Otomasi Proses Manufaktur

Otomasi Proses Manufaktur

Disampaikan oleh: M. Imron Mustajib, S.T., M.T.

Teknik Industri UNIJOYO

Sistem Manufaktur Penelitian Operasional II (TKI 226) 152)

11

Referensi 1. Groover, M.P.,(2001), “Automation, Production System and Computer Integrated Manufacturing”, Prentice Hall. 2. Singh, N., (1996), “Systems Approach to ComputerIntegrated Design and Manufacturing”, John Wiley & Sons.


Sistem Manufaktur (TKI 152)

2

Tujuan Instruksional 1. Memperkenalkan cara pikir sistemik terintegrasi dan metoda keteknikindustrian dalam memecahkan permasalahan dalam sistem manufaktur 2. Mahasiswa dapat melakukan analisis dan memodelkan sistem manufaktur



3

Pendahuluan • Mesin produksi merupakan dasar pembangun sebuah lantai pabrik • Produk yang dibuat hanya membutuhkan waktu yang relatif singkat pada mesin produksi (lihat gambar) • Sebagian besar waktu adalah untuk moving, waiting dan set up • Mengurangi waktu yang tidak memberikan value-added adalah upaya yang dilakukan untuk meningkatkan performansi sistem manufaktur Teknik Industri UNIJOYO


4

COST = COST OF MANUFACTURING AND COST OF MATERIAL HANDLING EFFICIENCY OF MANUFACTURING

PRODUCTIVITY = AVERAGE OUTPUT PER MAN-HOUR PROFIT = INCOME - COST



5

PROFIT increases as COST decreases and as PRODUCTIVITY increases.

PRODUCTIVITY through AUTOMATION



6

any means of helping the workers to perform their tasks more efficiently AUTOMATION

transfer of the skill of the operator to the machine Teknik Industri UNIJOYO


7

Transferred skill muscle power manipulating skill vision skill

brain power


Results engine driven machine tools mechanization use of position transducers, cameras cnc machines, industrial robots, soft automation, computer control of manufacturing systems


First industrial revolution hard automation increase of accuracy, part recognition second industrial revolution

8

Bentuk sistem produksi – teknologi mesin manufaktur



9

Operasi Manufaktur • Dapat dikelompokkan menjadi 4 kategori: – Primary operations: mendapatkan bentuk geomteri dasar dari komponen; proses casting, forming, sawing, arc cutting – Secondary operations: memberikan bentuk akhir dari komponen; turning, boring, milling, drilling, reaming, grinding, non-traditional machining – Physical properties operations: tidak merubah geometri secara signifikan tetapi mengubah properti (strength, hardness, dll); proses heat treatment – Finisihing operations: sama tidak ada perubahan geometri tetapi dilakukan untuk menambah serviceability, operational life; proses plating dan etching



10

Operasi Primer(1) • Pengecoran (casting) merupakan proses primer yang banyak dipakai • Proses secara sederhana dijelaskan sbb: – Logam dicairkan – Logam cair dituangkan ke dalam cetakan – Setelah dingin, logam mengeras dan membentuk bentuk yang diinginkan sesuai cetakan – Pekerjaan finishing dilakukan sesuai kebutuhan Teknik Industri UNIJOYO


11

Operasi Primer(2) • Casting juga dapat dilakukan tanpa membuat cetakan tetapi menggunakan dies • Disebut die casting • Proses dapat dijelaskan pada gambar sebelah • Otomasi proses dan pengendalian mungkin dilakukan ?



12

Operasi Machining • Secondary operations umumnya menjadi kegiatan utama • Berupa operasi machining • Menggunakan machining tools • Penggunaan machining tools pada dasarnya upaya untuk memenuhi fungsi-fungsi: – Menentukan lokasi pada benda kerja dimana machining akan dilakukan – Mengendalikan lintasan (path) yang harus diikuti selama terjadi pergerakan tools atau benda kerja – Mengendalikan laju pergerakan tersebut – Mengendalikan feed-rate tools terhadap benda kerja Teknik Industri UNIJOYO


13

Otomasi Proses Pemesinan • Pada dasarnya adalah mengotomasi 4 fungsi utama tersebut di atas. • Numerically Control Machines (NC Machines) • Pada NC dilakukan pengendalian secara otomatis: – Start dan stop tool spindle – Mengendalikan kecepatan spindle – Pemosisian tool tip pada lokasi yang diinginkan dan mengendalikan jalur lintasannya – Pengendalian feed-rate – Penggantian tool pada spindle


TI5221-Minggu 11:Manufaktur Otomasi Proses Sistem (TKI 152) Manufaktur

14

14

Mesin NC • Struktur Mesin NC: – Mesin – MCU (Machine Control Unit) • Yang mengeluarkan perintah pengendalian dengan data numerik

• Jenis Pengendalian pada Mesin NC: – Open loop control – Closed loop control Teknik Industri UNIJOYO


15

NC SYSTEM ELEMENTS



16

Mesin NC • Open loop: – Menggunakan stepper motor – MCU mengeluarkan sinyal pada motor untuk bergerak seseuai dengan jumlah putaran motor yang diinginkan. – Sesuai dengan pemotongan yang diinginkan dilakukan beberapa gerakan motor untuk menggerakkan tool, dll. – Posisi motor ditentukan dari berapa banyak sinyal sudah dikirimkan – Sangat sederhana, murah, perawatan mudah tetapi tidak bisa mengecek error yang terjadi – Cocok untuk mesin kecil yang membutuhkan tenaga kecil dan akurasi produk rendah



17

STEPPING MOTORS



18

Mesin NC • Closed loop: – Menggunakan DC motor (servo motor) – Memungkinkan pergerakan motor pada arah berlawanan dengan cepat – Dipakai juga sensor (resolver) untuk mengendalikan pergerakan motor – Sensor ini berperan sebagai feedback untuk memberitahu posisi aktual dari motor dan membandingkan dengan posisi target. – Penyimpangan yang terjadi akan disesuaikan segera dengan mengatur pergerakan motor – Digunakan untuk mesin yang besar dan akurasi tinggi



19

Sistem Koordinat • Pergerakan motor akan ditentukan oleh koordinat posisi • Standarisasi yang dipakai dalam sistem koordinat adalah koordinat x, y, z, sbb:



20

Dasar Pemrograman • Part programming membuat program pergerakan tool untuk mendapatkan bentuk geometri yang diinginkan • Perlu ditentukan reference point sebagai origin atau asal tool mulai bergerak. – Ditentukan pada saat set-up – Disebut juga floating zero

• Pergerakan tool dapat dilakukan: – Absolute positioning: tujuan pergerakan selalu dibandingkan dengan reference point – Incremental positioning: tujuan pergerakan dibandingkan terhadap posisi akhir tool.



21

Bentuk kendali gerakan



22

Mesin CNC • Pengendalian numerik dilakukan dengan mikroprosesor (komputer) • Penggunaan komputer memungkinkan: – Part program storage memory – Part program editing – Part program downloading and uploading – Part program simulation tool path – Additional part programming facilities – Tool life management, etc. Teknik Industri UNIJOYO


23

OPERATIONAL FEATURES of CNC MACHINES



24

Mesin CNC • Pengendalian dengan cara CNC banyak dimanfaatkan untuk berbagai otomasi lebih jauh • Otomasi ini memungkinkan lead time manufaktur yang lebih pendek • Lead time yang pendek memungkinkan produktivitas dan delivery time yang cepat.



25

Mesin CNC • Penambahan ATC dan APC • ATC (Automatic Tool Changer): penempatan satu set tools yang memungkinkan penggantian tool dengan cepat • APC (Automatic Pallet Changer): penempatan beberapa pallet yang bisa diganti-ganti secara otomatis


ATC


APC

26

Mesin CNC • Mesin-mesin berbasis CNS lain yang penting: – CNC turning center – EDM (electric discharge machine) – CMM (coordinate measuring machine – Flame cutting – Grinding, etc.



27

CNC TURNING



28

CNC MILLING



29

CNC LASER CUTTING



30

CNC PLASMA CUTTING



31

CNC PRESS



32

CNC RAPID PROTOTYPING



33

Pengembangan • Mesin-mesin yang ada biasanya memiliki 3 axis • Untuk menghasilkan bentukbentuk yang rumit dikenal juga mesin-mesin 5 axis



34

Pengembangan • Mikroprosesor berbasis 32 BIT: meningkatkan kecepatan prosesor sehingga memungkinkan: – Sculptured shape – Memperpendek proses eksekusi sehingga memungkinkan tambahan ATC, APC, 5 axis – Eiditing program cepat – Penambahan fitur baru pada mesin Teknik Industri UNIJOYO


35

Non-Traditional Machining • Kelompok machining yang tidak menggunakan pahat dalam melakukan material removal • Material removal dilakukan dengan menggunakan antara lain : – Cairan (air atau cutting fluid yang lain) yang diberikan tekanan tinggi sehingga dapat melakukan pemotongan; biasa dipakai untuk material non-logam – Ultrasonik: tools digetarkan pada frekuensi ultrasonik untuk dipakai melakukan pemotongan – Thermal: menggunakan energi panas untuk melakukan material removal; contoh EDM (electric discharge machining) – Chemical, electrical Teknik Industri UNIJOYO


36

FMS • A series of automatic machine tools or items of fabrication equipment linked together with an automatic material handling system, a common hierarchical digital pre-programmed computer control and provision for random fabrication of parts or assemblies that fall within predetermined families Teknik Industri UNIJOYO


37

FMS • Dapat mengerjakan sekelompok komponen sekaligus dengan changeover yang cepat • Perpindahan pembuatan antar komponen dilengkapi dengan sistem material handling sehingga dapat dilakukan dengan cepat • Fleksibilitas sangat ditentukan program dan jadwal pembuatan komponen Teknik Industri UNIJOYO


38

FMS FMS Control

•

FMS terdiri dari: – Work station: • • • •

CNC machine tools Assembly equipment Measuring equipment Washing station

Work Station

Workpiece Handling

Tool Supply

Waste Disposal

– Material Handling Equipment: • • • •

Load/unload station Robot AGV AS/RS

– Tool system: • Tool seeting station • Tool transport system

– Control system • Monitoring equipment • network Teknik Industri UNIJOYO


39

FMS • Persoalan yang dihadapi: – Menentukan jenis-jenis komponen yang akan dibuat beserta batch produksinya. – Menentukan alokasi resource yang harus disediakan: tools, pallet, fixture – Loading problem: mengalokasikan pembuatan part pada workstation yang ada



40

FMC • Flexible Manufacturing Cell: A group of related machines that perform a particular process or step in alarger manufacturing process • Sering juga dikelompokkan sebagai sel terintegrasi dan otomatis sebagai perbandingan dengan sel tradisional yang bersifat stand-alone • Dalam cell terdapat beberapa CNC disertai dengan alat handling material • Blok dari FMS • Banyak keuntungan yang diperoleh dari FMS bisa diperoleh tetapi memiliki biaya investasi yang lebih rendah Teknik Industri UNIJOYO


41

Fixed High-Volume Automation • Untuk produksi dengan production rate tinggi (mass production); umur hidup panjang; labor content rendah • Dikenal juga sebagai Detroit-type automation • Fasilitas bersifat fixed dan fully automatic • Dihubungkan oleh sebuah mekanisme transfer material yang efisien (konveyor, dll) • Dikenal dua bentuk: – In-line fixed automation – Rotary Fixed automation



42

BATCH MANUFACTURING IS A DOMINANT MANUFACTURING ACTIVITY IN THE WORLD, GENERATING A GREAT DEAL OF INDUSTRIAL OUTPUT IT ACCOUNTS 60% - 80% OF ALL MANUFACTURING ACTIVITIES



43

CHARACTERISTICS OF BATCH MANUFACTURING: High level of product variety Small manufacturing lot size



44

WHAT IS GROUP TECHNOLOGY? Group technology (GT) is a philosophy that implies the notion of recognizing and exploiting similarities in three different ways: 1. By performing like activities together 2. By standardizing similar tasks 3. By efficiently storing and retrieving information about recurring problems



45

Large manufacturing system can be decomposed into smaller subsystems of part families based on similarities in 1. design attributes and 2. manufacturing features



46

DESIGN ATTRIBUTES: • part configuration (round or prismatic) • dimensional envelope (length to diameter ratio) • surface integrity (surface roughness, dimensional tolerances) • material type • raw material state (casting, forging, bar stock, etc.) Teknik Industri UNIJOYO


47

PART MANUFACTURING FEATURES: • operations and operation sequences (turning, milling, etc.) • batch sizes • machine tools • cutting tools • work holding devices • processing times



48

An essential aspect of the integration of CAD and CAM is the integration of information used by engineering and manufacturing and all the other departments in a firm.



49

Group technology emphasis on part families based on similarities in design attributes and manufacturing, therefore GT contributes to the integration of CAD and CAM.



50

CELLULAR MANUFACTURING

Cellular manufacturing is an application of group technology in manufacturing in which all or a portion of a firm’s manufacturing system has been converted into cells.



51

CELLULAR MANUFACTURING

A manufacturing cell is a cluster of machines or processes located in close proximity and dedicated to the manufacture of a family of parts. The parts are similar in their processing requirements, such as operations, tolerances, and machine tool capacities Teknik Industri UNIJOYO


52

Functional and cellular layouts of an electronics plant:



53

Otomasi Proses Manufaktur

Recommend Documents