SISTEM INFORMASI PERAWATAN PADA PERALATAN INDUSTRI
TUGAS AKHIR Disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Tahap Sarjana di Departemen Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung
Oleh: Anatas Binsar P Marpaung 13102139
Pembimbing: Dr.Ir Sangriyadi Setio Prof. Wiranto Arismunandar
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK Biaya perawatan adalah komponen penentu yang utama dari seluruh biaya operasi baik pada industri manufaktur atau pabrik produksi. Biaya perawatan yang dikeluarkan oleh suatu pabrik berkisar antara 15%-60% dari total biaya produksi. Akan tetapi berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh organisasi manajemen perawatan menunjukkan bahwa lebih dari sepertiga bagian dari biaya yang dikeluarkan dibuang secara percuma akibat dari kegiatan perawatan yang tidak diperlukan bahkan tidak tepat dilakukan. Hal yang lebih penting dari kerugian biaya perawatan di atas adalah fakta bahwa manajemen perawatan yang tidak efektif secara signifikan mempengaruhi kemampuan suatu pabrik untuk memproduksi hasil yang dapat bersaing dipasar internasional yang penuh dengan persaingan harga yang kritis. Alasan dominan yang sering diajukan adalah kurang efektifnya penyimpanan data mengenai kegiatan perawatan yang dilakukan. Masih banyak pabrik yang mendasarkan kegiatan perawatannya pada data statistik atau kegagalan aktual yang terjadi pada pabrik. Perawatan berbasiskan keandalan adalah salah satu metode untuk meningkatkan keefektifan kegiatan perawatan yang dilakukan. Semakin tinggi tingkat keandalan komponen yang kita miliki, berarti biaya yang harus dikeluarkan untuk merawat komponen tersebut semakin berkurang. Ini berarti kita hanya perlu tetap mempertahankan dan menjaga peralatan yang kita miliki tetap berada pada tingkat keandalan yang memuaskan. Dalam tugas akhir ini dipaparkan pentingnya penjagaan keandalan peralatan yang dimiliki melalui bantuan perangkat lunak yang membantu dalam penyimpanan data tentang kegiatan perawatan yang dilakukan, maupun pencatatan peralatan dan personel perawatan yang terlibat
i
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya karena berkatNya saja penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir yang diberi judul Impelementasi Perawatan Berbasikan Keandalan Pada Komponen Industri Proses. Tugas Akhir ini diajukan sebagai satu syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan pada tahap sarjana di Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini, terutama kepada : 1. Kedua orang tua penulis, Drs. A. Marpaung dan R.G Siregar yang telah melimpahkan kasih sayangnya kepada penulis. 2. Dr.Ir. Sangriadi Setio dan Prof. Wiranto Arismunandar selaku pembimbing Tugas Akhir, yang telah memberikan nasehat-nasehat dan pengalaman hidup kepada penulis. 3. Seluruh saudara dan teman-teman yang telah memberikan banyak bantuan selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini Penulis sangat mengharapkan tugas akhir ini dapat memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan dapat memberikan mamfaat bagi siapa saja yang membacanya. Penulis menyadari sepenuhnya tugas akhir ini masih banyak memiliki kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran untuk lebih menyempurnakan tugas akhir ini.
Bandung, Januari 2008
Penulis ii
DAFTAR ISI Abstrak………………………………………………………………………………….
i
Kata Pengantar………………………………………………………………………..
ii
Daftar Isi………………………………………………………………………….........
iii
Daftar Gambar……………………………………………………………………….
viii
Daftar Tabel…………………………………………………………………………….
xii
Daftar Notasi…………………………………………………………………………..
xiii
BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………………
1
1.1 Latar Belakang……………………………………………………………..
1
1.2 Tujuan Penelitian………………………………………………………….
6
1.3 Batasan Masalah…………………………………………………………...
6
1.4 Sistematika Penulisan…………………………………………………….
6
BAB II PERAWATAN BERBASIS KEANDALAN (RCM).....…………………….
8
2.1 Defenisi Keandalan………………………………………………………..
8
2.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi keandalan…………………………
8
2.3 Susunan Keandalan……………………………………………………….
10
2.3.1 Susunan Seri……………………………………………………...
10
2.3.2 Susunan Paralel...........................................................................
11
2.4 Fault Tree Analysis (FTA)…………………………………………………
11 iii
2.5. Pengantar RCM............................................................................................
13
2.6 Prinsip dan Tujuan RCM…………………………………………………...
13
2.7 Dasar-dasar Kegiatan RCM………………………………………………..
15
2.8 Komponen RCM…………………………………………………………….
16
2.8.1 Perawatan Reaktif…………………………………………………
16
2.8.2 Perawatan Preventif………………………………………………
17
2.8.3 Pemeriksaan dan Pengujian Prediktif………………………….
18
2.8.4 Perawatan Proaktif……………………………………………….
19
2.9 Teknik Perawatan dan Pemeriksaan Prediktif………………………….
23
2.10 Indikator Pengukuran Keandalan dan Keefektifan Program RCM....
27
BAB III PERAWATAN BEBERAPA KOMPONEN INDUSTRI PROSES..............
33
3.1 Kelurusan Poros...........................................................................................
33
3.1.1 Pengertian dan Dasar Kelurusan Poros.....................................
33
3.1.2 Kondisi Kelurusan/Alignment…………………………………
34
3.1.2.1 Kelurusan Sempurna/Perfect Alignment…………….
34
3.1.2.2 Offset atau Parallel Misalignment……………………...
34
3.1.2.3 Angular atau Face Alignment………………………….
34
3.1.2.4 Combination atau Skew Misalignment…………..…...
35
3.1.3 Metode dan Peralatan Alignment……………………………...
35 iv
3.1.3.1 Metode Dial Indikator………………………………………….
36
3.1.3.2 Metode Optik/Laser……………………………………………
37
3.1.4 Perhitungan Alignment...............................................................
38
3.2 Membalans Komponen Mesin yang Berputar…………………………..
39
3.2.1. Defenisi Balancing……………………………………………….
39
3.2.2 Tujuan Balancing…………………………………………………
39
3.2.3 Penyebab Umum Unbalance..................................................
40
3.2.4 Jenis-Jenis Unbalance..................................................................
40
3.2.4.1 Static Unbalance.............................................................
40
3.2.4.2 Couple Unbalance……………………………………...
41
3.2.4.3 Quasi Static Unbalance.................................................
42
3.2.4.4 Dynamic Unbalance……………………………………
42
3.2.5. Mesin Pembalans.................................................................
43
3.2.5.1 Gravity Balancing Machines…………………………..
43
3.2.5.2 Centrifugal Balancing Machines………………………
44
3.2.6 Perawatan dan Penggunaan Mesin Pembalans………………
45
3.3 Perawatan Bearing.............................................................................
47
3.3.1 Pemilihan Material Bearing..................................................
48
3.3.2 Pelumasan Bearing...............................................................
49 v
3.3.3 Kegagalan Bearing dan Penyebabnya......................................
51
3.4 Perawatan Roda Gigi dan Gearbox.........................................................
55
3.4.1 Jenis Gear......................................................................................
56
3.4.1.1 Spur Gear..........................................................................
46
3.4.1.2 Bevel Gear.........................................................................
56
3.4.1.3 Helical Gear.......................................................................
57
3.4.1.4 Worm Gear........................................................................
58
3.4.1.5 Hearingbone Gear………………………………………
58
3.4.2 Modus Kegagalan Roda Gigi…………………………………..
59
3.5 Perawatan Kompresor……………………………………………………
63
3.5.1 Jenis Kompresor dan Parameter Prestasinya………………..
63
3.5.1.1 Kompresor Sentrifugal……………………………….
63
3.5.1.2 Kompresor Positive Displacement………………….
65
3.6 Perawatan Pompa…………………………………………………………
72
3.6.1 Pompa Sentrifugal………………………………………………
72
3.6.1.1 Karakteristik Prestasi Pompa Sentrifugal……………
72
3.6.1.2 Operasi Pompa Sentrifugal…………………………….
76
3.6.1.3 Modus Kegagalan Pompa Sentrifugal dan Penyebabnya
77
3.6.2 Pompa Positive Displacement…………………………………
79 vi
3.6.2.1 Reciprocating Pump……………………………………
80
3.6.2.2 Rotary Pump……………………………………………
81
3.6.2.3 Modus Kegagalan Pompa Positive Displacement….
82
3.6.2.4 Recirculating…………………………………………….
84
BAB IV SISTEM INFORMASI PADA PERAWATAN BERORIENTASI KEANDALAN…………………………………………………………………
85
4.1 Registrasi Komponen………………………………………………
85
4.2 Kegiatan Perawatan………………………………………………..
90
4.2.1 Kegiatan Restorasi Terjadwal…………………………..
90
4.2.2. Kegiatan Discard Terjadwal……………………………
92
4.2.3. Kegiatan Pemantauan Kondisi Terjadwal…………....
93
4.2.4 Kegiatan Default Pada RCM…………………………….
99
4.3 Siapa yang Terlibat Pada Proses RCM…………………………..
102
4.4 Implementasi dan Pencapaian RCM…………………………….
105
BAB V KESIMPULAN & SARAN……………………………………………………..
109
5.1 Kesimpulan…………………………………………………………
109
5.2 Saran………………………………………………………………..
109
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………..
110
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Klasifikasi Perawatan dan Alokasi Pelaksanaannya
3
Gambar 1.2 Hubungan antara Jumlah Kegagalan mesin dan waktu pengoperasian
5
Gambar 2.1 Keandalan dalam fungsi waktu digambarkan dalam kurva bath-up 8 Gambar 2.2 Susunan keandalan secara seri
10
Gambar 2.3 Keandalan yang disusun secara paralel
11
Gambar 2.4 Simbol dasar yang umum dipakai FTA
12
Gambar 2.5 Contoh applikasi FTA
12
Gambar 2.6 Komponen utama dalam RCM
16
Gambar 2.7 Teknik dasar yang dipergunakan oleh perawatan proaktif
20
Gambar 2.8 Proses yang dilaksanakan untuk mencegah terjadinya kegagalan berulang
22
Gambar 3.1 Kondisi Kelurusan Sempurna
34
Gambar 3.2 Kondisi Parallel Misalignment
34
Gambar 3.3 Angular atau face alignment
35
Gambar 3.4 Combination atau Skew Misalignment
35
Gambar 3.5 Dial Indikator
36
Gambar 3.6 Metode alignment reverse dial indikator
36
Gambar 3.7 Metode Rim-Face Alignment
37 viii
Gambar 3.8 Metode Alignment dengan sinar laser
37
Gambar 3.9 Pengambilan data alignment yang disederhanakan
39
Gambar 3.10 Konstruksi umum penyebab unbalance
40
Gambar 3.11 Static Unbalance
41
Gambar 3.12 Couple Unbalance
41
Gambar 3.13 Quasi-Static Unbalance
42
Gambar 3.14 Dynamic Unbalance
42
Gambar 3.15 Jenis Gravity Balancing Machines
43
Gambar 3.16 Centrifugal Balancing Machines
45
Gambar 3.17 Kondisi pembebanan umum pada bearing
48
Gambar 3.18 Grafik kekentalan dan temperatur
51
Gambar 3.19 Susunan pinion dan gear pada spur gear dan tata nama menurut AGMA pada spur gear
56
Gambar 3.20 Konstruksi straight bevel gear, helical bevel gear dan potongan penampang pada bevel gear
57
Gambar 3.21 Helical gear dan spiral gear
57
Gambar 3.22 Worn dan Worn Gear
58
Gambar 3.23 Hearingbone gear
59
Gambar 3.24 Profil mesh pada kondisi normal
60
Gambar 3.25 Profil mesh pada kondisi aus berlebihan
60
Gambar 3.26 Profil mesh pada roda gigi yang mengalami crack
60 ix
Gambar 3.27 Pola Keausan pada gear
62
Gambar 3.28 Korosi yang berujung pada patahnya gear
62
Gambar 3.29 Kompresor sentrifugal
64
Gambar 3.30 Sliding vane ,liquid-seal ring ,dan helical lobe
65
Gambar 3.31 Penampang Kompresor Reciprocating
66
Gambar 3.32 Penampang pompa sentrifugal
72
Gambar 3.33 Karakteristik Head dan Flow Rate pompa sentrifugal
73
Gambar 3.34 Net Positive Suction Head pada suatu aplikasi tertentu
74
Gambar 3.35 Kurva Hidrolik Pompa
75
Gambar 3.36 Prinsip pompa positive displacement
80
Gambar 3.37 Prinsip kerja single dan doble acting pump
80
Gambar 3.38 Penampang sederhana Gear Pump
81
Gambar 3.39 Pola getaran akibat recirculating
84
Gambar 4.1 Struktur Registrasi Tiga Tingkat
86
Gambar 4.2 Struktur Registrasi dua tingkat
86
Gambar 4.3 Daftar asset yang dimasukkan kedalam bank data
87
Gambar 4.4 Informasi salah satu asset yang terdiri dari status, pembuat dan penyalurnya
88
Gambar 4.5 Perekaman data supplier peralatan
88
Gambar 4.6 Record mengenai penyalur komponen
89 x
Gambar 4.7 Kode kegagalan dan Gambaran kegagalan komponen
89
Gambar 4.8 Menyusun kegiatan kerja proses Restorasi terjadwal
90
Gambar 4.9 Work Order yang telah diselesaikan direkam dalam WO closing
91
Gambar 4.10 Biaya yang harus dikeluarkan tercatat pada WO cost
91
Gambar 4.11 Batas safe-life dengan kegagalan komponen
93
Gambar 4.12 Kurva P-F yang menggambarkan hubungan prestasi dengan waktu 94 Gambar 4.13 Kegagalan potensial yang menandakan segera terjadinya kegagalan fungsional 95 Gambar 4.14 Perekaman kegiatan on-condition
96
Gambar 4.15 Interface kegiatan detail on-condition
96
Gambar 4.16 Diagram alir pengambilan keputusan on-condition monitoring
97
Gambar 4.17 Penyimpanan data Kegiatan monitoring terjadwal
98
Gambar 4.18 Hubungan antara perawatan terkomputerisasi dan RCM
99
Gambar 4.19: Kelompok review RCM tipikal
102
Gambar 4.20 Rekaman data personel departemen perawatan
104
Gambar 4.21 Data rekaman identitas personel dan tugas yang diembannya
104
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Klasifikasi Prioritas Perawatan Reaktif
17
Tabel 2.2
Jenis metode monitoring kelistrikan
24
Tabel 2.3
Berbagai metode analisis keausan dan pelumasan
25
Tabel 2.4
Teknik NDT dan applikasinya
26
Tabel 2.5
Keterbatasan Teknik NDT
27
Tabel 3.1
Tingkat Kualitas Balancing Berbagai Komponen Berdasarkan ISO 1940 dan ANSI S2.19-1975
46
Tabel 3.2
Berbagai Penyebab Kegagalan Bearing
52
Tabel 3.3
Beberapa Modus Kegagalan Gear dan Penyebabnya
61
Tabel 3.4
Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Sentrifugal
67
Tabel 3.5
Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Rotary
68
Tabel 3.6
Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Reciprocating
70
Tabel 3.7
Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Sentrifugal
77
Tabel 3.8
Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Rotary
82
Tabel 3.9
Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Reciprocating
83
xii
DAFTAR NOTASI
Rs
: Keandalan total dari rangkaian seri
n
: Jumlah unit
Ri
: Keandalan dari setiap unit dalam rangkaian
Ri(t)
: Keandalan unit i pada waktu t
λi
: Konstanta laju kegagalan unit i
Rs(t)
: Keandalan sistem yang disusun seri
Rp
: Keandalan sistem paralel
n
: Jumlah total unit sistem
Ri
: Keandalan unit ke i
Rp(t) : Keandalan sistem parallel pada waktu t R(t)
: Keandalan pawa waktu t
λ (t) : Hazard rate atau time dependent failure rate s
: Variable transformasi Laplace
R(s)
: Transformasi Laplace dari fungsi keandalan R(t)
xiii
