

9. Having hight self esteem

DiskusiApakah anda setuju dengan pendapat Thomas Edison? Berikan alasan anda!

2.10. Strategi Pengembangan Produk

Dalam mengembangkan produk yang bersifat inovatif diperlukan strategi dan

resource yang matang dan memadai. Strategi yang terkait dengan inovasi dapat

dikategorikan menjadi;

1. Pioneering strategies

Strategi ini bertujuan memberikan kepemimpinan teknik dan pasar. Sangat

tergantung pada research dan pengembangan untuk mengenalkan inovasi secara

radikal atau tambahan pada pasar mendahului pesaing-pesaingnya. Pioneering

strategies bersifat pro-aktif dan memiliki strategi jangka panjang dalam hal

pengembalian investment.

2. Responsive strategies

Strategi ini bertujuan merespon pada pesaing-pesaing pioneer, tapi dengan sengaja

membiarkan yang lain mengambil resiko pengembangan produk baru. Sering juga

digunakan untuk meninglkatkan produk-produk pioneer.

3. Traditional Strategies

Diadopsi oleh perusahaan-perusahaan yang beroperasi di pasar yang luas dengan

sebuah jangkauan statis dari produk dimana terdapat sedikit atau tidak ada

permintaan pasar untuk berubah. Inovasi normalnya dibatasi untuk perubahan produk

kecil dalam usaha mengurangi biaya, memudahkan produksi atau meningkatkan

ketahanan produk. Perusahaan-perusahaan tradisional umumnya memiliki peralatan

Product Design


yang kurang memadai untuk inovasi ketika dipaksa mengerjakannya oleh peasing

yang menekan.

4. Dependent Strategies

Adalah strategi yang dipakai oleh perusahaan-perusahaan dimana produknya sangat

tergantung pada perusahan induk mereka atau pelanggan mereka untuk inovasi.

2.11. Evaluasi Perusahaan dalam Pengembangan Produk

Sebelum suatu perusahaan memutuskan untuk mengembangkan suatu produk

baru berbagai analisa perlu dilakukan oleh perusahaan tersebut baik tentang kemampuan

perusahaan dan pesaing-peasingnya maupun kecenderungan factor-faktor lain yang

mungkin bisa memperngaruhi ataupun bahkan mengancam kelangsungan hidup

perusahaan tersebut.

2.11.1. SWOT analysis

SWOT analysis merupakan analisa yang dilakukan untuk mengetahui posisi

bisnis perusahaan pada saat ini. Analisa ini memberikan kejelasan tentang keunggulan-

keunggulan yang dimiki perusahaan baik itu dari segi manusia, teknologi, marketing dsb,

serta kelemahan-kelemahan dibandingkan perusahaan lain. Analisa ini terdiri dari analisa

Strength (kekuatan atau keunggualan) dan Weaknesses (kelemahan) merupakan factor-

faktor saat ini dan merupakan factor internal perusahaan, serta analisa Opportunities

(peluang) dan Threats (ancaman) merupakan antisipasi untuk isu-isu di masa mendatang

dan merupakan factor-faktor eksternal.

2.11.2. PEST analysis

PEST merupakan jenis-jenis politik, ekonomi, social dan teknologi yang

merupakan lingkungan business yang mungkin mempengaruhi atau bahkan mengancam

perusahaan.

Political

Merupakan perubahan dalam hukum atau peraturan yang dilakukan oleh pemerintah

yang dapat mempengaruhi kebijaksanaan yang harus diambil oleh perusahaan. Dapat

pula termasuk perubahan-perubahan politik yang mungkin menstabilkan atau tidak

menstabilkan pasar nasional produk.

Product Design


Economic

Isu-isu ekonomi makro dapat memiliki pengaruh yang kuat pada bisnis. Ini termasuk

pertumbuhan ekonomi nasional atau resesi, perubahan suku bunga, fluktuasi pasar

atau perubahan kebujaksanaan keuangan secara local, nasional atau internasional.

Social

Kecenderungan demografi termasuk perubahan stryktur umur populasi,

kecenderungan terhadap multi rasial, masyarakat multikultur dan peningkatan tingkat

pendidikan sangat mungkin mempengaruhi keinginan pelanggan terhadap jenis

produk. Kesadaran social terhadap isu-isu lingkungan telah memiliki efek yang kuat

pada prilaku pemesanan pada banyak sector pasar.

Technological

Material, proses, system control dan informasi, sumber-sumber energy merupakan

factor-faktor yang sedang berkembang dengan cepat dalam usaha untuk memperbaiki

kualitas produk yang harus dipantau oleh setiap perusahaan.

2.11.3. Competitor Analysis

Competitor analysis dilakukan untuk menilai performan perusahaan-perusahaan

pesaing dan jangkauan produk yang mereka tawarkan dan berusaha mengetahui dengan

cara apa mereka telah mencapai kesuksesan bisnis dan dimana mereka telah gagal.

Terdapat dua tujuan utama competitor analysis, yaitu:

1. Untuk mempelajari apa yang kompetitor lakukan sekarang dalam usaha

meningkatkan bisnis dan bersaing lebih efektif.

2. Untuk mengetahui strategy perusahaan mereka dalam usaha untuk memprediksi

kemungkinan apa yang dilakukan di masa yang akan datang dan strategy apa yang

hendak disiapkan untuk menghadapinya.

Product Design


TUGAS KELOMPOK.

1. Buatlah kelompok dengan jumlah anggota kelompok 3 - 5 orang sesuaikan

dengan nomor urut absensi.

2. Carilah materi tentang salah satu materi:

a. product life time,

b. peranan SWOT dan PEST analysis dalam pengembangan produk

c. peranan kreativitas dalam desain

d. funsi quality control dalam pengembangan produk

Materi dicari di internet atau jurnal.

3. Buat dalam sebuah paper, terdiri dari daftar isi, pendahuluan, isi, penutup, dan

referensi. Paper dibuat minimal 8 halaman dan dipresentasikan oleh salah

seorang anggota kelompok.

Product Design

Analisa Desain Dalam Pemilihan Material 53

4.1. Pemilihan Material

Pemilihan material yang tepat dan pemahaman proses pemesinan adalah dua

tanggung jawab terpenting seorang desainer dalam proses desain. Persyaratan utama

desain dalam pemilihan material untuk suatu aplikasi khusus adalah bahwa material itu

mampu memenuhi persyaratan service life pada tingkat biaya yang paling rendah.

4.1.1. Analisa persyaratan material

Pemilihan sifat-sifat dan karakteristik material yang normalnya dipertimbangkan

dalam desain adalah:

1. Static characteristics

Contoh; strength, ductility, Young’s modulus, Poisson’s ratio, hardness, dll.

2. Fatique characteristics

Contoh; corrosion fatique, constant amplitude load, fatique strength, dll.

Product Design


3. Fracture characteristics

Contoh; fracture thougness, crack instability,dll.

4. Thermal properties

Contoh; coefficient of linier thermal expansion, melting and boilding point, heat

transfer coefficient, specific heat, thermal conductivity, dll.

5. Manufacturing

Contoh; producibility, availability, joining techniques, processing characteristics

(machinability, weldability, moldability, hardenability),dll.

6. Hostile environments

Contoh; moisture, temperature, ammonia,dll.

7. Anisotropy

8. Electrical, magnetic, chemical, corrosion characteristics.

Diskusi:

Jelaskan maksud dari sifat-sifat material di atas, dan berikan contoh aplikasinya!

Secara umum kekuatan material memiliki 3 perbedaan elemen:

1. Static strength. Kemampuan untuk menahan beban konstan pada ambient temperatur.

2. Fatique strength. Kemampuan menahan beban dinamik pada jangka waktu tertentu.

3. Creep strength. Kemampuan menahan beban pada suhu tinggi pada waktu yang lama.

4.1.2. Kriteria pemilihan material

A. Stiffness (kekakuan)

Terkait dengan kemampuan material menyimpan energi deformasi. Sangat

penting ketika sebuah elemen harus tetap kaku secara relatif di bawah pembebanan atau

ketika elemen harus menunjukkan kefleksibelan untuk menahan beban mendadak tanpa

mengalami keretakan.

Contoh kriteria pemilihan material untuk kekakuan dengan syarat desain adalah

berat beam yang ‘ ringan’. Pertimbangkan kasus sebuah silinder pejal (solid silinder)

yang mendapat beban bending seperti gambar 4.1.

Product Design


Gambar 4.1. Solid cylinder in bending

Kekakuan dasar diberikan oleh persamaan

6448

48 4

33

DE

PL

EI

PL

(4.1)

dengan P = beban yang diberikan, L = jarak kedua tumpuan, E = modulus elastisitas,

D = diameter beam, = defleksi maksimum, I = momen inersia

Selanjutnya,

4/13

3

4

E

PLD (4.2)

Berat solid silinder adalah, W

4

2DLVW (4.3)

dengan V = volume dan = berat jenis

Kombinasi persamaan 4.2 dan 4.3 menghasilkan,

2/1

2/12/5

2/1)3(2 E

PLW

(4.4)

Untuk kekakuan yang diberikan [P / ], berat silinder akan minimal bila 2/1/ E

minimal. Jadi, 2/1/ E adalah criteria pemilihan material.

B. Strength (Pemilihan material untuk kekuatan)

Dengan kasus yang sama, persamaan tegangan untuk bending adalah

I

Mc (4.5)

L

P

D

Product Design


dimana untuk tegangan maksimum fiber, c =D/2, I = 64/4D , dan bending

maksimum adalah M = PL/2, kemudian

3

16

D

PL

(4.6)

Selanjutnya,3/1

16

PL

D (4.7)

Dengan menggunakan persamaan 4.3, berat silinder dapat ditulis,

)()()4(3/2

3/1253/1

PLW (4.8)

Untuk berat minimum pada P dan L konstan, 3/2/ harus diminimalkan. Jadi,

3/2/ adalah criteria seleksi material.

4.1.3. Material selection factors

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam seleksi material dari sebuah aplikasi

yang diberikan adalah:

1. Availability

2. Manufacturability

3. Repairability

4. Reliability

5. Service environment

6. Compatibility

7. Cost

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam penetapan availability material adalah,

1. Thickness

2. Widths

3. Minimum quantities

4. Number of sources

4.1.4. Pertimbangan faktor biaya

Biaya adalah factor terpenting dalam mengurangi jumlah kandidat material yang

mungkin untuk sebuah tingkat pengaturan. Total biaya dari penggunaan material untuk

aplikasi khusus harus dibandingkan dengan total biaya dari material alternatif dalam

Product Design


mengkahiri pilihan. Biaya dan berat dapat dimasukkan ke dalam sifat parameter (strength

atau stiffness) untuk menyediakan suatu perbandingan. Pertimbangkan kembali contoh

supported beam in bending. Dari persamaan 4.6. tegangan karena bending maksimum

adalah,

3

16

D

PL

(4.9)

Pertimbangkan dua silinder A dan B dengan sifat sifat naterial dan luas

penampang lintang yang berbeda. Untuk beban P dan panjang L yang sama, kemampuan

menahan beban dari dua solid silinder dapat ditulis,

L

D

L

D BBAA

1616

33 (4.10)

atau3/1

B

A

A

B

D

D

(4.11)

Menggunakan persamaan 4.3 menghasilkan,

AA

BB

A

B

D

D

W

W

2

2

(4.12)

atau

A

B

B

A

A

B

W

W

3/2

(4.13)

Misalkan bahwa unit cost material A dan B adalah CA (Rp/lb) dan CB (Rp/lb).

Total biaya CT solid silinder untuk menahan beban P yang sama adalah,

BBBAATA CxWCdanCxWC (4.14)

Dari persamaan 4.13,

A

B

A

B

B

A

TA

TB

C

C

C

C

3/2

(4.15)

Dari persamaan 4.8 dan 4.15, dapat disimpulkan bahwa 3/2/C adalah biaya

per unit kekuatan sebuah solid silinder dalam bending, yang sering disebut minimum-cost

criterion. Dari pers. 4.4, dapat dilihat bahwa minimum-cost criterion berdasarkan

stiffness adalah 2/1/ EC . Tabel 4.1. menunjukkan formula untuk minimum-cost

Product Design


criterion dan optimum strength dan stiffness dari beberapa kondisi pembebanan yang

berbeda.

Tabel 4.1. Criteria cost minimum dan Optimum Strength and Stiffness.

Components Minimum Cost CriterionOptimum Strength and

StiffnessStrength Based Stiffness Based Strength Stiffness

Solid cylinder in tension C( / ) C( E/ ) ( / ) (E / )

Solid cilinder in torsion C( 3/2/ ) C( 2/1/ G ) ( /3/2 ) ( /2/1G )Solid rectangular beam inbending

C( 2/1/ ) C( 3/1/ E ) ( /2/1 ) (E /3/1 )

Thin-walled pressure vesselsunder internal pressure C( / ) C( E/ ) ( / ) (E / )

Thin wall shaf in torsion C( / ) C( G/ ) ( / ) ( /G )

4.2. Seleksi dan Evaluasi Kandidat Material

Proses ini menggunakan system rating seperti ditunjukkan pada table 4.2.

Terdapat 2 persyaratan desain dan 3 faktor seleksi. Keseluruhan rating Gi, dapat dihitung

dengan,

...........

..........

321

332211

aaa

RaRaRaGi (4.16)

Tabel 4.2. Evalusi akhir kandidat material

MaterialCandidats

Deign Requirementsa. 1 2

a1 R1 a2 R2

Material Selection Factors3 4 5

a3 R3 a4 R4 a5 R5

Overall Ratting

......

....

21

2211

aa

RaRaGi

Material 1Material 2Material 3Material 4

- - - -- - - -- - - -- - - -

- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -

----

Dimana, a = nilai absolut, G = Overall ratting, R = nilai relatif terhadap nilai tertinggi

Nilai yang tinggi dari Gi menunjukkan material terbaik. Tetapi, nilai yang rendah

dari persyaratan desain atau factor seleksi dapat menjadi sebuah indikasi dari material

terbaik untuk suatu persyaratan khusus, misalnya biaya. Dalam contoh ini, asumsikan

bahwa R5 adalah nilai relatif dari biaya, kemudian persamaan 4.16 dimodifikasi menjadi,

54321

5544332211 )1(

aaaaa

RaRaRaRaRaGi

(4.17)

Product Design


Contoh soal

Tabel 4.3. menunjukkan material yang digunakan untuk memproduksi landing

gear cylinder seperti gambar 4.2. Sedangkan table 4.4 menunjukkan berat material dan

biaya manufakturnya. Dengan mempertimbangkan kekuatan, kekakuan dan biaya ,

tentukan material terbaik.

Gambar 4.2. Aircraft landing gear mechanism

Tabel 4.3. Sifat-sifat mekanis kandidat material

MaterialYield Stength

Sy (MPa)Density

(ton/m3)Modulus Elastis

E (GPa)Cost

C ($/ton)

Baja Karbon Tinggi 1700 7,7 200 650Paduan Aluminium 400 2,7 71 700Titanium 1100 4,5 120 5000

Tabel 4.4. Berat material untuk pembuatan komponen dan biaya manufactur

Materials Net Weight (lb) Relatif cost untuk manufactur ($)

Baja Karbon Tinggi 259 4710Paduan Aluminium 200 5540Titanium 188 9900

SolusiAsumsi, landing gear adalah thin-walled pressure vessels under internal pressure

dan factor berat untuk persyaratan desain dan factor seleksi adalah menyatu. Informasi

dari table 4.1 sampai 4.3 digunakan untuk membuat table 4.5.

Product Design


Tabel 4.5 Persyaratan desain dan factor seleksi untuk keseluruhan ratting

MaterialCandidats

Deign Requirements

b. /yS /Ea1 R1 a2 R2

Material SelectionFactors

C x ( yS/ )

a3 R3

Overall Ratting

321

332211 )1(

aaa

RaRaRaGi

High StrengthSteelAluminiumAlloyTitanium

221 0,91 26 0,96

148 0,61 26 0,96

244 1 27 1

2,9 0,14

4,7 0,23

20,5 1

0,91

0,78

0,67

Note: Stiffness/weight ratio masih dalam batas 4%, sehingga tidak mempengaruhi keputusan

pemilihan material (tidak dimasukan lagi ke dalam material selection factors)

Aluminium Alloy dapat dieliminasi dari proses seleksi karena strenght/weight

rationya terendah. Titanium memiliki strength/weight ratio yang tinggi dan ringan

dibandingkan high strength steel, tetapi karena factor biaya secara keseluruhan high

strength steel memiliki overall rating yang lebih tinggi. Analisa biaya lebih lanjut,

Net weight Steel 259 lb

Titanium 188 lb

Saving in weight 71 lb

Relative cost (material plus manufactur)

Steel $ 4.710

Titanium $ 9.900

Total increase in cost $ 5.190

Jadi, jika peningkatan factor biaya bukan factor penting dipilih titanium. Jika

biaya adalah factor yang penting maka dipilih hight strength steel.

Soal 1.

Sebuah komponen konstruksi mesin seperti gambar dibawah ini. Komponen

dirancang untuk mendapatkan beban bending P. Komponen ini didesain untuk menahan

beban yang cukup berat sehingga dituntut untuk memiliki kekuatan dan kekakuan yang

tinggi untuk menghindari terjadinya difleksi berlebih

Product Design


b

L

a

P

Komponen ini juga dituntut memiliki berat yang ringan dan disisi lain biaya juga

merupakan pertimbangan yang sangat penting. Apabila diberikan alternative material dan

sifat-sifat mekanik serta unit biayanya seperti table di bawah, maka tentukan material

terbaik berdasarkan overall ratting

MaterialYield Stength

Sy (MPa)Density

(ton/m3)Modulus Elastis

E (GPa)Cost

C ($/ton)

Carbon Steel EMS 45 1700 7,7 200 600Carbon Steel AISI 1010 1525 7,7 210 450Titanium 1075 4,5 120 1500Carbon steel Bohler 750 7,7 180 700

Soal 2.

Jika pada kasus 1, komponen tersebut merupakan solid silinder yang

mendapatkan beban tekan, tentukan material terbaik untuk komponen tersebut!

4.3. Analisa Desain untuk Fatigue Resistance

Logam yang dikenai tegangan yang berulang-ulang akan rusak pada tegangan

yang jauh lebih rendah dibanding yang dibutuhkan untuk menimbulkan perpatahan pada

penerapan beban tunggal. Kegagalan yang terjadi pada keadaan beban dinamik disebut

kegagalan lelah (fatigue failures). Kelelahan mengakibatkan patah yang terlihat rapuh,

tanpa deformasi pada patahan tersebut. Kegagalan lelah adalah hal yang membahayakan

karena terjadi tanpa petunjuk awal.

Terdapat tiga factor dasar yang diperlukan agar terjadi kegagalan lelah, yaitu

1. Tegangan tarik maksimum yang cukup tinggi

2. Variasi atau fluktuasi tegangan yang cukup besar

3. Siklus penerapan tegangan cukup besar

Product Design


Selain factor-faktor tersebut, factor lain yang juga berpengaruh adalah tegangan,

korosi, suhu, dan tegangan sisa.

4.3.1. Siklus tegangan

Ganbar 4.3 menggambarkan jenis-jenis siklus yang dapat menyebabkan

kelelahan.

Gambar 4.3. Siklus Tegangan Lelah

Gambar 4.3 (a), menggambarkan suatu siklus tegangan lengkap yang berbentuk

sinusoidal, yang merupakan keadaan ideal yang dihasilkan oleh mesin fatiq balok putar

R.R. Moore dan dianggap sebagai putaran poros dengan kecepatan konstan tanpa beban

lebih. Tegangan maksimun dan tegangan minimum sama besarnya.

Gambar 4.3 (b) menggambarkan suatu siklus tegangan berulang, dengan tegangan

maksimum maks dan tegangan minimum min tidak sama. Keduanya adalah tegangan

tarik. Gambar 4.3 (c) menggambarkan suatu siklus tegangan yang rumit, yang mungkin

terdapat pada suatu bagian tertentu, seperti pada sayap pesawat yang menerima beban

berlrbih periodic yang tak terduga besarnya disebabkan oleh hembusan udara keras.

Siklus tegangan berfluktuasi, terdiri dari 2 komponen; tegangan rata-rata atau

tegangan tetap m , dan tegangan bolak-balik atau tegangan beragam a . Harus juga

Product Design


diperhatikan daerah tegangan, r , yaitu perbedaan aljabar antara tegangan maksimum

dan tegangan minimum,

min maksr (4.18)

Besarnya tegangan bolak-balik adalah ½ dari jangkauan tegangan,

22min

maksra (4.19)

Tegangan rata-rata adalah harga rata-rata aljabar tegangan maksimum dan

minimum pada siklus,

2min

maksm (4.20)

4.3.2. Kurva S - N

Metode dasar dalam penyajian data kelelahan rekayasa adalah menggunakan

kurva S-N, yakni pemetaan tegangan S terhadap jumlah siklus hingga terjadi kegagalan

N. Skala N menggunakan skala log dan tegangan yang dipetakan dapat berupa,

maks , min atau a .

Gambar 4.4. Kurva kelelahan untuk logam besi dan bukan besi

Gambar 4.4 menunjukkan kurva S-N yang diperoleh dari uji balok putar. Dari

gambar ditunjukkan bahwa jumlah siklus tegangan yang logamnya dapat bertahan

sebelum mengalami kelelahan, akan bertambah jika tegangannya turun. N adalah jumlah

siklus tegangan yang menyebabkan patah sempurna benda uji.

105 106107 108 1090

10

30

40

20

50

60

Baja lunak

Paduan aluminium

Teg

anga

n le

ntur

has

il pe

rhit

unga

n(1

000

Psi

)

Jumlah siklus hingga terjadi kegagalan,N

Product Design


Hubungan antara tegangan lelah, tegangan rata-rata, tegangan bolak-balik, dan

tegangan ultimate dinyatakan dalam,

x

u

mea

1 (4.21)

dimana x = 1 untuk garis lurus (Goodman), x = 2 untuk parabola (Gerber), dan

e adalah batas lelah untuk pembebanan balik sempurna.

Gambar 4.5. Metode pemetaan garis Goodman

Jika rancangan didasarkan pada kekuatan luluh (Soderberg), maka u diganti

dengan 0 (tegangan luluh bahan). Untuk rancangan teknik biasanya teknik lebih

disukai menggunakan pendekatan linier (Goodman).

Contoh soal

Batang baja 4340 dipengaruhi gaya aksial yang berubah-ubah dari tarikan

maksimum = 75.000 lb ke tekanan minimum = 25.000 lb. Sifat mekanis material

diketahui; Psiu 000.158 , Psi000.1470 , Psie 000.75 . Hitunglah

diameter batang baja yang berbentuk silindris, jika factor keamanan adalah 2,5.

Solusi

Karena batang mempunyai penampang silindris konstan = A, variasi tegangan

akan seimbang dengan beban

KsiAmaks

75 Ksi

A

25min

A

AAmaksm

25

2

)/25(/75

2min

Parabola Gerber

Garis Goodman

Soderberg

Tegangan Rata-Rata mTekanan Tarik

Tega

ngan

bolak

-bali

k

a

0

e

0 u

Product Design


A

AAmaksra

50

2

)/25(/75

22min

Dengan menggunakan garis Goodman, x =1 diperoleh

u

mea

1 , Ksie 30

5,2

75

2825,1158

25

30

50,

158

/251

30

/50inA

AA , in

AD 52,1

4

Soal.

Sebuah silinder pejal, AA6163, diameter 2 in, mendapat tegangan tarik

maksimum 40 Ksi dan tegangan tarik minimum 15 Ksi. Jika tegangan ultimit bahan

160.000 Psi, tentukan tegangan lelah bahan jika mengikuti

a. Garis Goodman

b. Parabolik Gerber

Gunakan factor keamanan 1,2.

4.3.3. Perkiraan fatique limit

Dalam desain, fatique limit diberikan oleh, Sn

sGRnn CCCSS ' (4.22)

Dimana :

'nS = Batas statik yang diperoleh pada standard-rotating bending test

Untuk Steel, (Junivall, 1983)

'nS ≈ 0.5 Su ≈ 0.25 x BHN(Ksi) ≈ 1.73 x BHN (MPa)

Untuk Aluminium Alloy,

'nS ≈ 0.4 Su jika Su < 48 Ksi (330 MPa)

≈ 19 Ksi (130 MPa) jika Su > 48 Ksi (330 MPa)

CR = Reability factor

=b

R/1

)5.0ln(

)ln(

(4.23)

dimana b adalah parameter pada Weibull distribution

Product Design


Gambar 4.6. Efek b pada distribusi Weibul komulatif

Cs = Surface factor

CG = size factor or gradient factor

=b

V

V/1

0

(4.24)

S adalah tegangan bolik balikuniform pada volume materialV

S0 adalah tegangan bolak balikdimana R pada volumereferensi adalah 0,3679

R adalah Reability (%), yaituprobability not fail in fatique

b = 16 untuk baja

Gambar 4.7.

Pengaruh kondisi permukaanpada fatique limit untuk bajadengan variasi manufactur dankekerasan

1.00.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Sur

face

Fac

tor C

s

R

Product Design


Vo = Volume referensi (volume dari tegangan material pada standar D = 0.3 in

pada rotating bending test.

V = Volume material pada level tegangan bolak-balik maksimum

Contoh soal:

Sebuah automotive engine connecting rod dari baja diforged (AISI 1040).

Diketahui Su= 570 MPa. Tentukan Sn jika diketahui reability = 99,9% dan volume

komponen 27 kali lebih besar dari standar specimen.

Solusi

'nS = 0,5 Su = 285 MPa

Cs = 0.45 (untuk Su = 570 MPa, steel forged)

CR =16/1

)5.0ln(

)999,0ln(

= 0,665

CG =b

V

V/1

0

=16/1

27

1

= 0,81

Jadi, sGRnn CCCSS ' = 285 x 0,665 x 0,81 x 0,45 = 69 MPa

Case.

A high speed steel used for manufacturing twist drill bits is found experimentally

to have a hardness of 480 BHN. The drills have a ground surface finish. What is an

approprieate fatique limit Sn for a 2-mm diameter drill for 50 percent reability?

4.4. Analisa Desain Menggunakan Fracture Mechanics

Fracture mechanics digunakan untuk menyelidiki kegagalan dari material yang

rapuh dan untuk mengetahui prilaku material dan desain terhadap kegagalan karena

kerapuhan dan fatigue material. Kegagalan karena patahan umumnya terjadi di bawah

tegangan luluh material. Tiga kemungkinan mode terpisahnya material untuk perluasan

retak karena pengaruh beban luar ditunjukkan seperti gambar 4.8.

Pada mode I, retak terentang oleh tegangan tarik yang bekerja pada arah y tegak

lurus pada permukaan retak. Pada mode II, atau model geser, tegangan geser bekerja

Product Design


tegak lurus pada tepi depan retak dan dalam bidang retak itu sendiri. Pada mode III, atau

model geser sejajar, tegangan geser bekerja sejajar pada tepi depan retak

Gambar 4.8. Fracture modes

4.4.1. Model I tegangan dalam sebuah retakan

Teori yang digunakan sebagai penyediaan panduan awal desain dan pemilihan

material dengan mempertimbangkan fracture mechanic adalah linier elastic fracture

mechanics (LEFM). Pada gambar 4.9. ditunjukkan sebuah plat yang dikenakan sebuah

tegangan tarik pada daerah tidak terbatas (infinite) dengan panjang crack adalah 2a.

Sebuah elemen dx dy dari plat pada jarak r dari ujung crack dan pada sudut terhadap

bidang crack. Bidang-bidang tegangan yang terjadi adalah,

2

3sin

2sin1

2cos

2

r

K Ix

2

3sin

2sin1

2cos

2

r

K Iy (4.25)

2

3cos

2cos

2sin

2

r

K Ixy

dimana KI disebut Stress Intensity Factor, dan terkait dengan beban, ukuran crack

dan struktur geometry dari tegangan dekat ujung crack, dan dapat diformulasikan

sebagai;

x

y

zMode I : Opening

y

x

z

Mode II : Edge Sliding

x

y

zMode III : Tearing

Product Design


aK I (4.26)

Gambar 4.9. Crack dalam sebuah plat tak terbatas karena beban tarik

Untuk material yang ductile, ketika tegangan normal sama denga Sy, material

menjadi tidak stabil dan deformasi plastis terjadi. Analogi yang sama dapat dipakai untuk

material yang britle bahwa ketika stress-intensity factor KI mencapai crtical stress-

intensity factor KIC, pertumbuhan crack yang significant akan terjadi. Sehingga, seorang

desainer harus menjaga nilai KI dibawah KIC dalam cara yang sama bahwa tegangan

normal adalah di bawah tegangan luluh Sy.

4.4.2. Persamaan Stress-Intensity Factor

Central Through-Thickness Crack

Stress - intensity factor sebuah plat dengan lebar terbatas 2b, yang terpusat ,

melalui panjang ketebalan crack 2a, karena pengaruh tarikan beban uniaksial

seragam (gambar 4.10a) diberikan oleh persamaan

bafaK I / (4.27)

dimana f (a/b) disebut factor koreksi, dan diberikan oleh

2

2

2

26

21,01/

b

aabaf (4.28)

2a

Invi

nity

Invi

nity

x

y

r

x

xyy

x

y

y

y

Product Design


a b c

Gambar 4.10. a. Central Through-Thickness Crackb. Double-Edge Through-Thickness Crackc. Single-Edge Through-ThicknessCrack

Double-Edge Through-Thickness Crack

Stress-intensity factor untuk plat sisi ganda karena tarikan beban uniaksial

seragam (Gambar 4.10b) diberikan oleh persamaan (4.27), dengan factor koreksi

32

2

2930,1

2

2196,1

26

2203,0117,1/

b

a

b

aabaf (4.29)

Singlee-Edge Through-Thickness Crack

Persamaan (4.27) dapat juga digunakan to mencari stress-intensity factor untuk

plat takik sisi tunggal (Gambar 4.10c). Fator koreksi diberikan oleh

432

2382,30

2710,21

2550,10

26231,0223,1/

b

a

b

a

b

aabaf (4.30)

Contoh soal.

Gambar 4.11 adalah sebuah plat yang sangat panjang, lebar dan tipis, dikenai

tekanan tarik. Jika baja tersebut mempunyai factor stress-intensity kritis KIC = 28 MPa

m , hitung tegangan tarik yang menyebabkan kegagalan. Plat baja mempunyai sebuah

retakan melalui ketebalan a = 45 mm.

a

2b 2b b

2a a a

σ

σ

σ σ

σ σ

Product Design


Gambar 4.11. Through thickness crack pada sebuah plat tak terbatas

Solusi

Semasih plat panjang dan lebar, asumsikan sebuah rambatan retak di pusat plat,

kemudian persamaan (4.23), dapat sedikit dimodifikasi untuk menghitung factor stress-

intensity kritis, KIC

aK maksIC (4.31)

dimana maks adalah tegangan kritis untuk terjadinya kegagalan,

MPammx

mm

a

K ICmaks 49,74

45

1028 3

Soal 1.

Intensitas tegangan untuk cacat yang tidak tembus adalaht

aaK

2sec

,

dimana a = kedalaman cacat, t adalah tebal plat. Bila a = 5 mm dan tebal plat 1,27 cm,

dan bahan yang digunakan adalah paduan aluminium 7075-T6 (KIC =2 MPa m ),tentukan apakah pelat cukup kuat untuk menahan beban sebesar 175 Mpa.

Soal 2.Figure below shows part of an aircraft engine bracket that is subjected maximum

tensile force of 20 KN. It is routinely examined by an ultrasonic NDC method that is

capable of detecting cracks of length greater than 2 mm.

b = 1 m

h = 4 mm2a

h = 4 mm b = 1 m

σ

σ

20 KN20 KN 40 mm

4 mm

Product Design


The material has a fracture toughness KIC = 30 MPa (m)1/2. Is this testing method

adequate? If so, what is the safety factor against fracture when the plat has an edge crack

of length 2 mm?

4.5. Desain dengan Material

Semasih penyeleksian material adalah bagian dari desain, desainer harus

menyadari dan mengetahui jenis-jenis material dan kebaikan dan keburukannya , dan

keterbatasan desain. Tabel 4.6. menunjukkan keterbatasan desain sifat-sifat material.

Tabel 4.6. Keterbatasan desain sifat-sifat material

Material Kebaikan Keburukan

MetalsHigh E, KIC

Low Sy

CeramicHigh E, Sy

Low KIC

PolymersAdequate, Sy, KIC

Low E

CompositesHigh E, Sy, KICBut cost

Stiff (E100 Gpa)Ductile (cf 20%) formableTough (KIC >50 Mpa m1/2)High MP (Tm10000C)T-shock ( iT 50000C)

Stiff (E200 Gpa)Very high yield, hardness(Sy>3 Gpa)High MP (Tm2000C)Corrosion resistantModerate density

Ductile and formableCorrosion resistantLow density

Stiff (E >50 Gpa)Strong (Sy200 Mpa)Tough (KIC >20 Mpa m1/2)Fatigue resistantCorrosion resistantLow density

Yield (pure, Sy1Mpa) alloyHardness (H3Sy) alloyFatigue strength (Se =1/2 Sy)Corrosion resistant coating

Very low toughness (KIC 2 MPam1/2)

T-shock ( iT 2000C)

Formabilitypowder methods

Low stiffnes (E2 Gpa)Yield (Sy = 2 – 100 Mpa)Toughness often low (1 Mpa m1/2)

FormanilityCostCreep (polymer matrics)

Komposit menawarkan sifat-sifat yang impresif dan dapat digunakan dalam

banyak aplikasi desain. Tetapi biasa dan masalah-masalah yang terkait dengan

manufacture struktur komposit masih menjadi permasalaham yang perlu dicarikan jalan

keluarnya. Polymer mempunyai toughness yang rendah , tetapi digunakan dalam banyak

aplikasi karena hambatan korosinya yang tinggi dan mempunyai koefidien gesekan yang

rendah.

Keramik memegang peranan penting sebagai tool dan material cetakan. Keramik

memeliki kekerasan tertinggi dari semua material padat. Seperti contoh, corundum

Product Design


(Al2O3), silicon carbide (SiC), dan diamond digunakan untuk memotong, menggerinda,

dan menggosok berbagai jenis material. Tabel 4.6 menunjukkan bahwa metal

mempunyai kekerasan yang lebih rendah dibandingkan keramik. Tetapi keramik

memiliki toughness yang rendah karena kebritelannya. Selanjutnya, keramik selalu

mengandung cacat permukaan kecil. Sehingga, kekuatan desain untuk keramik

ditentukan oleh fracture toughness-nya dan oleh ukuran crack yang ada sebelumnya. Jika

ukuran terpanjang cacat diketahui 2a diketahui, dari persamaan (4.27), fracture toughness

KIC dari sebuah keramik dapat ditentukan oleh,

aK maksIC (4.32)

dimana maks adalah kekuatan tarik dari keramik.

4.6. Pertimbangan Residual (Internal) Stress

Tegangan dalam merupakan keseimbangan tegangan yang tinbul dengan

sendirinya yang ada dalam sebuah bodi tanpa adanya pengaruh gaya luar. Keseimbangan

natural dari residual stress berarti bahwa resultan gaya dan resultan momen yang

diproduksi tegangan ini harus nol.

Terdapat 2 jenis residual stress,

1. Macro residual stress

Sebuah system tegangan dalam yang bervariasi secara kontinu melalui volume bahan

dan bekerja pada daerah yang luas.

2. Micro residual stress

Dibatasi pada daerah sekecil sel dan mungkin meluas sejauh beberapa butir.

4.5.1. Sumber residual stress

Ada beberapa sumber residual stress, seperti

1. Proses pembentukkan logam

2. Proses pengelasan

3. Proses manufaktur atau machining

4. Perlakuan panas

Contoh.

1. Proses Roll

Product Design


aliran plastis terjadi dekat permukaan yang kontak dengan roller

serat pusat menahan permukaan luar untuk retak

serat permukaan cenderung memanjangkan serat pusat

menghasilkan tegangan sisa pada plat, tekanan pada permukaan dan tarikan pada

pusat

2. Proses ekstrusi

Serat lebih luar kecepatannya lebih rendah daripada serat lebih dalam

Menghasilkan tegangan tarik pada serat luar dan tegangan tekan pada bagian

dalam

Gambar 4.13. Residual stress pada proses ekstrusi

Keterangan

(a). Proses ekstrusi

(b). Pola materialsebelum ekstrusi

(c). Pola material setelahekstrusi

(d). Pola tegangansisa (residual stress)pada prosesekstrusi

TensionCompression

(a)

(b)

Ram

Chamber Die

Extruded material

Billet(Undeformed material)

TensionCompression O

(a)

(b) (c)

(d)

Gambar 4.12.

Residual stress pada proses rolla. Proses roll.b. Patern tegangan sisa pada

pengerolan plat

Product Design


3. Proses heat treatment

Selama pendinginan kecepatan pendinginan pada bagian luar lebih cepat daripada

bagian dalam. Terdapat kontraksi yang lebih pada serat luar daripada serat dalam.

Hal ini menyebabkan tegangan tekan pada serat pusat dan tegangan tarik pada

serat luar

Tekanan deformasi pada serat pusat menghasilkan penyusutan pada pusat balok

(gambar 4.14c)

Bila pendinginan sudah pada keseluruhan balok, total penyusutan serat pusat

lebih besar daripada serat luar, sehingga menghasilkan tegangan tekan pada

permukaan lebih luar dan tegangan tarik pada permukaan lebih dalam (gambar

4.14d)

Gambar 4.14. Evaluasi tegangan sisa selama proses quinching

4.5.2. Akibat tegangan sisa

Ketika komponen mekanik dikenakan beban luar, material berprilaku dalam

sebuah cara yang dipengaruhi oleh tegangan total yang dikenakan pada material. Oleh

karena itu pertimbangan tegangan dalam sangat memegang peranan penting dalam

perencanaan untuk mencegah terjadinya kegagalan.

Contoh

Sebuah balok A96061-T6 Aluminium telah diforging panas dan diquenching.

Terdapat sebuah tegangan sisa dalam balok seperti gambar 4.15

+

+

-

(a) (b)

+

-

-

-

(c) (d)

Product Design


Jika kekuatan luluh balok, Sy = 40 Kpsi dan balok dikenakan beban tarik 50.000 lb,

tetapkan factor keamanan untuk yield?

Gambar 4.15. Forging panas dan quenching aluminium hitam

Solusi

Tegangan karena beban ,

PsixA

F000.25

12

000.50

Faktor keamana tanpa tegangan sisa, n

6,125

40

Sy

n

Tegangan karena beban dan tegangan sisa pada pusat balok, c

SyPsic 000.43000.18000.25

Faktor keamanan dengan memperhitungkan tegangan sisa, n

93,043

40

c

Syn

Sangat berbahaya jika tidak memperhitungkan tegangan sisa, karena dari contoh di

atas tegangan sisa bisa menimbulkan kegagalan dari sebuah perencanaan elemen,

karena menghasilkan factor keamanan yang kurang dari 1.

+-

-

a

1’’

b’

a’

b50.000Psi

2’’

b

a

b’

a’

18.000 Psi 18.000 Psi

Product Design


4.6. Pertimbangan korosi

Korosi merupakan penurunan mutu logam karena interaksi elektrokimia dengan

lingkungannya. Korosi mempunyai dua aspek penting, yaitu dari segi biaya korosi

sangatlah mahal dan dari segi keamanan korosi merupakan ancaman yang sangat serius.

Jenis-jenis korosi

1. Korosi galvanik

Setiap logam mempunyai kemampuan untuk berprilaku sebagai anode atau katode.

Perbedaan potensial antara dua logam yang tidak sejenis menyebabkan korosi

galvanic. Terdapat dua cara meminimalkan korosi galvanic yaitu menggunakan

logam yang dekat dalam deret galvanic dan mengisolasi logam yang berbeda satu

sama lain.

2. Korosi Atmosphere

Korosi atmosphire dapat didifinisikan sebagai penurunan mutu material ketika

berinteraksi dengan udara dan unsur –unsur yang dikandungnya.

3. Korosi intergranular

Korosi intergranular terjadi bila batas butir terserang akibat adanya endapan di

dalamnya.

4. Korosi batas butir

Disebabkan karena ketidaksesuaian struktur kristal sehingga atom-atom secara

termodinamik kurang mantap dibandingkan atom-atom pada kisi sempurna dan

mempunyai kecenderungan yang lebih besar untuk terkorosi.

Dan masih banyak lagi jenis korosi yang lain. Antisipasi dalam perencanaan

terhadap korosi sangatlah diperlukan. Perlu dipertimbangkan bagaimana sifat berbagai

logam terhadap korosi pada lingkungan kerja yang berbeda-beda sehingga dapat

dilakukan pencegahan atau meminimalkan efek akibat korosi ini.

Pengukuran Laju Korosi

Salah satu cara yang dipakai untuk mendeteksi laju korosi adalah dengan

membandingkan berat material sebelum dan sesudah terserang korosi. Salah satu

pendekatan yang sering dipakai adalah menggunakan persamaan (N Syamsul Hadi,

1995):

TxA

WxmpyKorosiLaju los

534

)( (4.30)

Product Design


dengan:

Wlos = Selisih berat sebelum dan setelah korosi (gr)

A = Luas permukaan spesimen yang kontak dengan lingkungan (in2)

= Masa jenis spesimen [gr/in3]

T = Waktu korosi [tahun]

534 = Konversi satuan mpy (millimeter per year, dimana 1 mpy =

seperseribu in per year)

TUGAS

1. Buatlah kelompok dengan anggota 3-5 orang.

2. Buatlah sebuah paper dengan materi, hubugan aplikasi suatu produk dengan

pemilihan material, dan proses pembuatannya.

3. Materi dicari di internet dan jurnal.

4. Paper dipresentaskan oleh salah satu anggota kelompok.

Product Design

Optimasi Desain 1

Pengertian Optimasi

Optimasi desain mengandung pengertian desain terbaik ditinjau dari besarnya efeksignifikan, yaitu peminimalan efek yang tidak diinginkan atau pemaksimalan akibat-akibat yangdiinginkan. Terdapat 2 jenis efek yang melekat terkait dengan berbagai elemen mekanik atausystem, yaitu:

1. Efek yang tidak diinginkanSeperti: biaya tinggi, berat berlebih, defleksi yang besar, dll.

2. Efek yang diinginkanSeperti: waktu pakai yang lama, energi output yang efisien, kapasitas pendinginan yangtinggi, dll.

Masalah-masalah optimasi memerlukan:1. Fungsi objektif, seperti berat, biaya, bentuk, dll.

Fungsi objektif, U, dalam hubungan independen variabel yang mana sebuah solusioptimum dicari dapat ditulis:

nxxxUU .......,,........., 21dimana:

x = variabel desainn = jumlah variabel desain

2. Ekspresi keterbatasan desain (Restriction), dengan tanda , , atau =Terdapat keterbatasan-keterbatasan desain (Design Restrictions) yang harus dipenuhi olehvariabel desain:

mixxxbxb niii ,......2,10),......,()( 2 pjxxxbxg niij ,......2,10),......,()( 2

dimana:)(xbi dan )(xg j persamaan dan pertidaksamaan

Varibel desain dapat berupa, sifat-sifat material, dimensi struktur (lebar, panjang, tebal)atau data geometri (koordinat).

Persoalan OptimasiSebelum menyelesaikan persoalan optimasi, terlebih dahulu harus dibuat formulasi

persoalannya.Sebagai suatu contoh, perhatikan gambar supported beam di bawah ini. Tunjukkan

persamaan untuk fungsi objektif volume minimum sebuah supported beam yang mendapatkankonsentrasi beban 2F (16.000 N ), apabila diketahui b

Product Design

Optimasi Desain 2

Gambar 6.1. Simply supported beam

Solusi Fungsi objektif

Volume beam dapat dinyatakan dalam hubungan 4 variabel, x1, x2, x3, x4 sebagai:

Minimalkan: U(x) = 4

21

23

4

21

22 22

442 xL

xxx

xx

Pembatas Beam akan menahan beban maksimum 16.000 N

b1 = 2F = 16.000 N Tegangan ijin aman terhadap kegagalan bending

g1 = p = 4000 MPa b , dimana b = tegangan bending.

Soal 1.Sebuah perusahan minuman kaleng ingin membuat kaleng minuman berupa tabung

dengan diameter D dan tinggi T lengkap dengan penutupnya. Jika volume cairan yang diinginkanuntuk mengisi kaleng tersebut adalah 400 cm3, tentukan luas minimal lembaran bahan kaleng(sheet) untuk membuat kaleng tersebut.Formulasikan persoalan tersebut kedalam bentukpersoalan optimasi!

Model Matematika dan Metode Optimasi

Metode matematika untuk optimasi optimum dapat dibagi 2:1. Analytical Methods

Seperti, metode diferensial, metode variasi dan Lagrange Multiplier..2. Numerical Methods

Seperti, metode linier (simpleks method), pemrograman non linier.

The Differensial Calculus Method

Metode ini menggunakan turunan pertama dan kedua untuk mencari nilai maksimumdan minimum dari suatu fungsi differensial U(x) yang diberikan. Langkah – langkah pengerjaanmetode ini adalah:

Cari turunan pertama fungsi U(x) dan samakan dengan nol

0

x

U(diproleh nilai titik kritis atau titik optimum) (5.1)

Cari turunan kedua fungsi U(x) dan masukkan nilai titik kritis

Jika2

2

x

U

< 0 (fungsi bernilai maksimum) (5.2)

12

A B

F

2F

F L L

x1 = D1

x3 = D3x2 = D2

x4x4

Product Design

Optimasi Desain 3

2

2

x

U

> 0 (fungsi bernilai minimum) (5.3)

Contoh soal.

UPS (United Parcel Service) mengenakan biaya berdasarkan berat untuk mengirimkansebuah parcel, kecuali kalau sum dimensi (H + 4x) gambar 5.2 melebihi 96 inc akan terdapatextra ongkos per unit volume. Tetapkan dimensi-dimensi yang akan memaksimalkan volumetanpa melampaui 96 inch sebagai persyaratan.

Solusi: Fungsi objektif adalah maksimalkan volume

U(x) = x2H Pembatas

b(x) = H + 4x – 96 = 0

Dari kedua persamaan di atas diperoleh:U(x) = -4x3 + 96x2

Turunan pertama

019212)( 2

xxx

xU(diperoleh, x1 = 0 dan x2 = 16)

Turunan kedua

19224)(

2

2

xx

xU(untuk x2 = 16 diperoleh 192

)(2

2

x

xU[maksimal])

H = 96 – 4x= 96 – 4(16) =32 inc

Volume maksimumV = x2 H = 162 . 32 = 8192 inc3

The Lagrange Multiplier MethodMetode ini menggunakan fungsi yang disebut Lagrange Expresion, LE, yang terdiri dari:

fungsi objektif U (x,y,z), dan (5.4) fungsi pembatas bi (x,y,z) yang dikalikan Lagrange Multiplier, i

),,(.......),,(),,( 11 zyxbzyxbzyxULE ii (5.5)

Kondisi yang harus dipenuhi untuk kondisi optimum,

0

z

LE

y

LE

x

LE(5.6)

0............221

i

LELELE

(6.7)

Contoh soal.Dari soal terdahulu (sub 5.3.1), U = x2 H b(x) = H + 4x – 96 =0

Gambar 5.2UPS required parcel

H

XX

Product Design

Optimasi Desain 4

SolusiLE = x2H + (H + 4x – 96)

042

xHx

LE …………………………..(1)

02

xH

LE …………………………..(2)

0964

xHLE

…………………………(3)

Dengan metode iterasi diperoleh, x = 16, H= 32 dan V = 8192 inc3.

Soal 1.Selesaikan soal 1 dan 2 pada sub 5.2, dengan metode differensial calculus dan multiple

lagrange.

Soal 2.Dengan menggunakan differensial calculus, maksimalkan volume balok yang terbuat dari

karton dengan pembatas:a. Luas daerah karton yang diperbolehkan adalah 40 in2.b. Panjang kotak L sama dengan lebar W.

L

H

W

W

H

L

Linier Programming

Program linier menggunakan model matematis untuk menjelaskan persoalan yangdihadapi. Sifat ‘linier’ di sisni memberi arti bahwa seluruh fungsi matematis dalam model inimeruupakan fungsi linier, sedangkan kata ‘programa’ merupakan sinonim untuk perencanaan.Dengan demikian, programa linier (LP) adalah perencanaan aktivitas-aktivitas untuk memperolehsuatu hasil yang optimum, yaitu suatu hasil yang mencapai tujuan terbaik di antara seluruhalternatif yang fisibel.

Dalam membangun model dari formulasi persoalan programa linier digunakankarakteristik-karakteristik yang biasa digunakan dalam programa linier, yaitu:a. Variabel keputusan

Variabel keputusan adalah adalah variabel yan menguraikan secara lengkap keputusan-keputusan yang akan dibuat.

b. Fungsi tujuanFungsi tujuan merupakan fungsi dari variabel keputusan yang akan dimaksimalkan(untukpendapatan atau keuntungan) atau diminimalkan (untuk ongkos).

c. PembatasPembatas merupakan kendala yang dihadapi sehinga kita tidak bisa menentukan harga-hargavariabel keputusan secara sembarang.

d. Pembatas tanda

Product Design

Optimasi Desain 5

Pembatas tanda adalah pembatas yang menjelaskanapakah variabel keputusannyadiasumsikan hanya berharga nonnegative atau variabel keputusan tersebut boleh berhargapositif, boleh juga berharga negatif ( tidak terbatas dalam tanda)

Model Programa LinierAsumsikan terdapat m buah sumber yang terbatas dan harus dialokasikan di antara n buah

aktivitas, seperti ditunjukkan pada table 1. Nomor 1,2,…,m, adalah nomor untuk sumber dannomor 1,2,….,n, adalah untuk aktivitas. Simbol x1 adalah tingkat aktivitas j (sebuah variabelkeputusan) untuk j = 1,2,….,n; dan z adalah ukuran keefektifan yang terpilih. Koefisient cj

adalah koefisien keuntungan atau ongkos per unit. bi adalah banyaknya sumber i yang dapatdigunakan dalam pengalokasian ( I = 1,2,…,m). Terakhir, aij adalah banyaknya sumber i yangdigunakan/dikonnsumsi oleh masing-masing unit aktivitas j (untuk i = 1,2,.., = 1,2,…,m dan j =1,2,…,n).Tabel 5.3. Data untuk model programa linier

Penggunaan sumber/unit1 2 …. n

Banyaknya sumberYang dapat digunakan

12...

m

a11 a12 …. a1n

a21 a22 …. a2n

.

.

.am1 am2 . amn

b1

b2

.

.

.bm

∆z/unitTingkat

c1 c2 …. cn

x1 x2 …. xn

Formulasi model matematis dari persoalan pengalokasian sumber-sumber pada aktivitas-aktivitas menjadi:

Maksimalkan nn xcxcxcz ....2211

Berdasarkan pembatas:a11x1 + a12x2 + … +a1nxn ≤ b1

a21x1 + a22x2 + … +a2nxn ≤ b2

….am1x1 + am2x2 + … +amnxn ≤ bm

danx1 ≥ 0, x2 ≥ 0,…,xn ≥ 0

dan harga-harga yang harus dicari adalah harga-harga x1,x2,…xn.

Contoh soalPT Unilever Goyang Inul bermaksud membuat 2 jenis sabun yaitu sabun bubuk dan

sabun batang. Untuk itu dibutuhkan 2 macam zat kimia, yakni A dan B. Jumlah zat kimia yangtersedia untuk A = 200 kg dan B = 360 kg. Untuk membuat sabun bubuk diperlukan 2 kg A dan6 kg B. Untuk membuat 1 kg sabun batang diperlukan 5 kg A dan 3 kg B. bila keuntungan yangakan diperoleh setiap 1 kg sabun bubuk adalah $3, sedangkan setiap 1kg sabun batang adalah $2,berapa kg sabun bubuk dan sabun batang sebaiknya dibuat?Solusi

Penggunaan sumber/unitBubuk (X1) Batang (X2)

Banyaknya sumberyang dapat digunakan

A 2 5 200 kg

Aktivitas

Sumber

Sabun

Bahan

Product Design

Optimasi Desain 6

B 6 3 360 kgProfit/kg $3 $2

Variabel keputusanX1 = jumlah sabun bubuk yang dibuat (kg)X2 = jumlah sabun batang yang dibuat (kg)

Fungsi obyektif (Z)Maksimalkan keuntungan , Z = 3X1 + 2X2

Pembatas bahan2X1 + 5X2 ≤ 2006X1 + 3X2 ≤ 360

Pembatas tandaX1 ≥ 0 , X2 ≥ 0

Solusi grafis

KesimpulanPabrik tersebut sebaiknya membuat 50 kg sabun bubuk dan 20 kg sabun batang, karena akanmendapatkan keuntungan maksimal sebesar $ 190.

Soal 1.Minimalkan Z = 80X1 + 60X2

Pembatas 0,20X1 + 0,32 X2 ≤ 0,25X1 + X2 = 1X1 ≥ 0, dan X2 ≥ 0

Soal 3.Perusahaan Tukul memproduksi 2 jenis produk, H dan K. setiap produk H menghasilkan

tambahan laba sebesar Rp. 4, dan setiap produk K menghasilkan tambahan laba Rp. 8. Satu unitproduk H memerlukan pemrosesan selama 8 jam pada mesan A dan 12 jam pada mesin B. Setiapunit produk K memerlukan pemrosesan selama 4 jam pada mesin A, 12 jam pada mesin B dan 2jam pada mesin C. Mesin A mempunyai kapasitas maksimum 240 jam per minggu, mesin B 144jam per minggu, dan mesin C 20 jam perminggu. Perusahaan ingin menentukan kombinasiproduksi H dan K permingu yang memaksimalkan laba. Formulasikan persoalan tersebut?

Soal 4.

6X1 + 3X2 ≤ 360

2X1 + 5X2 ≤ 200

0

40

120

60 100

A

B

C

Daerah fisibel adalah : OABC

Nilai pada titik-titik fisibel dimasukkanke fungsi tujuan:A [0,40] → Z = $ 80B [50, 20] → Z = $ 190C [60,0] → Z = $ 180

Product Design

Optimasi Desain 7

PT. Tiansi berencana membuat 2 jenis produk yaitu produk A dan produk B. Kedua produkitu harus melewati tiga proses pembuatan yaitu, machining, assembling dan finishing. Produk Amembutuhkan waktu pemrosesan selama 2 jam pada machining, 6 jam assembling dan 5 jamfinishing. Produk B membutuhkan waktu pemrosesan selama 5 jam pada machining, 3 jamassembling dan 7 jam finishing. Biaya produksi produk A adalah Rp. 800.000,00 dan untukproduk B adalah Rp. 900.000,00. Waktu yang tersedia untuk proses machining, assembling danfinishing berturut-turut adalah 200 jam, 360 jam dan 350 jam. Jika produk A dapat dijual denganharga Rp 950.000,00 dan produk B dengan harga Rp. 1.040.000,00, bagaimana sebaiknya strategiperusahan tersebut?

ENGINEERING ECONOMICS

Siklus Aliran Uang (Cash Flow) dalam Proses Produksi

Gambar 6.3. Interaksi Fungsi Produksi dan Finansial dalam

Bentuk Aliran Uang (Cash Flow)

Keuntungan/Profit Biaya Operasional Investasi

Penerimaan/Income

Modal Kerja/Working Capital

Long Term CapitalAsset:: Mesin,bangunan,dll

Pajak Devidends Bhn Baku Tenaga Kerja Energi dll Modal/Depresiasi

PENE

RIMA

AN H

ASIL

PENJ

UALA

N/RE

VENU

ES

PROSES PRODUKSI

(Konversi uang dalam bentuk produk ataujasa pelayanan/service)

Jasa PelayananProduk jadi/Output

Inventories Sales/Penjualan

Product Design

Optimasi Desain 8

Klasifikasi dan Struktur Biaya Produksi■ Biaya Awal dan Operasional■ Biaya Langsung dan Biaya Tidak Langsung■ Biaya Tetap (Fixed Cost) dan Biaya Tidak Tetap (Variabel Cost)

Total biaya produksi atau total costs merupakan jumlah total biaya tetap ditambah dengantotal biaya variabelnya.

Gambar 6.4 Penyajian Total Biaya Produksi

Analisa Titk Pulang Pokok (Break Even Point /BEP)

Gambar 6.6. Peta Break Even Point

BEP dapat diselesaikan dengan pendekatan-pendekatan;1. Pendekatan persamaan

Penjualan(P) – Biaya Tetap(BT) – Biaya Berubah(BB) = Pendapatan Bersih(PB)P – BT – BB = PB (6.1)

2. Pendekatan Marginal Contributuon-Margin (CM) = P – BB CM per unit = Harga jual per unit – biaya berubah per unit Jumlah unit (x) yang harus terjual agar BEP tercapai,

unitperCM

PBBTx

(6.2)

3. Pendekatan grafis

Cos

t

Cos

t

Output Output

Fixed cost

Variable costFixed cost

Variable cost

Total costTotal cost

Product Design

Optimasi Desain 9

Asumsi; fungsi penjualan dan biaya adalah linier.

Contoh:Ogah membeli roket mainan dengan harga Rp. 500,00 per unit dan ia dapat

mengembalikan semua roket mainan yang tidak terjual. Mainan tersebut akan dijualnya denganharga Rp. 900,00 per unit, dan untuk menjualnya ia menyewa sebuah tempat dengan harga sewaRp. 200.000,00 tanpa pajak. Berapa banyak mainan yang harus terjual agar ia mendapat kembalimodalnya?

Solusi

Cara 1. Pada Break Even Point, pendapatan bersih = 0, misalnya untuk BEP unit yang terjualadalah xP = BT + BB + PB900x = 200.000 + 500x + 0

x = 500 unitDengan total penjualan = Rp. 450.000

Cara 2. CM per unit = harga jual/unit – biaya berubah/unit= Rp. 900 – Rp. 500 = Rp. 400

unitunitperCM

PBBTx 500

400

0000.200

Cara 3.

SoalJika pada soal di atas, Ogah menginginkan pendapatan bersih 20% dari penjualan, berapa

roket mainan yang harus terjual.

Asumsi Penjualan Straight Line

Jika F = biaya tetap, V = biaya berubah, x = jumlah barang yang diproduksiMaka,

C = biaya untuk suatu keluaran x= F + Vx (6.3)

V adalah slop dari C karena dC/dx = V. Kadang-kadang F dan V tidak diketahui secaraexplisit dan harus dihitung dari 2 nilai C. Dengan asumsi fungsi merupakan straight line dan jikadiketahui total C1 untuk kuantitas x1 dan C2 untuk x2, maka dari geometri pada gambar 6.7diperoleh,

22

1112

12

VxCF

VxCFxx

CCV

(6.4)

Pada BEP,

Penjualan = biaya total

900x = 200.000+500x

x = 500 unit

Total biaya = 200.000 + 500x

Penjualan = 900x

500 Unit (x)

Rp

(rib

u)

200

Product Design

Optimasi Desain 10

Gambar 6.7. Geometri dari 2 fungsi C yang diketahui

Contoh soal

Diketahui suatu fungsi biaya adalah linier. Jika dibuat 2000 unit, biaya totalnya Rp.9.000.000, jika dibuat 4400 unit buaya totalnya Rp. 12.600.000. Tentukan biaya tetap dan biayaberubah, dan total biaya untuk membuat 5400 unit?

Solusi

unitRpxx

CCV /1500

20004400

000.000.9000.600.12

12

12

F = C1 – Vx1 = 9.000.000-(1500)(2000) = Rp 6.000.000

C = F + Vx , untuk 5400 unitC = 6.000.000 + (1500)(5400) = Rp 14.100.000

Membandingkan 2 Alternatif Biaya

ContohSuatu pabrik memiliki 2 mesin. Biaya pada masing-masing mesin untuk memproduksi

suatu produk Q adalah,Biaya Mesin A Mesin BBiaya tetap (Rp)Biaya berubah(Rp/unit)

1.200.000750

2.000.000500

Tentukana. Titik impas dan biaya produksi pada titik impasb. Mesin mana yang dipakai untuk produksi 2000 unit dan 3500 unit.

Solusi

a. 1.200.000 + 750xb = 2.000.000 + 500xb

xb = 3200 unit (titik impas)Cb = 2.000.000 + 500 (3200) = Rp. 3.600.000

Rp(juta)

CB = 2.000.000+500x2

1

CA= 1.200.000 + 750x

xb

●

●

Unit

Cost

F

Vx1Vx2

(x2– x1)

(C2 – C2)(x2,C2)

(x1,C1)

Product Design

Optimasi Desain 11

b. Untuk produksi 2000 unit dipilih mesin AUntuk produksi 3500 unit dipilih mesin B

Soal .Suatu fingsi biaya adalah straight line dan diketahui, jika dibuat 2000 barang biaya

totalnya Rp. 8.000.000, dan jika dibuat 4000 barang biaya totalnya Rp. 12.000.000.Hitung:

a. Biaya tetap dan biaya berubahb. Biaya untuk membuat 5500 barangc. Jika harga jual barang Rp. 5100 per unit, tentukan berapa jumlah barang yang harus

terjual untuk mendapatkan keuntungan 25% dari total penjualan.d. Jika pada soal b, semua barang laku terjaual, tentukan berapa harga jual per unitnya jika

keuntungan yang diperoleh 25 % dari total penjualan.

Soal .Suatu pabrik mempunyai 3 set mesin dengan rincian biaya sbb:

Biaya Mesin A Mesin B Mesin CTetap (Rp) 2.400.000 4.000.000 5.000.000Berubah (Rp/unit) 1.500 1.000 800

Tentukan:a. Titk impas antara AB, BC dan ACb. Biaya produksi pada masing-masing titik impasc. Mesin mana yang dipakai untuk produksi 2500 dan 3500 unit.

Product Design

Engineering Economics 98

6.1. Proses Pengambilan Keputusan

Dalam sistem produksi, fungsi dan peran yang harus dijalankan oleh manajer

adalah mengambil keputusan terhadap hal-hal yang berkaitan dengan alternatif-alternatif

tindakan yang harus dilaksanakan dalam proses produksi. Beberapa faktor yang ada

dalam kondisi riil-nya cenderung untuk menambahkan derajat kesulitan dan kompleksitas

dari keputusan yang harus diambil, semacam :

► Faktor ketidak-pastian mengenai kondisi yang akan datang, dimana hal ini

seringkali membawa kesulitan dalam bentuk penetapan potensi maupun kapasitas

produksi terpasang yang harus diselesaikan.

► Kebutuhan untuk memperhatikan berbagai macam kriteria yang harus dipenuhi

seperti kuantitas, kualitas, costs, dan sebagainya.

► Tekanan-tekanan yang berkaitan dengan kecepatan waktu pengambilan keputusan,

dimana seringkali hal ini akan menghasilkan keputusan yang tidak tepat/teliti dan

jauh di luar harapan yang ada.

Product Design


Adanya konflik-konflik yang terjadi dan yang timbul akibat keanekaragaman

pendapat atau pandangan/opini dari berbagai pihak yang dilibatkan dalam proses

pengambilan keputusan tersebut. Hal semacam ini terjadi akibat adanya perbedaan latar-

belakang maupun interest berbagai pihak didalam melihat permasalahan yang harus

dipecahkan/diputuskan.

Walaupun banyak kesulitan dan kendala yang harus dihadapi, rnanajemen tidak

bisa tidak harus melakukan studi, analisis, evaluasi dan dilanjutkan dengan pengambilan

keputusan. Setiap permasalahan yang dihadapi dan harus dipecahkan, terlebih dahulu

harus dianalisis dan dikembangkan altematif-alternatif kelayakannya (baik secara teknis

maupun ekonomis) untuk kemudian diputuskan yang paling layak untuk dipilih. Langkah

ini secara skematis bisa digambarkan sebagai berikut:

Gambar 6.1. Bagan Aliran Proses Pengambilan Keputusan Managerialuntuk Suatu Rancangan/Proyek Engineering

Pengambilan keputusan seharusnya selalu diawali dengan analisis kelayakan

teknis, untuk kemudian dilanjutkan dengan analisis ekonorninya. Permasalahan yang

berkaitan dengan aspek teknis merupakan pembahasan yang lebih menitik-beratkan pada

pada fungsi operasional (performans)/engineering (umumnya berupa hardware").

Secara prinsipil analisa ekonomi akan mencoba menjelaskan prinsip dan metoda

yang diperlukan untuk pengambilan keputusan tentang hal-hal yang berkaitan dengan

Pengembangan Alternatif-alternatif Rancangan Proyek

Pengambilan Keputusan untuk Alternatif yangTerbaik Ditinjau dari

► Kelayakan Teknis► Kelayakan Ekonomis

Analisis dan Evaluasi► Aspek Teknis► Aspek Ekonomis

Pengumpulan dan Pengolahan Data yang Diperlukan

Identifikasi dan Formulasi Permasalahan

Product Design


pemilikan ataupun keusangan "capital goods" suatu industri. Analisa ekonomis yang

diterapkan untuk ngevaluasi proyek-proyek engineering yang terlebih dahulu harus

mempertimbangkan faktor-faktor teknisnya dan selanjutnya snggunakan hasil analisis

tersebut sebagai dasar pengambilan nutusan lazim disebut sebagai analisa ekonomi

teknik (Engineering Economy Analysis).

Gambar 6.2. Blok Bangunan Proses Pengambilan Keputusan dalam Proyek Engineering

6.2. Siklus Aliran Uang (Cash Flow) dalam Proses Produksi

Dari bagan aliran uang (gambar 6.3) tampak jelas adanya hubungan yang erat

antara fungsi produksi, fungsi pemasaran dan penjualan dan fungsi pendanaan

(finansial). Proses produksi akan rnemerlukan biaya yang lebih besar dalam bentuk

modal investasi maupun biaya operasionalnya. Biaya yang harus disediakan tersebut

untuk memenuhi kebutuhan jangka panjang (Long-Term Capital) maupun jangka pendek

(Short-Term Capital). Long-Term Capital diperuntukan untuk pengadaan fasilitas-

fasilitas produksi (fixed assets) seperti mesin, peralatan/fasilitas produksi yang lainnya,

bangunan pabrik dan sebagainya yang besamya ditentukan berdasarkan biaya penyusutan

(Depreciation Cost) yang ditetapkan.

Disisi lain proses produksi juga rnemerlukan biaya operasional yang cenderung

bersifat rutin dan variabel; dimana besar kecilnya akan tergantung pada volume produksi

yang harus dicapai. Biaya operasional atau modal kerja (Working Capital) tersebut

meliputi biaya pengadaan bahan baku, tenaga kerja, energi dan lain-lain.

Product Design


Dari analisis aliran uang atau Cash Flow terlihat jelas bahwal sistem produksi

harus mampu mengkonversikan dana yang diinvestasikan baik dalam bentuk Long-Term

Assets ataupun modal kerja menjadi produk jadi ataupun jasa pelayanan yang mampu

memuaskan permintaan (demand) yang ada. Kelancaran proses produksi yaitu diukur

berdasarkan efektivitas, efisiensi maupun produktivitas kerja akan mampu memperlancar

siklus perputaran aliran uang (Cash Flow) yang ada. Tentu saja disini bukan hanya

tergantung kelancaran proses produksi; melainkan juga akan ikut ditentukan oleh

kelancaran proses pemasaran atau penjualan produl outputnya.

Gambar 6.3. Interaksi Fungsi Produksi dan Finansial dalamBentuk Aliran Uang (Cash Flow)

Begitu output berhasil dijual, maka terjadi sekali lagi proses transformasi dari

produk/jasa menjadi "uang tunai" (Cash) dalam bentuk penerimaan atau pembayaran

Keuntungan/Profit Biaya Operasional Investasi

Penerimaan/Income

Modal Kerja/Working Capital

Long Term CapitalAsset:: Mesin,bangunan,dll

Pajak Devidends Bhn Baku Tenaga Kerja Energi dll Modal/Depresiasi

PENE

RIMA

AN H

ASIL

PENJ

UALA

N/RE

VENU

ES

PROSES PRODUKSI

(Konversi uang dalam bentuk produk ataujasa pelayanan/service)

Jasa PelayananProduk jadi/Output

Inventories Sales/Penjualan

Product Design


(revenues), yang selanjutnya akan mengalir berikutnya kembali untuk berbagai macam

kebutuhan seperti investasi berikut untuk depresiasi ataupun kebutuhan menambah

kapasitas produksi (ekspansi); dan biaya operasional. Seandainya masih ada sisa

penerimaan — setelah dikurangi dengan total biaya produksi (Fixed Cost + Variable

Costs) — maka ini akan merupakan keuntungan (profit) perusahaan yang akan

dialokasikan untuk pajak dan dividends (keuntungan yang dibagikan ke pemilik sahamj

perusahaan).

6.3. Klasifikasi dan Struktur Biaya Produksi

Analisa ekonomi dalam sebuah engineering proposal akan memfokuskan pada

analisa biaya (costs analysis} yang harus dikeluarkan. Pemilihan alternatif ditekankan

pada proposal/ rancangan yang bisa memberikan biaya yang paling ekonomis, dengan

catatan disini aspek teknis ataupun fungsional dari masing-masing alternatif tersebut

relatif sama.

Agar bisa melaksanakan analisa dan evaluasi alternatif-alternatif yang berkaitan

dengan proyek-proyek engineering (produk, jasa, proses ataupun fasilitas kerja), maka

diperlukan kemampuan untuk bisa mengidentifikasikan jenis dan macam biaya yang ada.

Untuk memperjelas biaya-biaya yang harus dikeluarkan dalam kegiatan produksi, berikut

dijelaskan beberapa jenis biaya yang umum dijumpai:

■ Biaya Awal dan Operasional

Biaya awal (first cost) adalah biaya-biaya yang harus dikeluarkan pada awal sebelum

kegiatan produksi diselenggarakan. Biaya awal ini biasanya akan dipergunakan untuk

pembelian mesin (fasilitas produksi), instalasi, gedung dan sebagainya. Biaya awal

ini cenderung besar dan memiliki nilai strategis yang mencakup dimensi waktu

jangka panjang (long-term). Untuk memperoleh kembali modal yang ditanamkan

(investasi), maka hal tersebut bisa dilakukan melalui biaya penyusutan (depreciation

cost) yang besamya akan tergantung pada metode perhitungan depresiasi yang

diterapkan. Biaya awal dikeluarkan hanya sekali saja untuk setiap asset yang

ditanamkan. Selanjutnya biaya-biaya yang harus dikeluarkan secara rutin/periodik

akan diklasifikasikan dalam bentuk biaya Operasional dan perawatan (operating &

maintenance costs).

Product Design


■ Biaya Langsung dan Biaya Tidak Langsung

Biaya langsung (Direct costs) adalah biaya yang biasa diidentifikasikan secara

langsung dengan suatu proses produksi tertentu atau produk keluaran (production

output) yang dihasilkan. Sebagai contoh disini meliputi biaya-biaya material

langsung/ komponen, tenaga kerja langsung dan sebagainya. Disini besarya biaya

akan dapat dihitung secara detail untuk setiap unit output produk yang dibuat. Hal

yang sama, seperti energi, supplies, utilities dan overhead items lainnya memerlukan

biaya yang dapat dikaitkan langsung, dengan departemen atau fasilitas tertentu.

Selanjutnya untuk biaya tidak langsung (indirect costs) dalam hal ini tidak dapat

diidentifikasikan dengan proses ataupun output produk tertentu. Biaya yang harus

dikeluarkan untuk penerangan, AC, telepon, indirect material/ labor, dan sebagainya

dalam kasus ini tidaklah bisa dihitung secara detail untuk setiap unit output yang

dibuat.

■ Biaya Tetap (Fixed Cost) dan Biaya Tidak Tetap (Variabel Cost)

Dalam berbagai kasus pengambilan keputusan dengan memperhatikan biaya sebagai

salah satu tolok-ukurnya seringkali keputusan tersebut akan didasarkan pada volume

produksi yang harus dipenuhi dalam suatu periode tertentu. Berkaitan dengan analisis

ini perlu dikenal dan diidentifikasikan apa yang disebut dengan biaya tetap (fixed

costs) dan biaya tidak tetap/variable (variable costs).

Biaya-biaya yang berkaitan dengan pengoperasian fasilitas-fasilitas produksi dalam

suatu periode tertentu dimana besar biaya tersebut relatif tetap/konstan selama

aktivitas produksi tersebut berlangsung dan tidak perduli dengan jumlah atau volume

produksi yang dihasilkan dikenal sebagai biaya tetap atau fixed costs. Biaya- biaya

tersebut antara lain meliputi biaya penyusutan (depreciation cost), pajak, asuransi,

bunga pinjaman, sewa gudang/alat, indirect costs ataupun overhead costs lainnya.

Tidak perduli fasilitas produksi dioperasikan pada tingkatan jauh dibawah kapasitas

terpasangnya biaya produksi tersebut akan tidak berubah.

Besarnya biaya tetap tersebut akan ditentukan oleh ukuran (size) fasilitas produksi

terpasangnya. Perubahan-perubahan yang dilakuan lebih lanjut seperti expansi,

enambahan mesin, redesign/ pergantian tingkat teknologi produksi dan sebagainya

akan membawa ke arah perubahan besarnya biaya tetap per periode produksi.

Product Design


Selanjutnya biaya-biaya langsung seperti direct material costs, direct labor costs, dan

biaya pembungkusan (packaging) dalam hal ini besamya akan cenderung "tetap" per

unit outputnya. Biaya ini lazim disebut sebagai "unit variable costs" dimana secara

total biaya total variable costs ini besarnya akan sangat tergantung atau bervariasi

terhadap jumlah/volume produksi.

Total biaya produksi atau total costs merupakan jumlah total biaya tetap ditambah

dengan total biaya variabelnya.

Gambar 6.4 Penyajian Total Biaya Produksi

Secara sederhana struktur biaya produksi dengan memperhatikan semua biaya

yang terkait di dalam pembuatan suatu produk dalam industri manufactur adalah.

Gambar 6.5. Struktur Biaya Produksi

Catatan:

TotalSelling Cost/Revenues

DirectLabor Cost

DirectMaterial Cost

Profit &Taxes

TotalProduction

Cost

Sales &Distribution

Cost

Manufacturing

ProductionCost

GeneralExpenses

FactoryCost

FactoryExpenses

Prime Cost

Cos

t

Cos

t

Output Output

Fixed cost

Variable costFixed cost

Variable cost

Total costTotal cost

Product Design


General expenses dalam hal ini meliputi biaya-biaya engineering, administrasi/

manajemen, dan sebagainya.

Factories expenses dalam hal ini meliputi biaya yang dikeluarkan untuk semua alat,

penerangan, power supplies, indirect labor/material dan biaya overhead (fixed costs)

lainnya.

6.4. Analisa Titk Pulang Pokok (Break Even Point /BEP)

Analisis Titik Pulang Pokok merupakan analisis ekonomi yang umum

diaplikasikan dalam proses pengambilan keputusan. Dengan analisis ini, maka keputusan

mengenai berapa volume produksi harus dibuat agar suatu operasi produksi tetap

menguntungkan akan bisa ditetapkan. Analisis dibuat dengan mempertimbangkan unit-

unit biaya tetap (fixed costs), biaya variable dan harga (price) per unit produknya.

Gambar 6.6. Peta Break Even Point

BEP dapat diselesaikan dengan pendekatan-pendekatan;

1. Pendekatan persamaan

Penjualan(P) – Biaya Tetap(BT) – Biaya Berubah(BB) = Pendapatan Bersih(PB)

P – BT – BB = PB (6.1)

2. Pendekatan Marginal

Contributuon-Margin (CM) = P – BB

Product Design


CM per unit = Harga jual per unit – biaya berubah per unit

Jumlah unit (x) yang harus terjual agar BEP tercapai,

unitperCM

PBBTx

(6.2)

3. Pendekatan grafis

Asumsi; fungsi penjualan dan biaya adalah linier.

Contoh:

Ogah membeli roket mainan dengan harga Rp. 500,00 per unit dan ia dapat

mengembalikan semua roket mainan yang tidak terjual. Mainan tersebut akan dijualnya

dengan harga Rp. 900,00 per unit, dan untuk menjualnya ia menyewa sebuah tempat

dengan harga sewa Rp. 200.000,00 tanpa pajak. Berapa banyak mainan yang harus

terjual agar ia mendapat kembali modalnya?

Solusi

Cara 1. Pada Break Even Point, pendapatan bersih = 0, misalnya untuk BEP unit yang

terjual adalah x

P = BT + BB + PB

900x = 200.000 + 500x + 0

x = 500 unit

Dengan total penjualan = Rp. 450.000

Cara 2. CM per unit = harga jual/unit – biaya berubah/unit

= Rp. 900 – Rp. 500 = Rp. 400

unitunitperCM

PBBTx 500

400

0000.200

Cara 3.

Pada BEP,

Penjualan = biaya total

900x = 200.000+500x

x = 500 unit

Total biaya = 200.000 + 500x

Penjualan = 900x

500 Unit (x)

Rp

(rib

u)

200

Product Design


Soal

Jika pada soal di atas, Ogah menginginkan pendapatan bersih 20% dari penjualan,

berapa roket mainan yang harus terjual.

6.4.1. Asumsi Penjualan Straight Line

Jika F = biaya tetap, V = biaya berubah, x = jumlah barang yang diproduksi

Maka,

C = biaya untuk suatu keluaran x

= F + Vx (6.3)

V adalah slop dari C karena dC/dx = V. Kadang-kadang F dan V tidak diketahui

secara explisit dan harus dihitung dari 2 nilai C. Dengan asumsi fungsi merupakan

straight line dan jika diketahui total C1 untuk kuantitas x1 dan C2 untuk x2, maka dari

geometri pada gambar 6.7 diperoleh,

22

1112

12

VxCF

VxCFxx

CCV

(6.4)

●

●

Unit

Cost

F

Vx1

Vx2

(x2– x1)

(C2 – C2)

(x2,C2)

(x1,C1)

Product Design


Gambar 6.7. Geometri dari 2 fungsi C yang diketahui

Contoh soal

Diketahui suatu fungsi biaya adalah linier. Jika dibuat 2000 unit, biaya totalnya Rp.

9.000.000, jika dibuat 4400 unit buaya totalnya Rp. 12.600.000. Tentukan biaya tetap

dan biaya berubah, dan total biaya untuk membuat 5400 unit?

Solusi

unitRpxx

CCV /1500

20004400

000.000.9000.600.12

12

12

F = C1 – Vx1 = 9.000.000-(1500)(2000) = Rp 6.000.000

C = F + Vx , untuk 5400 unit

C = 6.000.000 + (1500)(5400) = Rp 14.100.000

6.4.2. Membandingkan 2 Alternatif Biaya

Contoh

Suatu pabrik memiliki 2 mesin. Biaya pada masing-masing mesin untuk

memproduksi suatu produk Q adalah,

Biaya Mesin A Mesin B

Biaya tetap (Rp)

Biaya berubah(Rp/unit)

1.200.000

750

2.000.000

500

Tentukan

a. Titik impas dan biaya produksi pada titik impas

b. Mesin mana yang dipakai untuk produksi 2000 unit dan 3500 unit.

Solusi

Rp(juta)

CB = 2.000.000+500x2

1

CA= 1.200.000 + 750x

xb

Product Design


a. 1.200.000 + 750xb = 2.000.000 + 500xb

xb = 3200 unit (titik impas)

Cb = 2.000.000 + 500 (3200) = Rp. 3.600.000

b. Untuk produksi 2000 unit dipilih mesin A

Untuk produksi 3500 unit dipilih mesin B

Soal 1.

Perusahaan mebel Dang Ding Dung menghasilkan kursi dengan data sbb:

Biaya tetap : Rp. 4000.000/thn

Biaya berubah : Rp. 20.000/kursi

Kapasitas produksi : 20.000 kursi/thn

Harga jual : Rp. 100.000/kursi

Tentukan:

a. BEP dalam jumlah kursi

b. Berapa jumlah kursi yang harus diproduksi untuk memperoleh laba Rp.

500.000/thn.

a. Biaya produksi pada masing-masing titik impas

b. Mesin mana yang dipakai untuk memproduksi 2500 dan 3500 unit produk

Soal 2.

Suatu fingsi biaya adalah straight line dan diketahui, jika dibuat 2000 barang

biaya totalnya Rp. 8.000.000, dan jika dibuat 4000 barang biaya totalnya Rp. 12.000.000.

Hitung:

a. Biaya tetap dan biaya berubah

b. Biaya untuk membuat 5500 barang

c. Jika harga jual barang Rp. 5100 per unit, tentukan berapa jumlah barang yang

harus terjual untuk mendapatkan keuntungan 25% dari total penjualan.

d. Jika pada soal b, semua barang laku terjaual, tentukan berapa harga jual per

unitnya jika keuntungan yang diperoleh 25 % dari total penjualan.

Soal 3.

Suatu fungsi biaya ditentukan oleh C = A + Bx + Cx2

Tiga pasang titik diketahui:

Product Design


Jumlah x (unit) X1= 60 X2 =100 X3 = 200

Biaya total (Rp) C1=10.400 C2 = 16.000 C3 = 37.000

Tentukan:

a. Koefisien A,B dan C.

b. Hitung marginal akan biaya perubahan per unit

c. Biaya berubah dan biaya total untuk membuat 150 unit produk

Soal 4.

Suatu pabrik mempunyai 3 set mesin dengan rincian biaya sbb:

Biaya Mesin A Mesin B Mesin C

Tetap (Rp) 2.400.000 4.000.000 5.000.000

Berubah (Rp/unit) 1.500 1.000 800

Tentukan:

c. Titk impas antara AB, BC dan AC

d. Biaya produksi pada masing-masing titik impas

e. Mesin mana yang dipakai untuk produksi 2500 dan 3500 unit.

6.5. Penyusutan Nilai Ekonomis Suatu Aset (Depreciation)

Secara definitif penyusutan/depresiasi bisa dinyatakan sebagai berkurangnya nilai

(value) dari suatu "physical assets" seperti mesin, peralatan produksi, bangunan pabrik,

dan lain-lain dengan bertambahnya unsur pemakaian assets tersebut. Dalam hal ini,

penyusutan bisa diklasifikasikan dalam bentuk :

► Penyusutan fisik (physical depreciation)

► Penyusutan rungsi kerja (functional depreciation)

► Penyusutan nilai ekonomis/akuntansi (accounting depreciation)

Penyusutan fisik diartikan sebagai berkurangnya bentuk/ ukuran ataupun dimensi

fisik dari assets karena pemakaian. Contoh sederhana dalam hal ini bisa dilihat pada

keausan yang terjadi pada bantalan (bearing) yang timbul akibat gesekan, merdpisnya

tebal pipa-pipa ketel akibat korosi, dan sebagainya. Dampak dari penyusutan fisik ini

akan bisa menyebabkan penurunan kemampuan/ ataupun fungsi kerja dan asset tersebut.

Product Design


Selanjutnya dengan penyusutan fungsi akan diartikan sebagai berkurangnya

fungsi kerja dan kegunaan dari suatu assets, dimana dalam hal ini bukan disebabkan

adanya penurunan kemampuan fisik/ melainkan karena adanya perubahan permintaan/

kebutuhan (demand), sehingga secara teknis maupun ekonomis asset tersebut tidak layak

lagi diaplikasikan. Sebagai contoh, penurunan teknologi baru yang menyebabkan

peralatan produksi maupun dioperasikan secara otomatis akan menyebabkan peralatan

yang lama menjadi tidak ekonomis lagi untuk dioperasikan.

Assets sebuah pabrik — dengan berbagai macam bentuknya seperti mesin, alat/

bangunan pabrik, peralatan material handling, sarana transportasi dan sebagainya —

adalah unit modal/kapital yang akan berkurang nilai ekonomisnya (harga jual) seiring

dengan periode waktu pengoperasiannya. Penyusutan akuntansi (accounting deprecation)

akan menganalisa berkurangnya nilai tersebut menurut ukuran nilai uang (Rp).

Pembahasan mengenai permasalahan penyusutan atau depresiasi selanjutnya akan lebih

ditekankan pada penyusutan tipe ini. Besarnya biaya penyusutan (depreciation cost)

setiap tahun diperhitungkan sebagai bagian dari biaya total produksi untuk tahun yang

bersangkutan. Semakin besar biaya depresiasi ditetapkan, menyebabkan keuntungan

(profit) yang bisa diperoleh menjadi mengecil. Hal ini bisa dilihat dalam bagan aliran

uang (cash flow) yang telah diuraikan terdahulu.

Perlu ditekankan bahwa dengan penyusutan, maka hal ini akan memberikan

alternatif untuk memperoleh kembali investasi yang dikeluarkan untuk semua

asset/fasilitas produksi dan selanjutnya pengembalian tersebut akan bisa dimanfaatkan

untuk keperluan ekspansi atau pembelian asset baru.

Untuk menetapkan besarya biaya depresiasi, ada 4 (empat) metoda yang umum

diaplikasikan, yaitu :

1. Metoda penyusutan garis lurus (straight-line depreciation method).

2. Metoda penyusutan jumlah-digit-tahun (sum-of-the year digits depreciation method).

3. Metoda penyusutan keseimbangan menurun (declining balance depreciation method).

4. Metoda penyusutan dana berkurang (sinking-fund depreciation method).

Sebelum perhitungan biaya penyusutan bisa dilaksanakan terlebih dahulu harus bisa

diperoleh data yang berkaitan dengan :

Biaya awal (harga + biaya instalasi) dari asset (P)

Product Design


Estimasi nilai jual asset pada tahun ke-N atau lazim disebut sebagai "salvage

value" (S).

Umur produktif yang menunjukkan lamanya assets tersebut ingin dioperasikan

secara ekonomis (N).

Berdasarkan perhitungan biaya depresiasi, selanjutnya akan bisa ditetapkan

besarya nilai buku (Book Value) dari asset pada tahun tertentu. Nilai suatu asset pada

akhir periode tahun tertentu, besamya sama dengan nilai buku pada awal tahun

sebelumnya dikurangi dengan biaya depresiasi pada periode tahun tersebut. Nilai buku

dari i asset pada akhir tahun ke-N dalam hal ini sama dengan nilai salvage-valuenya (S).

6.5.1. Metode Penyusutan Garis Lurus (Straight-Line Depreciation Method)

Metode ini memberikan kemungkinan untuk menyusutkan nilai suatu assets pada

laju yang konstan selama periode penyusutan berlangsung. Formulasi penetapan biaya

depresiasi dapat dinyatakan sebagai berikut:

)(1

SPN

AD (6.5)

dimana:

P = Biaya awal (RP)

S = Salvage Value (Rp)

N = Periode tahun depresiasi

Contoh:

Nilai awal suatu asset adalah sebesar Rp .40.000.000,- dan estimasi salvage

valuenya Rp.10.000.000,-. Periode penyusutan ditetapkan selama 5 tahun.

Dari data tersebut di atas, maka biaya depresiasi dan nilai buku untuk setiap tahunnya

dapat ditunjukkan dalam tabel 6.1. dan gambar grafik 6.7 berikut ini:

Tabel 6.1. Aliran Uang (Cash Flow) Suatu Asset yang DisusutkanMenurut Metode Straight-Line

TahunBiaya Depresiasi

per tahun

Nilai Buku

pada akhir tahun

0

1

-

Rp. 6.000.000,-

Rp. 40.000.000,- (P)

Rp. 34.000.000,-

Product Design


2

3

4

5

Rp. 6.000.000,-

Rp. 6.000.000,-

Rp. 6.000.000,-

Rp. 6.000.000,-

Rp. 28.000.000,-

Rp. 22.000.000,-

Rp. 16.000.000,-

Rp. 10.000.000,-

)000.000.10.000.000.40.(5

1RpRpAD = Rp. 6.000.000

Gambar 8.7. Grafik Penyusutan Asset dengan Metode Straight-Line

6.5.2. Metode Penyusutan Asset dengan Metode Sum of Year Digit (SOYD)

Metode ini akan menghitung besarnya biaya penyusutan (depresiasi) pada satu

tahun tertentu berdasarkan rasio digit tahun yangbersangkutan dengan jumlah digit

tahun-tahun (sum-of-year digit) dimana periode depresiasi berlaku. Metode SOYD akan

memberikan |iemungkinan nilai suatu asset akan terus berkurang pada laju ipengurangan

tertentu. Besarnya biaya depresiasi dapat dihitung berdasarkan formulasi sebagai berikut:

)(...211 SP

N

NAD

)(...21

12 SP

N

NAD

(6.6)

)(...213 SP

N

NAD

Dimana SOYD ditunjukkan dalam bentuk penjumlahan digit tahun yaitu (1+2+….N).

Dengan contoh soal yang sama, maka biaya depresiasi per tahun dapat dihitung sebagai

berikut:

Product Design


000.000.10.)000.000.10000.000.40(54321

51 RpAD

000.000.8.)000.000.10000.000.40(54321

42 RpAD

000.000.6.)000.000.10000.000.40(54321

33 RpAD

000.000.4.)000.000.10000.000.40(54321

24 RpAD

000.000.2.)000.000.10000.000.40(54321

15 RpAD

6.5.3. Metode Penyusutan Keseimbangan Menurun (Declining Balance DepreciationMethod)

Metode DB ini akan menghasilkan biaya depresiasi dalam jumlah besar pada

tahun-tahun awal dan selanjutnya menurun cepat pada periode tahun berikutnya.

Besamya penyusutan dalam hal ini dihitung berdasarkan prosentase tertentu/tetap

terhadap nilai buku dari asset pada tahun sebelum depresiasi tersebut dikehendaki.

Formulasi perhitungan biaya depresiasi tahunan dalam hal ini dinyatakan seperti berikut:

))((% 1 nBVRADn (6.7)

dimana:

%R = Prosentase penyusutan yang dikehendaki per tahun

BVn-1 = nilai buku pada tahun ke n-1 (n = 1,2,3,….N)

Sebagai contoh, dari persoalan yang lalu bilamana sekarang dikehendaki biaya

penyusutan ditetapkan berdasarkan metode DB dan prosentase penurunan tetap (R)

Gambar 6.8.

Grafik Penyusutan Asetdengan metode SOBY

Product Design


diputuskan sebesar 25% per tahun, maka biaya penyusutan untuk setiap tahunnya dapat

dihitung dan dilihat dalam tabel 6.2. dan gambar 6.9. berikut ini:

Tabel 6.2. Aliran Uang (Cash Flow) Suatu Asset yang Disusutkan Menurut Metode D.B.

Tahun Biaya Depresiasi per tahunNilai Buku pada

akhir tahun0

1

2

3

4

5

-

0.25 x Rp 40.000.000,- = Rp 10.000.000,

0.25 x Rp 30.000.000,- = Rp 7.500.000

0.25 x Rp 22.500.000,- = Rp 5.625.000,-

0.25 x Rp 16.875.000,- = Rp 4.218.750,-

(Rp 12.656.250 - Rp 10.000.000) = Rp 2.656.250

Rp. 40.000.000,-(P)

Rp. 30.000.000,-

Rp. 22.000.000,-

Rp. 16.000.000,-

Rp. 12.000.000,-

Rp. 10.000.000,-(S)

Catatan : Biaya depresiasi untuk periode tahun ke-5 dalam hal ini tidak mengikutiformulasi/ metode yang ditetapkan, karena dalam hal ini terikat dengan nilaiestimasi salvage-value sebesar Rp.10.000.000,-. Disini karena berupa"pengurangan", maka jalur kurva depresiasi akan berupa garis lurus (straight-line).

Gambar 8.9. Grafik Penyusutan Asset dengan Metode DB

Dalam metode D.B. penetapan prosentase penyusutan (% R) yang didasarkan

pada estimasi akan menyebabkan ketidak-sesuaiannya depresiasi dengan nilai salvage

dari asset pada akhir tahun periode penyusutan. Agar tepat, maka penetapan % R dalam

hal ini bisa ditetapkan menurut formulasi (tidak lagi sekedar diestimasikan) seperti

berikut:

Product Design


%100)/1(% xPSR n (6.8)

Dengan demikian, dalam kasus di atas maka nilai %R adalah:

%22,24%100)000.000.40

000.000.101(% 5 xR

6.5.4. Metoda Penyusutan Dana Berkurang (Sinking-Fund Depreciation Method)

Berbeda dengan metode-metode sebelumnya, pada metode sinking-fund (SF) ini,

nilai suatu asset akan berkurang dengan laju penyusutan yang terus bertambah besar.

Dalam metode SF ini adanya bunga (interest) bank akan ikut dipertimbangkan sebagai

konsekuensi perubahan nilai uang sesuai dengan fungsi waktu (Time Value 'Money).

Berdasarkan metode SF ini, maka biaya penyusutan setiap tahun adalah jumlah total dari

besarnya nilai asset yang ditanamkan dalam "Sinking-Fund" pada akhir tahun dari jumlah

bunga yang diperoleh selama tahun asset.

Sebagai contoh, dari kasus yang dipergunakan dalam perhitungan yang lalu bilamana

sekarang ditetapkan bunga (interest) = 20% per tahun; maka jumlah uang yang

ditanamkan dalam "Sinking-Fund" pada akhir setiap tahun dapat dihitung sebagai

berikut:

SF = (P - S) (A/F, 20%, 5 tahun)

= (Rp 40.000.000 - Rp 10.000.000) (0.13438)

= Rp 4.031.400,-

Nilai (AF, 20%, 5 tahun) disebut sebagai "Sinking-Fund Factor" yang besamya

(0.13438) dapat dilihat dalam tabel compound interest atau formulasi khusus.

Dengan memperhatikan besarnya bunga (interest) yang ada, maka biaya penyusutan

untuk setiap tahun akan dapat dihitung sebagai berikut:

AD1 = Rp4.031.400,-

AD2 = Rp 4.031.000,-+ 20% x Rp 4.031.400,-

= Rp4.837.600,-

AD3 = Rp 4.031.000,- + 20% (Rp 4.031.400,- + Rp 4.837.600)

= Rp5.805.200,-

AD4 = Rp 4.031.000,- + 20% (Rp 4.031.400,- + Rp 4.837.600 + Rp 5.805.200,-)

Product Design


= Rp. 6.966.300,-

AD5 = Rp 4.031.000,- + 20% (Rp 4.031.400,- + Rp 4.837.600 +Rp 5.805.200,- + Rp.

6.966.300,-)

= Rp. 8.359.500,-

Selanjutnya biaya penyusutan dan nilai tambahan buku untuk setiap tahunnya

dapat dilihat dalam tabel 6.3. dan gambar 6.10. berikut ini:

Tabel 6.3. Aliran Uang (Cash Flow) Suatu Asset yang DisusutkanMenurut Metode Sinking-Fund

Tahun Biaya Depresiasi 'per tahun Nilai Buku pada akhir tahun

0

1

2

3

4

5

-

Rp. 4.031.400,-

Rp. 4.837.600,-

Rp. 5.805.200,-

Rp. 6.966.300,-

Rp. 8.359.500,-

Rp. 40.000.000,- (P)

Rp. 35.968.600,-

Rp. 31.131.000,-

Rp. 25.325.800,-

Rp. 18.359.500,-

Rp. 10.000.000,- (S)

Gambar 6.10. Grafik Penyusutan Asset dengan Metode Sinking-fund

TUGAS

Kerjakan soal-soal di bawah ini:

1. Apa yang dimaksud dengan Biaya Awal dan Operasional?

Product Design


2. Kenapa suatu asset mengalami depresiasi ?

3. Apa yang dimaksud dengan direct costs. Berikan contoh.

4. Diketahui Total Biaya Tetap = Rp. 90.000.000.000,-/th

Total Biaya Variable = Rp. 192.000.000,-/th

Jumlah produk yang dibuat/dijual adalah 12.000 unit/th

Total penerimaan hasil penjualan tersebut Rp. 24.000.000,-

Apakah perusahan tersebut untung atau rugi?

5. Sebuah mesin dibeli seharga Rp. 15.000.000,-pada saat sekarang dan

diestimasikan memiliki nilai jual kembali sebesar 10% dari harga pembeliannya

untuk 5 tahun kemudian. Untuk interest rate sebesar 18%, maka hitunglah biaya

depresiasi setiap tahunnya dan nilai buku setiap akhir tahun yang bersangkutan

dari mesin tersebut dengan menggunakan metode:

a. Straight line depreciation method

b. Sinking fund depreciation method

c. Double declining balance method

Product Design

Daftar Pustaka 119

DAFTAR PUSTAKA

[1] Atila Ertas, Jesse C. Jones, 1993, The Engineering Design Process, John Wiley &Sons, Inc, New York.

[2] Charles E. Wilson, 1997, Computer Integrated Machine Design, Prentice Hall,New Jersey Colombus, Ohio.

[3] David Inwood, Jean Hammond, 1995, Pengembangan Produk, PT PustakaBinaman Pressindo, Jakarta.

[4] Elwood S. Buffa, Rakesh K. Sarin, 1996, Manajemen Operasi & ProduksiModern, Jilid 1, Edisi Kedelapan, Binarupa Aksara, Jakarta.

[5] Elwood S. Buffa, Rakesh K. Sarin, 1996, Manajemen Operasi & ProduksiModern, Jilid 2, Edisi Kedelapan, Binarupa Aksara, Jakarta.

[6] H.W.Kwari, 2000, AutoCAD 3 Dimensi, Elex Media Komputindo, Gramedia,Jakarta.

[7] Jasbir S. Arora,1989, Introduction to Optimum Design, McGraw Hill, InternationalEdition, Singapure.

[8] Karl T. Ulrich, Steven D. Eppinger, 2001, Perancangan dan PengembanganProduk, Salemba Teknika, Jakarta.

[9] Mike Baxter, 1992, Product Design, Chapman & Hall, London.

[10] Sriati Djaprie, 1990, Metalurgi Mekanik, Erlangga, Jakarta.

[11] Sofi Ansori, AutoCAd – Tip & Trik, 2002, Elex Media Komputindo, Gramedia,Jakarta.

[12] T. Hani Handoko, 1991, Dasar-Dasar Manajemen Produksi dan Operasi, BPFE,Yogjakarta.

OLEH DEWA NGAKAN KETUT PUTRA NEGARA,ST,MSc.

Documents

Transcript of OLEH DEWA NGAKAN KETUT PUTRA NEGARA,ST,MSc.