Joko Sedyono Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Maret 2016
Pengampu: Joko Sedyono, S.T, M.Eng, Ph.D HP : 082 327 986 060 Email :
[email protected] Referensi : Kalpakjian, S & Schmid, SR., 2003,
Manufacturing process for engineering materials, Prentice Hall, 4th ed. Kalpakjian, S., 1995, Manufacturing engineering and technology, Addison-Wesley Publishing Company, 3rd ed
Jujur dan tangguh Kehadiran Minimum : 75% Tidak ada titip presensi Kalau sakit atau ada tugas kampus boleh ijin tidak masuk kuliah Aktif mencari literatur, buku, ebook, dan bahan kuliah lain kemudian dipelajari Kelas berjalan bila jumlah mhs minimal 5 orang Kelas yang biasanya ada, bila dosen datang lebih dulu maka batas menunggu kelas maksimum 15 menit. Penilaian meliputi: presensi, tugas, dan ujian Jangan mengharapkan ikut semester pendek maupun remidi Target: ambil sekali langsung lulus Apabila ada kemiripan yang nyata dianggap curang atau bekerjasama (dalam ujian)
Pertemuan ke 1 2-3
Topik Manufaktur Pengecoran logam, pembentukan & shaping
4
Sambungan
5
Finishing
6
Proses pemotongan
7
Material alat iris
8-9 10-11
Mesin pemotong, drilling, boring, dll. Milling, planning, shaping, dll
12
Proses abrasi
13
Proses non-tradisional
14
Desain proses permesinan
Manufaktur adalah proses merubah bahan mentah menjadi produk; Ini meliputi desain dan fabrikasi bahan dengan metode produksi dan teknik yang bervariasi. Kata manufacturing diturunkan dari bhs Latin manu factus, yang berarti buatan tangan Kata produksi adalah sinonim kata manufaktur Di negara industri, manufaktur bernilai 20% - 30% dari nilai produk dan layanannya Secara umum, semakin tinggi tingkat manufaktur sebuah negara, semakin tinggi standar hidup penduduknya. Produk manufaktur juga digunakan untuk membuat produk lain, mis.: mesin press utk membentuk pelat logam utk bodi mobil
1. 2. 3.
4.
5.
Sebuah produk harus memenuhi syarat desain, spesifikasi, dan standar Sebuah produk harus dimanufaktur dengan metode yang paling ekonomis dan ramah lingkungan Kualitas harus dibangun pada setiap tahapan, dari desain sampai dengan perakitan, bukan setelah diproduksi Dalam lingkungan yg sangat kompetitif, metode produksi harus fleksibel utk merespon perubahan permintaan pasar, tipe produk, laju produksi, dan kuantitas (jumlah) produk dan utk mengirimkan ontime kepada pelanggan. Pengembangan baru dari sisi material, metode produksi, dan integrasi komputer baik teknologi maupun aktifitas managerial di dalam sebuah organisasi manufaktur harus secara konstan dievaluasi dengan mempertimbangkan implementasi waktu dan ekonomisnya.
6. 7.
8.
Aktifitas manufaktur harus dilihat sebagai sebuah sistem yg besar yang semua individu berhubungan Produsen harus menjalin komunikasi dengan pelanggan utk mendapatkan masukan utk peningkatan produk yg berkesinambungan Organisasi manufaktur harus menjaga senantiasa produktifitasnya tinggi, yg didefinisikan sbg penggunaan secara optimal semua sumber dayanya: material, mesin, energi, kapital, tenaga kerja, dan teknologi. Output per pekerja per jam pada semua fase tahapan dimaksimalkan.
Ini adl aktifitas yang sangat penting Diperkirakan 70% - 80% dari biaya pengembangan produk dan manufaktur dipakai saat tahap desain awal Proses desain utk sebuah produk awal memerlukan pemahaman yang jelas dari fungsi dan performan yang diharapkan Pasar utk sebuah produk dan antisipasi penggunaan produk harus jelas, dg bantuan asisten penjualan, analis pasar, dan personel organisasi yg lain.
Adalah pendekatan sistemik yang mengintegrasikan desain dan manufaktur produk dengan mengoptimalkan semua elemen yang meliputi siklus umur (life cycle) produk Siklus umur adalah semua aspek dari sebuah produk seperti desain, pengembangan, produksi, distribusi, penggunaan, recycle maksimumnya, pembuangan dan dampaknya terhadap lingkungan dipertimbangkan secara simultan (berbarengan) Kelanjutan dari concurrent engineering adl direct engineering (rekayasa langsung) (DE) yang menggunakan sebuah database engineering logic yg diterapkan selama desain tiap komponen sebuah produk Untuk keberhasilah CE, harus (1) mendapat dukungan penuh dari manajemen puncak, (2) memiliki tim work yang multifungsional and interaktif, termasuk kelompok pendukung, dan (3) menggunakan semua teknologi yang diperlukan
Desain produk selalu meliputi persiapan model analitik dan fisik produk sbg bantuan utk faktor analisa spt gaya, tegangan, defleksi, dan bentuk bagian yang optimal Proses konstruksi dan mempelajari model analitis dengan menggunakan computer-aided design, engineering, dan manufacturing techniques (CAD, CAE, dan CAM) Alat yang sangat efektif, terutama untuk sistem produksi yang kompleks adl simulasi komputer, yang dapat digunakan utk mengevaluasi performan dari produk dan perencanaan sistem manufaktur utk memproduksinya. Simulasi komputer dapat membantu mendesain deteksi cacat awal, identification of possible problems in a particular production system, and optimisation of manufacturing line for minimum product cost
Tradisional
Formulate the problem as an optimisation problem
0
Collect data to describe system
1
Collect data to describe system
1
Estimate initial design
2
Estimate initial design
2
Analyse system
3
Analyse system
Check performance criteria
4
Check constraints
Is design satisfactory? Update design based on experience/heuristics
(a)
Yes 5 6
7 Stop
Yes
3
4
Does design satisfy convergence 5 criteria? Update design using optimisation 6 concepts
(b)
1.
2. 3. 4.
CAD, CAE, & CAM KOMPUTER SIMULASI RAPID PROTOTYPING PRODUKSI
DFM (DESIGN FOR MANUFACTURE): ◦ Mengintegrasikan proses desain: pemilihan material, metode manufaktur, proses planning, perakitan, pengujian, dan jaminan kualitas ◦ DFA (DESIGN FOR ASSEMBLY) ◦ DESIGN FOR DISASSEMBLY ◦ DESIGN FOR SERVICE
Akhirnya semuanya dirangkum dalam DEMA (DESIGN FOR MANUFACTURE AND ASSEMBLY)
Sederhana dalam manufaktur, perakitan, pelepasan, pelayanan, dan recycle Pemilihan material yang sesuai sifat dan umur Akurasi dimensi dan finishing permukaan yang selonggar mungkin Proses sekunder dan finishing kalau bisa ditiadakan atau diminimalkan
Menghindari boros material (mengurangi penggunaan dan sampah/limbah) Mengurangi penggunaan material pd saat produksi dan proses Penanganan sampah/limbah berbahaya yang tepat Peningkatan proses daur ulang (recycle), pengolahan sampah, dan penggunaan ulang (reuse)
SIFAT MATERIAL ◦ Sifat fisik ◦ Sifat kimia ◦ Sifat manufaktur (mis. kemampuan las, mampu mesin)
BIAYA DAN KETERSEDIAAN UMUR DAN SIFAT DAUR ULANG
KEUNGGULAN, KETERBATASAN, LAJU PRODUKSI DAN BIAYA DARI BERBAGAI METODE MANUFAKTUR MENJADI PERTIMBANGAN UKURAN DAN AKURASI DIMENSI BIAYA MANUFAKTUR DAN OPERASIONAL MANUFAKTUR NET-SHAPE
Kerangka aplikasi komputer dlm manufaktur
◦ CNC (computer numerical control) ◦ AC (adaptive control) : mengoptimasi laju produksi dan kualitas utk mencapai biaya minimum. Mengontrol mis.: gaya, suhu, permukaan finishing, dimensi ◦ Robot industri: sejak th 60an utk mengganti manusia dlm pekerjaan yang berulang, membosankan, dan berbahaya. ◦ Automated handling ◦ Automated and robotic assembly systems ◦ CAPP (computer-aided process planning): utk mengoptimasi proses plant
CIM: computer-integrated manufacturing
GT (group technology): pengelompokan ke dalam kelompok-kelompok yg mirip, supaya efisien dan ekonomis JIT (just-in-time production): memproduksi barang dan pengirimannya pada saat akan digunakan. Keuntungan: hemat penyimpanan, jika ada cacat cepat terdeteksi, produktifitas meningkat dan kualitas produk yang tinggi didapat dg biaya murah. Cellular manufacturing: beberapa mesin produksi dikontrol oleh robot sentral FMS (flexible manufacturing system): metode yg mengintegrasikan cell manufaktur ke dalam sebuah unit yang besar, semuanya di bawah kontrol komputer sentral
Sistem expert: meliputi program komputer yang kompleks sehingga sangat cepat menyelesaikan pekerjaan dan masalah yg ada AI (artificial intelligence): penggunaan mesin dan komputer menggantikan kecerdasan manusia, sering disebut JST (jaringan syarat tiruan) (artificial neural networks).
Dalam hal desain dan manufaktur produk yg aman maka hal ini menjadi tanggung jawab produsen yang sangat penting Mis. : roda gerinda yang dapat mencelakai pekerja, alat listrik tanpa tanda peringatan, ini semua harus dijelaskan disertakan dlm produk Ergonomis (interaksi antara mesin dan manusia) dan human-factors engineering adalah aspek yg penting utk diperhatikan dalam desain dan manufaktur produk yang aman. Contoh produk yang tidak ergonomis: kursi yg tidak nyaman diduduki, suatu peralatan yg sulit dioperasikan sehingga membuat sakit tulang belakang, keyboard komputer yg lama-lama kalau dipakai membuat sakit di bagian tangan.
Biaya manufaktur berkisar 40% dari harga produk Biaya manufaktur: biaya material, peralatan (tools), dan buruh, modal/kapital dll Utk mengurangi biaya: dg menganalisa desain produk utk menentukan ukuran dan bentuk yg optimal dan pemilihan material yang paling murah asalkan memenuhi sifat yg diharapkan Sekarang ini terjadi kompetisi global yang menuntut world-class manufacturing utk itu perlu konsisten di dalam manufaktur berbiaya murah dan hal ini menjadi hal sangat krusial bagi perusahaan untuk bertahan (survive) Manufaktur mengarah kepada lean production atau lean manufacturing: adanya efektifitas dan efisiensi utk mengurangi biaya di semua aktifitas
Agile (fleksibel) manufacturing: penerapan lean production pada skala yang lebih luas shg cepat merespon perubahan jenis produk, keinginan, dan kebutuhan konsumen
Material: ◦ Kontrol komposisi, kemurnian, dan cacat (defect) (mis. Impuritis, inklusi, flaws) utk meningkatkan sifat material secara keseluruhan, sifat manufaktur, reliability, dan umur layanan (service life) dengan harga yg murah. ◦ Metode pengujian dan equipmennya ditingkatkan dengan penggunaan komputer dan software terutama material: keramik, carbides, dan komposit. ◦ Terkait dengan penghematan energi dan material dilakukan peningkatan kemampuan recycle dan rasio kekuatan dan kekakuan (stiffness) terhadap berat
Proses, equipment, dan sistem: ◦ Komputer simulasi dan modeling menjadi luas penggunaannya di dlm desain dan manufaktur, menghasilkan optimasi proses dan sistem produksi, dan kemampuan prediksi variabel yang terintegrasi dg produksi. ◦ Sebagai dampaknya adalah kecepatan dan efisiensi desain produk dan manufaktur terjadi peningkatan yang sangat besar, peningkatan ekonomi produksi dan pengurangan biaya produksi di pasar yang sangat kompetitif ini
Merencanakan manufaktur suatu produk dan memilih proses yang digunakan Mengidentifikasi mesin, equipment, tooling, dan orang yang dibutuhkan utk mengerjakan pekerjaan tsb. Berinteraksi dengan insinyur desain dan material utk mengoptimasi produktifitas dan meminimalkan ongkos produksi Bekerjasama dg insinyur industri ketika merencanakan aktifitas plant-floor, mis.: Plantlayout, pengaturan mesin, equipment materialhandling, time-and-motion study, analisa metode produksi, perencanaan produksi, dan penjadwalan dan maintenance.
Logam
Non Ferous
Besi Cor
Ferous
Baja Karbon
Baja Paduan
Baja Khusus
Besi tuang kelabu
Baja karbon rendah
Baja paduan rendah
Baja anti karat
Besi tuang putih
Baja karbon sedang
Baja paduan medium
Baja perkakas
Besi tuang noduler
Baja karbon tinggi
Besi tuang paduan
Besi cor: 2-4 %C, 1-3 %Si, 0.8 %Mn Baja karbon: 0.08-1.7 %C Baja paduan: 0.08-0.35 %C plus Cr, Ni, Mo, Cu, Al, Ti, V etc.(±4 %) Baja khusus (Baja anti karat (12-30 %Cr), tool steel)
Komposisi kimia, Manufaktur & fabrikasi, Perlakuan panas
Mikrostruktur
Sifat Mekanis
Performan/kualitas
Upstream industry
• Iron core primary ingot
Midst industry
•Primary ingot billet, slab, bloom, rod, alloy ingot
Downstream industry
•Final product
