DESAIN SISTEM PENENTUAN KUALITAS BIODIESEL BERBASIS MINYAK NABATI
ELVIYANTI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Desain Sistem Penentuan Kualitas Biodiesel Berbasis Minyak Nabati adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2007 Elviyanti NIM F351030081
ABSTRACT ELVIYANTI. Design of System for Determining the Quality of Vegetable OilBased Biodiesel. Supervised by MARIMIN, SAPTA RAHARDJA and SUROSO. In this research, the prototype of assessment system and quality prediction of vegetable oil-based biodiesel during the production process were developed by involving 2 factors of analyses, that is, fundamental analysis and technical analysis and by integrating expertise system in constructing rulebase (rule or attribute range) for reasoning process and decision making using the method of artificial intelligence (AI), Multilayer System Back Propagation, to predict different processes using Statistic Process Control. Fundamental process referred to quality control, processes in critical points of production until the performance of the finished product. In the meantime, technical analysis referred to prediction of variety of critical points of transesterification process, separation and washing in a number of the next production stages. These two analyses were used so that the system could assess and predict patterns of quality increase and decrease of biodiesel when there was a change in fundamental and technical factors. The system was designed and developed using the software of Matlab 7.01 in a menu of simple interface called SINKUAL BIODiESEL. Input and output of this system were showed in form of quantitative and qualitative data both in numbers and in graphs. Based on the test of “trial and error” of activation function, error criteria, momentum, rate of learning and number of layers used to give the best network performance, this system used activation function of sigmoid bipolar (tansig) with the network architecture of (551), that is, 5 neurons in an input layer, 5 neurons in a hidden layer and 1 neuron in an output layer. The rate of learning was 0,005; the momentum was 0.9; the minimum error was 0.0001 and the MSE score was 9.28419e-005(336). Validity of AI showed the correlation between network output and target output based on error value obtained. The implementation of this system was carried out using actual data obtained from PT.EAI (Energy Alternative Indonesia) in a number of production periods in 2006. The result of SINKUAL-BIODIESEL assessment conducted showed that the quality of raw material was in grade B, the process quality was in grade A, and the quality of storage and packaging was in grade A. The overall result of assessment process was in grade A. The system of SINKUALBIODIESEL also gave a suggestion to the users so that they could keep the process that had been carried out involving Statistic Process Control (SPC) because with the raw material of medium quality (grade B) is able to produce good quality biodiesel (grade A). The strategy with the highest priority to be implemented was technological improvement program with the highest value of 0.255. Keywords : Expert System, Neural Network, Quality System, Biodiesel.
RINGKASAN ELVIYANTI. Desain Sistem Penentuan Kualitas Biodiesel Berbasis Minyak
Nabati. Dibimbing oleh MARIMIN, SAPTA RAHARDJA dan SUROSO. Biodiesel merupakan salah satu produk industri berbahan dasar minyakminyak lemak salah satunya adalah minyak nabati. Biodiesel dihasilkan dari proses metanolisis atau transesterifikasi pada minyak lemak mengunakan jenis alkohol ditambah katalis sehingga terbentuk metil ester (biodiesel) dan gliserin. Kandungan oksigen biodiesel lebih banyak sehingga pembakaran lebih sempurna, akibatnya gas buang tidak berbahaya, bersih dan ramah lingkungan. Pada penelitian ini dikembangkan sebuah protitipe sistem penilaian dan prediksi kualitas biodiesel yang berbasis minyak nabati selama proses produksi yang melibatkan dua faktor analisis, yaitu analisis fundamental dan analisis teknik dengan mengintergrasikan sistem pakar dalam membangun rulebase (aturan atau batasan atribut) untuk proses penalaran dan pengambilan keputusan dalam sistem penentuan kualitas biodiesel dengan metode jaringan syaraf tiruan (JST) multilayer system backpropagation untuk prediksi keragamaan proses menggunakan Statistic Process Control (SPC). Analisis fundamental mengacu pada proses pengendalian kualitas yang meliputi pengendalian kualitas bahan baku, proses dititik kritis produksi hingga kinerja akhir produk jadi. Sedangkan analisis teknis mengacu pada prediksi keragaman titik kritis proses transesterifikasi, separasi dan pencucian dalam beberapa periode produksi yang akan datang. Penggunaan kedua analisis tersebut dimaksudkan agar sistem dapat menilai dan memprediksi pola penurunan dan kenaikan kualitas biodiesel saat terjadi perubahan faktor fundamental dan teknis. Sistem dirancang dan dikembangkan menggunakan perangkat lunak Matlab 7.01 dalam sebuah menu tampilan (interface) yang sederhana dan diberi nama SINKUAL-BIODIESEL. Masukan dan keluaran dari sistem ini ditampilkan dalam bentuk data kuatitatif dan kualitatif baik dalam bentuk angka maupun dalam bentuk grafik. SINKUAL-BIODIESEL dirancang/dikembangkan untuk membantu para teknik labaratorium dan pihak pengambilan keputusan dan penjaminan mutu (quality ansurance) dalam menilai dan memprediksi kualitas biodiesel yang diproduksi mulai dari jenis minyak nabati, jumlah tahapan proses esterifikasi, penilaian kualitas bahan baku, kualitas mutu biodiesel, titik kritis proses (transesterifikasi, separasi dan pencucian), hingga penilaian proses pengemasan dan penyimpanan biodiesel. Bobot tingkat kepentingan atribut kualitas biodiesel ditentukan dengan menggunakan metode entropy hal dikarenakan tidak semua atribut penilaian digunakan sebab terbatasnya waktu dan mahalnya biaya pengukuran atribut kualitas bahan baku yang digunakan dan mutu biodiesel yang dihasilkan. Metode pembelajaran jaringan syarat tiruan (JST) yang digunakan adalah backpropagasi dengan arsitektur jaringan adalah multilayer system. Pilihan fungsi aktivasi yang digunakan adalah fungsi aktivasi sigmoid bipolar (tansig), sigmoid biner (logsig) dan linear.
Berdasarkan pengujian “trial and error” fungsi aktivasi, kriteria error, momentum, laju pembelajaran dan jumlah lapisan yang digunakan memberikan performansi jaringan yang terbaik adalah fungsi aktivasi sigmoid bipolar (tansig) dengan arsitektur jaringan [5 5 1], yakni lima neuron pada lapisan input, lima neuron pada lapisan hidden dan satu neuron pada lapisan output. Laju pembelajaran 0,005; momentum 0,9; minimum error 0,0001 diperoleh nilai MSE 9,28419e-005 (336 epoch). Validasi JST menunjukkan kesesuaian antara output jaringan dengan output target berdasarkan nilai error yang dihasilkan. Penilaian kualitas biodiesel diberikan dalam bentuk grade yang bertujuan untuk mempermudah proses penilaian dan pengendalian kualitas. Dengan adanya grade di pihak pengguna dapat mengambil tindakan dan keputusan sesuai dengan grade yang dihasilkan. Pengklasifikasian biodiesel yang diterima dalam grade A dan grade B ditentukan berdasarkan standar mutu nasional dan standar mutu yang diterapka di industri. Implementasi sistem ini dilakukan dengan menggunakan data aktual yang diperoleh dari PT. EAI (Energi Alternatif Indonesia) pada beberapa periode produksi tahun 2006. Hasil penilaian SINKUAL-BIODIESEL yang dilakukan menunjukkan bahwa kualitas bahan baku dengan grade B, kualitas proses diterima grade A dan kualitas proses penyimpanan dan pengemasan diterima grade A. Hasil (overall) keseluruhan proses penilaian adalah diterima grade A, selain itu sistem SINKUAL-BIODIESEL memberikan saran kepada pengguna untuk terus mempertahankan proses yang telah dilaksanakan dengan melibatkan Statistic Process Control (SPC) karena dengan bahan baku yang berkualitas sedang (grade B) mampu menghasilkan biodiesel dengan kualitas baik (grade A). Dengan memperhatikan keseluruhan faktor, aktor dan tujuan yang hendak dicapai dari penerapan strategi peningkatan kualitas biodiesel, maka dapat ditentukan strategi yang memiliki bobot tertinggi dan prioritas pertama untuk dijalankan adalah program perbaikan teknologi sehingga mampu mengolah beragam mutu bahan baku dengan menerapkan proses produksi yang paling tepat dan efisien sehingga mampu menghasilkan biodiesel yang sesuai standar yang diinginkan berbagai segmen pasar. Diharapkan perusahaan mampu mengolah berbagai macam mutu minyak dan mempunyai teknologi proses konversi minyak yang optimal sesuai karakteristik biodiesel yang diinginkan. Kata kunci : Expert System, Neural Network, Quality System, Biodiesel.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2007 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm dan sebagainya
DESAIN SISTEM PENENTUAN KUALITAS BIODIESEL BERBASIS MINYAK NABATI
ELVIYANTI
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
Judul Tesis
: Desain Sistem Penentuan Kualitas Biodiesel Berbasis Minyak Nabati
Nama
: Elviyanti
NIM
: F351030081
Program Studi
: Teknologi Industri Pertanian
Disetujui, Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Marimin, M.Sc. Ketua
Dr. Ir. Sapta Rahardja, DEA. Anggota
Dr. Ir. Suroso, M.Agr. Anggota
Diketahui, Ketua Program Studi Teknologi Industri Pertanian
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Irawadi Jamaran
Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS.
Tanggal Ujian : 13 Juli 2007
Tanggal Lulus :
PRAKATA Alhamdulillahirobbil’alamin, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga penelitian ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini mengambil topik Desain Sistem Penentuan Kualitas Biodiesel Berbasis Minyak Nabati. Pada kesempatan ini Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Marimin, M.Sc., Dr. Ir. Sapta Rahardja, DEA., dan Dr. Ir. Suroso, M. Agr. selaku dosen pembimbing serta pimpinan dan staf PT. EAI Tanjung Priok Jakarta yang telah banyak memberikan informasi dan masukan. Disamping itu penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Ir. Bochari Rachman, M.Sc. Rektor Universitas Bina Darma Palembang, atas kesempatan melanjutkan studi S-2 di Institut Pertanian Bogor. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada rekan-rekan TIP dan BioTeknologi khususnya Eva, Zendi dan Wiwid, juga teman seperjuangan ”Islam Idiologis” (HT) Bogor yang telah banyak memberi motivasi dan bantuan. Terima kasih penuh cinta untuk orang tua, suami yang selalu memberikan motivasi, semangat juang dan doa yang tiada henti dalam mengokohkan diriku pada visi dan misi kehidupan yang hakiki yakni meraih prestasi menggapai keridhoan Allah, dan seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya, serta semua pihak yang telah ikut membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bogor, Juni 2007 Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Palembang pada tanggal 18 Januari 1978 dari ayah Amri Yara Muhir dari Manna Bengkulu, dan ibu Misyul Hartati dari Sekayu Sumatera Selatan. Penulis merupakan putri pertama dari enam bersaudara dan sebagai istri dari Sutarno, ST. M.T. dan Alhamdulillah kini sedang menantikan kehadiran anak pertama. Tahun 1996 penulis lulus dari SMA Negeri 8 Palembang dan melanjutkan studi Diploma (D-1) Komputer Analisis di LPPMK Mulya Pratama Palembang. Pada tahun 1997 lulus seleksi masuk di Program Studi Sosial Ekonomi Pertanian Universitas Sriwijaya Palembang dan lulus pada tahun 2002. Pada tahun 2003 Penulis memperoleh beasiswa BPPS dari Dirjen Pendidikan Tinggi DIKTI untuk melanjutkan studinya di Program Studi Teknologi Industri Pertanian pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor selesai pada tahun 2007. Pengalaman kerja Penulis sejak tahun 2002 hingga sekarang bekerja sebagai staf pengajar di Universitas Bina Darma Palembang.
