Model Simultan Penentuan Toleransi Komponen Produk Rakitan dan Pabrik dalam Kolaborasi Manufaktur Make-to-Order

M. Imron Mustajib 1

Jurnal Teknik Industri, Vol. 12, No. 2, Desember 2010, 109-118

ISSN 1411-2485

PENDAHULUAN

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 menjadi functional requirements bagikonsumen. 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 (Lin et al. [10]).

METODE PENELITIAN

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.

Gambar 1. Deskripsi sistem penentuan toleransi dan pabrik untuk produk rakitan

2.Notasi Model

Notasi model adalah lambang , dapat berupa huruf ataupun angka yangdigunakan untuk mempermudah dalam memodelkan sistem.

Contoh =

Indeks:

i : komponen ke-i

j : pabrik ke-j

I : kumpulan komponen

J : kumpulan alternatif pabrik Variabel keputusan:

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 menjamintotal delivery 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 order diterima dari konsumen hingga waktu (point of time) order tersebut dipenuhi. Dengandemikian, delivery lead time dapat diformulasikan dengan waktu manufaktur (manufacturing lead time) komponen ke-i padapabrik 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.

HASIL DAN PEMBAHASAN

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 pabrikdengan 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 ongkostetap proses pemesinantidak 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.

SIMPULAN

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 criteriapada model Tseng dan Huang [20]. Formulasi model yang dikembangkanmengggunakan mixed integer nonlinear programming sebagai 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 produk nominal is the best, dalam penelitian selanjutnya perlu dikembangkan model dengan memperhitungkan karakteristik kualitas produk larger is the bette dan smaller is the better.

DAFTAR PUSTAKA

1. Cakravastia, A., Toha, I. S., and Nakamura, N., A Two Stage Model for the Design ofSupply 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, 8

ed., McGraw-Hill, New York, NY, 2005.

th

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, 4

ed., John Willey & Sons, inc., Hoboken, NJ, 2001.

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., andIrianto, 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: FocusonComplexTolerancingProblems, 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,ComputerAidded 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.