PENERAPAN METODE INTEGER PROGRAMMING PADA PENJADWALAN PRODUKSI MAKE TO ORDER DENGAN MESIN

PARALEL(Studi Kasus: Bengkel Umum Unit III, PT. Gudang Garam,Tbk.)

Dosen Pembimbing:

Prof. Dr. Ir. Suparno, MSIE.

SIDANG TUGAS AKHIR

Oleh:

Triyono Priyosaputro

2506 100 102

Latar Belakang

Kebijakan inventory spare part mesin & fasilitas perusahaan

Melakukan produksi sendiri di Bengkel

Umum Unit III yang bersifat make to order

Sifat kedatangan yang sewaktu-waktu dengan variasi jenis

dan jumlah yang tinggi

Tidak sedikit terjadi keterlambatan dalam penyelesaian order

Pendekatan optimasi untuk penjadwalan

produksi yang optimal

Integer Programming

Perumusan Masalah

Bagaimana menerapkan konsep optimasi yakni integer

programming untuk kasus penjadwalan make to order

mesin paralel multiperiode agar jumlah keterlambatan

(number of tardy) dan total waktu keterlambatan (total

tardiness) pesanan yang berupa spare part bisa

minimum sehingga time to repaire untuk mesin-mesin

perusahaan yang rusak tidak mengalami kendala

Tujuan Penelitian

Menerapkan konsep integer programming untuk kasuspenjadwalan make to order mesin paralel multiperiode agardidapatkan hasil yang optimal.

Meminimumkan jumlah pesanan yang terlambat (number oftardy) dan total waktu keterlambatan (total tardiness) melalui penjadwalan yang tepat.

Ruang Lingkup Penelitian

Batasan

1. Order yang dijadwalkan hanya order yang berasal dari bagianproduksi sedangkan yang non-prosuksi tidak.

2. Data order yang digunanakan dalam penelitian ini adalah dataorder pada bulan Desember 2009.

3. Tidak menjadwalkan order yang membutuhkan urutan prosesulang pada mesin.

Asumsi

1. Selama dilakukan penelitian, mesin-mesin yang ada dapat berjalan normal (tidak terjadi kerusakan atau perbaikan) dan bahan baku yang dibutuhkan tersedia dan tidak kurang dalam jumlahnya.

2. Order yang yang diterima dapat diproses lebih dari satu periodepenjadwalan (multiperiode).

3. Satu mesin dipegang oleh satu operator dan selama penelitian ini tidak terdapat pekerja yang lembur.

4. Waktu set up mesin dan waktu transfer order selama proses ditiadakan.

Manfaat Penelitian

Diperoleh penjadwalan produksi pada sistem produksi maketo order mesin paralel multiperiode dengan pendekataninteger programming agar hasil yang didapat adalah solusiyang optimal.

Diperoleh sistem penjadwalan yang mampu meminimalkannumber of tardy job dan total tardiness yang erathubungannya dengan ketepatan penyelesaian order yangsesuai due date dan time to repaire mesin yang di prosesspare part-nya.

Tinjauan Pustaka

Sistem Produksi•Berdasarkan Proses Operasi

1.Proses Produksi Discrete

2.Proses Produksi Continous

•Berdasarkan Tujuan Operasinya1.Make To Stock (MTS)

2.Make To Order (MTO)

3.Assembly To Order (ATO)

4.Engineering To Order (ETO)

•Berdasarkan Aliran Proses dan Variasi Produk.1.Flow Shop

2.Continous

3.Job Shop

4.Batch

5.Proyek

Next..

Kriteria-kriteria keberhasilan dalam penjadwalan:

1. Rata-rata waktu alir (mean flow time)

2. Makespan, yaitu total waktu proses yang dibutuhkan untuk

menyesuaikan suatu kumpulan job

3. Rata-rata keterlambatan (mean tardiness)

4. Jumlah mesin yang menganggur

5. Jumlah persediaan

6. Jumlah job yang terlambat

7. Total keterlambatan

Istilah-istilah yang sering digunakan dalam penjadwalan

produksi:

•Processing time (waktu proses)

•Due date (batas waktu)

•Lateness (kelambatan)

•Tardiness (ukuran kelambatan)

•Slack (kelonggaran)

•Completion time (waktu

penyelesaian)

•Flow time (waktu alir)

Next..

• Metode Penjadwalan

• Metode Optimasi

Integer programming

Branch and Bound

• Metode Heuristic

SPT, FCFS, EDD, MWKR, dan sebagainya

• Metode Metaheuristic

TS, PSO, GA, dan sebagainya

Penelitian-penelitian sebelumnya

Pengarang Judul Penelitian Content

William Goenardi

(2008)

Penjadwalan Produksi

untuk Proses Produksi

Buku PAD dengan Integer

Programming

Hanya betujuan untuk

meminimalkan

completion time

Anggunsatria

Nurhikmawan

(2008)

Perencanaan dan

Penjadwalan Produksi

Multiproduct dengan

Metode Hierarchical

Production Planning

(HPP) pada Sistem

Produksi Batch

Penerapan programa

integer pada sistem

batch

Metode PenelitianMulai

Pengamatan dan Kunjungan

Lapangan

· Observasi objek (lantai produksi)

· Proses produksi

· Sistem penjadwalan

Identifikasi dan Perumusan Masalah

· Menentukan masalah yang

diambil dari hasil pengamatan

· Optimasi penjadwalan produksi

Penentuan Tujuan Penelitian

Meminimasi jumlah keterlambatan

order dan meminimasi total

keterlambatan pesanan komponen agar

penyediaannya bisa tepat waktu

Tinjauan Pustaka

· Teori-teori yang dijadikan landasan

· Penelitian-penelitian yang sejenis

yang pernah dilakukan sebelumnya

· Informasi-informasi terbaru yang

berkaitan dengan masalah

penelitian

A

Next..

Akhir

Pengumpulan Data

· Data job order yang terdiri dari

jenis produk, spesifikasi produk,

jumlah dan due date.

· Data mesin produksi

Penyusunan Model Matematis

· Integer Programming Model

Running Software LINGO

· Penyelesaian formulasi

Analisa Hasil

Kesimpulan dan

Saran

Membandingkan

Performa Model dengan

Kondisi Aktual

Tidak

Ya

A

Sistem Produksi bagian Bengkel Umum Unit III• PT. Gudang Garam Tbk. beroperasi tiap minggunya mulai hari Senin

sampai hari Sabtu dengan jam kerja untuk hari Senin sampai dengan

hari Jumat yaitu 8 jam termasuk didalamnya satu jam istirahat dan 5

jam kerja khusus untuk hari Sabtu.

• Kegiatan utama dari Bengkel Umum Unit III ini terhadap komponen,

peralatan maupun spare part di perusahaan antara lain:

1. Proses modifiksai, yaitu komponen, peralatan maupun spare part

dengan maksud agar produk yang dipesan tersebut dimodif agar

sesuai spesifikasi yang diinginkan.

2. Proses repaire, produk yang dipesan hanya mengalami proses

perbaikan jadi tidak dilakukan proses pembuatan dari material

bahan baku hingga produk jadi, biasanya proses ini

menyempurnakan komponen, peralatan maupun spare part yang

rusak agar berfungsi kembali dengan baik.

3. Proses pembuatan, memesan produk yang diproses mulai raw

material hingga finishing product. Biasanya untuk produk yang

diinginkan desain bisa diperoleh melalui contoh produk yang sudah

ada, hasil rancangan atau desain dari biro teknik yang ada di

Bengkel Umum Unit III maupun desain dari pihak pemesan.

Sistem Penjadwalan dan Mesin

• Penjadwalan pada Bengkel Umum Unit III ini memiliki aturan yaitu first in first

serve. Namun pada kenyataannya apabila terdapat suatu order dengan due

date yang pendek atau dengan kata lain range kedatangan order dengan due

date-nya berdekatan maka diprioritaskan order tersebut untuk dikerjakan

terlebih dahulu meskipun datangnya tidak paling awal.

• Dengan variasi order memiliki karakteristik yang berbeda baik desain maupun

prosesnya maka setiap order yang datang tersebut akan memiliki kebutuhan

untuk diproses pada tiap mesin yang berbeda-beda namun sebenarnya untuk

semua proses yang harus dilakukan untuk semua order yang datang tersebut

memiliki urutan pengerjaan yang hampir sama pada mesin-mesin produksi

yang ada di bagian ini. Urutan yang dimaksud adalah proses pemotongan,

proses las, proses bubut kecil atau besar, frais, dan gerinda. Tetapi disini

memungkinkan untuk urutan tersebut dilewati sehingga ada proses yang

memang tidak dibutuhkan oleh suatu order.

Tabel Jenis Mesin, Jumlah dan Kapasitas yang Dioperasikan Pada Bulan Desember 2009

Identifikasi Produk atau Order Amatan

• Untuk objek penelitian berasal dari bagian Threshing Tembakau, Clove

Processing, Divisi Teknik Pengolahan dan Bagian Teknik Kemasan

dengan alasan merupakan bagian penting yang berhubungan langsung

dengan sistem produksi utama perusahaan

• Dalam pengamatan tiap order, terdapat atribut berupa waktu

kedatangan, due date, size per order, minimum batch, proses yang

dibutuhkan.

• Berikut jumlah pesanan yang ada pada bulan Desember dari empat

lembaga.

Pengolahan Data

• Untuk penelitian ini menggunakan dua model integer

programming dengan fungsi tujuan:

1. Meminimalkan jumlah pesanan yang terlambat (min number

of tardy)

2. Meminimalkan total keterlambatan (min total tardiness)

• Model yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengacu

pada model integer programming yang telah dikembangkan

oleh Sawik (2005).

Hasil Output Model 1 (min number of tardy)

• Jumlah order yang terlambat sebanyak 2 buah

Penugasan Mesin

Keterangan:

Seksi 1 : seksi potong

Seksi 2 : seksi las

Seksi 3 : seksi bubut kecil

Seksi 4 : seksi bubut besar

Seksi 5 : seksi frais

Seksi 6 : bagian gerinda.

Hasil Output Model 2 (min total tardiness)

• Total keterlambatan adalah 2 periode

Penugasan Mesin

Keterangan:

Seksi 1 : seksi potong

Seksi 2 : seksi las

Seksi 3 : seksi bubut kecil

Seksi 4 : seksi bubut besar

Seksi 5 : seksi frais

Seksi 6 : bagian gerinda.

Perbandingan Performa Aktual dengan Model

• Maka dari data perbandingan performansi antara model dengan kondisi

aktual, dapat dilakukan penarikan hasil mengenai presentase perbaikan

• Presentase perbaikan dalam hal meminimasi jumlah job yang terlambat

Presentase perbaikan = (9-2)/9.100%

= 77%

• Presentase perbaikan dalam hal meminimasi total keterlambatan

Presentase perbaikan = (22-2)/22.100%

= 90%

Analisis Kondisi Perusahaan Amatan

• Untuk mendefinisian sistem yang ada di perusahaan, sehingga data

dan metode yang digunakan dalam penelitian sesuai dengan keadaan

realita di perusahaan. Dan model yang disusun tidak terjadi kesalah

pahaman.

• Bagian yang dijadikan objek memiliki sistem operasinya Make To

Order. Dimana produk yang dipesan mempunyai spesifikasi bentuk

sesuai dengan pesanan konsumen, ditandai dengan tidak

ditemukannya spesifikasi produk yang sama di setiap produk yang

dipesan oleh pemesan. Karena memiliki spesifikasi yang berbeda-beda

menyebabkan setiap produk membutuhkan proses yang berbeda-beda

pula.

• Dengan penyusunan mesin-mesin produksi secara parallel, hal ini

bertujuan agar dengan banyaknya order yang datang dalam hal jumlah

maupun karakteristiknya mampu meminimalkan waktu tunggu sebab

apabila satu mesin yang dipegang oleh satu operator dalam satu seksi

sedang bekerja maka mesin lain dalam satu seksi yang sama dapat

memproses order yang datang tersebut.

• Selain itu dengan penyusunan mesin seperti ini menguntungkan dalam

hal mempercepat proses produksi yaitu apabila terdapat suatu order

sengan jumlah yang besar maka dengan susunan mesin seperti ini

memungkinkan order tersebut dibagi-bagi ke mesin-mesin yang ada.

Analisis Produk Amatan

• Penentuan order amatan harus bisa mempresentasikan permasalahan

yang terjadi di perusahaan dan tentunya nantinya bisa diharapkan untuk

membantu penyelesaian masalah yang terjadi. Dalam penelitian ini order

yang dijadikan amatan adalah dibatasi pada order yang berasal dari

bagian produksi khususnya bagian Threshing Tembakau, Clove

Processing, Divisi Teknik Pengolahan, dan Teknik Kemasan. Hal ini

dilakukan sebab bagian-bagian tersebut merupakan beberapa bagian

yang berhubungan langsung dengan proses produksi utama perusahaan

jadi bisa disimpulkan bahwa bagian-bagian tersebut merupakan bagian

yang sangat utama dan penting

• Alasan pemilihan order amatan harus sesuai dengan fungsi tujuan dari

penelitian ini, yaitu untuk meminimumkan jumlah order yang terlambat

(number of tardy) dan meminimumkan total keterlambatan (total

tardiness).

• Data tentang order dengan due date digunakan untuk mengetahui

lamanya waktu yang dimiliki oleh perusahaan untuk menyelesaikan

semua order yang datang dari pemesan. Keuntungan yang dimiliki

dengan mengetahui due date produk adalah dapat dilakukannya suatu

perencanaan produksi dan penjadwalan produksi untuk memenuhi order

dari pemesan, tepatnya berapa size yang harus diproses untuk per

periode penjadwalan.

Analisis Model 1 (min number of tardy)

• Dengan model ini diharapkan semua order yang datang didalam

penyelesaiannya harus kurang dari due date-nya yaitu dengan cara

sebisa mungkin mengalokasikan order ke dalam periode penjadwalan

dan memprosesnya sebelum due date.

• Kemudian dengan model ini juga dilakukan perumusan terhadap

penugasan mesin-mesin yang terdapat pada setiap seksi kerja, dari

ouput model bisa diketahui mesin ke berapa pada seksi kerja mana

yang melakukan proses kerja pada order yang dilakukan pada periode

ke-t. Dari situ kita bisa mengetahui mesin yang dipegang oleh satu

operator tersebut kapan harus bekerja dan dari output software terlihat

juga kapan mesin-mesin tersebut tidak bekerja atau menganggur.

• Berdasarkan ouput LINGO dapat disimpulkan bahwa order dapat

dialokasikan ke periode-periode penjadwalan dengan baik.

Analisis Model 2 (min total tardiness)

• Dengan pengalokasian order dan penjadwalan yang optimal

didapatkan hasil total keterlambatan sebanyak 2 order.

• Dengan model ini diharapkan bahwa apabila terjadi

keterlambatan maka total waktu terlambatnya bisa

diminimumkan.

• Apabila dikaitkan dengan latar belakang penelitian yaitu agar

proses penyedian spare part tepat waktu untuk kegiatan

perbaikan mesin perusahaan maka hasil dari model ini

diharapkan mampu meminimalkan waktu keterlambatannya

sehingga proses perbaikan bisa segera dilakukan.

Analisis Perbandingan Performansi Penjadwalan Produksi Aktual dengan Model

• Perlu dilakukan karena untuk melihat perbandingan performa antara

model yang sudah disusun dengan metode aktual yang biasa

diterapkan oleh perusahaan, sehingga dapat dihasilkan suatu

kesimpulan atau ingin diterapkan di perusahaan.

• Berdasarkan hasil running software LINGO untuk model pertama yaitu

didapatkan hasil yang lebih baik yaitu hanya terdapat 2 (dua) order

yang terlambat sedangkan untuk kondisi aktual terdapat 9 (sembilan)

order yang terlambat dari total 120 order yang ada. Sehingga

persentase perbaikan yang didapat apabila dibandnigkan antara

performa model dengan kondisi aktual adalah sebesar 77%

• Untuk model kedua yaitu minimasi total tardiness, untuk kondisi aktual

tercatat bahwa total tardiness yang terjadi adalah sebesar 22 periode

(hari) sedangkan untuk model mampu menghasilkan performa yang

lebih bagus yaitu dengan total tardiness sebesar 2 periode (hari) saja.

Sehingga persentase perbaikan yang didapat apabila dilakukan

perbandingan antara performa model dengan kondisi aktual adalah

sebesar 90%.

• Hal ini bisa terjadi karena kondisi nyata jauh dari ideal sedangkan

model yang dibuat disini berada pada kondisi yang sangat ideal.

Kesimpulan

• Dengan model integer programming 1 yaitu dengan fungsi tujuan

minimasi number of tardy mampu menghasilkan penjadwalan produksi

optimal yaitu menghasilkan order terlambat dari sebesar 2 order yaitu

order 101 (Shaft Pad Separator) dan 102 (Plate Valve) yang berasal

dari Divisi Teknik Pengolahan.

• Sedangkan dengan model integer programming 2 yaitu dengan fungsi

tujuan minimasi total tardiness mampu meminimumkan total

keterlambatan sebesar 2 periode (hari) yaitu detailnya order 101 (Shaft

Pad Separator) sebesar 1 hari dan 102 (Plate Valve) sebesar 1 hari.

• Performa dari model integer programming 1 dan model integer

programming 2 mampu menghasilkan perbaikan dari kondisi aktual

sebesar 77% dan 90%. Dan dengan melihat presentasenya bisa

dikatakan bahwa perbaikan yang dihasilkan cukup tinggi.

• Untuk tiap model mampu menghasilkan urutan pengerjaan atau alokasi

order yang berbeda-beda, namun keduanya mampu menghasilkan

solusi yang optimal bila dibandingkan dengan kondisi aktual yang

terjadi di perusahaan.

SaranSaran untuk Penelitian Selanjutnya:

• Adanya batasan yaitu tidak menjadwalkan order yang membutuhkan urutan

proses ulang pada mesin karena keterbatasan model maka untuk penelitian

selanjutnya diharapkan pengembangan model dapat setahap lebih maju dengan

kondisi yang lebih baik.

• Peluang lain untuk penelitian selanjutnya adalah dengan pengembangan metode

heuristic untuk memecahkan banyak permasalahan nyata di lapangan, dengan

variasi proses yang lebih rumit.

Saran untuk Perusahaan:

• Dengan penjadwalan sistem multiperiode yaitu order dengan suatu ukuran

tertentu dapat dibagi-bagi atau dipecah ukurannya tersebut dalam hal

pengerjaannya pada periode penjadwalan yang ada mampu menghasilkan

penjadwalan yang optimal.

• Perbaikan dalam penyimpanan data-data perusahaan dalam suatu database

perusahaan yang terstruktur dan sistematis, bisa dilakukan dengan membuat

sistem informasi yang baik dan terintegrasi.

• Dalam menetapkan keputusan urutan penjadwalan produksi, hendaknya

digunakan suatu pendekatan berdasarkan teoritis yang ada, untuk melengkapi

kevalidan keputusan yang telah dibuat.

Daftar Pustaka

• Baker, Kenneth. 1974. Introduction to Sequencing and Scheduling. Jhon Wiley and

Sons, Inc.

• Nasution, Arman Hakim. 1999. Perencanaan dan Pengendalian Produksi. Jakarta:

Guna Widya

• Pinedo, Michael. 2002. Scheduling: Theory, Algorithms, and Systems. New Jersey:

Prentice Hall

• Kusuma, Hendra. 2002. Manajemen Produksi: Perencanaan dan Pengendalian

Produksi. Yogyakarta: ANDI.

• Sawik, Tadeusz. 2005. Integer Programming Approach to Production Scheduling

for Make-To-Order Manufacturing. Mathematichal and Computer modelling 41 (2005)

99-118

• Goenardi, Willian. 2008. Penjadwalan Produksi untuk Proses Produksi Buku PAD

dengan Integer Programming. Thesis. Institut Teknologi Sepuluh Nopember

• Nurhikmawan, Anggunsatria. 2008. Perencanaan dan Penjadwalan Produksi

Multiproduct dengan Metode Hierarchical Production Planning (HPP) pada Sistem

Produksi Batch. Tugas Akhir. Instintut Teknologi Sepuluh Nopember.

• Hoitomt, Debra J. 1993. A Practical Approach to Job-Shop Scheduling

Problems. IEEE Transactions on Robotics and Automation Vol. 9 No. 1

• Sawik, Tadeusz. 2005. Integer Programming Approach to Reactive

Scheduling in Make-To-Order Manufacturing. Mathematichal and Computer

modelling 46 (2007) 1373-1387