6
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Pengembangan dan Perancangan Produk Baru Pengembangan produk baru (New Product Development) adalah suatu bagian yang penting dalam dunia bisnis. Produk-produk baru dapat memberikan dan menyediakan kesempatan bertumbuh dan keuntungan kompetitif kepada perusahaan. Dengan bertambahnya produk-produk baru, maka timbul sebuah tantangan untuk dapat memperkenalkan produk baru secara lebih cepat tanpa mengurangi sisi kualitas. Sebagai contoh para penghasil automobile dunia sekarang dapat memperkenalkan sebuah rancangan mobil baru dalam dua tahun, di mana dahulu akan membutuhkan waktu sekitar empat tahun lamanya. Perancangan produk baru (New Product Design) sebagian besar adalah berkenaan dalam hal operasional yang antara lain men-spesifikasikan produk-produk yang akan dibuat di mana hal tersebut adalah sebuah persyaratan untuk melakukan produksi. Di waktu yang bersamaan, proses-proses yang ada dan produk-produk yang akan dihasilkan dapat memaksa dan mendorong keberadaan teknologi untuk mendukung lahirnya produk-produk baru. Dengan demikian perancangan produk mengacu kepada bentuk fisik (physical) dan proses manufaktur.
7
2.2 Proses Pengembangan dan Perancangan Produk Proses adalah merupakan urutan langkah-langkah pengubahan sekumpulan input menjadi sekumpulan output. Dengan demikian proses pengembangan produk adalah urutan langkah-langkah atau kegiatan-kegiatan di mana suatu perusahaan berusaha untuk menyusun, merancang, dan mengkomersialkan suatu produk. Menurut Ulrich, proses pengembangan produk umumnya terdiri dari enam tahap, yang antara lain adalah: •
Perencanaan:
Kegiatan perencanaan sering dirujuk sebagai “zerofase”
karena kegiatan ini mendahului persetujuan proyek dan proses peluncuran pengembangan produk aktual. •
Pengembangan konsep: Pada fase pengembangan konsep, kebutuhan pasar target diidentifikasi, alternative konsep-konsep produk dibangkitkan dan dievaluasi, dan satu atau lebih konsep dipilih untuk pengembangan dan percobaan lebih jauh.
•
Perancangan tingkatan system: Fase ini mencakup definisi arsitektur produk dan uraian produk menjadi subsistem-subsistem serta komponen-komponen. Gambaran rakitan akhir untuk system produksi biasanya didefinisikan selama fase ini.
•
Perancangan detail: Fase ini mencakup spesifikasi lengkap dari bentuk, material, dan toleransi-toleransi dari seluruh komponen unik pada produk dan identifikasi seluruh komponen standar yang dibeli dari pemasok.
8
•
Pengujian dan perbaikan: Fase ini melibatkan konstruksi dan evaluasi dari bermacam-macam versi produksi awal produk. Prototype awal biasanya dibuat dalam fase ini.
•
Produksi awal:
Pada fase produksi awal, produk dibuat dengan
menggunakan system produksi yang sebenarnya. Tujuan dari produksi awal ini adalah untuk melatih tenaga kerja dalam memecahkan permasalahan yang timbul pada proses produksi sesungguhnya. Dari enam tahap proses pengembangan produk tersebut, masih terdapat halhal detail yang harus dilalui dalam setiap tahap proses pengembangan produk. Misalnya dalam tahap pengembangan konsep, pada tahap tersebut harus melalui proses-proses seperti identifikasi kebutuhan pelanggan, Spesifikasi produk, Penyusunan konsep dan sebagainya. Untuk dapat lebih jelas dan menyeluruh dapat diperhatikan dalam diagram proses pengembangan produk berikut ini.
Fase 5 Peluncuran produk
Fase 4 Pengujian dan Perbaikan
Fase 3 Perancangan Rinci
Fase 2 Perancangan Tingkatan Sistem
Fase 1 Pengembangan Konsep
Fase 0 Perencanaan
9
Proses dan Organisasi Pengembangan Perencanaan Produk Identifikasi Kebutuhan Pelanggan Spesifikasi Produk Penyusunan Konsep Seleksi Konsep Pengujian Konsep Arsitektur Produk
Proses Perancangan Produk
Desain Industri Desain untuk Manufaktur Prototype Analisis Ekonomis Pengembangan Produk Mengendalikan Proyek
Gambar 2.1 Proses Pengembangan & Perancangan Produk
Gambar di atas merupakan suatu proses pengembangan dan perancangan produk. Dalam penulisan skripsi ini produk yang dikembangkan adalah produk berbasis teknologi (technology push) yaitu keberadaan teknologi mendorong untuk dapat melakukan pengembangan produk, sehingga tahapan yang digunakan tidaklah berangkat dari tahapan penyusunan konsep, tetapi dimulai dari proses perancangan produk yaitu arsitektur produk, desain industri, desain untuk proses manufaktur dan
10
prototype. Di mana setiap tahapan tersebut akan dijelaskan pada bab pembahasan dan hasil.
2.3 Arsitektur produk Arsitektur produk adalah penugasan elemen-elemen fungsional dari produk terhadap kumpulan bangunan fisik (physical building blocks) produk. Tujuan arsitektur produk adalah menguraikan komponen fisik dasar dari produk, apa yang harus dilakukan oleh komponen tersebut dan seperti apa penghubung atau pembatas (interface) yang digunakan untuk peralatan lainnya? Sebuah produk dianggap terdiri dari elemen fungsional dan fisik. Elemenelemen fungsional dari produk terdiri atas operasi dan transformasi yang menyumbang terhadap kinerja keseluruhan produk. Sedangkan elemen fisik dari sebuah produk adalah bagian-bagian produk (part), komponen, sub rakitan yang pada akhirnya diimplementasikan terhadap fungsi produk. Dalam menetapkan suatu keputusan arsitektur produk terdapat tiga langkah, yaitu: 1. Membuat skema produk; Skema adalah suatu diagram yang menggambarkan pengertian tim terhadap elemen-elemen penyusunan produk. 2. Mengelompokkan elemen-elemen pada skema; Tantangan pada langkah 2 ini adalah menugaskan setiap elemen yang terdapat pada skema menjadi chunk yang menjalankan setiap fungsi tertentu.
11
3. Membuat susunan geometris yang masih kasar; Susunan geometris dapat diciptakan dalam bentuk gambar, model computer atau model fisik (dari tripleks atau busa, sebagai contoh) yang terdiri dari dua atau tiga dimensi.
2.4 Desain Industri (Product design) Perhimpunan Desainer Industri Amerika (IDSA) mendefinisikan desain industri sebagai “jasa professional dalam menciptakan dan mengembangkan konsep dan spesifikasi guna mengoptimalkan fungsi-fungsi, nilai, dan penampilan produk serta sistem untuk mencapai keuntungan yang mutual antara pemakai dan produsen.” Definisi ini cukup luas untuk memasukkan kegiatan dari semua produk tim pengembangan. Kenyataannya desainer industri memfokuskan diri pada bentuk dan interaksi pemakai produk. Dreyfuss (1667) membuat daftar lima tujuan penting. Desainer-desainer industri dapat membantu tim untuk mencapainya ketika mengembangkan produk-produk baru: •
Kegunaan: Hasil produksi manusia harus selalu aman, mudah digunakan, dan intuitif. Setiap ciri harus dibentuk sedemikian rupa sehingga memudahkan pemakainya mengetahui fungsinya.
•
Penampilan: Bentuk, garis, proporsi, dan warna digunakan untuk menyatukan produk menjadi satu produk yang menyenangkan.
•
Kemudahan pemeliharaan: Produk juga harus didesain untuk memberitahukan bagaimana mereka dapat dirawat dan diperbaiki.
12
•
Biaya-biaya rendah: Bentuk dan ciri memegang peranan besar dalam biaya peralatan dan produksi. Karena itu, hal ini harus diperhatikan secara bersamasama oleh tim.
•
Komunikasi: Desain produk harus dapat mewakili filosofi desain perusahaan dan misi perusahaan melalui visualisasi kualitas produk. Desainer industri merupakan salah satu program universitas yang ditempuh
selama 4-5 tahun. Program itu mempelajari seni pahat dan bentuk, mengembangkan gambar, presentasi, dan membuat model dan mendapatkan pemahaman dasar tentang material, teknik manufaktur, dan pengerjaan akhir. Kemampuan mereka untuk mengekspresikan ide-idenya secara visual menunjang untuk mengembangkan konsep yang berguna bagi tim. Walaupun ide-ide desainer industri dapat menciptakan sebagian besar sketsa konsep dan model awal yang digunakan oleh tim melalui proses pengembangan berasal dari seluruh anggota tim. Dengan kata lain seluruh proses yang ada di dalam desain industri berkaitan dengan merancang produk atau sering disebut Product design. Dalam fase produk desain akan difokuskan dengan merancang bentuk-bentuk fisik dari produk baru. Pada awalnya, perusahaan memilki beberapa ide umum dari akan seperti apa produk baru tersebut tetapi tidak terlalu spesifik. Pada akhir dari fase produk desain, perusahaan memiliki sebuah susunan dari spesifikasi produk (list komponen) dan gambar teknik secara detail sehingga pembuatan prototype awal dapat dilakukan dan diuji coba.
13
Produk desain membutuhkan ketentuan dari begitu banyak perbedaan tradeoffs antara biaya produksi, kualitas (fitur) dan waktu (schedule). Engineer akan dilibatkan untuk bekerja dalam bagian yang bervariasi dari poyek ini. Selama mereka bekerja, mereka akan mengambil keputusan yang pada akhirnya akan berefek pada biaya produksi, kualitas (fitur), dan waktu penjadwalan untuk perkenalan produk (product introduction). Sangatlah mudah melihat mengapa marketing, operasional dan keuangan / akuntan harus juga dilibatkan dengan engineer selama fase ini, dikarenakan supaya trade-offs yang tepat dapat dihasilkan untuk profit yang besar dari bisnis.
2.5 Desain untuk Manufaktur (Design for Manufacture and Assembly) Kegagalan yang umumnya ditemukan dalam pengembangan produk adalah membuat produk tersebut bekerja namun sulit untuk dibangun. Kesulitan dalam manufaktur membuat sebuah produk menjadi mahal, sulit untuk dipabrikasi, membutuhkan ekstra waktu, bentuk geometri yang diinginkan sulit untuk dikerjakan dan membutuhkan perawatan ekstra dalam produksi dan lain sebagainya. Design for Manufacture (DFM) and Assembly (DFA) adalah suatu analisis dan perancangan ulang (redesign) dari sebuah produk atau konsep agar dapat menjadi lebih mudah diproduksi. Analisa DFM & DFA adalah sama seperti kebanyakan metode proses desain, yang dapat diaplikasikan selama fase-fase dari proses perancangan produk. Dapat pula digunakan dalam Benchmarking analysis.
14
Terdapat dua buah komponen, yaitu Design for Manufacture dan Design for Assembly. DFM berkaitan dengan membuat satuan komponen-komponen (parts) menjadi lebih mudah diproduksi dari persediaan bahan mentah. DFM melibatkan aplikasi dari parts-forming models, analytic formulas, atau simulasi proses elemen complex finite. DFA, berkaitan dengan membuat pengarahan tambahan dan metode yang lebih sederhana, sebagai contoh, membuat parts mudah ditambahkan dengan menggunakan penjepit yang langsung di cover body sebagai ganti dari penggunaan mur ataupun baut. DFA melibatkan aplikasi dari tambahan waktu dan kompleksitas model. DFM dan DFA sangatlah penting dalam perancangan karena memiliki tiga dampak keuntungan. Pertama, dapat mengurangi hitungan parts. Sehingga dapat mengurangi biaya. Jika sebuah rancangan mudah diproduksi dan dirakit, maka dapat diselesaikan dalam sedikit waktu, dan juga menjadi lebih murah. Dampak keuntungan kedua, dalam mempertimbangkan produk-produk yang digunakan dalam aplikasi-aplikasi kritis yang ekstrim dan di mana biaya tidaklah menjadi masalah. Sebagai contoh, Satelit-satelit yang digunakan dalam eksplorasi misi interplanet NASA, memiliki sistem-sistem yang harus berjalan; menghemat bahkan ribuan dollar dalam perakitan atau biaya komponen adalah tidak berguna atau tidak ada artinya. Apa yang terpenting dan bagaimanapun adalah ketahanan (reliability). Banyak aktivitas yang dapat mengembangkan ketahanan akan diaplikasikan, inilah salah satu dampak keuntungan dari DFM dan DFA.
15
Terakhir, DFM dan DFA juga secara umum mengembangkan kualitas dari perancangan, berdasarkan alasan yang sama seperti mengapa mengembangkan ketahanan. Jika sebuah komponen (parts) lebih mudah untuk diproduksi, maka hanya sedikit kapabilitas mesin yang dibutuhkan untuk menghasilkan toleransi yang sama. Sebuah komponen yang mudah untuk di injeksi tidaklah membutuhkan pengendalian proses yang ekstra ketat atas tekanan, waktu, dan temperature dalam rangka memperoleh dimensi toleransi. Sebaliknya, untuk kapabilitas mesin yang sama, langkah yang lebih mudah dalam perancangan produk akan memiliki toleransi yang lebih ketat. Pada fase ini merupakan suatu fase di mana pengembangan tingkat system dirancang guana mendukung seluruh hal-hal yang berkaitan dengan system operasional dalam system produksi yang efektif dan efisien. Keseluruhan system manufaktur dirancang. Desain untuk manufaktur biasanya sudah dilakukan selama proses pengembangan. Pada poin ini, tim seharusnya memiliki suatu perkiraan daftar material / bill of material (BOM). Selama tahap perancangan tingkat sistem, tim seharusnya juga sudah dapat menguraikan produk menjadi komponen-komponen terpisah, sehingga dapat diketahui bagaimana struktur dari produk itu dan dapat diperkirakan bagaimana merancang suatu urutan proses yang diperlukan untuk membuat produk tersebut. Biasanya langkah atau urutan-urutan proses yang diperlukan untuk membuat produk dituangkan ke dalam Operation Process Chart (OPC). Dengan demikian ada empat hal utama yang perlu dilakukan dalam fase
16
desain untuk manufaktur, yaitu OPC, pengukuran waktu baku, struktur produk, dan BOM.
2.6 Prototype Apakah prototype itu? Esensi dasar prototype pada umumnya didefinisikan sebagai “sebuah penaksiran produk melalui satu atau lebih dimensi yang menjadi perhatian”. Dengan definisi ini, setiap wujud yang memperlihatkan sedikitnya satu aspek produk yang menarik bagi tim pengembangan dapat ditampilkan sebagai sebuah prototype. Definisi ini menyimpang dari penggunaan umumnya, di mana mencakup bermacam bentuk prototype seperti penggambaran konsep, model matematika, dan bentuk fungsional yang lengkap sebelum dibuat dari suatu produk. Membuat prototype merupakan proses pengembangan perkiraan-perkiraan semacam itu dari produk. Apa kegunaan prototype? Dalam proyek pengembangan produk, prototype digunakan untuk empat tujuan, yaitu : •
Pembelajaran: Prototipe sering digunakan untuk menjawab dua tipe pertanyaan “Akankah dapat bekerja?” dan “Sejauh mana dapat memenuhi kebutuhan pelanggan?”
Saat harus menjawab pertanyaan semacam ini, prototype
diperlakukan sebagai alat pembelajaran. •
Komunikasi: Prototype memperkaya komunikasi dengan manajemen puncak, penjual, mitra, keseluruhan anggota tim, pelanggan, dan investor. Hal ini benar
17
karena sebuah gambaran, alat, tampilan tiga dimensi dari produk lebih mudah dimengerti daripada sebuah penggambaran verbal, bahkan sebuah sketsa produk sekalipun. •
Penggabungan:
Prototipe digunakan untuk memastikan bahwa komponen-
komponen dan subsistem-subsistem dari produk bekerja bersamaan seperti yang diharapkan. •
Milestone: Dalam tahap pengembangan produk berikutnya, prototype digunakan untuk mendemontrasikan bahwa produk telah mencapai tingkat kegunaan yang diinginkan. Prototipe ini menyediakan hasil nyata, mempelihatkan kemajuan dan disiapkan untuk menjalankan jadwal. Berdasarkan penggunaannya Prototipe sering dibedakan menjadi dua tipe,
yaitu prototype alpha dan prototype beta. •
Prototipe Alpha, khususnya digunakan untuk menilai apakah produk bekerja seperti yang diharapkan. Bagian-bagian dalam prototype alpha biasanya sama dalam hal material dan bentuk geometriknya dengan bagian-bagian yang akan digunakan pada versi produk hasil produksi. Namun biasanya bagian-bagian itu dibuat dengan pross produksi prototype.
•
Prototipe Beta,
khususnya digunakan untuk menilai reliabilitas dan untuk
mengidentifikasi kesalahan dalam produk. Prototipe ini seringkali diberikan pada pelanggan untuk pengujian pada lingkungan pengguna selanjutnya. Bagianbagian dalam prototype beta biasanya dibuat dengan proses produksi sebenarnya
18
atau disuplai oleh suplier bagian tersebut, tapi produk biasaya telah dirakit dengan fasilitas perakitan akhir berikutnya. Merencanakan suatu prototype. Pada bagian ini menampilkan metode empat langkah untuk merencanakan sebuah prototype selama pengembangan produk. Langkah-langkah tersebut antara lain: •
Menetapkan Tujuan Prototype; yaitu:
pembelajaran,
Mengingat kembali empat tujuan prototype,
komunikasi,
penggabungan
dan
milestone.
Dalam
menetapkan tujuan sebuah prototype, tim mendaftar khususnya pembelajaran dan kebutuhan komunikasi. Anggota tim juga mendaftar beberapa kebutuhan penggabungan baik yang jadi ataupun tidak. Prototipe diharapkan untuk menjadi satu dari beberapa tonggak utama dari proyek pengembangan produk keseluruhan. •
Menetapkan tingkat perkiraan konsep;
Merencanakan sebuah prototype
membutuhkan tingkatan di mana produk akhir diperkirakan akan ditetapkan. Tim harus mempertimbangkan apakah prototype fisik diperlukan atau prototype analitik yang terbaik untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan. Dalam banyak kasus, prototype yang paling sederhana yang akan memenuhi tujuan yang ditetapkan pada langkah pertama di atas. Pada beberapa kasus, prototype yang sudah ada atau prototype yang dibuat untuk tujuan lain dapat dipinjam. •
Menggariskan rencana percobaan; Dalam banyak kasus, penggunaan prototype dalam pengembangan produk dapat dianggap sebuah percobaan. Praktek
19
percobaan yang baik membantu untuk menjamin penggalian nilai maksimum dari kegiatan pembuatan prototype. Rencana percobaan meliputi identifikasi variable percobaan (jika ada), protocol pengujian, sebuah indikasi mengenai pengukuran apa yang akan ditampilkan, dan sebuah rencana untuk menganalisis data hasil. Saat terdapat banyak variable yang harus digali, rancangan percobaan yang efisien akan sangat membantu proses semacam ini. •
Membuat jadwal untuk perolehan, pembuatan dan pengujian; Karena pembuatan dan pengujian prototype mempertimbangkan subproyek dalam keseluruhan proyek pengembangan, tim diuntungkan dari jadwal untuk kegiatan membuat prototype. Tiga tanggal pertemuan sangatlah penting dalam menetapkan usaha pembuatan prototype. Pertama, tim menetapkan kapan bagian-bagian akan siap untuk dirakit (ini kadang-kadang disebut tanggal “rangkaian bagian”). Kedua, tim menetapkan tanggal kapan prototype akan diuji pertama kali (ini kadang-kadang disebut tanggal “pengujian asap”, karena merupakan waktu tim untuk pertama kalinya menyalurkan energi dan “melihat asap” dalam produk dengan system listrik). Yang ketiga, tim menetapkan tanggal saat prototype diharapkan telah selesai diuji dan memberikan hasil akhir.
•
Menetapkan Spesifikasi Akhir; Merupakan tahap akhir yang berdasarkan tahapan sebelumnya baik dari percobaan dan pengujian yang dilakukan, ditetapkan main specification.
20
2.7 Mikrokontroler Mikrokontroler dapat diumpamakan sebagai bentuk minimum dari sebuah mikrokomputer, ada perangkat kerasnya dan perangkat lunaknya, juga ada memorinya, CPU dan lain sebagainya, yang terpadu dalam satu keping IC (Integrated Circuit). Hanya saja saat ini untuk kebutuhan alat kontrol yang fleksibel yang mudah dibawa ke mana-mana serta dapat deprogram-ulang (reprogrammabale), misalnya sebagai inti dari alat kontrol penampil tulisan, system pengukuran jarak jauh (telemetri) dan lain-lain, maka dibutuhkan piranti yang bisa mengantisipasi hal tersebut,
salah
satunya
adalah
mikrokontroler.
Dalam
perkembangannya
mikrokontroler telah mengambil peran penting dalam dunia sistem elektronika terutama dalam aplikasi elektronika konsumen. Sebenarnya ada dua macam mikrokontroker, yaitu tipe CISC (Complex Instruction Set Computing) dan RISC (Reduced Instruction Set Computing). Dalam penulisan skripsi ini dipilih tipe CISC, taitu seri AT89C51 dari Atmel, inc. Dipilih karena popular (banyak dipakai) serta cocok untuk pemula. Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara massal sehingga harganya menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi
21
selera industri dan konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat Bantu dan mainan yang lebih baik dan canggih. Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambar yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika Anda sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan computer PC yang harus dipasang di samping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan. Namun tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi(misalnya pengolah kata, pengolah angka dll), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja atau hanya satu program saja yang bisa disimpan.
