ANALISIS EFISIENSI MESIN POMPA PADA RUMAH POMPA PDAM SURABAYA UNIT X DENGAN METODE STATISTICAL PROCESS CONTROL (SPC) Oleh: Resty Dwi S

ANALISIS EFISIENSI MESIN POMPA PADA RUMAH POMPA PDAM SURABAYA UNIT “X” DENGAN METODE STATISTICAL PROCESS CONTROL (SPC) Oleh: Resty Dwi S. 2409105022

Ir.Ya’umar,MT

Dosen Pembimbing:

Ir.Ali Musyafa’, MSc

Diperlukan adanya analisa sistem dan capabilitas proses untuk meningkatkan efisiensi dan performansi sistem pompa

SPC atau Statistical Process Control merupakan teknik yang digunakan untuk melakukan evaluasi performansi suatu proses dengan

menerapkan

menganalisa,

metode

mengontrol

dan

statistik

untuk

mempengaruhi

performansi suatu produk dan proses.

memonitor, perbaikan

PERUMUSAN MASALAH Dari

pemaparan

pada

latar

belakang

maka

perumusan permasalahan yang diperoleh dari analisa mesin pompa yang terdapat pada rumah pompa PDAM Surabaya unit “X” adalah bagaimana menganalisis efisiensi pada mesin pompa PDAM Surabaya unit “X” dengan menggunakan metode Statistical Process Control (SPC)

PENDEKATAN SISTEM Pendekatan sistem merupakan batasan masalah yang digunakan untuk mempersempit bahasan sehingga sesuai dengan pencapaian yang diharapkan, antara lain: • Variabel yang diambil adalah aliran fluida terukur, daya dan head • Pendekatan sistem yang dilakukan untuk menganalisa

menggunakan

measure, analyze, improve, control

define,

TUJUAN

Tujuan dari pengerjaan tugas akhir ini adalah mengetahui

efisiensi

mesin

pompa

apakah

prosesnya berjalan dengan baik dan mengetahui penyebab penurunan efisiensi pada sistem pompa tersebut

POMPA Peralatan mekanis yang digunakan untuk menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari daerah bertekanan rendah ke daerah bertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju aliran pada suatu sistem jaringan perpipaan.

Efisiensi

Tolok ukur dari kemampuan kerja sebuah peralatan

Efisiensi Pompa

Dimana ηc = (Ph/P)100% ηc: efisiensi gabungan Ph: daya hidrolik (kW) P: daya input motor (kW)

Kemampuan

kerja

pompa

merupakan

perbandingan

yang kerja

gabungan dan kerja motor yang digunakan

Ph = Q.H.γ.g/1000 Q: aliran fluida terukur (m 3/detik) H: head (m) γ: massa jenis fluida g: gravitasi

ηpump = (ηc/ηmotor)100%

SPC

Pengendalian Proses Statistik (SPC) digunakan untuk menggambarkan model berbasis penarikan sampel yang diaplikasikan untuk mengamati aktifitas proses yang saling berkaitan. SPC merupakan alat bantu saja sehingga tetap membutuhkan kendali dan pertimbangan manusia untuk menentukan langkah-langkah yang diambil agar proses atau sistem tersebut tetap stabil.

Seven tools yang digunakan dalam statistik: 1. Lembar pengamatan (check sheet) 2. Stratifikasi (run chart) 3. Histogram 4. Grafik kendali (control chart) 5. Diagram pareto 6. Diagram sebab akibat (cause and effect diagram) 7. Diagram sebar (scatter diagram)

Grafik kendali (control chart) Merupakan alat yang secara grafis digunakan untuk memonitor apakah suatu aktivitas dapat diterima sebagai proses yang terkendali atau tidak secara statistik Terdapat tiga garis pada grafik pengendali. Center line atau garis tengah adalah garis yang menunjukkan nilai rata-rata dari karakteristik kualitas yang diplot pada grafik. Upper limit control atau batas pengendali atas dan lower limit control atau batas pengendali bawah digunakan untuk membuat keputusan mengenai proses. Jika terdapat data yang berada di luar batas pengendali atas dan batas pengendali bawah serta pada pola data tidak acak atau random maka dapat diambil kesimpulan bahwa data berada di luar kendali statistik.

Capability kem ampuan suatu proses untuk menghasilkan output sesuai dengan spesifikasi yang telah ditetapkan.

Index untuk mengukur Process Capability Analyze: - Cp : Index yang menunjukkan kemampuan suatu sistem (limit atas-USL dan limit bawah-LSL). Jika sistem tidak centered di dalam batas spesifikasi, maka nilai Cp kurang memberikan gambaran yang sebenarnya. - Cpk : Index yang menunjukkan seberapa baik suatu sistem dapat memenuhi spesifikasi limit.

Bagan flowchart:

Define berarti mendefinisikan, mengartikan suatu proses yang berlangsung. Data yang menjadi variabel masukan yang mempengaruhi nilai efisiensi pada pompa yaitu H, Q dan P

Measure, dmn data tersebut diambil selama kurang lebih 2 bulan selama 24 jam, mulai siang pukul 11.00 sampai 12.00 siang keesokan harinya. Selama 24 jam ada 120 data yang diambil. Sehingga jumlah data yang diperoleh adalah 7200 data selama 2 bulan dan kemudian dibagi menjadi 24 subgrup data berdasarkan jam. Setelah data terkumpul maka akan dilakukan uji random dan uji normal pada data-data tersebut

Uji random Run Test Pompa 2 saat pompa 1 Mati Runs test for H POMPA 2 Runs above and below K = 33.1802 The observed number of runs = 193 The expected number of runs = 190.917 172 observations above K, 212 below P-value = 0.830

Var

Pompa 1 mati

Runs test for Q_POMPA 2 Runs above and below K = 575.990 The observed number of runs = 193 The expected number of runs = 183.813 234 observations above K, 150 below P-value = 0.324

Pompa 2 mati

Pompa 3 mati

Pompa 4 mati

H1

P-value = 0.693

P-value = 0.040

P-value = 0.889

Q1

P-value = 0.209

P-value = 0.349

P-value = 0.128

H2

P-value = 0.830

P-value = 0.267

P-value = 0.842

Q2

P-value = 0.324

P-value = 0.349

P-value = 0.469

H3

P-value = 0.724

P-value = 0.500

P-value = 0.623

Q3

P-value = 0.404

P-value = 0.712

P-value = 0.238

H4

P-value = 0.460

P-value = 0.375

P-value = 0.416

Q4

P-value = 0.215

P-value = 0.095

P-value = 0.847

Uji kenormalan • Normality Plot untuk Kombinasi Pompa 1 Mati Probability Plot of H_POMPA 2

Probability Plot of Q_POMPA 2

Normal

Normal

99.9

Mean StDev N KS P-Value

99

99.9 99 95 90

80 70 60 50 40 30 20 10

80 70 60 50 40 30 20

5

10

Percent

Percent

95 90

35.39 21.53 384 0.473 <0.010

Mean StDev N KS P-Value

576.0 36.65 384 0.152 <0.010

Mean StDev N KS P-Value

577.9 37.44 360 0.141 <0.010

5

1 1

0.1

50

100 150 H_POMPA 2

200

250

0.1

450

500

550 600 Q_POMPA 2

650

700

Normality Plot untuk Kombinasi Pompa 2 Mati Probability Plot of Q_POMPA 1

Probability Plot of H_POMPA 1

Normal

Normal

99.9

Mean StDev N KS P-Value

99 95 90 80 70 60 50 40 30 20

33.18 0.2074 360 0.125 <0.010

99 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10

10

5

5

1

1 0.1

99.9

Percent

Percent

•

0

0.1

32.50

32.75

33.00

33.25 H_POMPA 1

33.50

33.75

34.00

450

500

550 600 Q_POMPA 1

650

700

Analyze

Hasil capability pada kombinasi lain:

Peta Xbar-S untuk H pompa 2 saat pompa 1 mati Xbar-S Chart of H_POMPA 2 33.4

Sample M ean

U C L=33.3504 33.3 _ _ X=33.1802

33.2 33.1

LC L=33.0100

33.0 1

0.4

3

5

7

9

11

13 Sample

15

17

1

19

21

23

1

Sample StDev

U C L=0.3465 0.3 _ S =0.2232

0.2

0.1

LC L=0.1000 1

3

5

7

9

11

13 Sample

15

17

19

21

23

Process Capability of H_POMPA 2 LSL

Target

USL Within Overall

P rocess Data LS L 27 Target 30 USL 33 S ample M ean 33.1802 S ample N 384 S tDev (Within) 0.226987 S tDev (O v erall) 0.228376

P otential (Within) C apability 4.41 Cp C PL 9.08 C P U -0.26 C pk -0.26 C C pk 4.41 O v erall C apability Pp PPL PPU P pk C pm

27.0 27.9 28.8 29.7 30.6 31.5 32.4 33.3 O bserv ed P erformance P P M  < LS L 0.00 P P M  > U S L 651041.67 P P M  Total 651041.67

E xp. Within P erformance P P M  < LS L 0.00 P P M  > U S L 786377.92 P P M  Total 786377.92

E xp. O v erall P erformance P P M  < LS L 0.00 P P M  > U S L 784968.87 P P M  Total 784968.87

4.38 9.02 -0.26 -0.26 0.31

Var Pompa 1 mati H2 Q2 H3 Q3 H4 Q4 Pompa 2 mati H1 Q1 H3 Q3 H4 Q4 Pompa 3 mati H1 Q1 H2 Q2 H4 Q4 Pompa 4 mati H1 Q1 H2 Q2 H3 Q3

cp

cpk

4.41

-0.26

0.55 4.87 0.55 8.52 0.55

0.33 -0.27 0.34 -0.24 0.36

4.9 0.57 5.13 0.44 5.45 0.56

-0.29 0.36 -0.23 0.24 -0.27 0.34

5 0.57 5.08 0.54 4.65 0.55

-0.33 0.36 -0.31 0.31 -0.27 0.3

4.8 0.55 4.61 0.58 4.65 0.52

-0.33 0.37 -0.31 0.35 -0.32 -0.29

Time Series Plot Pompa 1 saat Pompa 3 Mati Xbar-S Chart of EFF POMPA 1

Time Series Plot Pompa 1 saat Pompa 3 Mati 86

Sample M ean

90 80 70

eff 1

60

1

U C L=85.615

84 _ _ X=81.720

82 80 78

LC L=77.826 1

50

1

40

3

5

7

9

11

13 Sample

15

17

19

21

23

8

U C L=7.764

Sample StDev

30 20 10 0 1

36

72

108

144

180 Index

216

252

288

324

360

6 _ S =4.939 4

LC L=2.115

2 1

3

5

Penyebab kondisi tidak normal pada time series pompa 1 saat pompa 3 mati terjadi karena terdapat penurunan efisiensi pada titik

7

9

11

13 Sample

15

17

19

21

Process Capability of EFF POMPA 1 LSL

Target USL Within Overall

P rocess Data LS L 83 Target 100 USL 100 S ample M ean 81.7204 S ample N 360 S tDev (Within) 5.02819 S tDev (O v erall) 5.26617

P otential (Within) C apability 0.56 Cp C PL -0.08 C PU 1.21 C pk -0.08 C C pk 0.00

206 dengan nilai 4.7091. Jika dirujuk ke data

O v erall C apability Pp PPL PPU P pk C pm

harian perusahaan, ditemukan nilai efisiensi menurun sebesar 4.7091 saat 6 April 2011 pukul 01.00.

23

72 O bserv ed P erformance P P M  < LS L 577777.78 P P M  > U S L 0.00 P P M  Total 577777.78

76

80

E xp. Within P erformance P P M  < LS L 600441.16 P P M  > U S L 138.76 P P M  Total 600579.92

84

88

92

96

E xp. O v erall P erformance P P M  < LS L 595992.92 P P M  > U S L 259.13 P P M  Total 596252.05

100

0.54 -0.08 1.16 -0.08 0.00

Time Series Plot Pompa 2 saat Pompa 3 Mati Xbar-S Chart of EFF POMPA 2

Time Series Plot Pompa 2 saat Pompa 3 Mati

U C L=85.89

85.0

Sample M ean

90 80

82.5

_ _ X=80.73

80.0 77.5

LC L=75.58

75.0

70

1

eff 2

1

60 20

Sample StDev

50 40

3

5

7

9

11

13 Sample

36

72

108

144

180 Index

216

252

288

324

23

U C L=10.28 _ S =6.54

5

LC L=2.80

1

3

Ketidaknormalan time series efisiensi karena terdapat penurunan efisiensi pada

21

10

5

7

9

11

360

pompa 2 saat pompa 3 mati disebabkan

19

15

1

1

17

1

0

30

15

13 Sample

15

17

19

21

23

Process Capability of EFF POMPA 2 LSL

Target USL Within Overall

P rocess Data LS L 83 Target 100 USL 100 S ample M ean 80.7319 S ample N 360 S tDev (Within) 6.65685 S tDev (O v erall) 6.84156

P otential (Within) C apability 0.43 Cp C PL -0.11 C PU 0.96 C pk -0.11 C C pk 0.00 O v erall C apability

titik 2, 8 dan 13. Titik 2 dan 8 adalah sama

Pp PPL PPU P pk C pm

yang terjadi pada 22 Maret 2011 pukul 12.00. Titik 13 terjadi pada 10 April 2011 pukul 12.00

40 O bserv ed P erformance P P M  < LS L 555555.56 P P M  > U S L 0.00 P P M  Total 555555.56

50

E xp. Within P erformance P P M  < LS L 633344.06 P P M  > U S L 1898.91 P P M  Total 635242.97

60

70

80

90

E xp. O v erall P erformance P P M  < LS L 629875.79 P P M  > U S L 2428.73 P P M  Total 632304.52

100

0.41 -0.11 0.94 -0.11 0.00

Untuk melihat plot nilai efisiensi rata-rata terlampir pada lampiran E, pada tabel 4.4 ditampilkan nilai efisiensi rata-rata untuk pompa yang lainnya

Pompa off

Nilai Efisiensi rata-rata Pompa 1

Pompa 1

Pompa 2

Pompa 3

Pompa 4

81.45%

80.74%

83.65%

80.11%

83.24%

Pompa 2

81.67%

Pompa 3

81.72%

80.72%

Pompa 4

82.08%

81.69%

82.69% 80.41%

Improve adalah bagaimana cara meningkatkan proses yang ada dengan mengidentifikasi sumber-sumber kegagalan. Berdasarkan cacat-cacat yang tejadi disebabkan karena usia alat yang sudah tua, lebih dari 10 tahun. Untuk pemasangan pompa dan instrument lainnya pada tahun 2006. Semua spesifikasi alat sama untuk merk dan ukurannya. Dengan pompa sentrifugal

merk Torishima CDM500. Berdasarkan analisa penurunan

efisiensi yang telah dilakukan sebelumnya, improve yang perlu dijalankan perusahaan adalah saat waktu pergantian pompa pada pukul 12.00. Yaitu hal wajib mematikan motor terlebih dulu setelah itu baru menutup katup sisi isap (suction). Yang lainnya adalah pemberian greasing pada bearing motor sebagi penggerak impeller.

Control (C) Pada tahap ini hasil-hasil peningkatan kualitas didokumentasikan dan disebarluaskan, praktek-praktek terbaik yang sukses dalam meningkatkan proses distandarisasikan, prosedur tersebut akan dijadikan pedoman kerja standar (SOP).

Sesuai analyze dan improve, maka SOP yang perlu diterapkan adalah jika akan melakukan pergantian pompa, baik itu pompa back up dan pompa utama hal yang paling penting adalah mematikan motor pompa yang akan dimatikan. Kemudian setelah itu baru menutup katup atau valve pompa yang akan dimatikan. Karena perubahan head akan mempengaruhi debit. Pada akhirnya akan berakibat terhadap nilai efisiensi pompa yang dijalankan. Yang kedua adalah melakukan greasing pada bearing motor. Greasing yang teratur akan membuat mesin tetap awet dan tidak gampang panas.

Kesimpulan Dalam tugas akhir ini didapatkan kesimpulan sebagai berikut: • Saat pompa 1 mati, pompa 2 mempunyai nilai efisiensi rata-rata 81.45%, pompa 3 bernilai 80.74% dan pompa 4 mempunyai efisiensi rata-rata bernilai 83.65% • Saat pompa 2 mati, pompa 1 mempunyai nilai efisiensi rata-rata 81.67%, pompa 3 bernilai 80.11% dan pompa 4 mempunyai efisiensi rata-rata 83.24% • Pada saat pompa 3 mati, pompa 1 mempunyai nilai efisiensi ratarata 81.72%, pompa 2 efisiensi rata-ratanya bernilai 80.72% dan untuk pompa 4 nilai efisiensi rata-rata yang dimiliki 82.69% • Saat pompa 4 mati, pompa 1 mempunyai efisiensi rata-rata bernilai 82.08%, pompa 2 bernilai 81.69% dan pompa 3 mempunyai ratarata efisiensi 80.41%

Saran Untuk meningkatkan efisiensi maka disarankan untuk menerapkan pedoman kerja (SOP) yang telah ditentukan berdasar tahap analyze dan improve. Pedoman kerja tersebut adalah melakukan greasing bearing motor secara teratur dan mematikan motor pompa yang akan di-off-kan, setelah itu baru meneutup katup valve pompa tersebut. Selain itu maintanance sangat perlu dilakukan sebagai usaha dari segi SDM untuk menghasilkan produksi yang memuaskan, selain itu perlu dilakukan pembuatan tabel cek kerusakan untuk operator dan tabel jadwal maintenance untuk teknisi. Semua hal yang disarankan tersebut untuk membantu meningkatkan capabilitas proses dari sistem perusahaan.