Pengembangan Sistem Pemantauan Produksi Melalui Model Produk Sri Raharno1, Yatna Yuwana M.2, Indra Nurhadi3 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung Jln. Ganesha no. 10, Bandung E-mail: 1)
[email protected],
2)
[email protected], 3)
[email protected]
Abstrak Dalam berproduksi, agar proses produksi di shop-floor dapat berjalan dengan baik diperlukan proses pengendalian. Pada dasarnya dalam pengendalian produksi agar proses produksi dapat berlangsung secara efisien dibutuhkan informasi produksi yang bersifat kompleks dan rinci. Salah satu informasi yang dibutuhkan tersebut adalah kondisi dinamik yang terjadi di shop-floor. Agar informasi tentang kondisi dinamik di shop-floor dapat diketahui, diperlukan sistem pemantauan produksi. Bila sistem ini tidak ada atau tidak berjalan dengan baik maka sebagai akibatnya adalah ketiadaan atau kekurangan informasi yang dibutuhkan untuk mengendalikan produksi. Ketidaklengkapan informasi ini selanjutnya akan menyebabkan keputusan yang cocok untuk mengendalikan produksi secara efisien akan sulit dihasilkan. Pada sisi yang lain banyak perusahaan manufaktur yang telah menerapkan sistem ERP (Enterprise Resource Planning) sebagai tulang punggung untuk mengelola informasi produksi. Akan tetapi sistem ini ternyata lebih sesuai bila digunakan pada tingkat manajemen perusahaan dari pada digunakan pada tingkat pengendalian produksi. Pada makalah ini akan diuraikan salah cara untuk mengembangkan sistem pemantauan produksi, yaitu melalui model produk. Sistem pemantauan yang dikembangkan adalah untuk memantau operasi yang sedang dilakukan di shop-floor. Model produk yang dikembangkan adalah untuk memodelkan produk multi-varian kendaraan niaga. Secara umum metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah pengembangan model produk dan model lain yang terkait dengan menggunakan pendekatan pemodelan berorientasi objek. Pada penelitian ini terdapat dua macam model dari produk, yaitu model pustaka produk dan model produk. Model pustaka produk merupakan model dari produk yang mempunyai data yang bersifat relatif statik dan menjadi acuan dari model produk. Sedangkan model produk merupakan model dari produk yang mempunyai data yang bersifat relatif dinamik. Model produk ini merupakan representasi dari produk sebenarnya yang sedang diproduksi. Kata kunci: pemantauan, operasi, model produk, model pustaka produk
1. Pendahuluan Dalam berproduksi, selain terdapat aliran material juga terdapat aliran informasi. Sebagaimana telah diketahui, hambatan pada aliran material akan menyebabkan kegiatan produksi juga akan terhambat. Pada sisi yang lain aliran informasi mempunyai pengaruh terhadap kelancaran aliran material. Penelitian yang dilakukan oleh Mierzejewska (2000) membuktikan hal ini. Sebagai contoh, bila kondisi penggunaan material di shop-floor tidak diketahui, maka pengiriman material ke shopfloor akan dilakukan secara perkiraan. Hal ini boleh jadi akan mengakibatkan terjadinya keterlambatan pengiriman material atau akan terjadi penumpukan material di shop-floor. Kondisi ini tentu saja dapat menghambat aliran material. Secara umum, hubungan antara pengendali produksi dengan shop-floor akan mengakibatkan terjadinya dua macam aliran informasi, yaitu aliran informasi dari pengendali produksi ke shop-floor dan aliran informasi dari shop-floor ke pengendali produksi. Aliran informasi dari pengendali produksi ke shop-floor berupa informasi yang dibutuhkan untuk melakukan proses produksi. Sedangkan aliran informasi dari shop-floor ke pengendali produksi berupa informasi pemantauan kondisi dinamik yang terjadi di shop-floor yang selanjutnya digunakan sebagai umpan balik untuk mengendalikan produksi.
Pada dasarnya informasi yang dibutuhkan untuk pengendalian produksi agar produksi dapat berjalan secara efisien, umumnya bersifat kompleks dan rinci (Shaharoun dan Jambak, 2000). Proses untuk menyediakan informasi produksi yang dibutuhkan ini tidak mudah untuk dilakukan. Sebagai akibat dari kesulitan ini tentu saja akan menyebabkan kebutuhan informasi produksi yang lengkap dan rinci sulit untuk dipenuhi. Selanjutnya ketiadaan informasi yang sesuai ini akan menyebabkan terjadinya ketidakefisienan dalam proses produksi. Sebagai contoh bila umpan balik yang menggambarkan kondisi dinamik dari shop-floor seperti status pengerjaan produk, penggunaan material, operator yang terlibat dalam proses, dan mesin produksi yang digunakan tidak dapat diperoleh secara lengkap dan rinci, maka keputusan yang cocok untuk mengendalikan produksi secara efisien akan sulit dihasilkan. Pada sisi yang lain, banyak perusahaan manufaktur yang telah menerapkan sistem ERP (Enterprise Resource Planning) sebagai tulang punggung untuk mengelola informasi produksi yang ada. Akan tetapi penerapan sistem ERP ini banyak mempunyai kekurangan dalam pengendalian produksi di shop-floor. Penyebab munculnya kekurangan ini antara lain adalah sebagai berikut (Louis dan Alpar, 2007):
Sistem ERP tidak dapat menyediakan data dengan tingkat kedetailan yang cukup memadai untuk digunakan di shop-floor. Hal ini disebabkan karena sistem ERP mempunyai konsep bahwasannya detail data dan data teknik tidak relevan untuk dikelola, sehingga tidak perlu untuk disimpan. Sistem ERP dikembangkan berdasarkan pada sistem yang mempunyai proses bisnis yang bersifat umum. Akibat dari hal ini adalah perusahaan yang mempunyai bisnis proses yang bersifat khusus akan mengalami kesulitan dalam menerapkan sistem ini.
Dalam makalah ini akan diuraikan tentang pengembangan model produk yang dapat digunakan untuk mengembangkan sistem pemantauan produksi. Sistem pemantauan yang dikembangkan adalah untuk memantau operasi yang sedang dikejarkan di shop-floor. Bila operasi yang dikerjakan di shop-floor dapat dipantau, maka manfaat yang bila diperoleh antara lain adalah penelusuran dan pengusutan produk dapat dilakukan, data penggunaan material di shop-floor dapat diketahui, dan penghitungan ongkos operator dapat dilakukan dengan lebih baik karena data penggunaan man-power diketahui secara akurat. Model produk yang dikembangkan adalah untuk memodelkan produk multi varian yaitu produk kendaraan niaga. Secara umum metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah pengembangan model produk dan model lain yang terkait dengan menggunakan pendekatan pemodelan berorientasi objek. Pada penelitian ini terdapat dua macam model dari produk, yaitu model pustaka produk dan model produk. Model pustaka produk merupakan model dari produk yang mempunyai data yang bersifat relatif statik dan menjadi acuan dari model produk. Sedangkan model produk merupakan model dari produk yang mempunyai data yang bersifat relatif dinamik. Model produk ini merupakan representasi dari produk sebenarnya yang sedang diproduksi. 2. Pemodelan Produk Model dapat didefinisikan sebagai perwakilan (representasi) dari suatu masalah dalam bentuk yang lebih sederhana dan mudah dikerjakan. Bila ada suatu masalah yang besar dan rumit, model dapat digunakan sebagai pendekatan untuk memahami dan memecahkan masalah tersebut. Pada penelitian ini, metode pemodelan yang digunakan adalah pemodelan berorientasi objek. Seperti yang diperlihatkan pada gambar 1, pemodelan ini mempunyai arti virtualisasi objek nyata ke dalam dunia perangkat lunak/komputer. Bila suatu objek nyata mempunyai sifat atau fungsi tertentu, maka pada objek yang sama di dalam perangkat lunak/komputer juga harus mempunyai sifat atau fungsi tersebut.
Input to manipulate virtual model
Structure of Product List of Material Material Material
P00
P02
Output that expected from virtual model
P01
Schedule P12
P11
Virtual model in computer Modeling: Data Base
Behaviors & attributes of real object + Problem solving algorithms
Gambar 1. Pemodelan berorientasi objek 3. Pendekatan Penyelesaian Masalah Semua benda di dunia ini, termasuk produk manufaktur (selanjutnya disebut sebagai produk saja), pada dasarnya mempunyai siklus hidup. Secara garis besar siklus hidup produk diperlihatkan pada gambar 2. Setiap tahapan dari siklus hidup produk pada dasarnya membutuhkan informasi yang terkait agar proses yang ada pada tahapan tersebut dapat berlangsung dengan baik. Informasi yang dibutuhkan pada suatu tahapan dari siklus hidup produk boleh jadi berasal dari tahapan sebelumnya. Sebagai contoh proses pada tahapan pengembangan produk membutuhkan informasi yang dihasilkan oleh tahapan sebelumnya yaitu penelitian pasar, proses perencanaan proses membutuhkan gambar teknik yang merupakan keluaran dari tahapan perancangan produk, serta proses pembelian material membutuhkan informasi tentang jenis material yang dibutuhkan, jumlah dan rencana proses produksi yang merupakan keluaran dari tahapan perencanaan proses. disposal, maintenance, upgrade, reuse or recycling after sales
servicing
installation & commissioning
market research or order product or system design & development
Material & Information flows
process planning
Purchasing material
production
sales & distribution packaging & storage
verification
Gambar 2. Siklus hidup produk manufaktur Salah satu solusi untuk menyelesaikan masalah tersebut adalah dengan menggunakan pendekatan pemodelan produk. Karena produk merupakan fokus utama dalam proses produksi, maka dengan sendirinya semua informasi produksi akan bermuara pada produk. Akan tetapi pada
kenyataannya sangat sulit untuk menyimpan informasi produksi secara langsung ke dalam fisik produk selain nomor seri dan waktu produksi. Untuk itu dibuatlah model produk yang merupakan representasi dari produk yang sebenarnya. Segala informasi yang terkait dengan produk akan disimpan dalam model produk ini (gambar 3). Selanjutnya berdasarkan informasi yang dimiliki oleh model produk ini dapat dihasilkan keputusan-keputusan yang sesuai untuk pengendalian produksi. disposal, maintenance, upgrade, reuse or recycling
market research or order product or system design & development
after sales
process planning
servicing
Product Model installation & commissioning
purchasing material
production
sales & distribution packaging & storage
verification
Gambar 3. Model produk sebagai penyedia informasi yang dibutuhkan setiap tahapan siklus 4. Tipikal Produk Kendaraan Niaga Dalam produk kendaraan niaga dan juga kendaraan secara umum, dikenal adanya istilah merek, model dan varian. Hubungan antara merek, model dan varian diperlihatkan pada gambar 4. Brand Level
AutoMB
Model I
Model II
Variant X
Variant A
Variant Y
Variant B
.......
Variant C
Model: I Variant X
Gasoline Engine 2400cc AC
Model Level
........
Variant Level
Brand: AutoMB
Model: II Variant Y
Gasoline Engine 2600cc Radio Tape
Variant A
Gasoline Engine 3000cc AC
Variant B
Diesel Engine 2400cc
Variant C
Gasoline Engine 2400cc AC
Gambar 4. Hubungan antara merek, model dan varian pada produk kendaraan otomotif Secara umum proses produksi yang dilakukan produk kendaraan terdiri dari 3 kelompok besar proses. Proses tersebut adalah proses pengelasan (welding process), pengecatan (painting process) dan perakitan (assembling process). Selain itu terdapat pula proses-proses tambahan yang lain seperti inspeksi dan pengangkutan.
5. Model Produk yang Dikembangkan Secara umum model utama yang dikembangkan terdiri dari 2 macam, yaitu model pustaka produk (product-library model) dan model produk (product model). Model pustaka produk merupakan representasi dari rancangan suatu produk yang nantinya akan menjadi acuan untuk membuat model produk. Karena merupakan representasi dari suatu rancangan produk, maka dalam kenyataannya model pustaka produk tidak mereprentasikan satu objek nyata apapun yang ada di dunia. Model produk merupakan model yang menjadi representasi dari objek produk nyata yang sebenarnya yang ada di dalam pabrik. Satu produk yang dibuat akan mempunyai satu model produk sebagai representasinya. Berbeda dengan model pustaka produk yang bersifat relatif statik, model produk bersifat dinamik tergantung pada tingkat keadaan produk yang diwakilinya. Dengan kata lain, sifat data yang ada pada model produk selalu berubah semenjak produk akan dibuat sampai produk selesai digunakan. Hubungan antara model produk dengan model pustaka produk dan produk sebenarnya diperlihatkan pada gambar 5 berikut ini. Product-Library Model Hierarchy Model
Product Model
Product-Structure Model
Assembly-Sequence Model
Real Shop-Floor Mat. 2
Mat. 1
Work Station
Mat. 4
Work Station
A
B
C
D
Mat. 3
Work Station
Mat. 5
Work Station
Finish Product
Gambar 5. Hubungan antara model produk produk, model pustaka produk dan shop-floor Model pustaka produk, seperti yang ditunjukkan pada gambar 6, mempunyai 3 buah model pendukung, yaitu model hirarki (hierarchy model), model struktur produk (product-structure model) dan model urutan perakitan (assembly-sequence model). Model hirarki pada model pustaka produk digunakan untuk menggambarkan tingkatan klasifikasi produk. Tingkat paling tinggi dari klasifikasi ini adalah merek kendaraan. Tingkatan di bawah merek adalah model kendaraan. Tingkatan di bawah model adalah varian. Setiap model boleh jadi mempunyai lebih dari satu varian. Selain sub-model hirarki, model pustaka produk juga mempunyai sub-model struktur produk. Satu model kendaraan hanya mempunyai satu sub-model struktur produk. Dengan kata lain semua varian yang ada pada model kendaraan tersebut menggunakan struktur produk yang sama. Penggunaan pemodelan ini akan membuat model struktur menjadi lebih ringkas, karena untuk struktur dari semua varian yang ada dalam satu model kendaraan hanya menggunakan satu model saja. Sub-model struktur ini menggambarkan stuktur dari dari produk dan material yang digunakan pada satu model kendaraan tertentu. Dalam model pustaka produk ini yang dimaksud dengan material tidak hanya terbatas material berupa pelat baja, akan tetapi juga produk rakitan atau komponen yang berasal dari perusahaan lain. Sub-model yang ketiga dari model pustaka produk adalah model urutan perakitan. Berbeda dengan sub-model strukur produk, model urutan perakitan ini bersifat unik untuk tiap-tiap varian. Dengan kata lain satu varian kendaraan akan mempunyai model urutan perakitan yang berbeda dengan
varian yang lainnya. Sub-model ini merupakan gambaran dari strategi untuk merakit material-material yang telah didefinisikan pada model struktur produk.
Product-Hierarchy Model
Product-Structure Model
PartType Model II
AutoMB
PartType Engine
Model II
Model I
PartType Cabin
Variant X
Variant A
Variant Y
Variant B
PartType Chassis
PartType Accessories
Gasoline Engine Assy 3.000cc
Diesel Engine Assy 2.400cc
A
B
Gasoline Engine Assy 2.400cc
C
All
Cabin Set
Chassis Set
All
Air Conditioner
A, C
Variant C
Alternative of Assembly-Sequence-Model for Variant A Model II
Chassis Set
Sub-Assy I
Engine Assy
Sub-Assy II
Cabin Set
Finish Product
Air Conditioner
Gambar 6. Hubungan antar sub-model yang ada dalam model pustaka produk Setiap tahapan pada model urutan proses perakitan akan mengandung model urutan proses pengerjaan. Setiap proses akan mempunyai beberapa operasi yang digunakan untuk merealisasikan proses tersebut. Informasi lengkap tentang hubungan antara model urutan perakitan, proses dan operasi diperlihatkan pada gambar 7 berikut ini. Alternative of Assembly-Sequence-Model for Variant A Model II
Chassis Set
Sub-Assy I
Engine Assy
Cabin Set
Processes Sequence in Sub-Assy I
P1
P2
Sub-Assy II
Finish Product
Air Conditioner
Processes Sequence in Sub-Assy II
P3
P4
P5
P6
Processes Sequence in Finish Product
P7
P8
Operations in Process P5 Operation
Equipment
Duration
1. . . . . . . . . .
..........
........
2. . . . . . . . . .
..........
........
3. . . . . . . . . .
..........
........
Required Levels of Operator that can be carried out the process P5
Gambar 7. Hubungan antara urutan perakitan dengan proses dan operasi
Bila model proses dan operasi untuk model urutan perakitan sudah dapat disusun, proses selanjutnya adalah menyusun model lini perakitan berdasarkan data proses yang ada. Proses pemetaan proses terhadap model lini perakitan diperlihatkan pada gambar 8. Alternative of Assembly-Sequence-Model for Variant A Model II
Processes Sequence in Sub-Assy I
P1
P2
P3
10 min
20 min
25 min
Processes Sequence in Sub-Assy II
Chassis Set
Sub-Assy I
Sub-Assy II
Finish Product
P4
P5
P6
15 min
15 min
30 min
Processes Sequence in Finish Product
Engine Assy
Cabin Set
Air Conditioner
P7
P8
25 min
30 min
Line Assembly Model for Variant A Model II Engine Assy
Chassis Set
Air Conditioner
Cabin Set
WS
P1 + P2
WS
P4 + P5
WS
P7
A
30 min
C
30 min
E
25 min
(Sub-Assy I)
(Sub-Assy II)
Finish Product
(Finish-Product)
WS
P3
WS
P6
WS
P8
B
25 min
D
30 min
F
30 min
Gambar 8. Pemetaan proses ke dalam model lini perakitan Bila model pustaka produk sudah bisa disusun dan data order tersedia, proses selanjutnya adalah membentuk model produk berdasarkan kedua data tersebut. Proses pembentukan model produk dari model pustaka produk dan order diperlihatkan pada gambar 9. Order
Order ID Due date Quantity Customer ID Model - Variant ID
Product-Library Model Hierarchy Model
Product-Structure Model
Assembly-Sequence Model
Product Model #1 Product Model #2 Product Model Product Model#3 #n
Gambar 9. Proses pembentukan model produk dari model pustaka produk Bila model produk dapat dibentuk, maka proses penjadwalan produksi juga akan dapat dibuat. Dengan menggunakan metode penjadwalan secara sistem tarik (pull system), penjadwalan proses yang harus dikerjakan pada produk dapat dilakukan. Proses penjadwalan ini diperlihatkan pada gambar 10. Sedangkan skema pengembangan sistem pemantau produksi dengan menggunakan model produk diperlihatkan pada gambar 11.
Product Model #1
The due date: 21-10-2008 09:00 The cycle time: 30 min
Line Assembly Model for Variant A Model II C
A 20/10/2008 P1+P2
20/10/2008
16:00
E
21/10/2008
16:30
P3
P4+P5
Working Time 07:00 - 12:00 13:00 - 17:00
21/10/2008
07:00
B
21/10/2008
07:30
P6
21-10-2008
08:00
P7
Direction of Scheduling
D
21-10-2008
08:30
P8
09:00
F
Gambar 10. Penjadwalan proses pada lini perakitan The due date: 21-10-2008 09:00 The cycle time: 30 min Working Time 07:00 - 12:00 13:00 - 17:00
The Scheduled Processes of Product Model #1 on Assembly Line Model A
Engine Assy
20-10-2008
20-10-2008
Air Conditioner
C
Cabin Set
21-10-2008
21-10-2008
E 21-10-2008
21-10-2008
21-10-2008
Chassis Set
16:00
P1+P2
16:30
P3
07:00
P4+P5
07:30
P6
B
08:00
P7
08:30
P8
D
09:00
F
The Virtual Shop-Floor Monitoring System The Real Shop-Floor 20-10-2008 P1+P2
DONE
A
20-10-2008 P3
DONE
B
21-10-2008 P4+P5
DONE
C
21-10-2008 P6
DONE
D
21-10-2008 P7
08:00
E
21-10-2008 P8
08:30
21-10-2008 09:00
F
Gambar 11. Skema pengembangan sistem pemantau produksi 6. Penutup Secara teoritik model produk yang dikembangkan dapat digunakan untuk mengembangkan sistem pemantau produksi. Data yang ada pada model produk ini sudah mencukupi untuk memenuhi kebutuhan dalam pengendalian produksi, seperti data penggunaan material, operator, peralatan dan waktu produksi yang dibutuhkan. 7. Daftar Pustaka Larsen, M.H. dan Lynggard, H.J.B. (2003): Architecture of The Product State Model Environment: The QualiGlobe Experience of Production Efficiency, http://ir.lib.cbs.dk/download/ISBN/ x656312555.pdf Louis, J.P. dan Alpar, P. (2007): Flexible Production Control – A Framework to Integrate ERP with Manufacturing Execution Systems, Proceedings of European and Mediterranean Conference on Information Systems 2007, Valencia, 24.1 – 24.10 Mierzejewska, A.W. (2000): Integrating Information Flow with Linked-Cell Design in Manufacturing System Development, Master’s Thesis, Massachusetts Institute of Technology Shaharoun, A.M. dan Jambak, M.I. (2000): Design of an Information Architecture for Flexible Manufacturing System, Proceedings of Asian Academic Seminar on Advanced Manufacturing System, Hyderabard, 105 – 112
