PENERAPAN DESIGN FOR ASSEMBLY (DFA) UNTUK MEREDUKSI BIAYA PRODUKSI SUATU PRODUK

Transkripsi

1 PENERAPAN DESIGN FOR ASSEMBLY (DFA) UNTUK MEREDUKSI BIAYA PRODUKSI SUATU PRODUK Yusri (1) (1) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang ABSTRACT Untuk mereduksi waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi (waktu desain, manufaktur dan perakitan), sehingga jam kerja mesin, upah tenaga kerja, biaya energi listrik dan lainnya dapat direduksi maka prinsip Designfor Assembly (DFA) dan Design for Manufacture and Assembly (DFMA) harus diterapkan pada proses produksinya, yang harus dilakukan dari awal design secara terintegrasi. DFA adalah salah satu sistem perencanaan assembling, yang menganalisa desain komponen maupun produk secara keseluruhan. Dari analisa DFA maka didapatkan nilai efisiensi assembling dan dengan menganalisa tiap komponen maka kesulitan assembly dapat dihindari dengan jalan merevisi fitur dan jumlah komponen. Dengan demikian efisiensi perakitan dapat ditingkatkan. Sementara DFM adalah penerapan desain proses manufaktur suatu produk, dimana kesalahan proses dan produksi dapat direduksi, sehingga waktu dan biaya manufaktur menjadi sekecil mungkin. Akhirnya dari semua analisa diatas maka biaya manufaktur yang paling efisien dapat dihitung dari awal. Keywords: Design for Assembly (DFA), Manufacture and Assembly (DFMA) 1. PENDAHULUAN Dalam proses perancangan dan manufaktur suatu produk, harus didisain sedemikian rupa sehingga disain benar-benar sempurna dan biaya produksi dapat direduksi sekecil mungkin. Perlu kita pahami bahwa nilai biaya produksi suatu produk sangat sulit direduksi, misalnya upah buruh perjam, harga bahan baku, biaya energi dan lainlain yang bahkan cendrung terus naik. Yang dapat kita reduksi adalah waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi (waktu disain, manufaktur dan perakitan), sehingga jam kerja mesin, upah buruh dan biaya energi listrik dan lainnya dapat direduksi.selain itu juga agar produk bisa dilempar kepasar secepat mungkin. Secara tradisional sikap perancang adalah we design it, you build it. Yang juga diistilahkan menjadi over-the-wall approach dimana perancang duduk di salah satu sisi dinding dan melempar disain melewati dinding kepada tim manufaktur di sisi sebelahnya tanpa adanya suatu kolaborasi yang baik. Apabila dalam pelaksanaan manufakturnya terjadi suatu persoalan, baru dilakukan perbaikan disain, kemudian bila pada saat perakitan terjadi lagi persoalan maka disain diperbaiki lagi. Tentunya hal ini akan menyita waktu yang panjang sampai produk baru bisa dipasarkan. DFA adalah salah satu sistim perencanaan assembling yang akan menganalisa disain komponen maupun produk secara keseluruhan, yang dimulai dari awal proses disain, sehingga kesulitan-kesulitan perakitan dapat diatasi sebelum komponen di produksi. Sistim ini bertujuan untuk mempermudah proses perakitan sehingga waktu dan biaya perakitan (assembling cost) dapat di turunkan. Dapat dikatakan bahwa DFA adalah sebagai proses pengembangan disain produk untuk mempermudah dan mempermurah biaya perakitan, tapi tetap fokus pada fungsi dan keselamatan. Proses assembling merupakan proses yang memakan waktu yang cukup besar dalam proses manufaktur (53% dari tal waktu produksi dan 22% ongkos buruh) dan 12% dari biaya manufaktur [6]. Sementara Design for Manufacture (DFM) adalah disain proses manufaktur suatu produk sehingga waktu dan biaya manufaktur bisa direduksi sekecil mungkin. Gabungan dari DFA dan DFM ini disebut dengan DFMA ( Design for Manufacture and Assembly) yang harus dilakukan dari awal disain secara terintegrasi. Ada sebuah anggapan yang dulu dianggap benar dilakukan tapi dengan analisis DFMA ternyata anggapan tersebut keliru, sebagai conh hal tersebut dapat kita lihat sebagai berikut: Gambar 1: Misleading producibility guideline for the design of sheet metal parts [1].

2 Jurnal Teknik Mesin Vol. 5, No.1, Juni 2008 ISSN Tabel 1. Estimasi biaya dalam dollar untuk dua conh pada gambar 1 jika dibuat produk [1] Wrong Right Set up Process Material Piece Part Tooling Total manufacture Assemlby Total Dari tabel tersebut kita dapat lihat bahwa ternyata biaya yang dikeluarkan untuk proses yang dianggap salah jauh lebih kecil dibandingkan dengan proses yang dianggap benar. (0,678 dibandingkan dengan 1,050) Secara umum ada dua fakr utama yang mempengaruhi waktu perakitan: 1. Jumlah parts/komponen dalam produk 2. Kemudahan dalam handling,, dan fastening dari masing-masing part Manual Assembly. Proses assembly secara manual dapat dibagi dua: 1. Handling (acquiring and grasp, moving, and orienting the part). 2. Insertion dan fastening. Pada kedua proses tersebut akan ditemui banyak sekali hambatan dan kesulitan yang harus dikurangi atau dihilangkan pada saat proses manufaktur komponen. Manual Handling. Dalam rangka efektifitas waktu untuk handling maka hal-hal yang harus diperhatikan pada saat perancangan komponen agar mempermudah assembling adalah : a. Apakah komponen bisa diambil dan dimanipulasi dengan : - Satu tangan - Satu tangan dengan bantuan alat - Dua tangan - Dua tangan dengan bantuan orang lain. b. Orienttasi (Part syetry), Yaitu berapa derajat benda dapat diputar tegak lurus garis sumbu ( ), atau segaris sumbu ( ) untuk reorientasinya. Gambar 2: Alur penerapan DFA pada proses DFMA [1] 2. Design For Assembly (DFA). Design for Assembly adalah suatu rancangan dimana proses perakitan sudah direncanakan pada awal design produk, dalam hal ini fitur setiap komponen, jumlah komponen didisain dengan mempertimbangkan proses perakitannya sehingga didapatkan kemudahan-kemudahan pada saat proses asembling atau perakitan. Sumbu Gambar 3: Prinsip rotasi simetris Alpha dan Beta 28

3 Penerapan Design For Assembily (DFA) untuk Mereduksi Biaya Produksi Suatu Produk (Yusri) Waktu fastening tergantung dari pengaruh terhalangnya akses dan pandangan menacapai lokasi komponen. Gambar 4: Rotasi simetris Alpha dan Beta berbagai bentuk komponen [1] Kemudahan komponen diambil dan dimanipulasi, seperti: - Acquiring dan grasp - Tidak terjadi nesting dan tangling c. Ketebalan produk Ketebalan untuk silinder didefinisikan sebagai radiusnya Ketebalan untuk non silinder adalah tinggi maksimal dari permukaan plat d. Ukuran komponen Ukuran part didifinisikan sebagai ukuran dimensi nondiagonal paling besar dari outline part ketika diproyeksikan pada permukaan plat 3. Manual Insertion and fastening Adalah penggabungan komponen dengan komponen lainnya atau dengan sub asembling yang terdiri dari: a. Insertion Pada saat harus dihindari hal-hal sebagai berikut: - Holding Down - Alignment b. Fastening Fastening adalah menyatukan suatu komponen dengan kompnen lainnya secara fix atau dikunci. Secara umum dapat kita lihat pada gambar berikut. Tabel Matrik Boothroyd-Dewhusrt Berdasarkan percobaan-percobaan oleh Boothroyd- Dewhurst, dari seluruh hambatan dan kesulitan tersebut, didapatkan nilai dari beberapa kombinasi kondisi diatas dan disusun kedalam bentuk tabel matrik manual handling dan manual berikut. ( Tabel (2) dan Tabel (3) ) Efisiensi Perakitan Untuk mengetahui sejauh mana tingkat efisiensi perakitan dari suatu produk assembling dapat dihitung dengan rumusan berikut [6] : dimana : E = NM. ta / TM E = Disain Efisiensi ( DFA index ) NM = Jumlah part minimum secara teoritis ta TM = Waktu perakitan dasar tiap part (rata-rata diambil 3 detik ) = Jumlah waktu perakitan seluruh part Untuk menghitung effisiensi tersebut, angka atau nilai waktu asembling dari tabel matrik dimasukan kedalam DFA worksheet ( Tabel (2) & Tabel (3) ). 4. Prinsip Pengembangan Disain. Sebagai akhir dari proses penerapan DFA adalah membuat disain baru yang lebih efektif dengan indek efisiensi yang lebih besar. Gambar 5 Prinsip Pengembangan Disain Gambar 4: Mede fastening secara umum [1] 29

4 Jurnal Teknik Mesin Vol. 5, No.1, Juni 2008 ISSN Tabel 2: Tabel matrik penhitungan waktu handling [6] MANUAL HANDLING: ESTIMATED TIME (SECONDS) Key: Part can be grasped and manipulation by one hand w ithout the aid of grasping ols Part can be grasped and manipulation by one hand but only w ith the use of grasping ols a < 180 a = 360 ONE HAND ( 360 < (a+b) 540 < (a+b) ( ONE HAND WITH GRASPING AIDS 0 < b < a < b < Part are easy grasp and manipulalate Size< 15 6 < size < 15 Size > 6 Part present handling difficulties(1) Thickness >2 Thckness < 2 Thickness >2 Thckness < Parts need tweezers for grasping and manipulation Parts cab be manipulated without optical magnification Parts are easy grasp and manipulate Thickness > 0,25 Parts present handling difficulties (1) Size <15 6 < size < 15 Parts require optical magnification for manipulation Parts are easy grasp and manipulate Thickness Thickness Thickness Thickness < 0,25 > 0,25 < 0,25 > 0,25 Thickness Thickness < 0,25 > 0,25 Parts present handling difficulties (1) Thickness < 0,25 Size > 6 Parts need standard ols other than tweezers Parts need special ols for grasping and manipulation Parts present no additional handling difficulties Parts present additional handling difficulties (e.g sticky, delicate, slippery, etc.) (1) a < 180 a = 360 a < 180 a = 360 TWO HANDS FOR MANIPULATION Parts severely nest or tangle or flexible but can be grasped and lifted by one hand (with the use of grasping ols if necessary( (2) TWO HANDS OR ASSISTANCE REQUIRED FOR LARGE SIZE Two hands, two persons or mechanical assistance required for grasping and transporting parts Size< 15 6 < size < 15 Size > 6 Size< 15 6 < size < Parts are easy grasp and manipulate Part can be handled by one person without mechanical assistance Parts do not severely nest or tangle and are not flexible Parts weight < 10 lb Parts are heavy ( > 10 lb ) Parts present other handling difficulties (1) Parts are easy grasp and manipulate Parts present other handling difficulties (1) a < 180 a = 360 a < 180 a = 360 a < 180 a = 360 a < 180 a = 360 Size > 6 Parts severely nest or tangle or are flexible (2) Two persons or mechanical assistace required for parts manipulation

5 Penerapan Design For Assembily (DFA) untuk Mereduksi Biaya Produksi Suatu Produk (Yusri) Tabel 3: Tabel matrik penhitungan waktu [6] MANUAL INSERTION: ESTIMATED TIME (SECONDS) After assembly no holding down required maintain orientation and location (3) Holding down required during subsequent maintain orientation at location (3) Key : PART ADDED BUT NOT SECURED during assembly (4) No resistance Resistance Insertion (5) Not easy align or position during assembly No resistance Resistance Insertion (5) during assembly (4) No resistance Resistance Insertion (5) Not easy align or position during assembly No resistance Resistance Insertion (5) Addition of any part (1) where neither the part itself nor any other part is finally secured im mediately Addition of any part (1) w here the part itself and/or other parts are being finally secured iediately Part and associated ol (including hands) can easily reach the desired location Due obstructed access or restricted vision (2) Part and associated ol (including hands ) cannot easily reach the desired location Due obstructed access and restricted vision (2) PERT SECURED IMMEDIATELY Part and associated ol (including hands) can easily reach the desired location and the ol can be operated easily Part and associated ol (including hands ) cannnot easily reach the desired location or ol cannot be operated easily Due obsrtructed access or restricted vision (2) Due obsrtructed access and restricted vision (2) SEPARATE OPERATION Assembly where all solid parts are in place No screwing operation or plastic deformation iediately after (snap/press fit, circlips, spire, nuts, etc.) with no resistance (4) Not eas y align or position during assembly and/or resistance (5) during assembly (4) None or localized plastic deformation No resistance Mechanical fastening (part(s) already in place but not secured iediately after ) Bending or sim ilar Rivetting or sim ilar Plastic deformation iediately after Plastic bending or rsion Scew tightening or other Not easy align or position during assembly Bulk plastic deformation (large proportion of part is plastically deform ation during fastening) Resistaance (5) Rivetting or similar operation during assembly (4) No resistance Non mechanical fastening (part(s) already in place but not secured iediately after ) Metallurgical No additional material required (e.g. resistance, friction welding etc.) Additional material required Soldering Not easy align or position during assembly Weld/braze Resistaance (5) Chemical (e.g adhesive bonding etc) Screw tightening iediately after with no rsional resistance (5) Not eas y align or position and/or rsional resistance (5) Non fastening Manipulation of parts or sub assembly (e.g orienting, fitting or adjustment of parts, etc) Other (e.g liquid insertioan, etc.) (Dari Boothroyd and Dewhurst disampaikan dalam Presentsi Dr S G Lee Nanyang Technological University) 31

6 Jurnal Teknik Mesin Vol. 5, No.1, Juni 2008 ISSN Conh Aplikasi Analisa DFA Pada Engsel Sepeda Lipat Engsel merupakan bagian kritis dari sepeda lipat karena engsel akan mananggung beban yang bekerja pada rangka utama sepeda. Oleh sebab itu engsel harus dirancang dengan baik agar mampu manahan beban tersebut. Berikut adalah gambar engsel sepeda lipat yang sudah ada dipasaran. maka kita dapatkan waktu perakitan sebesar 72,45 detik dan efisiensi perakitannya adalah 0,41 (41%) (Tabel. 4 ) Dengan merubah beberapa fitur tanpa merubah fungsi, maka engsel tersebut dapat kita kembangkan menjadi bentuk berikut. Gambar 6: Komponen engsel yang dikembangkan Gambar 5a: Engsel yang sudah ada Dari hasil analisa DFA maka didapat waktu perakitanya sebesar 33,1 detik dengan efisiensi perakitan 0,63 (63%)(tabel. 5). Jadi terdapat selisih waktu sebesar 39,35 detik atau lebih dari 200%. Gambar 5b: Kompnen engsel yang sudah ada Engsel tersebut mempunyai 12 buah komponen dengan segala kerumitan proses manufakturnya. Bila kita analisa proses perakaitannya dengan menggunakan tabel matrik Boothroyd-Dewhust, 32

7 Tabel 4: Analisa DFA Desain Engsel Yang Ada Part ID No. Number of times the operation is carried out consecutivity Manual Handling Code Manual Handling Time per part Manual Insertion Code Manual Inserttion Time per part Operation Time, seconds (2) x ((4) + (6)) Operation Cost, cents (Rp) x (7) Figures for Estimation of Theoritical Minimum Parts Name of Assembly 1 1 3, , Plat engsel , , Plat engsel , , Poros engsel 4 1 1, , Baut Poros engsel 5 1 0, , Poros pengunci 6 1 1, Baut pengunci 7 1 0, , Pin pengunci 8 1 1, , Cam pengunci 9 1 0, , Pegas , , Mur , , Bantalan cam , , Tumpuan pengunci Total Design Effiseiency = 3 x NM / TM = TM CM NM 0.41 Tabel 5: Analisa DFA Desain Engsel Yang Dikembangkan Part ID No. Number of times the operation is carried out consecutivity Manual Handling Code Manual Handling Time per part Manual Insertion Code Manual Inserttion Time per part Operation Time, seconds (2) x ((4) + (6)) Operation Cost, cents (Rp) x (7) Figures for Estimation of Theoritical Minimum Parts 1 1 3, , ,035 1 Plat engsel , , ,035 1 Plat engsel , , Pin engsel 4 1 2, , ,308 1 Circlip ring Name of Assembly 5 1 1, , ,139 1 Baut pengunci 6 1 0, , ,539 1 Pin baut pengunci 7 1 3, , ,085 1 Tuas pengunci Total ,930 7 TM CM NM - - Design Effiseiency = 3 x NM / TM = 0.63

8 Jurnal Teknik Mesin Vol. 5, No.1, Juni 2008 ISSN PUSTAKA 1. Geoffrey Boothroy, Peter Dewhurst and Winsn Knight, Product Design for Manufacture and Assembly. Second Edition. Marcel Dekker,Inc. New York, Dr.SG Lee. Paper Design for Assembly and Dis-Assembly. Nanyang Technological University. Singapore Ron Garrett. What is Design For Assembly?. file://f:\load \Design for Assemly.htm 4. Teamset. Design for Assembly. file://f:\load \Design for Assembly (DFA) for better products.htm 5. Integrated Product process System. Design for Assembly. file://f\load \IPPS Design for Assembly Page.htm 6. Vincent Chan and Filippo A. Salustri. Design for Assemly. file://f\load \Design for Assembly.htm 34