Optimasi Cranking Ampere Aki Di P.T. X

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 3, No., Oktober 001: Optimasi Crakig Ampere Aki Di P.T. X Didik Wahjudi Dose Fakultas Tekologi Idustri Jurusa Tekik Mesi Uiversitas Kriste Petra Abstrak Produk aki di P.T. X memiliki crakig ampere 1 CA sehigga tidak bisa memeuhi permitaa pasar Jepag, Eropa da Amerika yag mempersyaratka crakig ampere miimal 75 CA. Dega megguaka diagram tulag ika didapat faktor-faktor yag diduga berpegaruh terhadap crakig ampere aki. Perusahaa memilih faktor-faktor yag bisa dieksperimetasika. Faktor-faktor yag dipilih berjumlah 4 faktor da masig-masig faktor memiliki 3 level, yaitu: iterval waktu chargig (30 meit, 60 meit, 90 meit), tebal plat sel (1, mm, 1,4 mm, 1,6 mm), persetase kemuria baha (96%, 97%, 98%), da besar kuat arus chargig (160 A, 170 A, 180 A). Dari data tersebut, dilakuka kombiasi percobaa dega megguaka matriks ortogoal yag merupaka salah satu lagkah dari metode Taguchi. Dari hasil aalisa didapatka hasil kombiasi terbaik ialah iterval waktu chargig 60 meit, tebal plat sel 1,4 mm, persetase kemuria baha 98%, da besar kuat arus chargig 180 A yag dapat meigkatka crakig ampere higga mecapai 78 CA. Uji verifikasi membuktika bahwa crakig ampere sebesar 78 tersebut dapat dicapai. Kata kuci: optimasi, crakig ampere, metode Taguchi. Abstract Accumulator products of P.T. X that have accumulator of 1 CA ca ot fulfil Japaese, Europe ad U.S. stadards that require miimum crakig ampere of 75 CA. By usig fishboe diagram suspected affectig factors to accumulator crakig ampere are obtaied. Compay chooses factors that are allowed to be experimeted. There are 4 chose factors. Each factors has 3 levels that are chargig time iterval (30 miutes, 60 miutes, 90 miutes), cell plate thickess (1. mm, 1.4 mm, 1,6 mm), material purity percetage (96%, 97%, 98%), ad chargig curret (160 A, 170 A, 180 A). From the data, the experimet combiatio is doe by usig orthogoal array that is oe of the Taguchi's method steps. From the aalysis the best combiatio is obtaied that is chargig time iterval of 60 miutes, cell plate thickess of 1.4 mm, material purity percetage of 98%, ad chargig curret of 180 A. This combiatio ca icrease crakig ampere to 78 CA. Verificatio test proves that crakig ampere of 78 CA ca be attaied. Keywords: optimizatio, crakig ampere, Taguchi method. H0 H1 MS MSe xi SS SSe SSm SST SS x y Daftar Notasi Hipotesis ol (hipotesis yaag diigika) Hipotesis alteratif Mea of Square suatu faktor Mea of Square Error jumlah seluruh percobaa Jumlah muculya tiap level faktor dalam suatu kolom matriks orthogoal Sum of Square suatu faktor Sum of Square due to error Sum of square due to mea Total Sum of Square Pure Sum of Square Faktor data percobaa Catata : Diskusi utuk makalah ii diterima sebelum taggal 1 Februari 00. Diskusi yag layak muat aka diterbitka pada Jural Tekik Mesi Volume 4 Nomor 1 April 00. y ρ η θ rata rata seluruh percobaa Perse Kotribusi Sigal to Noise Ratio faktor yag diuji 1. Pedahulua Stadar pegukura kualitas aki yag biasa diguaka adalah crakig ampere, yaitu bayakya arus yag dapat diberika oleh aki dalam 30 detik pada 3 C higga voltase aki turu mejadi +7,0 Volt. Hal ii merupaka stadar Eropa utuk jeis aki 1 Volt. Utuk memeuhi permitaa pasar di dalam egeri da sebagia egara Asia kecuali Jepag, P.T. X telah dapat memeuhi kualifikasi crakig ampere utuk aki yag dipersyaratka. Tetapi, 70

2 OPTIMASI CRANKING AMPERE AKI DI P.T. X (Didik Wahjudi) crakig ampere yag dihasilka masih sagat bervariasi da kadag-kadag di bawah stadar Eropa, Jepag da Amcrika, sehigga tidak bisa meembus pasar di saa. Tujua dari peelitia ii adalah utuk megetahui faktorfaktor yag secara sigifika mempegaruhi crakig ampere serta megatur besar faktorfaktor tersebut agar diperoleh crakig ampere yag setiggi-tiggiya..1 Metode Taguchi. Ladasa Teori Utuk mecapai produk yag bermutu, faktor-faktor yag mempegaruhi kierja selama operasi harus ditetuka dalam proses peracaga awal. Peracaga dega metode Taguchi ii memberi iformasi bagaimaa racaga parameter yag berbeda mempegaruhi hasil kerja di bawah kodisi yag berbeda. Metode Taguchi adalah metodologi tekik utuk merekayasa/memperbaiki produktivitas selama tahap pegembaga supaya produk-produk yag berkualitas tiggi dapat dihasilka dega cepat da dega biaya redah. Metode Taguchi berprisip pada perbaika mutu dega memperkecil akibat dari variasi tapa meghilagka peyebabya. Hal ii utuk membuat ujuk kerja (performace) kebal terhadap berbagai peyebab variasi suatu proses. Metode Taguchi dapat diaplikasika diberbagai persoala yag meliputi bidag elektroika, tekologi iformasi, proses idustri da masih bayak lagi.. Fugsi Kerugia Mutu Fugsi kerugia mutu ii dimaksudka utuk meghitug kerugia mutu yag terjadi. Bila produk yag dihasilka medekati target, maka mutu yag dihasilka semaki baik da kerugia yag dihasilka semaki kecil. Bila mutu yag dihasilka semaki jauh dari target maka kerugiaa yag dialami aka semaki besar. Fugsi ii terdiri dari 3 macam jeis, yaitu: a. Jeis semaki kecil semaki baik (smaller the better) Jeis ii diguaka bilamaa karakteristik mutuya tidak egatif, idealya ol. b. Jeis omial terbaik (omial the best) Jeis ii diguaka bilamaa karakteristik mutu mempuyai ilai target tertetu. c. Jeis semaki besar semaki baik (larger the better) Jeis ii diguaka bilamaa karakteristik mutu yag dikehedaki sebesar mugki..3 Parameter-Parameter yag Terkait Parameter-parameter yag terkait dalam suatu proses produksi adalah: a. Faktor Siyal Faktor ii adalah parameter yag diatur utuk meetuka ilai respo produk yag diigika. b. Faktor Noise (Ucotrollable Factor) Faktor ii termasuk parameter yag tidak dapat dikedalika oleh peracag, atau bobotya dalam ligkuga sulit atau mahal utuk dikedalika. c. Faktor Kedali (Cotrollable Factor) Faktor ii termasuk parameter yag dapat ditetuka secara bebas oleh peracag dalam ilai terbaik parameter tersebut. Bila ilai tiap faktor kedali tertetu diubah maka karakteristik mutu dapat pula berubah..4 SNR (Sigal to Noise Ratio) SNR (Sigal to Noise Ratio) adalah logaritma dari suatu fugsi kerugia kuadratik. SNR ii diguaka utuk megevaluasi kualitas dari suatu produk. SNR megukur tigkat ujuk kerja da efek dari faktor oise dari ujuk kerja tersebut da juga megevaluasi stabilitas ujuk kerja dari karakteristik output. Semaki tiggi ujuk kerja yag diukur dega tiggiya SNR sama dega kerugia yag megecil. SNR adalah ukura obyektif dari kualitas yag memuat baik mea da varia dalam perhituga. Ada beberapa jeis SNR, yaitu: Semaki kecil semaki baik (smaller-thebetter) η = 10 log 10 y + σ (1) σ = ( y i y) i= 1 1 ( ) Nomial terbaik (omial-the-best) η = 10 log 10 µ σ Semaki besar semaki baik (larger-thebetter) 1 1 η = 10 log 10 (4) i= 1 y i () (3) 71

3 JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 3, No., Oktober 001: Matriks Orthogoal Pegguaa matriks orthogoal dalam metode Taguchi mampu mereduksi jumlah eksperime secara sigifika da dapat mempelajari sejumlah besar variabel keputusa dega sedikit eksperime. Dalam matriks orthogoal ii diaggap tidak terjadi iteraksi atara faktor-faktor kedali, sehigga pemiliha faktor kedali yag diguaka tidak boleh megadug hubuga iteraksi atara faktor yag satu dega yag lai. Dega aggapa ii maka jumlah eksperime dapat direduksi. Pada matriks orthogoal setiap kolomya mewakili faktor kedali, sedagka setiap barisya mewakili keadaa dari faktor (level faktor kedali). Iformasi megeai matriks orthogoal dapat diketahui dari peulisa ama matriks orthogoal. Adapu peulisa matriks orthogoal adalah sebagai berikut: ( 4 L ) 9 3 4, mejelaska jumlah kolom 3, mejelaska jumlah level 9, mejelaska jumlah baris Gambar 1. Notasi dari Matriks Orthogoal a. Notasi L meujukka bahwa iformasi dalam betuk matriks orthogoal. b. Jumlah baris meujukka jumlah percobaa yag dibutuhka. Utuk meghitug jumlah baris, diguaka rumus: df (MO) = jumlah Faktor x df level Jumlah baris = df (MO) + 1 dimaa: df (MO) = degree of freedom dari matriks orthogoal. Jumlah Faktor = jumlah faktor yag aka diguaka df level = jumlah level 1 c. Jumlah level meujukka jumlah level yag dipakai. d. Jumlah kolom meujukka jumlah faktor yag dipakai pada matriks orthogoal. Dega megguaka matriks orthogoal, dari data hasil percobaa diperoleh rata-rata respo dari tiap level dari tiap faktor. Ratarata respo didapatka dega mejumlahka data yag mempuyai faktor da level yag sama kemudia dibagi dega jumlah data, sehigga pada akhirya aka didapatka rata-rata respo dari berbagai faktor dega berbagai level. Sedag efek tiap faktor, dapat dicari dega meguragka rata-rata respo palig besar dega rata-rata respo palig kecil (dari faktor yag sama). Dari perhituga aka didapatka efek dari tiap-tiap faktor..6 Aalisa Varia Lagkah-lagkah perhituga dalam ANOVA adalah sebagai berikut: Meghitug Sum of Square due to Mea (SSm) dega rumus: SS m = * y (5) Meghitug Sum of Square (SS) suatu faktor dega rumus: ( ( xi *xi )) SSm SS= (6) Meghitug Total Sum of Square (SST) dega rumus: SST = y SSm (7) Meghitug Sum of Square due to error (SSe) dega rumus: SSe = SST - SS (8) Meghitug Mea of Square (MS) dega rumus: SS MS = (9) df Meghitug F-Ratio, dega rumus: MS F Ratio = (10) MS e Meghitug Pure Sum of Square (SS ) dega rumus: SS = SS - (df x MSe) (11) Meghitug Pure Sum of Square Error (SSe ) dega rumus: SSe = SST - SS (1) Meghitug Perse kotribusi (ρ) dega rumus: ρ = ( SS /SST ) x 100 % (13).7 Uji Hipotesa Pegujia hipotesa secara statistik merupaka suatu peryataa megeai faktor yag megikuti suatu distribusi probabilitas tertetu. Faktor yag diuji dibadigka dega suatu ilai yag tertetu atau faktor yag sama pada level yag berbeda. H0: θ1 = θ H1: θ1 θ Pegujia hipotesa dapat juga megguaka hipotesis alteratif dua sisi yag bertujua utuk meguji hipotesa seperti: H1: θ1 < θ atau H: θ1 > θ 7

4 OPTIMASI CRANKING AMPERE AKI DI P.T. X (Didik Wahjudi) Dari pegujia hipotesa ii dilakuka uji statistik sehigga dapat ditarik kesimpula utuk meolak atau gagal meolak H0. 3. Lagkah-Lagkah Percobaa 3.1 Racaga Eksperime Dari faktor-faktor terkotrol yag diperoleh melalui fishboe diagram da aalisaya, serta pertimbaga berdasarka pegalama dari pihak perusahaa, dapat diambil beberapa variabel, yaitu: Variabel respo, yaitu: crakig ampere, yag bisa didapatka dari megukur produk aki dega crakig meter utuk setiap kombiasi produk sampel. Variabel bebas/faktor yag terpilih adalah: a. Iterval Waktu Chargig (meit): Stadar pabrik: 60 meit, jumlah level: 3 Yag diuji: 30 meit, 60 meit (1 jam), da 90 meit (1,5 jam). b. Tebal plat sel (mm): Stadar pabrik: 1,4 mm, jumlah level: 3 Yag djuji: 1, mm, 1,4 mm, da 1,6 mm. c. Persetase kemuria baha (%): Stadar pabrik: 96%, jumlah level: 3 Yag diuji: 96%, 97%, da 98%. d. Kuat arus chargig (A): Stadar pabrik: 160A, jumlah level: 3 Yag diuji: 160 A, 170 A, da 180 A. Dalam eksperime ii diguaka 4 faktor dega racaga 3 level. Dari jumlah level da faktor yag ada, dapat ditetuka jumlah kolom utuk matriks orthogoal. Jumlah kolom dihitug dega rumus sebagai berikut: Jumlah faktor = 4 Jumlah level = 3 df level = (jumlah level) - 1 = 3-1 = df.matriks orthogoal = jumlah faktor x df = 4 x = 8 Jumlah baris = df.matriks orthogoal + 1 = = 9 Jumlah baris meujukka jumlah percobaa yag dilakuka. Ru ii direplikasi (diulag percobaaya) sebayak 3 kali, sehigga total eksperime yag aka dilakuka adalah 7. Kode level beserta ilai-ilai dari kode level tersebut ditujukka pada Tabel 1. Tabel 1. Kode Level Nilai Variabel Faktor Kode 1 3 Iterval Waktu Chargig (meit) A Tebal plat sel (mm) B 1, 1,4 1,6 Persetase kemumia baha (%) C Besar arus chargig (A) D Prosedur Percobaa Lagkah-lagkah yag dilakuka dalam pegambila data adalah sebagai berikut: a. Melakuka pembuata mole dari timah dega persetase yag berbeda-beda sesuai dega data yag aka diuji yaitu 96%, 97%, da 98%. b. Melakuka pembuata ram dega cetaka yag berbeda sesuai dega ketebala yag aka diuji, yaitu 1, mm, 1,4 mm, da 1,6 mm. c. Membuat pasta dega masig-masig serbuk timah yag sudah dibuat sebelumya. d. Membuat plat-plat sel dega cara melapisi ram dega ketebala yag berbeda-beda dega megkombiasika pasta yag berbeda pula yag sesuai dega data utuk percobaa. e. Melakuka proses chargig dega kombiasi yag sesuai dega racaga percobaa. f. Meadai plat-plat set yag sudah jadi, kemudia meragkaiya mejadi uit-uit aki. g. Uit-uit aki tersebut kemudia dites dega crakig meter. h. Mecatat data hasil eksperime berupa crakig ampere aki. 3.3 Data Hasil Eksperime Data hasil eksperime dapat dilihat pada Tabel, dega variabel bebas berupa iterval waktu chargig (T), tebal plat sel (T), persetase kemuria baha (P), da arus chargig (I), serta respo berupa crakig ampere (R). Tabel. Data Hasil Percobaa Exp. No. Faktor T (mi) W (mm) P (%) I (A) R 1 (CA) R (CA) R 3 (CA) , , , , , , , , , Aalisa da Data Pembahasa 4.1 Pegolaha Data Dari Tabel dihitug rata-rata, stadard deviasi (σ) serta SNR dari data percobaa sehigga didapat Tabel 3. Cotoh perhituga utuk Tabel 3 adalah sebagai berikut: 73

5 JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 3, No., Oktober 001: y y = y = 3 y = SNR = 10log ( i= 1 yi 1 1 = 10 log ( *( SNR = ) Tabel 3. Rata-rata ( y ) da SNR 1 19 R1 R R3 y SNR Data dari peelitia ii aka diaalisa dega empat cara, yaitu: Perhituga efek dari mea Perhituga efek dari SNR Perhituga efek dari tiap faktor utuk tiap replikasi Perhituga aalisa varia (ANOVA) Perhituga Efek Dari Mea Data dari Tabel 3 kemudia dilakuka perhituga utuk membuat Tabel 4, yaitu Tabel Efek Dari Mea. Adapu cotoh perhituga utuk Tabel 4 adalah sebagai berikut: Rata-rata respo utuk A1: A1 = 3 = 3.67 Efek utuk faktor A: Efek faktor A = rata-rata respo terbesar rata-rata respo terkecil = = Tabel 4. Tabel Efek dari Mea A B C D Level Level Level Efek Rak Optimum A B C3 D3 )) Dari rata-rata respo tiap faktor dipilih yag ilaiya palig besar utuk disaraka sebagai racaga usula karea karakteristik mutu crakig ampere adalah jeis larger-the-better. Dari Tabel 4 didapat racaga usula A, B, C3, da D3. Perhituga Efek dari SNR Cotoh perhituga utuk Tabel 5 adalah sebagai berikut: Rata-rata SNR utuk A1: A 1 = ( ) / 3 = Efek SNR utuk faktor A = rata-rata SNR terbesar rata-rata SNR terkecil; = = 0.75 Tabel 5. Tabel Efek dari SNR A B C D Level Level Level Efek Rak Optimum A B C3 D3 Dari efek SNR tiap-tiap faktor dapat dilihat urut-uruta pegaruh dari tiap-tiap faktor mulai yag kecil sampai yag besar. Dari efek SNR tiap faktor dipilih yag ilaiya terbesar utuk disaraka sebagai racaga usula sesuai dega karakteristik mutu larger-thebetter. Dari Tabel 5 didapat racaga usula yag sama dega Tabel 4, yaitu A, B, C3, da D3. Perhituga Efek Tiap Faktor utuk Tiap Replikasi Lagkah pertama dari perhituga ii ialah mecari rata-rata respo dari tiap level faktor utuk tiap replikasi. Sebagai cotoh, perhituga rata-rata respo utuk lavel 1 dari faktor A pada replikasi 1 adalah: A 1R1= ( ) / 3 = 3.33 Hasil perhituga ditampilka pada Tabel 6. Dari Tabel 6 dihitug besar efek tiap faktor utuk tiap replikasi, yaitu dega meguragka ilai respo terkecil dari ilai respo terbesar utuk setiap faktor da level. Hasil perhituga besar efek tiap faktor utuk tiap replikasi ditampilka pada Tabel 7. Dari Tabel 7 didapat racaga usula yag sama dega Tabel 4 da Tabel 5, yaitu A, B, C3, da D3 74

6 OPTIMASI CRANKING AMPERE AKI DI P.T. X (Didik Wahjudi) Tabel 6. Respo Tiap Faktor utuk Tiap Replikasi Kelas Faktor R1 R R3 Level A A B B C C D D3 Tabel 7. Efek Tiap Faktor utuk Tiap Replikasi Faktor R1 R R3 Rakig A B C D Perhituga Aalisa Varia (ANOVA) Dega memakai peragkat luak statistik didapat tabel aalisa varia yag ditujukka pada Tabel 8. Perse kotribusi (ρ) dihitug dega cara sebagai berikut: ρ = (SS / SST) x 100 % ρa = (, / 13,16.963) x 100 % = % Tabel 8. Aalisa Varia Source SS MS F-ratio SS r (%) A, , , B 1, , C 8, , , , D Error Total 13, , Dari Tabel Aalisa Varia di atas dapat dilihat bahwa semua faktor yag dipilih memag secara sigifika mempegaruhi crakig ampere. Hal ii didapat dega membadigka F-ratio hasil perhituga dega F-ratio dari tabel dega megguaka α = 5%. Dari tabel F utuk α = 5%, ν1 =, da ν = 18 didapat F0.05,, 18 = Agka ii jauh lebih kecil dibadigka dega F-ratio hitug masig-masig faktor. Rakig perse kotribusi dari tiap faktor meujukka tigkat pegaruh yag sama dega hasil-hasil perhituga sebelumya. Tabel 9 memberika rigkasa perbadiga dari ke-empat cara perhituga yag telah dilakuka. Tabel 9. Rakig Pegaruh Tiap Faktor Rakig Mea SNR Replikasi Perse Kotribusi 1 C C C C A A A A 3 B B B B 4 D D D D 4. Uji Verifikasi Setelah racaga optimal ditetuka maka harus diketahui pula prediksi respo dari racaga optimal tersebut. Kemudia barulah eksperime verifikasi dilakuka utuk membadigka hasilya dega prediksi respo. Jika prediksi respo da hasil eksperime verifikasi cukup dekat satu sama lai maka kita dapat meyimpulka racaga cukup memadai. Sebalikya jika hasil eksperime verifikasi berbeda jauh dari hasil prediksi maka dapat dikataka racaga belum memadai. Utuk racaga usula (A B C3 D3), besar prediksi rata-rata proses adalah: µprediksi = A + B + C + D 3 x y = (3 x ) = Setelah diketahui prediksi hasilya, eksperime verifikasi dilakuka utuk membuktika apakah prediksi hasil tersebut bisa tercapai. Hasil dari uji verifikasi diberika pada Tabel 10. Tabel 10. Tabel Hasil EksperimeVerifikasi No Hasil Eksperime Rata-rata 78 Stadar deviasi Utuk membadigka hasil eksperime verifikasi dega prediksi respo, dilakuka uji hipotesa sebagai berikut: H0: µ = µo H1: µ µo dimaa: µ = µverifikasi µo = µprediksi = Syarat peolaka H0 adalah t0 > t α/, ν x µ 0 t 0 = s / t 0 = / 3 to = Utuk α = 5 %, da ν = 3-1 = t 0.05, = < t α/, ν (gagal tolak Ho) 75

7 JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 3, No., Oktober 001: Jadi tidak cukup bukti utuk meolak bahwa hasil eksperime verifikasi sama dega prediksi. 5. Kesimpula Dari hasil peelitia yag telah dilakuka, dapat disimpulka beberapa hal, atara lai: Hasil uji hipotesa perbadiga hasil eksperime verifikasi baik dega prediksi maupu dega kodisi awal, pegguaa metode Taguchi dapat meigkatka crakig ampere. Racaga usula yag diusulka kepada pihak perusahaa adalah: - Iterval waktu chargig : 60 meit - Tebal plat : 1,4 mm - Persetase kemuria baha : 98 % - Kuat arus chargig : 180 A Racaga usula tersebut terbukti dapat meghasilka crakig ampere rata-rata sebesar 78 CA. Daftar Pustaka 1. Bagchi, Tapa P., Taguchi Method Explaied: Practical Steps to Robust Desig, New Delhi: Pretice-Hall, Motgomery, D.C., Statistical Quality Desig & Cotrol: Cotemporary Cocepts ad Methods, New York: Mac Mila Publishig Compay, Phadke, Madhav S., Quality Egieerig Usig Robust Desig, New Jersey: Pretice Hall, Locher, Robert H., ad Joseph E. Matar, Desigig for Quality: a Itroductio to the Best of Taguchi's & Wester Methods of Statistical Experimetal Desig. New York: Quality Resources, Belavedram, Nicolo, Quality by Desig: Taguchi Techiques for Idustrial Experimetatio, Lodo: Pretice Hall Iteratioal, Bhattacharya, Gouri K., ad Richard A. Johso, Statistical Cocepts ad Methods, Sigapore: Joh Wiley & Sos,