ANALISA RELIABILITY BERBASIS LOGIKA FUZZY PADA SISTEM MAIN ENGINE KAPAL
TUGAS AKHIR
MOCH. ABDUL RACHMAN Nrp. 2400 100 017
JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2005
ANALISA RELIABILITY BERBASIS LOGIKA FUZZY PADA SISTEM MAIN ENGINE KAPAL
TUGAS AKHIR
Oleh : MOCH. ABDUL RACHMAN NRP. 2400 100 017
Surabaya, Juni 2005 Mengetahui / Menyetujui Pembimbing I
Pembimbing II
Ir.Syamsul Arifin, MT NIP. 131 843 487
Ir.Aulia Siti Aisyah, MT NIP. 131 843 901
Ketua Jurusan Teknik Fisika FTI-ITS
DR. Ir. Totok Soehartanto, DEA NIP. 131 879 399
ABSTRAK Dalam menganalisa reliability suatu sistem yang kompleks, dengan menggunakan logika fuzzy dapat menjadi salah satu alternatif yang efektif untuk mempermudah mengidentifikasi reliability dari suatu sistem. Penelitian ini menganalisa reliability pada sistem sistem penunjang main engine kapal Caraka Jaya III-8. Berdasarkan hasil analisa reliability tiap komponen dengan pendekatan logika fuzzy menggunakan metode Sugeno didapatkan komponen yang reliable (handal) selama 2000 jam adalah fuel oil transfer pump 2, fuel oil supply pump 1&2, lubricating oil transfer pump 1&2 ,fresh water pump 1, dan receiver tank 1&2. Sedangkan nilai reliability masing - masing sistem penunjang dengan pendekatan logika fuzzy metode Mamdani, didapatkan sistem yang paling dominan sebagai penyebab kegagalan adalah sistem pelumasan saat 1000 dan 2000 jam diperoleh reliability 0.200 dan 0.136. Tepatnya pada komponen tanpa standby yaitu Lubricating Oil Filter dengan reliability 51% dan MTTF=1843 jam. Kata kunci: reliability, logika fuzzy, MTTF
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah segala puji bagi Allah SWT, karena berkat Rahmat dan hidayah-Nya laporan tugas akhir dengan judul “Analisa Reliability Berbasis Logika Fuzzy Pada Sistem Main Engine Kapal” dapat terselesaikan, guna memenuhi salah satu persyaratan untuk meraih gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Fisika, fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Penulis menyadari bahwa terselesainya laporan tugas akhir ini dibantu oleh berbagai pihak. Pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua saya yang telah memberikan dorongan baik materi maupun spiritual selama menimba ilmu di almamater tercinta ini, khususnya ibu yang selalu mendo’akan aku tiap sholat lail. 2. Bapak Syamsul Arifin, ST, MT dan Ibu Aulia Siti
Aisyah,
ST,
MT
selaku
dosen
pembimbing yang dengan tulus dan ikhlas
iv
membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. Ir. Totok Suhartanto DEA, selaku ketua jurusan Teknik Fisika, dan segenap civitas akademika. 4. Teman
seperjuangan
yang
mengerjakan
penelitian ini, H. Koko, Indra serta Vicky. 5. Staff PT. PAL Persero, yang telah membantu kami mengetahui proses pengujian mesin diesel. 6. Staff PT. Pelayaran Meratus yang telah membantu
proses
dan
mengijinkan
pengambilan data. 7. Staf Biro Klasifikasi Indonesia, yang telah memberikan bantuan dan saran. 8. Semua rekan-rekan yang mempunyai aktivitas sama dan selalu ketemu dikampus yang tidak bisa disebutkan satu-persatu. 9. Dan semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. Semoga atas bantuan dan do’anya baik secara langsung maupun tidak langsung kepada penulis semoga
v
dibalas oleh Allah SWT dengan kebaikan didunia maupun diakherat kelak. Amiin. Akhir kata, penyusun berharap semoga karya Tugas Akhir ini dapat menjadi sesuatu yang bermanfaat khususnya dibidang teknologi. Surabaya, Juni 2005
Penyusun
vi
DAFTAR ISI
Lembar judul ................................................................. i Lembar pengesahan....................................................... ii Abstrak .......................................................................... iii Kata Pengantar .............................................................. iv Daftar Isi........................................................................ vii Daftar Gambar............................................................... x Daftar Tabel .................................................................. xii Daftar Notasi ................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang........................................... 1 1.2 Permasalahan ............................................. 3 1.3 Tujuan Penelitian ....................................... 4 1.4 Batasan Permasalahan ............................... 4 1.5 Metodologi Penelitian ............................... 5 1.6 Sistematika Laporan .................................. 5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Konsep Reliability...................................... 7 2.1.1 Model Kegagalan ............................. 8 2.1.1.1. Waktu Kegagalan .................. 8 2.1.1.2. Fungsi Reliability .................. 9
vii
2.1.1.3. laju Kegagalan ....................... 10 2.1.1.4. Waktu rata-rata Kegagalan .... 12 2.1.2. Model distribusi probabilitas dalam evaluasi reliabiulity............... 13 2.1.1.2. Distribusi Eksponensial ......... 13 2.1.1.3. DistribusiWeibull.................... 14 2.1.3. Goodness of fittest ........................... 15 2.2 Logika Fuzzy.............................................. 16 2.2.1. Himpunan Fuzzy.............................. 17 2.2.2. Sistem Penalar Fuzzy....................... 18 2.3 Reliability Fuzzy ........................................ 21 2.3.1 Sistem Reliability Fuzzy .................. 21 BAB III METODOLOGI 3.1 Umum......................................................... 28 3.2 Pengumpulan data ...................................... 31 3.3 Analisa Data ............................................... 31 3.4 Analisa data secara analitis ........................ 32 3.5 Analisa pendekatan logika fuzzy................ 32 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum......................................................... 35 4.2 Evaluasi sistem penunjang main engine..... 36 4.2.1 Sistem Bahan Bakar ......................... 36 4.2.2 Sistem Pelumasan............................. 43
viii
4.2.3 Sistem Pendingin.............................. 47 4.2.4 Sistem start udara ............................. 54 4.3 Hubungan sistem pada main engine kapal caraka Jaya III-8 ........................................ 60 4.4Pembahasan kuantitatif dengan pendekatan logika fuzzy ............................................... 64 4.4.1 Hasil Inferensi Fuzzy ....................... 66 4.4.2 Analisa Sistem Fuzzy Reliability..... 71 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ................................................ 79 5.2 Saran........................................................... 80 Daftar Pustaka ............................................................... 82 La mp i ran I D at a TT F ........................................... I-1 La mp i ran I I D at a g r a f ik ....................................... II-1 La mp i ran I II Ga mb ar Di ag r a m B lo k ................ III-1 La mp i ran I V Ga mb ar Sis te m .............................. IV-1
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Ilustrasi TTF komponen atau sistem .......... 9 Gambar 2.2 Kurva laju kegagalan bak mandi ............... 11 Gambar 2.3 MTTF dari sebuah unit.............................. 12 Gambar 2.4 Konfigurasi sistem logika fuzzy takagi dan sugeno ................................................. 20 Gambar 2.4 Skema sistem seri ...................................... 21 Gambar 2.5 Fuzzy reliability sistem seri....................... 24 Gambar 2.6 Representasi skematik sistem paralel ........ 25 Gambar 2.7 Fuzzy reliability sistem paralel.................. 27 Gambar 3.1 Diagram alur penelitian ............................. 30 Gambar 4.1 Sistem Bahan Bakar .................................. 36 Gambar 4.2 Blok diagram system suplai bahan bakar .. 38 Gambar 4.3 Sistem pelumasan ...................................... 44 Gambar 4.4 Blok fungsional pada system pelumasan... 45 Gambar 4.5 Sistem pendingin air laut........................... 49 Gambar 4.6 Blok diagram system pendingin air laut.... 50 Gambar 4.5 Sistem pendingin air tawar ........................ 51 Gambar 4.7 Blok diagram system pendingin air tawar . 52 Gambar 4.8 Sistem Udara Start..................................... 57 Gambar 4.9 Blok diagram system udara start ............... 57
x
Gambar 4.10 Fungsional blok diagram system ............ 61 Gambar 4.11 Blok diagram system main engine pada kapal Caraka Jaya................................... 63 Gambar 4.12 Struktur fuzzy reliability tiap komponen. 66 Gambar 4.13 Fungsi keanggotaan frekuensi kegagalan 67 Gambar 4.14 Fungsi keanggotaan jam operasi ............. 67 Gambar 4.15 Rule dan defuzzifikasi metode Sugeno ... 68 Gambar 4.16 Model Fuzzy reliability pada system paralel .................................................... 72 Gambar 4.17 Bentuk Membership function dari inputan dan output sistem ...................... 73 Gambar 4.18 Bentuk Rule dan defuzzy system paralel 74 Gambar 4.19 Model fuzzy reliability pada system seri 76 Gambar 4.20 Bentuk rule dan defuzzy dari system seri 77
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Komponen Fuel Oil System dengan spesifikasi37 Tabel 4.2 Data Perawatan Terencana Fuel Oil System kapal Caraka Jaya III- 8 PT. Pelayaran Meratus Bulan 1997 – Nopember 2004 ........ 39 Tabel 4.3 Parameter distribusi Fuel Oil System............ 41 Tabel 4.4 Data Perawatan Terencana lubricating Oil System kapal Caraka Jaya III- 8 PT. Pelayaran Meratus Bulan 1997 – Nopember 2004 ............................................. 45 Tabel 4.5 Parameter distribusi lubricating Oil System.. 46 Tabel 4.6 Data Perawatan Terencana Cooling System kapal Caraka Jaya III- 8 PT. Pelayaran Meratus Bulan 1997 – Nopember 2004 ........ 52 Tabel 4.7 Parameter distribusi Cooling System ............ 53 Tabel 4.8 Komponen Starting air system ...................... 55 Tabel 4.9 Data Perawatan Terencana Starting Air System kapal Caraka Jaya III- 8 PT. Pelayaran Meratus Bulan 1997 – Nopember 2004 ........ 58 Tabel 4.10 Parameter distribusi Starting Air System .... 59 Tabel 4.11 Hasil reliability secara analisa kuantitatif ... 65
xii
Tabel 4.12 Aturan fuzzy metode Sugeno ...................... 68 Tabel 4.13 Perbandingan antara nilai reliability t = 1000 jam ................................................................ 69 Tabel 4.14 Perbandingan antara nilai reliability t = 2000 jam ................................................................ 70 Tabel 4.15 Klasifikasi nilai reliability........................... 71 Tabel 4.16 Hasil sistem yang memiliki susunan stanby 74 Tabel 4.17 Hasil sistem keseluruhan............................. 76
xiii
DAFTAR NOTASI
1. R(t) = Fungsi Reliability 2. MTTF = Mean Time Between Failure (jam) 3. (t) = failure rate/ Laju kegagalan (1/jam) 4. = fungsi gamma
xiv
