DESAIN EKSPERIMEN TAGUCHI UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PAVING BLOCK Sri Lestari Pangestu Mahasiswa Program Studi Teknik Industri Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura
[email protected]
Abstract–The street and building infrastructure increase in West Kalimantan, it make the building material requirement increased, one of them is paving block. Paving block is the building material that used to floor construction of park, padestrian and car park of the shop. The increase of paving block requested effected that there are small and middle industry X. The quality product of paving blocks were low. Because the surface of the product looks rugged and sometimes there were bumpy part. According to the trial result of pressure strength from 40 paving block samples which 7 days old produced by small and middle industry X, obtained that the pressure strength everage result with 28 days correlation is 6,47 Mpa. This score showed that teh paving block pressure strength produced didn’t filfill the SNI standart 03-0691-1996 as yet. The Taguchi Method is one of the quality control method to get optimal factor setting to increase the product quality. This research intends to identify the main factors which influential significantly to the paving block pressure strength, projecting teh material composition according of the optimum factor and level to get the pressure strength so it be able to reach quality B specification decide by SK SNI 03-06911996. The destination of the quality characteristic in this research is larger the better. This research defines 4 control factors, they are water quantity, cement composition:sand, grit stone quantity and shaken duration. It used two levels with four replication so the orthogonal matrix is L8(27). According the confirmation experiment, the research result gives the material combination in paving block production so the pressure strength able to reach quality B which decide by SNI. There are rhe optimum factor and level, first is water factor on level 1 as big as 7,5 litre (A1), then the comparison of cement composition and sand on level 1 is 1:1 (B1) or cement composition is 20 litre and sand is 35 litre, grit stone quantity on level 1 is 15 litre (C1) and shaken duration on level 2 in 6 seconds (D2). Keywords– Desain Eksperimen Taguchi, Paving Block, Larger the better, kuat tekan.
1. Pendahuluan Paving block merupakan salah satu material alternatif yang digunakan dalam pemasangan lantai untuk taman, untuk pejalan kaki dan pelataran parkir toko.Industri kecil dan menengah X adalah salah satu perusahaan di kota Pontianak yang memproduksi paving block. Paving block yang diproduksi dan dipasarkan oleh industri kecil dan menengah X ratarata hanya berumur 3-5 hari. Hal ini didasarkan karena permintaan yang sangat meningkat. Secara teori, bata beton (paving block) akan mencapai kuat tekan maksimal pada umur 28 hari. Berdasarkan pengujian kuat tekan 40 paving block produk perusahaan yang berumur 7 hari dengan korelasi 28 hari, menunjukan nilai rata-rata kuat tekan sebesar 6,47 Mpa. Nilai kuat tekan tersebut menunjukan produk perusahaan yang diuji pada umur 7 hari dengan nilai korelasi beton 28 hari belum memenuhi standar SNI 03-06911996.Berdasarkan hasil pengamatan di lapangan, paving block yang diproduksiperusahaan masih memiliki permukaan yang tidak rata, terkadang terdapat repih bahkan retak. Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 030691-1996) syarat mutu bata beton (paving block) meliputi sifat tampak, ukuran, sifat fisika, dan ketahanan terhadap natrium sulfat. Klasifikasi mutu bata beton dikelompokan menjadi empat kelompok mutu, yaitu bata beton mutu A untuk penggunaan jalan, mutu B untuk penggunaan pelataran parkir, mutu C untuk pejalan kaki, dan mutu D untuk penggunaan taman. Berdasarkan permasalahan di atas, maka perlu dilakukan suatu penelitian untuk memperbaiki kualitas paving block yang diproduksi oleh industri kecil dan menengah X. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan komposisi bahan baku yang tepat agar diperoleh paving block yang memenuhi spesifikasi. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas paving block dan menentukan komposisi yang tepat adalah dengan menggunakan desain eksperimen Taguchi.
2. Teori Dasar Menurut SNI 03-0691-1996, pengertian bata beton (paving block) adalah suatu komposisi bahan bangunan yang dibuat dari campuran semen portland atau bahan perekat hidrolis sejenisnya, air dan agregat dengan atau tanpa bahan tambahan lainnya yang tidak mengurangi mutu bata beton itu. Standar mutu yang harus dipenuhi paving block untuk lantai adalah sifat tampak, ukuran, sifat fisika dan ketahanan terhadap natrium sulfat. Taguchi, G. 1949, mencetuskan metode Taguchi yang merupakan metodologi baru dalam bidang teknik yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses serta dalam dapat menekan biaya dan resources seminimal mungkin.Metode Taguchi menggunakan seperangkat matriks khusus yang disebut Matriks Ortogonal atau Orthogonanl Array (OA). Matriks standar ini merupakan langkah untuk menentukan jumlah eksperimen minimal. Bagian terpenting dari metode Matriks ortogonal terletak pada pemilihan kombinasi level variabelvariabel input masing-masing eksperimen. Menentukan Matriks Orthogonal Sebelum menentukan matriks orthogonal yang akan digunakan, terlebih dahulu menentukan faktorfaktor kontrol. Penentuan faktor-faktor kontrol dengan menggunakan diagram sebab akibat, seperti yang ditunjukan pada gambar berikut : Lingkungan
Manusia
Suhu lingkungan
Material
Orthogonal array yang dipilih yaitu L8 (27), dengan bentuk matriks seperti pada tabel 2.1 berikut ini : Tabel 2.1 Bentuk Matriks Orthogonal L8 (27) Trial Kolom/Faktor A B AxB C BxC D B x D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1 2 2 1 1 2 3 2 1 2 2 2 2 1 4 1 2 1 2 1 2 1 5 2 2 1 2 2 1 2 6 1 2 2 1 1 2 2 7 1 2 2 1 2 1 1 8 2 Sumber : Soejanto, I., 2009
Analysis Of Variance (ANOVA) Analysis Of Variance atau Analisis variansi dilakukan untuk mengetahui faktor-faktor utama yang berpengaruh secara signifikan terhadap data-data respon hasil pengujian kuat tekan paving block di laboratorium. Tabel ANOVA yang digunakan adalah ANOVA dua arah seperti di bawah ini : Tabel 2.2 Tabel ANOVA Dua Arah
Lama Pengguncangan
Keterampilan Operator yang berbeda
Lama pengadukan
Kuat Tekan Tidak memenuhi Standar
Perbandingan semen & agregat tidak sesuai komposisi
Vf = (Banyaknya faktor ) x (Banyaknya level – 1)
Metode
Lama Penjemuran
Jumlah air yang tidak sesuai komposisi
Bentuk matriks orthogonalnya yaitu :
Pasir yang banyak mengandung lumpur
Jumlah debu batu tidak sesuai komposisi
Kekuatan Pengguncangan Konstan Kecepatan Pengadukan Konstan
Mesin
Gambar 3.1 Diagram Sebab AkibatKuat Tekan tidak Memenuhi Standar
Adapun faktor-faktor kontrol yang ditetapkan antara lain jumlah air (A), komposisi semen:pasir (B), jumlah debu batu (C) dan lama pengguncangan (D). Level faktor yang didigunakan adalah 2 leveldengan 4 kali replikasi. Tabel 4.1 Level Faktor No Faktor Level 1 Level 2 1 Jumlah Air 7 liter 8,5 Liter 2 Komposisi Semen : 20 liter 40 liter Agregat 3 Pasir ± 50 liter ± 85 liter 4 Jumlah Debu Batu ± 15 liter ± 20 liter 5 Lama Pengguncangan ± 3 detik Sumber : Studi Lapangan, 2012
Sumber Variasi Faktor A Faktor B Faktor C Faktor D Total Error
Derajad Bebas (db) VA VB VC VD VT Ve
SS
MS
SSA SSB SSC SSD SST SSe
MSA MSB MSC MSD MST
Sumber : Soejanto, I., 2009
VA
= banyak level – 1
SSA
= *∑
MSA
=
(
)+-
SSe = SSt – SSm – Ssfaktor dimana ; SSt Sm
=∑ =nx ̅
Dalam perhitungan ANOVA, Taguchi menerapkan prosedur penggabungan faktor (poolingup) untuk mengabaikan kontribusi dari faktor yang tidak signifikan. Aturan pooling-up Taguchi dimulai dari faktor yang tidak signifikan yang memiliki nilai jumlah kuadrat (sum of squares) terkecil digabungkan ke dalam error, yang disebut pooled error. Perhitungan pooling up faktor dilakukan bersama nilai F-rasio, dengan menggunakan rumus :
Taguchi merekomendasikan pooling dilakukan sampai derajad bebas pooled error mendekati atau sama dengan ½ dari derajad bebas total. Persen Kontribusi Setelah penggabungan (pooling) telah optimal, selanjutnya menghitung nilai SS’ dan persen kontribusi untuk mengetahui seberapa besar kontribusi yanng diberikan oleh masing-masing faktor dan interaksi dengan rumus : dimana SS’ adalah :
Tabel 3.1 Data Pengujian Kuat Tekan Paving BlockRancangan Eksperimen Replikasi (fc-Mpa) eksp Jumlah Mean R1 R2 R3 R4 1 26,90 30,46 24,36 28,42 110,15 27,54 2 19,29 18,53 16,50 13,45 67,76 16,94 3 13,70 13,20 10,91 11,93 49,74 12,44 4 12,69 8,12 10,15 7,61 38,58 9,64 5 13,20 16,75 16,50 17,26 63,70 15,93 6 17,77 13,70 17,51 12,69 61,67 15,42 7 27,16 20,81 21,57 25,13 94,67 23,67 8 12,18 17,00 13,70 14,21 57,10 14,28 Jumlah 135,84 Rata-rata 16,98 Menghitung Rasio S/N
Prediksi rata-rata Kondisi Optimum Setelah diperoleh faktor yang optimal beserta levelnya pada suatu eksperimen selanjutnya dihitung prediksi nilai rata-rata dan rata-rata rasio S/N untuk kondisi optimum.Tujuan dari perhitungan ini adalah untuk memprediksi nilai rata-rata dan rata-rata rasio S/N. ̂ = ̅ - (̅̅̅ - ̅ ) + (̅̅̅ - ̅ )
Nilai rasio S/N dihitung dari setiap eksperimen untuk mengetahui nilai yang sangat berpengaruh terhadap karateristik kualitas yang dimaksud. Tabel 4.1 ⁄
( ∑
Tabel 3.2. Hasil Perhitungan Rasio S/N
= ̅̅̅ + ̅̅̅ - ̅
Eksp
√
dimana ;
Eksperimen Konfirmasi Eksperimen konfirmasi ini dilakukan untuk memverifikasi prediksi kondisi optimum yang telah dihasilkan pada pengolahan data.Perhitungan yang dilakukan pada eksperimen konfirmasi adalah menentukan mean data, menghitung nilai rasio S/N dan membuat central limit (Cl) serta interval kepercayaannya. Interval kepercayaan adalah nilai maksimum dan minimum dimana diantara nilai kedua. √
[
]
dimana: r : banyaknya eksperimen
3. Hasil Eksperimen Berikut disajikan data hasil eksperimen pengujian kuat tekan paving blockdengan 4 kali replikasi.
)
1 2 3 4 5 6 7 8
R1 26,90 19,29 13,70 12,69 13,20 17,77 27,16 12,18
Replikasi (fc-Mpa) R2 R3 30,46 24,36 18,53 16,50 13,20 10,91 8,12 10,15 16,75 16,50 13,70 17,51 20,81 21,57 17,00 13,70 Jumlah Rata-rata
R4 28,42 13,45 11,93 7,61 17,26 12,69 25,13 14,21
S/N 28,71 24,32 21,79 19,18 23,89 23,48 27,33 22,91 191,60 23,95
Berdasarkan hasil perhitungan nilai rasio S/N kuat tekan paving block di atas, nilai respon rasio S/N kuat tekan paving block hasil pengujian dari pengaruh masing-masing faktor dapat dilihat pada table 3.3. Tabel 3.3 Respon Rasio S/N Kuat Tekan Paving Blockdari Pengaruh Faktor Level 1 Level 2 Selisih Rangking
A 23,50 24,40 0,90 5
B 25,10 22,80 2,30 3
AxB 25,82 22,08 3,73 1
C 25,43 22,47 2,96 2
BxC 24,22 23,68 0,54 6
D 23,67 24,23 0,56 7
BxD 24,67 23,23 1,45 4
Rata-rata
26
24
22
20 A1
A2
B1
B2 AxB1 AxB2 C1
C2 BxC1 BxC2 D1
D2 BxD1 BxD2
Faktor level
Eksperimen Konfirmasi Eksperimen konfirmasi dilakukan dengan 10 sampel dengan level pada kondisi optimum. Kuat tekan dari 10 sampel paving block pada kondisi optimum mengahsilkan nilai rata-rata 28,88 Mpa.
Gambar 3.1 Respon Rasio S/N dari Pengaruh Faktor
ANOVA dan Persen Kontribusi Anova Rasio S/N dan persen kontribusi yang telah dilakukan pooling up terhadap faktor A. C, BxC, dan D dapat dilihat pada tabel berikut :
√
[
]
interval kepercayaan untuk rata-rata adalah :
Tabel 3.4 Persen Kontribusi Terhadap Nilai Rasio S/N Sumber B AxB C BxD error Total
v 1 1 1 1 27 31
SS 10,549 27,874 17,515 4,193 576,443 636,573
MS 10,549 27,874 17,515 4,193 21,350
SS' -10,801 6,524 -3,835 -17,157
p (%) -1,70 1,02 -0,60 -2,70
Prediksi Kondisi Optimum Setelah diketahui faktor-faktor yang berpengaruh secara signifikan terhadap rasuon S/N kuat tekan paving block optimum adalah : faktor (AxB) : faktor A level 1 dan faktor B level 1 faktor B1 : faktor B level 1 faktor C1 : faktor C level 1 faktor (BxD) : faktor B level 1 dan faktor D level 2 Model persamaannya rata-rata kuat tekan paving block adalah : ̅̅̅ ̅ ̅ ̅̅̅ = ̅ [ ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅ ̅ ] ̅̅̅ ̅ ̅ ̅ ̅̅̅ ̅ ̅̅̅ ̅ ] [ ̅̅̅̅̅̅̅ = 23,95 + [(26,51-23,95) - (23,50-23,95) – (25,10– 23,95)] + (25,10-23,95) + (25,43–23,95) + [(25,40– 23,95) – (25,10-23,95) – (24,23-23,95)]= 28,47 Sedangkan interval kepercayaan rata-rata kuat tekan paving block pada tingkat kepercayaan 90% adalah sebagai berikut : Diketahui F(0,10;1;27) = 2,90 dan MSe = 21,35, maka :
Sedangkan interval kepercayaan rasio S/N eksperimen konfirmasi adalah sebagai berikut : √
[
]
interval kepercayaan untuk variabilitas adalah :
Berdasarkan hasil perhitungan interval kepercayaan pada tingkat kepercayaan 90%didapat bahwa rata-rata pada eksperimen konfirmasi berada pada interval kepercayaan eksperimen Taguchi. Hasil analisanya dapat dilihat pada tabel 3.5 berikut ini : Tabel 3.5 Perbandingan Peningkatan Nilai Kuat Tekan Paving Block Respon (Kuat Tekan paving block) Eksperimen Taguchi Eksperimen Konfirmasi
Rata-rata ( Variabilitas (S/N) Rata-rata ( Variabilitas (S/N)
Prediksi 24,10 28,47 28,88 29,036
Optimasi 2,21 28,47 ± 28,88 ± 29,036 ±
Berdasarkan interpretasi hasil perhitungan kuat tekan paving block yang terlihat pada tabel di atas, nilai rata-rata dan variabilitas eksperimen Taguchi ke eksperimen konfirmasi mengalami peningkatan. Oleh karena itu, kombinasi optimal faktor-faktor tersebut diatas terbukti dapat meningkatkan kekuatan tekan paving block.
√ √
4. Kesimpulan Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi faktor-faktor utama yang berpengaruh terhadap kuat tekan paving block, merancang komposisi bahan pembuatan paving block, dan menghasilkan
eksperimen konfirmasi berdasarkan berdasarkan faktor dan level optimal. Berdasarkan hasil pengolahan dan analisis data, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Faktor-faktor utama yang berpengaruh terhadap kuat tekan paving block adalah jumlah air, komposisi semen:pasir, jumlah debu batu, dan lama pengguncangan. 2. Berdasarkan hasil pengolahan dan analisa data dari rancangan eksperimen Taguchi dihasilkan komposisi bahan berdasarkan faktor dan level yang optimal yaitu faktor air pada level 1 sebesar 7,5 liter (A1), perbandingan komposisi semen dan pasir pada level 1 sebesar 1:1 (B1) atau 20 liter semen dan 35 liter pasir, jumlah debu batu pada level 1 sebesar 15 liter dan lama pengguncangan pada level 2 selama 6 detik (D2). Hasil eksperimen menunjukan nilai rata-rata sebesar 2,21 Mpa. 3. Berdasarkan eksperimen konfirmasi yang telah dilakukan menunjukkan nilai rata-rata dan variabilitas (S/N) pada kondisi eksperimen Taguchi mengalami peningkatan pada eksperimen konfirmasi, hal ini sesuai dengan karakteristik kualitas yang dituju, yaitu larger the berter. Nilai rata-rata pada eksperimen Taguchi menunjukan nilai sebesar 24,10 ± sedangkan pada kondisi eksperimen konfirmasi menunjukan nilai rata-rata sebesar 28,88 ± . Nilai variabilitas (S/N) pada eksperimen Taguchi ke eksperimen konfirmasi juga menunjukan peningkatan. Hal ini membuktikan bahwa kombinasi optimal faktorfaktor tersebut diatas terbukti dapat meningkatkan kekuatan tekan paving block. Referensi [1]
[2] [3]
[4]
[5] [6] [7]
Damaris, R.A, 2011. Optimasi Kuat Tekan dan Daya Serap Air dari Batako yang Menggunakan Bottom Ash dengan Pendekatan Respon Serentak. Power Point Sidang Thesis Program Studi Magister Manajemen, ITS. Surabaya. Hartono, Mohammad, 2012. Meningkatkan Mutu Produk Plastik dengan Metode Taguchi. Julianingsih dan Aysia, D.A.Y., 2004. Penentuan Komposisi Bahan Baku Optimal Produk Kecap X Dengan Menggunakan Taguchi. Jurnal Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra. Surabaya Malissa, Harun, 2011. Studi Kelayakan Kualitas Batako Hasil Produksi Industri Kecil di Kota Palu. Media Litbang (ISSN : 1979-5971). Sulawesi Tengah. Mulyono, Tri. 2005. Teknologi Beton. Andi Offset. Yogyakarta. Noer, Ahmad dan Sugito. 2011. Statistika Lanjutan. Universitas Jenderal Sudirman. Yogyakarta. Parkhan, Ali dan Ranita Eka P.A. 2008. Setting Kombinasi Level Faktor Optimal Pembuatan Produk Toples Menggunakan Metode Taguchi. Universitas Islam Indonesia. Yogyakarta.
[8]
[9] [10]
[11] [12]
[13]
[14]
Setyanto., N. W., dkk. 2011. Peningkatan Kualitas Patchouli Alcohol Pada Proses Redestilasi Hasil Minyak Nilam Menggunakan Desain Eksperimen Taguchi. Proceeding Seminar Nasional Teknik Industri & Kongres BKSTI VI, Hal II A-196. Soejanto, Irwan. 2009. Desain Eksperimen dengan Metode Taguchi. Graha Ilmu. Yogyakarta. Standar Nasional Indonesia-03-0691-1996. 1996. SNI Bata Beton (Paving Block). Dewan Standarisasi Nasional. Standar Nasional Indonesia T-04-1990-F Suparti, Erni, Retno Wulan D., dan eko P. 2008. Penentuan Setting Level Optimal Pada Pemanfaatan Abu Sekam Padi Untuk Meningkatkan Kualitas Paving Block Menggunakan Metode Eksperimen Taguchi. Universitas Islam Indonesia. Yogyakarta. Suparti, Erni, Retno Wulan D., dan eko P. 2008. Penentuan Setting Level Optimal Pada Pemanfaatan Abu Sekam Padi Untuk Meningkatkan Kualitas Paving Block Menggunakan Metode Eksperimen Taguchi. Universitas Islam Indonesia. Yogyakarta. Yusuf W., Yogi. 2005. Usaha Pencapaian Standar Mutu Bata Beton SNI 03-0348-89 Melalui Penentuan Level Parameter Proses Dengan Metode Taguchi. Institut Teknologi Bandung. Bandung.
Biografi Sri Lestari Pangestu, lahir di Pontianak pada tanggal 27 Oktober 1990. Penulis memulai pendidikan dasar di SD Negeri 67 Pontianak dan lulus pada tahun 2002, kemudian melanjutkan pendidikan menengah di SLTP Negeri 1 Pontianak, lulus pada tahun 2005. Penulis kemudian melanjutkan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 3 Pontianak dan lulus pada tahun 2008. Kemudian melanjutkan pendidikan keperguruan tinggi pada tahun 2008 dan diterima menjadi mahasiswa Universitas Tanjungpura, pada program studi Teknik Industri, jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik.
