METODA PENGENDALIAN BERBASIS LOGIKA FAZI TERHADAP GANGGUAN PADA PROSES PEMESANAN PERSEDIAAN BAHAN BAKU DI INDUSTRI MANUFAKTUR ABSTRAK DISERTASI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam Bidang Ilmu Teknik dari Institut Teknologi Bandung Dipertahankan pada Sidang Terbuka Komisi Program Doktor Program Pascasarjana Institut Teknologi Bandung Tanggal 30 September 2000
Oleh Kuswara Setiawan NIM : 32297008
Promotor Co Promotor
: Prof. Dr. In R.J. Widodo, M.Sc : Dr. In Iftikar Z. Sutalaksana, M.Sc Dr. In Moses L. Singgih, M.Sc, M.Reg Sc
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2000
ABSTRAK Untuk menunjang kelancaran proses produksi pada industri manufaktur, terdapat sejumlah acuan yang harus diikuti, di antaranya ketentuan kapan bahan baku harus tiba, berapa banyak yang diperlukan dan jumlah dana yang dianggarkan untuk keperluan persediaan bahan baku tersebut. Ketiga acuan itu, yang merupakan harapan pihak industri, ditentukan terlebih dahulu oleh bagian produksi dan bagian lain yang terkait, kemudian dilakukan pemesanan bahan baku. Selama proses pemesanan tersebut, bisa terjadi gangguan baik terhadap waktu datangnya bahan baku, banyaknya bahan baku yang datang maupun terhadap jumlah dana yang sebenarnya dikeluarkan oleh pihak industri. Agar kenyataan bahwa datangnya bahan baku tepat waktu, dengan jumlah yang sesuai kebutuhan dan dengan biaya total minimum bisa terjadi, maka perlu pengendalian. Yang berfungsi sebagai pengendali atau disebut variabel kendali yaitu : rencana waktu pesan bahan baku, rencana banyaknya bahan baku yang dipesan dan rencana jumlah dana yang harus disediakan oleh pihak industri. Proses pemesanan bahan baku ini dapat dimodelkan sebagai suatu proses dengan masukan berupa rencana pemesanan yang akan dilakukan (variabel kendali) dan keluarannya adalah kenyataan hasil pemesanan yang terjadi sesungguhnya, setelah mengalami tiga macam gangguan. Hubungan antara ketiga variabel kendali yang merupakan masukan dari proses pemesanan dengan ketiga keluarannya, sulit sekali untuk dirumuskan secara matematis. Pengendalian bisa dilakukan dengan bantuan perangkat lunak yang berbasis perhitungan matematika, tetapi untuk kasus tertentu diperoleh iterasi terus menerus sehingga tidak diperoleh hasil pengendalian. Karenanya diusulkan pemakaian pengendali berbasis logika fazi yang tidak membutuhkan pemodelan matematis. Karena adanya gangguan, terdapat selisih (galat) antara harapan pihak industri (acuan) dengan kenyataan yang terjadi (keluaran proses pemesanan). Galat ini menjadi masukan bagi pengendali dan keluarannya adalah variabel kendali. Ketiga acuan ini ditentukan besarnya berdasarkan model waktu-diskrit persediaan. Penggunaan model waktu-diskrit lebih mendekati kenyataan daripada model waktu-kontinyu. Perbedaan utama terletak pada besarnya biaya simpan yang diperlukan untuk menyimpan bahan baku. Pemakaian kendali berbasis logika fazi membutuhkan sejumlah data hubungan antara masukan dan keluaran kendali. Data numerik ini kemudian diubah menjadi data linguistik, untuk selanjutnya
dijadikan aturan setelah melewati proses reduksi. Digunakan algoritma tertentu dalam mereduksi sejumlah aturan. Dari aturan yang diperoleh, setelah melewati sejumlah operasi logika fazi, disusunlah matriks relasi yang merupakan representasi dari kendali. Penerapan operasi-operasi logika fazi berdasarkan operasi himpunan klasik. Dengan terbentuknya matriks relasi, untuk setiap gangguan pada proses pemesanan bisa diperoleh besaran variabel kendali, sedemikian hingga keluaran dari proses pemesanan tidak berbeda jauh dengan acuan, atau masih dalam batas toleransi yang diijinkan. Berarti tujuan kendali berbasis logika fazi terpenuhi, sesuai dengan harapan pihak industri. Metoda pengendalian pemesanan bahan baku berbasis logika fazi ini diuji cobakan pada lima bush industri manufaktur dan hasil simulasinya menunjukkan kesalahan < 5 % bila dibandingkan dengan nilai aktual dilapangan. Dari hasil analisis terhadap pemakaian metoda logika fazi pada pengendalian proses pemesanan bahan baku diperoleh hasil l.
bahan baku yang dikendalikan bersifat single item, independen dan dari satu atau banyak pemasok.
2.
jenis industri manufaktur tidak terbatas, hanya saja untuk industri yang masih baru beroperasi, hasil pengendaliannya belum terjamin keakuratannya, karena menggunakan data semu dalam menyusun aturan-aturan kendali fazi.
3.
metoda logika fazi sangat fleksibel dalam pemakaiannya, yaitu bila terjadi perubahan parameter-parameter sistem, sistem kendali yang sudah dirancang tetap bisa dipergunakan dengan menggeser-geser sumbu elemen pendukung pada fungsi derajat keanggotaan.
4.
demikian pula bila terdapat perubahan dari sejumlah aturan jikamaka, penanganannya tidak perlu dimulai dari awal ; matriks relasi yang sudah ada perlu dimodifikasi sedikit.
Bila ada gangguan yang besarnya mendekati batas kanan atau batas kiri fungsi derajat keanggotaan, hasil kendalinya memberikan kesalahan sampai dengan 10 %.
ABSTRACT Following some references is so necessary to support the production process in a manufacture industry, such as when the raw materials have to be available, the quantity of the raw materials and the budget has to provide these materials. These three references should be well determined beforehand by the production staff and other departments involved, and ordering is issued afterwards. During raw materials ordering process, some disturbances may happen on three of cases, those are disturbance of time, quantity and cost. So these three variables - time of ordering, the amount of raw materials to be ordered and the total cost - will become the control ones. The relationship among these three control variables which become masukans of the ordering process and its output is difficult to formulate mathematically. Control variables can also be achieved by mathematics based software, but certain data may find an endless loop without any result. Therefore, the controller based on fuzzy logic is implemented since it does not need mathematical model. The first error due to the disturbances is the difference between the arrival time of raw material (which will further become output of the ordering process) and when it should arrive; the second one is between the amount of arriving raw material and that should arrive; the third error is between the cost spent by the industry and the budget. These errors become masukan to the controller, while the output is the control variable. With the existence of the controller, the above references become set points. The three set points are determined based on the discrete-time inventory model. The discrete-time inventory model is closer to reality than the continous one. The main difference lies on the amount of holding cost. The use of fuzzy logic controller requires some data about the relationship between masukan and output controller. Then these data are changed to linguistic ones which will further be used as rules beyond reduction process. For the purpose of reducing some rules, certain algorithm is used. From the established rules, relation matrix that is the representation of the controller is arranged after dealing with some fuzzy logic operations. The application of fuzzy logic operations is based on the conventional set operations.
After forming relation matrices, some control values can be obtained for every disturbance in ordering process. So that the output of ordering process is not much different from set point or within the allowed tolerances. Thus the goal of the controller is obtained, that is : on-time delivery with sufficient quantity and minimum cost. This fuzzy logic ordering controller method is tested on five manufacture industries and the simulation results show < = 5 % error as compared to the actual value on the field. The followings are some results from the analysis of fuzzy logic method used in controlling raw material ordering process : l.
the controlled raw material is single item, dependent or independent and from one or multiple suppliers.
2.
the manufacture industry type is unlimited, however, for newly operated industry , the controlling result accuracy cannot be guaranteed due to the use of virtual data in arranging linguistic descriptions.
3.
fuzzy logic method is very flexible in application. It means if there are plant parameters changing, the predesigned controller is still able to be used by sliding support axis on membership function.
4.
if there is any changes in some if-then rules, the handling is not needed from the beginning, the existed relation matrices must be slightly modified.
If there is a disturbance nearing the right orleft bound of membership function degree, the controlling result can contribute to 10% errors..
I. PENDAHULUAN Timbulnya sistem persediaan pada industri manufaktur merupakan akibat dari tiga keadaan: (1) Mekanisme pemenuhan produksi. Proses suatu barang tidak dapat dilaksanakan dengan segera bila bahan bakunya tidak tersedia. (2) Keinginan meredam ketidakpastian. Ketidakpastian berasal dari adanya permintaan yang bervariasi dalam jumlah dan waktu, waktu pembuatan yang cenderung tidak konstan dan waktu pengiriman bahan baku yang cenderung tidak pasti. (3) Keinginan melakukan spekulasi. Tujuannya untuk mendapatkan keuntungan besar dari kenaikan harga bahan baku pada waktu mendatang. Sehingga masalah kuantitatif yang berkaitan dengan persediaan bahan baku adalah: (1) Mengendalikan saat datangnya bahan baku, agar bisa tepat waktu. (2) Mengendalikan banyaknya bahan baku yang datang, termasuk persediaan pengaman, agar sesuai dengan yang dibutuhkan oleh bagian produksi. (3) Mengendalikan biaya persediaan, agar diperoleh biaya total minimum.
II. KENDALI BERBASIS LOGIKA FAZI 1
Pemesanan Bahan Baku Industri manufaktur melakukan pemesanan bahan baku antara lain karena adanya permintaan konsumen untuk menyediakan barang jadi yang diproduksi oleh industri tersebut. Melalui bagian penjualan, konsumen menyampaikan permintaannya yang berupa: tanggal barang jadi itu harus diterima dan berapa banyaknya. Harga barang jadi ditentukan oleh bagian penjualan berdasarkan harga saat itu atau saat barang jadi diserahkan. Pada penelitian ini diasumsikan tidak terdapat persediaan barang jadi yang mencukupi permintaan konsumen tersebut. Sehingga bagian penjualan menyampaikan permintaan konsumen pada bagian produksi. Bagian produksi inilah yang akan menghitung waktu yang diperlukan untuk memproduksi jumlah barang jadi yang diminta (=Q), sehingga bisa ditentukan kapan bahan baku harus tiba di industri (=T). Harga bahan baku ditentukan berdasarkan harga terakhir yang berlaku dan disediakan dana untuk keperluan pembelian bahan baku dalam jumlah tertentu (=C).
Tentunya masih diberi toleransi untuk ketiga besaran T,Q dan C. Ketiga informasi ini disampaikan ke bagian pemesanan bahan baku yang selanjutnya segera melakukan persiapan pemesanan dengan menghubungi sejumlah pemasok untuk melakukan negosiasi harga, lead time dan ketersediaan pasokan. Bisa terjadi ada perubahan harga dari pemasok yang langsung diketahui oleh bagian pemesanan dan setelah dilakukan modifikasi, ternyata dana yang harus disediakan oleh pihak industri bisa berubah. Perubahan harga yang segera bisa diatasi ini bukan merupakan gangguan harga. Yang sering terjadi, setelah ketentuan harga benar-benar sudah pasti, tetapi pemesanan belum dilaksanakan, terjadi lagi perubahan harga dari pihak pemasok, -mungkin karena masalah perbankan atau transportasi atau stuffing (=memindah barang ke kontainer) yang sesungguhnya merupakan gangguan harga, karena perhitungan harus diulang. Demikian pula, setelah pemesanan dilakukan bisa terjadi gangguan waktu dan gangguan terhadap banyaknya bahan baku. Gangguan harga pada saat setelah pemesanan tidak terjadi. Karena itu, pada waktu persiapan pemesanan yang merupakan bagian dari proses pemesanan haruslah dipertimbangkan masalah gangguan yang mungkin akan terjadi dan tugasnya adalah merencanakan kapan pemesanan dilakukan (=u1), berapa rencana banyaknya bahan yang dipesan (=u2) dan berapa rencana dana yang akan dikeluarkan (=u3) sedemikian hingga diperoleh perkiraan kapan datangnya bahan baku(=y1) dengan jumlah tertentu (=y2) dan perkiraan dana yang akan dikeluarkan pihak industri (=y3). Untuk mendapatkan besaran u1, u2 dan u3 dipergunakan konsep kendali berbasis logika fazi. Setelah tugas persiapan pemesanan selesai, yaitu dengan diperolehnya ul, u2 dan u3 maka pemesanan dilaksanakan. zSelama proses pemesanan, bisa benar-benar terjadi / tidak terjadi gangguan waktu dan / atau gangguan terhadap banyaknya bahan baku, yang sebelumnya telah diperkirakan pada waktu persiapan pemesanan. Dengan harapan bahwa waktu tiba bahan baku yang sebenarnya (= ỹ1) banyaknya yang datang (= ỹ2 ) dan jumlah dana yang sebenarnya harus dikeluarkan oleh pihak industri (= ỹ3), masing-masing tidak berbeda jauh dari nilai estimasinya (=y1, y2 dan y3) dan juga tidak berbeda banyak dari harga acuan (=T, Q dan C).
2.
Prinsip Kerja Pengendali Akan dipakai logika fazi pada pengendalian informasi proses pemesanan, yaitu pada persiapan pemesanan. Sistem pengendalian proses persiapan pemesanan dianalogikan dengan sistem fisis yang dikendalikan oleh logika fazi. Konsep logika fazi digunakan pada tata cara penentuan besaran u;, untuk selanjutnya besaran ui ini diterapkan pada proses pemesanan yang sebenarnya. perkiraan Gangguan
Diagram blok aliran informasi proses pemesanan bahan baku dengan kendali logika fazi. Set point (acuan) : 1. T = Saat / waktu (yang diharapkan) datangnya bahan. 2. Q = Banyaknya bahan yang diperlukan 3. C = Biaya total persediaan yang dianggarkan
III. PROSEDUR KENDALI 1.
Pengumpulan data sekunder
2.
Pembuatan derajat keanggotaan dan pembuatan label
3.
Penyusunan deskripsi linguistik
4.
Reduksi deskripsi linguistik, bila perlu
5.
Pembuatan matriks relasi Bila terdapat masukan pada pengendali, masukan ini dikomposisikan dengan matriks relasi dan diperoleh keluaran berupa variabel kendali.
Uji coba metoda ini dilakukan pada lima buah industri manufaktur.
III.
PENUTUP
Kesimpulan Studi Kontribusi utama dari penelitian ini ialah penyusunan metoda baru berbasis logika fazi dalam mengendalikan proses pemesanan bahan baku, sedang kontribusi tambahannya yaitu pendiskritan model persediaan, penurunan formula dasar logika fazi dan pembuatan algoritma reduksi. Hasil dari kontribusi utama ialah: l.
Dengan metoda logika fazi variabel kendali selalu diperoleh dengan unik, lagipula kendali berbasis logika fazi bisa mengolah semua data yang diujicobakan, tanpa perlu tambahan data lagi, yaitu tabel dan formula hubungan antar galas. Pengendalian proses pemesanan khususnya terhadap gangguan yang hanya mengandalkan perhitungan matematik, mengalami kegagalan sebesar 35% dari data yang diujicobakan. Hal ini disebabkan oleh adanya iterasi yang tidak berkesudahan. Karenanya, pengendalian proses pemesanan berbasis metoda logika fazi lebih efisien dibanding dengan pengendali yang berbasis perhitungan matematika.
2.
Kemudahan pengunaan kendali berbasis logika fazi adalah: penerapan metoda logika fazi bersifat fleksibel artinya penyesuaian mudah dilakukan apabila terdapat perubahan yang proporsional pada harga besaran atuan, besarnya gangguan atau besaran lain yang mempengaruhi sistem (misalnya perubahan karena gejala moneter). Penyesuaian dilakukan dengan menggeser-geser pendukung dari masing-masing variabel yang berubah. Demikian juga bila terjadi perubahan / tambahan pada aturan jika-maka (= gejala alami), maka perubahan pada sistem pengendalian ini tidak seberapa besar. Harus diperiksa apakah relasi yang sudah ada masih tetap berlaku untuk perubahan / tambahan yang terjadi. Bila tidak berlaku, perubahan / tambahan ini dicari produk Kartesiusnya, kemudian diunionkan dengan matriks relasi yang sudah ada.
3.
Keunggulan menggunakan kendali berbasis logika fazi adalah kemampuan kendali ini untuk mengatasi pemodelan matematik yang diperlukan oleh kendali lainnya namun tidak bisa ditemukan. Dan juga kemampuannya untuk mengatasi tiga macam gangguan yang datang bergantian atau bersamaan, sedang kendali yang lain hanya mampu mengatasi satu gangguan saja, sehingga apabila muncul beberapa gangguan sekaligus, juga digunakan beberapa metoda pengendalian, sehingga kendalinya tidak terpadu.
4.
Setiap industri manufaktur, setiap jenis bahan baku yang berasal dari pemasok manapun asalkan memenuhi kriteria waktu, jumlah dan harga pesanan bahan baku yang saling terkait, seperti diuraikan dalam disertasi ini, dapat mempergunakan kendali berbasis logika fazi dalam mengendalikan proses pemesanan bahan bakunya.
5.
Kestabilan kendali berbasis logika fazi cukup tinggi, artinya bila terjadi gangguan pada prosespemesanan, pengaruhnya akan menimbulkan galat yang tidak besar (kurang lebih 5%). Untuk mencapai kestabilan ini hanya diperlukan waktu maksimum satu menit, sesuai dengan hasil simulasi.
6.
Galat antara hasil pengendalian logika fazi dengan kenyataan berkisar antara ± 5 % untuk jumlah bahan bake yang dipesan dan biaya, sedang galat waktu paling besar 3 hari. Berarti pengendalian ini cukup efektif (= mencapai sasaran) dan besarnya keluaran hasil pengendalian masih terletak dalam batas-batas toleransi. Namun untuk jumlah bahan yang dipesan, penyimpangannya bisa mencapai 10 %. Hal ini disebabkan karena nilai galat waktu atau galat jumlah bahan mendekati batas kanan kisaran masing-masing galatnya. Galat pada pengendalian persediaan tidak bisa dibuat sama dengan nol, artinya galat harus diterima/ditoleransi; sedang pada pengendalian fisis, galat selalu diusahakan sampai mendekati nol karena dikendalikan terus-menerus.
Sebagai kontribusi tambahan: 7.
Diperoleh pengembangan model sistem persediaan waktu-diskrit, yang semula bermodel waktu-kontinyu. Model waktu-diskrit ini lebih mendekati kenyataan di lapangan, karena terdapat perbedaan yang cukup signifikan antara biaya penyimpanan (holding cost) yang merupakan salah satu komponen biaya total sistem persediaan. Demikian pula operasi himpunan fazi dapat diturunkan/diperoleh dari pengertian operasi himpunan konvensional. Sehingga himpunan konvensional merupakan kejadian khusus dari himpuan fazi. Juga diperoleh empat langkah dalam mereduksi sejumlah aturan jika-maka.
