BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Keseimbangan Lini Keseimbangan lini merupakan suatu metode
penugasan
sejumlah
pekerjaan ke dalam stasiun kerja yang saling berkaitan dalam satu lini produksi sehingga setiap stasiun kerja memiliki waktu yang tidak melebihi waktu siklus dari stasiun kerja tersebut. Keterkaitan sejumlah pekerjaan dalam suatu lini produksi harus dipertimbangkan dalam menentukan pembagian pekerjaan ke dalam masing-masing stasiun kerja. Hubungan atau saling keterkaitan antara satu pekerjaan dengan pekerjaan
lainnya digambarkan dalam suatu precedence
diagram atau diagram pendahuluan, sedangkan hubungan itu disebut precedence job atau precedence network. Konsep keseimbangan lini bertujuan untuk meminimalkan total waktu menganggur dalam proses produksi. Dalam konsep ini, elemen-elemen operasi akan digabung-gabung menjadi beberapa stasiun kerja. Tujuan umum penggabungan ini adalah untuk mendapatkan rasio delay / idle (menganggur) yang serendah mungkin. Jika memungkinkan rasio delay ini diupayakan 0% yang berarti efisiensi sama dengan 100%. Dengan demikian, modal tidak akan teralokasi pada kegiatan menganggur. Sehingga penghematan biaya dapat
9
10
diperoleh. Hasil penghematan biaya ini selanjutnya dapat digunakan untuk mengurangi harga jual atau dialokasikan pada kegiatan produktif lainnya. (Bedworth, 1997:361)
2.1.1 Tujuan dari Keseimbangan Lini Berikut ini adalah tujuan dari melakukan keseimbangan lini perakitan : 1. Meminimasi jumlah stasiun kerja yang dibutuhkan dalam suatu lini perakitan. 2. Meminimasi waktu siklus yang diperlukan untuk melakukan proses perakitan. 3. Maksimasi keseimbangan beban kerja pada suatu lini perakitan. 2.1.2 Permasalahan Keseimbangan Lintasan Produksi Masalah utama yang dihadapi dalam lintasan produksi adalah : (Biegel, 1992:226). 1. Kendala sistem, yang erat kaitannya dengan maintenance (perawatan) 2. Menyeimbangkan beban kerja pada beberapa stasiun kerja untuk : -
Mencapai suatu efisiensi yang tinggi.
-
Memenuhi rencana produksi yang telah dibuat.
Gejala ketidakseimbangan lintasan produksi : 1.
Adanya stasiun kerja yang sibuk dan idle yang menyolok.
2.
Adanya work in process (produk setengah jadi) pada beberapa stasiun kerja.
11
Hal-hal yang dapat mengakibatkan ketidakseimbangan pada lintasan produksi yaitu : 1. Rancangan lintasan yang salah. 2. Operator yang kurang terampil. 3. Metode kerja yang kurang baik. 4. Peralatan yang digunakan sudah tua sehingga seringkali breakdown dan perlu di set up ulang. 2.1.3 Usaha Pencapaian Keseimbangan Lini Terdapat berbagai macam usaha yang dapat dilakukan untuk pencapaian keseimbangan lini, antara lain : 1. Penumpukan Material Membuat tumpukan material pada stasiun kerja yang lambat, kemudian pada stasiun kerja ini harus melakukan kerja lembur atau menambah tenaga kerja. Cara ini merupakan cara yang paling mudah, tetapi tidak menjadikannya lebih baik karena dengan adanya penumpukan material akan mengakibatkan pemborosan waktu pada stasiun kerja yang bersangkutan dan pemborosan ruangan yang digunakan. 2. Pergerakan Operator Jika terdapat operator yang memiliki waktu proses operasi yang lebih cepat dari operator lainnya, maka ia dapat bergerak sepanjang lini produksi tersebut untuk membantu operator lainnya yang memiliki waktu pengerjaan lebih lama.
12
3. Perbaikan Performansi Operator Untuk operasi yang mengalami bottleneck dapat diseimbangkan melalui penambahan latihan pada operator yang bersangkutan atau menggantikan pekerjaan tersebut dengan operator yang dapat menyelesaikan
pekerjaan
tersebut
lebih
dahulu.
Performansi
keseimbangan lini produksi yang baik dapat diketahui melalui efisiensi lini dan efesiensi dari stasiun kerja, semakin tinggi efisiensinya maka performansi keseimbangan lininya semakin baik. 4. Perbaikan Operasi Penggunaan cara ini harus ditempuh dengan melakukan perbaikan metode kerja
khususnya jika terdapat operasi yang lebih lama
dibandingkan dengan yang lainnya dan memerlukan waktu setup yang lebih lama, hal ini dilakukan agar dapat mengurani waktu kerja yang dibutuhkan. 5. Pemecahan Elemen Kerja Jika suatu operasi membutuhkan waktu yang lebih singkat daripada stasiun kerja lainnya maka operator tersebut dapat menangani lebih dari satu operasi., misalnya dengan menyusun sub rakitan jika operasi ini dilakukan di luar lininya atau membantu operasi lainnya maupun bekerja pada lini yang lain. Kriteria umum yang digunakan dalam keseimbangan lintas perakitan adalah : 1.
Minimum waktu menganggur
2.
Minimum keseimbangan waktu senggang (balance delay).
3.
Maksimum efisiensi.
13
Berdasarkan dari uraian diatas, maka dapat dijadikan suatu kesimpulan bahwa keseimbangan lintas perakitan didasarkan pada hubungan antara : 1.
Kecepatan produksi (production rate)
2.
Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan setiap operasi (work element time).
3.
Operasi-operasi yang diperlukan dan urutan-urutan kebergantungan (sequence).
4.
Jumlah operator/pekerja yang melakukan operasi tersebut.
2.1.4 Pengaruh Kecepatan Lintasan Terhadap Penyusunan Stasiun Kerja Hal yang berpengaruh pada penyusunan stasiun kerja adalah kecepatan lintasan yang ditentukan dari tingkat kapasitas permintaan serta waktu operasi. Semakin tinggi kecepatan lintasan, jumlah stasiun kerja yang yang dibutuhkan akan menjadi semakin banyak. Sebaliknya, semakin rendah kecepatan lintasan perkitan maka jumlah stasiun kerja yang dibutuhkan menjadi semakin sedikit.
2.1.5 Terminologi Keseimbangan Lini 1.
Work Station Merupakan lokasi yang digunakan pada lini perakitan untuk menyelesaikan pekerjaan baik yang dilakukan secara manual maupun otomatis. Jumlah minimum dari stasiun kerja adalah k dan i adalah elemen kerja, dimana k harus ≤ i.
14
2.
Work Element Merupakan bagian yang terdapat dalam pekerjaan proses perakitan, biasanya N didefinisikan sebagai jumlah total dari elemen kerja yang dibutuhkan untuk menyelesaikan suatu proses perakitan.
3.
Total Work Content Merupakan jumlah dari seluruh waktu pengerjaan setiap elemen pekerjaan dari suatu lini.
4.
Workstasion Process Time Merupakan waktu proses yang terdapat dalam suatu stasiun kerja yang merupakan penjumlahan dari seluruh waktu pengerjaan setiap elemen kerja yang berada di dalam stasiun kerja tersebut.
5.
Minimum Rational Work Element Digunakan untuk menyeimbangkan pekerjaan dalam setiap stasiun yang ada, pekerjaan tersebut harus dipecah menjadi elemen-elemen pekerjaan terlebih dahulu, elemen kerja minimum adalah elemen pekerjaan terkecil dari suatu pekerjaan yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
6.
Precedence constraint Untuk menyelesaikan suatu urutan elemen pekerjaan terdapat urutan-urutan proses operasi yang harus dipenuhi sebelumnya agar elemen pekerjaan lainnya dapat diselesaikan.
7.
Precedence diagram Precedence diagram digunakan sebelum melangkah pada penyelesaian yang menggunakan
metode
keseimbangan
lintasan. Precedence
diagram
sebenarnya merupakan gambaran secara grafis dari urutan operasi kerja, serta
15
ketergantungan
pada
operasi
kerja
lainnya
yang
tujuannya
untuk
memudahkan pengontrolan dan perencanaan kegiatan yang terkait di dalamnya. Adapun tanda yang dipakai dalam precedence diagram adalah : a.
Simbol lingkaran dengan huruf atau nomor di dalamnya untuk mempermudah identifikasi asli dari suatu proses operasi.
b.
Tanda panah menunjukkan ketergantungan dan urutan proses operasi. Dalam hal ini, operasi yang ada di pangkal panah berarti mendahului operasi kerja yang ada pada ujung anak panah.
c.
Angka di atas simbol lingkaran adalah waktu standar yang diperlukan untuk menyelesaikan setiap proses operasi.
Diagram pendahuluan dapat dibuat dengan 2 alternatif, yaitu : a.
Diagram AOA (Activity on Arrow) Dimana setiap aktifitas digambarkan sebagai anak panah yang menghubungkan 2 node. Pada jaringan ini hanya ada satu node pada awal dan akhir proyek sehingga aktifitas semu (dummy) hanya terdapat pada jaringan AOA.
16
Gambar 2.1 Contoh Diagram AOA b.
Diagram AON (Activity on Node) Diagram dimana setiap aktifitas digambarkan dalam bentuk lingkaran (node), sedangkan tanda panah menunjukan aliran aktifitas. Pada jaringan ini tidak terdapat aktifitas semu.
Gambar 2.2 Contoh Diagram AON 8.
Balance Delay Balance Delay merupakan ukuran dari ketidakefisienan lintasan yang dihasilkan dari waktu mengganggur sebenarnya dengan keterkaitan waktu siklus dan jumlah stasiun kerja atau dengan kata lain jumlah antara balance
17
delay dan line efficiency sama dengan 1, yang disebabkan karena pengalokasian yang kurang sempurna di antara stasiun-stasiun kerja. Balance Delay dapat dirumuskan sebagai berikut : Secara matematis, dapat dituliskan sebagai berikut :
=
. ∑
.
100% ...........................................(2-1)
Dimana : Keseimbangan waktu senggang = balance delay (D) n = jumlah stasiun kerja Wd = waktu stasiun terbesar/waktu daur (cycle time) Wi = waktu sebenernya pada setiap stasiun. i = 1, 2, 3, ..., n atau BD = 100% - LE .................................................(2-2) 9.
Assembled Product Produk yang melewati suatu urutan stasiun kerja dimana pekerjaan-pekerjaan diatur dan mencapai pada stasiun akhir.
10. Cycle Time (CT) Waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk menyelesaikan produk dari lini perakitan dengan asumsi setiap perakitan mempunyai kecepatan yang konstan. Nilai minimum dari waktu siklus ≥ waktu stasiun yang terpanjang. Tc ≥ max Tsi..........................................................(2-3) 11. Delay Time of A Station Merupakan selisih antara waktu siklus dengan waktu stasiun. Perbedaan antaa waktu stasiun dengan waktu siklus atau disebut juga idle time. Waktu menganggur stasiun = Wd – Wi...............................( 2-4) Total waktu menganggur = n.Wd – ∑ ............................(2-5)
18
12. Line Efficiency (Efisiensi Lini) Rasio dari total waktu stasiun terhadap keterkaitan waktu siklus dengan jumlah stasiun kerja yang dinyatakan dalam persentase. ∑
LE = 100%................................................(2-6) Dimana : Tsi = station time atau waktu stasiun ke-i K = jumlah total stasiun kerja CT = cycle time atau waktu siklus terpanjang 13. Station Efficiency (Efisiensi Stasiun Kerja) Rasio dari waktu stasiun kerja terhadap waktu siklus atau waktu stasiun kerja terbesar.
SE =
x 100% .....................................................( 2-7)
14. Smoothness Index (SI) Merupakan suatu index yang menunjukkan kelancaran relatif dari suatu keseimbangan lini perakitan. Suatu smoothness index sempurna jika nilainya 0 atau disebut perfect balance.
= !"#$ − Dimana : Tsimax
= waktu stasiun maksimum
Tsi
= waktu stasiun ke-i
& ..................................................(2-8)
19
2.1.6 Langkah-langkah dalam Keseimbangan Lini Langkah-langkah yang diperlukan dalam melakukan penyeimbangan lini : (Chase dan Aquilano, 2004:369) 1. Tentukan hubungan antara pekerjaan-pekerjaan yang terlibat dalam suatu lini produksi dan hubungan atau keterkaitan antara pekerjaan tersebut digambarkan dalam precedence diagram. 2. Menentukan waktu siklus yang dibutuhkan dengan menggunakan rumus :
' =
(#)*+ *,-&, # .,- /#- )#.#& *#& .-0+)& .,- /#- + *
........................................( 2-9)
3. Menentukan jumlah minimum stasiun kerja teoritis yang dibutuhkan untuk memenuhi pembatas waktu siklus dengan menggunakan rumus : 1 =
2+"3#/ *0*#3 #- (#)*+ .,),-2## &,* #. ,3,", (#)*+ & )3+&
.......................( 2-10)
4. Memilih metode untuk melakukan penyeimbangan lini. 5. Menghitung efisiensi lini, efisiensi stasiun kerja, waktu menganggur, dan balance delay berdasarkan metode yang dipilih untuk melihat performansi keseimbangan lintasan produksi. 6. Menghitung kapasitas produksi (production output) yang dihasilkan dan produktifitas pekerja (labour productivity). Kapasitas produksi =
(#)*+ .-0+)&
(#)*+ & )3+&
Produktifitas pekerja =
...........................................( 2-11)
)#.#& *#& .-0+)&
(#)*+ .-0+)& 2#"$ 2+"3#/ .,),-2#
....( 2-12)
20
2.2 Metode Keseimbangan Lini Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk menyeimbangkan lintasan produksi. Secara umum terdapat tiga metode dasar, yaitu : A. Metode Probabilistik Merupakan metode yang menggunakan ilmu-ilmu statistika. B. Metode Analitik (matematik) Merupakan metode yang dapat menghasilkan suatu solusi optimal. C. Metode Heuristic Metode ini pertama kali digunakan oleh Simon dan Newll untu menggambarkan pendekatan tertentu untuk memecahkan masalah dan membuat keputusan. Model heuristic menggunakan aturan-aturan yang logis dalam memecahkan masalah. Inti dari pendekatan secara heuristic adalah untuk mengaplikasikan rutin secara selektif yang mengurangi bentuk permasalahan. Model heuristic tidak menjamin hasil yang optimal, tetapi model ini dirancang untuk menghasilkan strategi yang relatif lebih baik dengan mengacu pada pembatas-pembatas tertentu. Model heuristic ini banyak dipakai dalam masalah line balancing.
Kriteria pokok pendekatan dengan metode ini adalah : •
Pemecahan yang lebih baik dan lebih cepat.
•
Lebih murah daripada metode yang lainnya.
•
Usaha yang dikeluarkan relatif lebih kecil.
21
Metode yang termasuk kedalam metode heuristic yaitu : 1. Mansoor Aided Line Balancing Method (MALB). 2. Kilbridge-Wester Method. 3. Largest Candidate Rule Method (LCR). 4. Ranked Positional Weight Method (RPW). 5. Mixed Model Assembly Lines. Metode Simulasi yaitu metode yang berdasarkan pengalaman (kualitatif). Simulasi itu sendiri adalah duplikasi dari persoalan dalam kehidupan nyata kedalam metode matematika yang biasanya dilakukan dengan memakai komputer. Adapun yang termasuk kedalam metode simulasi adalah sebagai berikut : - COMSOAL (Computer Method Squercing Operation of Assembly Line) - CACB (Computer Assembly line or Aided Line Balancing) - ALBACA (Assembly Line Balancing An Control Activity) Metode yang termasuk ke dalam metode metaheuristik yaitu : 1. Ant Colony Optimization 2. Genetic Algorithm 3. Simulated Annealing 4. Particle Swarm Optimization, dll.
2.2.1 Metode Mixed Model Assembly Line Mixed Model Assembly Line merupakan suatu lini produksi manual yang dapat memproduksi variasi dari berbagai jenis produk secara simultan dan kontinu. Dalam penggunaan metode ini, setiap stasiun kerja dirancang untuk merakit sejumlah elemen kerja tetapi stasiun kerja tersebut tetap fleksibel
22
sehingga dapat juga digunakan untuk mengerjakan model rakitan yang memiliki beberapa elemen kerja yang berbeda dari elemen kerja pada model rakitan sebelumnya. (Groover, 2001: 422) Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam Mixed Model Assembly Line adalah : 1. Jumlah pekerja pada lini W=
4 5
< → WL = ∑; 2 678 9:8.....................................(2-13)
Dimana : Rpj
= Kecepatan produksi berdasarkan kemampuannya memproduksi
model j. Twcj
= Total work content model j.
= Jumlah produk yang harus diproduksi dalam satu periode.
W
= Min integer ≥ =>?
AT
= 60 Er.Eb
4
2. Mixed Model Line Balancing TTi = ∑2 678 @8..............................................(2-14) Dimana : TTi
= Total waktu yang harus dialokasikan pada elemen kerja k untuk seluruh produk (menit).
Teji
= Waktu yang digunakan untuk mengerjakan elemen kerja k pada
produk j. Menurut Mc Mullen & Tarasewich (2002), kecepatan produksi (Rpj) dapat didapatkan dengan rumus :
6.2 =
A ;<
.........................................................( 2-15)
23
Dimana : B2
= Permintaan produksi untuk produk j.
2.2.2 Metode RPW (Ranked Positional Weight) RPW merupakan salah satu teknik heuristik yang diperkenalkan oleh Helgeson & Bernie. Pada metode ini, nilai Ranked Positional Weight dihitung dari waktu proses masing-masing operasi yang mengikutinya. Cara penentuan bobot dari precedence diagram dimulai dari proses akhir. (Elsayed, 1994:360) Bobot (RPW) = waktu proses operasi tersebut + waktu proses operasi-operasi berikutnya.
........( 2-16) Pengelompokkan operasi ke dalam stasiun kerja dilakukan atas dasar urutan RPW (dari yang terbesar) dan juga memperhatikan pembatas berupa waktu siklus. Metode Heuristic ini mengutamakan waktu elemen kerja yang terpanjang, dimana elemen kerja ini akan diprioritaskan terlebih dahulu untuk ditempatkan dalam stasiun kerja dan diikuti oleh elemen kerja yang lain yang memiliki waktu elemen yang lebih rendah. Proses ini dilakukan dengan memberikan bobot. Bobot ini
diberikan
pada
setiap elemen kerja dengan
memperhatikan diagram precedence. Dengan sendirinya elemen pekerjaan yang memiliki ketergantungan yang besar akan memiliki bobot yang semakin besar pula, dengan kata lain akan lebih diprioritaskan.
Langkah-langkah metode RPW dengan perhitungan manual: 1. Gambar jaringan precedence sesuai dengan keadaan yang sebenarnya.
24
2. Tentukan
positional
weight (bobot
posisi)
untuk
setiap
elemen
pekerjaan dari suatu operasi yang memiliki waktu penyelesaian (waktu baku) terpanjang mulai dari awal pekerjaan hingga ke akhir elemen pekerjaan yang memiliki waktu penyelesaian (waktu baku) terendah. 3. Urutkan elemen pekerjaan berdasarkan positional weight pada langkah ke-2 di atas. Elemen pekerjaan yang memiliki positional weight tertinggi diurutkan pertama kali. 4. Lanjutkan dengan menempatkan elemen pekerjaan yang memiliki positional weight tertinggi hingga ke yang terendah ke setiap stasiun kerja. 5. Jika pada setiap stasiun kerja terdapat kelebihan waktu dalam hal ini waktu stasiun melebihi waktu siklus, tukar atau ganti elemen pekerjaan yang ada dalam stasiun kerja tersebut ke stasiun kerja berikutnya selama tidak menyalahi diagram precedence. 6. Ulangi langkah ke-4 dan ke-5 di atas sampai seluruh elemen pekerjaan sudah ditempatkan ke dalam stasiun kerja.
2.2.3 Metode COMSOAL (Computer Method of Sequencing Operations for Assembly Lines) Metodologi dasar
COMSOAL
didasarkan
pada
berkembangnya
sejumlah besar pemecahan yang layak bagi keseimbangan lini dengan metode Based Sampling. Pemecahan alternatif untuk masalah keseimbangan lini tertentu kemudian didasarkan pada pemecahan terbaik yang dihasilkan. Metodologi yang dikembangkan ini dilakukan dengan pembobotan untuk memilih
25
tugas yang sesuai dengan precedence diagram melalui hasil perkalian lima bobot dasar. Lima bobot dasar tersebut sebagai berikut : (Arcus, 1997:259) 1. Bobotlah tugas yang sesuai dengan proporsi waktu tugas. 2. Bobotlah tugas yang sesuai dengan 1/X, dimana X adalah sama dengan jumlah total tugas yang belum terpilih ke dalam stasiun dikurangi 1, dikurangi dengan jumlah semua tugas yang mengikuti tugas yang sedang dipertimbangkan. 3. Bobotlah tugas yang sesuai dengan jumlah total semua tugas yang mengikutinya ditambah 1. 4. Bobotlah tugas yang sesuai dengan waktu tugas tersebut dan waktu semua tugas yang mengikutinya. 5. Bobotlah tugas yang sesuai dengan jumlah total yang mengikutinya ditambah 1, dibagi dengan jumlah tingkat (level) yang ditempati oleh elemen tersebut. 6. Hitunglah rasio yang diperoleh dari perkalian faktor-faktor di atas sehingga elemen yang memiliki rasio terbesar dapat masuk ke dalam pembagian stasiun. Namun yang perlu diingat bahwa suatu elemen dapat masuk ke dalam stasiun bila elemen-elemen yang mendahuluinya sudah lebih dahulu ditugaskan dan waktu siklus yang tersisa masih mencukupi. Berikut ini adalah langkah-langkah dalam perhitungan dengan metode COMSOAL (A Computer Method of Sequencing Operations for Assembly Line) : 1. Daftarkan elemen kerja (i) pada iterasinya dimana elemen kerja tersebut tidak melanggar peraturan precedence diagram. Untuk iterasi 1, elemen
26
kerja yang masuk ke dalam iterasi ini adalah elemen yang tergolong elemen kerja bebas atau elemen kerja yang tidak memiliki precedence. 2. Menghitung jumlah elemen yang belum ditugaskan untuk membuatkan sebuah produk, dimana rumus tersebut : CDEFGℎ @F@E@I JGIK L@FDE BMDKG!NGI = ∑ I + 1 − .....................( 2-17) Dimana : I
adalah banyaknya elemen kerja dalam membuat sebuah
produk. i
adalah iterasi ke-1.
3. Menghitung jumlah elemen yang mengikuti dari elemen kerja yang didaftarkan pada iterasi. 4. Menghitung nilai bobot x dengan rumus : = P∑ I + 1 − − 1Q − 8DEFGℎ @F@E@I JGIK E@IKNDM .............( 2-18) 5. Menghitung nilai bobot 1/x untuk setiap elemen kerja. 6. Menghitung nilai bobot b untuk setiap elemen kerja pada iterasinya dengan rumus : B = jumlah elemen yang mengikuti + 1 ................................( 2-19) 7. Menghitung nilai bobot waktu untuk setiap elemen kerja, dimana nilai bobot ini tergantung dari jumlah elemen kerja yang mengikuti. Bobot waktu merupakan jumlah waktu elemen kerja tersebut ditambah dengan jumlah waktu elemen kerja yang mengikutinya. 8. Menghitung nilai RA atau nilai pengkoloman elemen kerja berdasarkan precedence diagram COMSOAL yang dirata kanan.
27
9. Menghitung nilai bobot d untuk setiap elemen kerja pada iterasinya dengan rumus :
B=
R S5
...........................................................( 2-20)
10. Setelah nilai bobot dihitung semua, tahap selanjutnya adalah menghitung nilai rasio elemen kerja dengan rumus :
TG!U = 9GNMD @F@E@I $ L LULUM 9GNMD B ..........................( 2-21)
