Model Simultan Penentuan Toleransi Komponen Produk Rakitan dan Pabrik dalam Kolaborasi Manufaktur Make-to-Order
Ada beberapa dimensi strategi kompetitif bagi perusahaan manufaktur untuk memenangkan persaingan bisnis dalam lingkungan yang dinamis yaitu: kualitas, ongkos yang rendah, dan penyerahan order yang tepat waktu. Namun strategi tersebut tidak selalu konvergen, karena upaya untuk memenuhi kualitas sering kali berpengaruh pada kenaikan ongkos produksi dan penambahan lead time yang berdampak jadwal pengiriman (delivery time).Untuk memperbaiki kualitas produk dengan mereduksi efek variabilitas variansi sulit dan terlalu mahal untuk dihilangkan dalam proses manufaktur, maka pengendalian variansi melalui desain toleransi berfungsi membatasi variabilitas di sekitar target karakteristik kualitas produk yang menjadifunctional requirements bagi konsumen.
Penentuan toleransi pada tahap desain lebih difokuskan pada upaya memenuhi persyaratan fungsional dengan nilai toleransi yang seketat mungkin, sehingga kurang mempertimbangkan kapabilitas proses manufaktur. kekurangan yang ditimbulkan jika penentuan toleransi dilakukan secara sekuensial, antara lain :
1. Tidak ada hubungan yang jelas antara toleransi produk dengan toleransi pemesinan; dimana perencana proses terbatas pada tinjauan komponen, sehingga tidak memiliki tinjauan produk setelah dirakit
2. Menyita banyak waktu karena akan ada pekerjaan yang berulang karena proses recheck toleransi antara bagian perancang desain produk dan perencana proses.
3. Memperpanjang lead time.
Dalam perkembangan penelitian penetapan toleransi selanjutnya, model minimisasi ongkos manufaktur saja dianggap belum merepresentasikan ongkos kerugian yang harus ditanggung oleh konsumen akibat variabilitas performansi produk yang diterima,
sekaligus ongkos yang dikeluarkan produsen untuk mencapai performasi produk yang diminta konsumen.
Banyak pakar kualitas yang menyatakan bahwa sebagian besar permasalahan dan ongkos-ongkos yang dikeluarkan oleh perusahaan adalah terkait dengan kualitas produk disebabkan oleh kualitas dan variabilitas material yang dipasok oleh supplier untuk proses manufaktur, diantaranya adalah :
1. Feng et al, membangun model stochastic integer programming
2. Irianto dan Rahmat , jaringan manufaktur make-to-order (MTO) dan engineering-toorder (ETO) berdasarkan batasan toleransi dan jadwal pengiriman
3. Tseng dan Huang, menegaskan pentingnya penentuan toleransi dimensi komponen dan pabrik yang sesuai untuk melakukan proses manufaktur untuk setiap komponen produk rakitan dalam lingkup kolaborasi manufaktur.
Pengembangan model simultan penentuan toleransi dan pabrik untuk melakukan proses manufaktur komponen rakitan dalam makalah ini dengan mengasumsikan:
1. Kolaborasi sistem manufaktur MTO menerapkan konsep JIT dan lean manufacturing.
2. Total delivery lead time adalah manufacturing lead time, waktu transportasi dan waktu perakitan produk yang diperlukan untuk pemenuhan order.
3. Proses bervariasi mengikuti distribusi normal dengan rata-rata μ dengan batas penyimpangan proses adalah 6σ.
4. Karakteristik kualitas menyimpang dari target desain secara simetris mengikuti fungsi kerugian kuadratik.
Pendekatan statistik digunakan untuk melakukan estimasi terhadap akumulasi toleransi
pada produk rakitan, yang didasarkan fakta bahwa probabilitas komponen berada pada titik ekstrem selang toleransi sangat rendah. Pendekatatan statistik dapat menghasilkan toleransi produk rakitan yang lebih ketat, toleransi komponen yang lebih longggar, dan ongkos produksi yang lebih rendah.
1. Deskripsi Sistem
Suatu produk rakitan tersusun atas I komponen (Gambar 1), dimana setiap komponen ke-i dapat diproduksi dengan proses manufaktur yang tersedia pada beberapa alternatif pabrik, dari pabrik ke-j hingga pabrik ke-J. Setiap pabrik yang terlibat dalam kolaborasi ini memiliki karakteristik yang spesifik dalam ongkos manufaktur dan ongkos operasional kolaborasi yang meliputi: ongkos setup, ongkos material handling, ongkos operasi perakitan, ongkos operasi manual, dan ongkos transportasi.
2. Notasi Model
Notasi model adalah lambang , dapat berupa huruf ataupun angka yang digunakan untuk mempermudah dalam memodelkan sistem.
3. Formulasi Model
Fungsi tujuan dalam formulasi model optimisasi simultan penentuan toleransi dan pabrik pada kolaborasi manufaktur make-to-order adalah minimisasi total ongkos (TC), yang merupakan penjumlahan ongkos manufaktur, ongkos kerugian kualitas dan ongkos operasional untuk kolaborasi manufaktur pada banyak pabrik. Dengan demikian, fungsi tujuan model dapat dinyatakan dengan persamaan. Batasan pertama menunjukkan bahwa penetapan toleransi komponen tidak boleh melebihi toleransi desain produk rakitan. Batasan kedua menjamin totaldelivery lead time untuk seluruh komponen tidak melebihi batas waktu penyerahan (delivery due date) order kepada konsumen. Delivery lead time adalah waktu (point of time) dimana orderditerima dari konsumen hingga waktu (point of time) order tersebut dipenuhi. Dengan demikian,delivery lead time dapat diformulasikan dengan waktu manufaktur (manufacturing lead time) komponen ke-i pada pabrik ke-j dan waktu transportasi ditambah waktu perakitan produk akhir yang dipesan oleh konsumen. Batasan ketiga merupakan batas kepresisian proses (process precision limits) pada masing-masing pabrik. Dua batasan model yang terakhir menyatakan batasan fungsional untuk pemilihan pabrik.
Secara umum solusi optimal yang diperoleh dalam implementasi model pada contoh numerik menunjukkan bahwa beberapa komponen dengan nilai toleransi yang sama akan diproduksi dalam satu pabrik dengan total ongkos operasional kolaborasi yang paling rendah. Meskipun pabrik tersebut tidak selalu menyelesaikan produksi dengan lead time yang paling singkat. Sementara itu, nilai toleransi yang dikehendaki adalah sedang. Hal ini dapat dipahami karena pada toleransi yang ketat akan meningkatkan ongkos manufaktur, dan jika toleransi diberikan terlalu longgar dapat menurunkan kualitas produk rakitan akhir. Hasil uji numerik pada makalah ini dapat memberikan deskripsi bahwa dalam persoalan kolaborasi manufaktur, memilih pabrik dengan ongkos manufaktur yang terendah saja dapat menurunkan kualitas produk akhir. Hal ini terlihat pada contoh numerik bahwa solusi optimal yang dihasilkan untuk pabrik yang terpilih parameter ongkos tetap proses pemesinan tidak selalu merupakan nilai yang terkecil dari alternatif yang ada. Namun, total ongkos operasional pada suatu pabrik yang paling rendah perlu dipilih untuk meminimasi total ongkos pada fungsi tujuan akhir. Pada makalah ini telah dibahas pengembangan model optimisasi simultan penentuan toleransi danpabrik untuk melakukan proses manufaktur komponen rakitan. Model yang diusulkan merupakanpengembangan model Tseng dan Huang [20]. Pengembangan dilakukan dengan membuat keputusan simultan penentuan toleransi komponen dan pabrik dengan memperhatikan batasan toleransikualitas dan batasan delivery time untuk meminimumkan total ongkos pada kolaborasi sistem manufaktur berbasis pesanan (make-to-order).Analisis toleransi dalam pengembangan model pada makalah ini menggunakan pendekatan statistic (root sum square criteria) yang berbeda dengan pendekatan worst case criteria pada model Tseng dan Huang [20]. Formulasi model yang dikembangkan mengggunakan mixed integer nonlinear programmingsebagai metode pencarian solusi. Pada contoh numerik yang disajikan, proses optimisasi dapat menghasilkan solusi optimal. Solusi optimal yang didapatkan tidak sensitif jika perubahan yang terjadi pada batasan toleransi kualitas dan batasan delivery time tidak besar. Sedangkan penambahan alternatif pabrik untuk memproduksi suatu komponen dapat mengubah alternatif pabrik yang dipilih. Hasil uji numerik pada makalah ini memberikan deskripsi bahwa dalam persoalan kolaborasi manufaktur, memilih pabrik dengan ongkos manufaktur yang terendah saja dapat menurunkan kualitas produk akhir. Namun total ongkos operasional pada suatu pabrik yang paling rendah perlu dipilih untuk meminimasi total ongkos pada fungsi tujuan akhir.
Model yang dikembangkan dalam makalah ini memperhitungkan karakteristik kualitas produknominal is the best, dalam penelitian selanjutnya perlu dikembangkan model dengan memperhitungkan karakteristik kualitas produk larger is the better dan smaller is the better.
1. Cakravastia, A., Toha, I. S., and Nakamura, N.,
A Two Stage Model for the Design of Supply
Chain Network, International Journal of
Production Economics, 80, 2002, pp. 231-248.
2. Choudhary, A. K, Singh, K, A., and Tiwari, M.
K., A Statistical Tolerancing Approach for
Design of Synchronized Supply Chains, Robotics
and Computer-Integrated Manufacturing, 22,
2006, pp. 315–321.
3. Dangayach, G. S., and Deshmukh, S. G., An
Explanatory Study Manufacturing Strategy
Practices of Machinery Manufacturing Companies
in India, Omega: The International Journal
of Management Science, 34, 2006. pp. 254-273.
4. Feng, C. X., Wang, J., and Wang, J. S., An
Optimization Model for Concurrent Selection of
Tolerances and Supplier, Computer & Industrial
Engineering, 40, 2001, pp.15-33.
5. Hallgren, M., and Olhager, J., Differentiating
Manufacturing Focus, International Journal of
Production Research, 44(18-19), 2006, pp.3863-3878.
6. Hillier, F. S., and Liberman, G. J., Introduction
to Operations Research, 8th ed., McGraw-Hill,
New York, NY, 2005.
7. Huang, M. F., Zhong, Y. R., and Xu, Z. G.,
Concurrent Process Tolerance Based on Minimum
Product Manufacturing Cost and Quality Loss,
International Journal of Advanced Manufacturing
Technology, 25, 2005, pp. 714-722.
8. Irianto, D., dan Putri, N. T., Pengembangan
Model Optimisasi Penetapan Toleransi Produk
Rakitan, Jurnal Teknik dan Manajemen
Industri, 26(2), 2006, pp. 48-58.
9. Irianto, D., and Rahmat, D., A Model for Optimizing
Process Selection for MTO Manufacturer with
Appraisal Cost, Proceedings of the 9th Asia Pacific
Industrial Engineering & Management Systems
Conference, 2008, pp. 220-225.
10. Lin, S. S., Wang, H. P., and Zhang, C., Optimal
Tolerance Design for Integrated Design, Manufacturing,
and Inspection with Genetic Algorithms
in Zhang, H.C., Advanced Tolerancing Techniques,
Willey Series in Engineering Design and Automation,
1997, pp.261-281.
11. Montgomery, D. C., Introduction to Statistical
Quality Control, 4th ed., John Willey & Sons, inc.,
Hoboken, NJ, 2001.
Mustajib / Model Simultan Penentuan Toleransi Komponen Produk Rakitan / JTI, Vol. 12, No. 2, Desember 2010, pp. 109–118
117
12. Mustajib, M. I., Pengembangan Model Pemilihan
Proses untuk Produk Rakitan dengan Memperhitungkan
Ongkos Kualitas, Prosiding Seminar
Nasional Teknik Industri dan Manajemen
Produksi IV (Quality and Manufacturing
Management), 2009, pp. 162-167.
13. Mustajib, M. I., and Irianto, D., An Integrated
Model for Process Selection and Quality
Improvement in Multi-Stage Processes, Journal
of Advanced Manufacturing Systems, 9(1), 2010,
pp. 31-48. DOI: 10.1142/S021968670001788.
14. Peng, H. P., Jiang, X. Q., and Liu, X. J.,
Concurrent Optimal Allocation of Design and
Process Tolerances for Mechanical Assemblies
with Interrelated Dimension Chains, International
Journal of Production Research, 46(24),
2008, pp. 6963–6979.
15. Samadhi, T. M. A. A., and Hoang, K., Partner
Selection in A Shared CIM System, International
Journal of Computer Integrated
Manufacturing, 11(2), 1998. pp. 173–182.
16. Singh, P. K., Jain, P. K., and Jain, S. C., A
Genetic Algorithm-Based Solution to Optimal
Tolerance Synthesis of Mechanical Assemblies
with Alternative Manufacturing Processes:
Focus on Complex Tolerancing Problems,
International Journal of Production Research,
42 (24), 2004, pp. 5185–5215.
17. Singh, P. K., Jain, S. C., and Jain, P. K.,
Advanced Optimal Tolerance Design of Mechanical
Assemblies with Interrelated Dimension
Chains and Process Precision Limits, Computer
in Industry, 56, 2005, pp. 179-194.
18. Singh, P. K., Jain, S. C., and Jain, P. K.,
Concurrent Optimal Adjustment of Nominal
Dimension and Selection of Tolerance
Considering Alternatives Machines, Computer-
Aidded Design, 38, 2006, pp. 1074-1087.
19. Taguchi, G., Chowdhury, S., and Wu, Y.,
Taguchi’s Quality Engineering Handbook, John
Willey & Sons, Hoboken, NJ, 2005.
20. Tseng, Y. J., and Huang, F. E., A Multi-Plant
Tolerance Allocation Model for Products Manufactured
in a Multi-Plant Collaborative Manufacturing
Environment, International Journal of
Production Research, 47(3), 2009, pp. 733-749.
21. Ye, B., and Salustri, F. A., Simultaneous Tolerance
Synthesis for Manufacturing and Quality, Research
in Engineering Design, 14, 2003, pp. 98-106.
22. Zhang, G., Simultaneous Tolerancing for Design
and Manufacturing, International Journal of
Production Research, 34(12), 1996, pp.3361-3382.