USULAN KONSEP PERENCANAAN MESIN PENGEMAS SEMI OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER PADA PT. SANG HYANG SERI

Transkripsi

1 USULAN KONSEP PERENCANAAN MESIN PENGEMAS SEMI OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER PADA PT. SANG HYANG SERI TUGAS SARJANA Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat-syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Industri Oleh: DEDDY NUELLA SITEPU NIM: PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK INDUSTRI F A K U L T A S T E K N I K UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012 No. Dok.: FM-GKM-TI-TS-01-01B; Tgl. Efektif : 15 Juli 2011; Rev : 0; Halaman : 1 dari 1

2 No. Dok.: FM-GKM-TI-TS-01-01B; Tgl. Efektif : 15 Juli 2011; Rev : 0; Halaman : 1 dari 1

3

4

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas sarjana ini dengan baik. Tugas sarjana merupakan salah satu syarat akademis yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan studi di Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik,. Penulis melaksanakan tugas sarjana pada PT Sang Hyang Seri (Persero) Cabang Deli Serdang yaitu suatu perusahaan yang memproduksi benih pertanian. Pada laporan ini, penulis membahas permasalahan mengenai Usulan Konsep Perencanaan Mesin Pengemas Semi Otomatis Berbasis Programmable Logic Cotroller pada PT Sang Hyang Seri. Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sepenuhnya sempurna dan masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis berharap agar laporan ini berguna bagi kita semua. Medan, Juli 2012 Deddy Nuella Sitepu NIM

6 UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas sarjana ini dengan baik. Banyak pihak yang sudah memberi dukungan dan bimbingan kepada penulis, oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih khususnya kepada kedua orang tua (Ir. Samuel Sitepu dan Nurhayatai Br Tarigan, Spd) dan keluarga yang selalu memberi dukungan serta doa, sehingga semua kegiatan dan akitivitas yang dilakukan selama pengerjaan tugas sarjana ini berjalan dengan sangat baik. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Ir. Abadi Ginting SS, MSIE selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya tidak hanya untuk membimbing penulis, tetapi memberi semangat, motivasi, dan pandangan postif terhadap semua kejadian-kejadian yang dialami penulis selama mengerjakan tugas sarjana ini dan yang terpenting membuka wawasan penulis untuk dapat melakukan sesuatu yang terbaik. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada seluruh staf dan pegawai Fakultas Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan, khususnya Bapak Ir. Amran Rozan, MT yang sudah meluangkan waktunya untuk membimbing penulis selama mempelajari ilmu sistem kontrol khususnya ilmu mengenai PLC (Programmable Logic Control). Begitu juga untuk ketiga teman tim terbaikku yang telah bekerja sama dan saling membantu selama proses pengerjaan tugas sarjana ini, penulis ucapkan banyak terima kasih.

7 Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada seluruh tim penguji tugas akhir yang penulis anggap sangat-sangat handal dalam bidangnya, sehingga karya tugas akhir penulis dapat lebih baik dan layak untuk dipublikasikan. Penulis juga mengucapkan rasa terima kasih kepada seluruh elemen-elemen penting Departemen Teknik Industri dan Fakultas Teknik yang telah membantu penulis selama menjalani studi. Hanya ucapan terima kasih yang dapat penulis sampaikan, apabila selama melaksanakan studi mulai dari awal perkuliahan hingga selesainya tugas sarjana ini, penulis melakukan kesalahan baik melalui ucapan, etika, penampilan dan sebagainya, penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya. God Bless Us Medan, Juli 2012 Deddy Nuella Sitepu NIM

8 DAFTAR ISI BAB JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... LEMBAR EVALUASI TUGAS SARJANA... LEMBAR KEPUTUSAN SIDANG KOLOKIUM... KATA PENGANTAR... UCAPAN TERIMA KASIH... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... ABSTRAK... i ii iii iv v vi viii xviii xxi xxii xxiii I PENDAHULUAN... I Latar Belakang Permasalahan... I Rumusan Permasalahan... I Tujuan dan Manfaat.... I Tujuan Penelitian.... I Manfaat Penelitian... I Batasan Masalah dan Asumsi... I Batasan Masalah... I-5

9 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB Asumsi.... I Sistematika Penulisan Tugas Sarjana... I-6 II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN... II Sejarah Perusahaan... II Struktur Organisasi Perusahaan... II Ruang Lingkup Bidang Usaha... II Lokasi Perusahaan... II Proses Produksi... II Standard Mutu Bahan/Produk... II Bahan yang Digunakan (Bahan Baku, Bahan Penolong)... II Bahan Baku yang Digunakan... II Bahan Penolong yang Digunakan.... II Uraian Proses Produksi... II Persiapan Pengolahan Benih... II Penerimaan Calon Benih.... II Pengeringan... II Pembersihan Inspeksi.... II Penggudangan (Simpan Kemas).... II-13

10 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB Pengujian Benih.... II Proses Sertifikasi Benih... II Pengepakan.... II Mesin dan Peralatan... II Mesin Produksi.... II Peralatan (Equipment).... II Utilitas.... II Safety and Fire Protection.... II Waste Treatment.... II Tenaga Kerja... II Fasilitas Perusahaan.... II Tata Letak Perusahaan.... II-27 III LANDASAN TEORI... III Pengertian Pengepakan... III Analisa Kerja... III Keluhan Musculoskeletal... III Faktor Penyebab Terjadinya Keluhan Muskuoskeletal III Langkah-Langkah Mengatasai Keluhan Musculoskeletal... III-7

11 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB 3.4. Standard Nordic Questionnaire... III Ergonomi... III Pengertian Ergonomi... III Tujuan Ergonomi... III Bidang Kajian Ergonomi... III Postur Kerja... III Penilaian Postur Kerja Menggunakan QEC... III Antropometri... III Pengertian Antropometri... III Data Antropometri dan Cara Pengukurannya... III Pengukuran Dimensi Tubuh Manusia... III Pengukuran Dimensi Struktur Tubuh (Structural Body Dimension)... III Pengukuran Dimensi Fungsional Tubuh (Functional Body Dimension)... III Aplikasi Distribusi Normal Dalam Penetapan Data Antropometri... III Aplikasi Data Antropometri Dalam Perancangan Produk/Fasilitas Kerja... III Antropometri Dalam Sistem Manusia-Mesin... III-30

12 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB Desain Produk Ergonomi Berdasarkan Antropometri.. III Pengolahan Data Antropometri... III Peta Kerja Setempat... III Studi Gerakan... III Pengukuran Waktu... III Pengukuran Waktu Dengan Stopwatch... III Tahapan Penentuan Waktu Baku... III Programmable Logic Control... III Sejarah PLC... III Pengertian PLC... III Konsep PLC... III Kelebihan PLC... III Struktur Dasar PLC... III Operasi Dasar PLC... III Sistematika Desain PLC... III Software SYSWIN... III PLC Simulator v III Relay... III Prinsip Kerja Relay... III Fungsi Relay... III-59

13 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB Sensor Passive Infrared... III Cara Kerja Passive Infrared... III Load Cell... III Sistem Pneumatik... III Pengertian Pneumatik... III Aplikasi Penggunaan Pneumatik... III Komponen Sistem Pneumatik... III Perhitungan Waktu Kerja Silinder Pneumatik... III Limit Switch... III Sistem Konveyor... III Jenis-jenis Konveyor... III Analisis Konveyor... III-69 IV METODOLOGI PENELITIAN... IV Tempat dan Waktu Penelitian... IV Rancangan Penelitian... IV Objek Penelitian... IV Variabel Penelitian... IV Instrumen Penelitian... IV Pelaksanaan Penelitian... IV-6

14 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB 4.7. Pengolahan Data... IV Analisa Data dan Pemecahan Masalah... IV Kesimpulan dan Saran... IV-14 V PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA... V Pengumpulan Data... V Proses Kerja Bagian Pengepakan Secara Manual... V Data Pengamatan Berat Produk... V Waktu Kerja Pada Pengepakan Secara Manual... V Urutan Proses Kerja pada Bagian Pengisian dan Penimbangan... V Tata Letak Fasilitas pada Bagian Pengisian dan Penimbangan... V Data Keluhan Musculoskeletal Disorders Berdasarkan SNQ... V Data Antropometri Statis Operator... V Pengumpulan Data Bagian Pengepakan Fully Automatic... V Pengenalan Mesin... V Bagian-Bagian Mesin... V-14

15 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB Aliran Kerja Mesin... V Pengolahan Data... V Pengolahan Data Pengamatan Berat Produk... V Perhitungan Waktu Baku pada Proses Pengepakan Secara Manual... V Perhitungan Waktu Baku pada Elemen Kerja Pengisian dan Penimbangan... V Perhitungan Waktu Baku pada Elemen Kerja Labeling dan Sealer... V Pengolahan Data Hasil Kuesioner SNQ... V Penilaian Postur Kerja Kondisi Aktual dengan Metode QEC... V Pengolahan Data Antropometri Pekerja... V Konsep Perencanaan Program Mesin Pengemas Semi Otomatis Berbasis PLC (Programmable Logic Controller)... V Merancang Sistem Kendali... V Penentuan I/O (Input/Output)... V Perancangan Program Ladder Diagram... V Program Mnemonic Code... V-67

16 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB Deskripsi Kerja Program... V Perhitungan Waktu Kerja Mesin Semi Otomatis Usulan... V Menghitung Waktu Kerja Pembuka dan Penutup Saluran Hopper... V Menghitung Waktu Perpindahan Material... V-72 VI ANALISA DAN PEMECAHAN MASALAH... VI Analisa Pengamatan Berat Produk... VI Analisa Waktu Baku Bagian Pengepakan... VI Analisa Terhadap Tingkat Keluhan Musculoskeletal... VI Analisa Postur Kerja Aktual... VI Analisa Perancangan Fasilitas Kerja Usulan... VI Analisa Postur Kerja pada Fasilitas Kerja Usulan... VI Analisa Konsep Perencanaan Mesin Pengemas Semi Otomatis Berbasis PLC... VI Analisa Waktu Kerja Mesin Semi Otomatis Usulan... VI Analisa Waktu Membuka dan Menutup Saluran \ Hopper... VI Analisa Waktu Perpindahan Material... VI-16

17 DAFTAR ISI (Lanjutan) BAB 6.9. Analisa Perbandingan antara Ketiga Metode Pengepakan... VI Perbandingan Penggunaan Daya Listrik dan Biaya Operasional Antara Mesin Fully Automatic dengan Mesin Semi Otomatis Berbasis PLC Usulan... VI Penggunaan Daya Listrik... VI Perbandingan Biaya Operasional Mesin Fully Automatic dan Mesin Semi Otomatis Usulan... VI-22 VII KESIMPULAN DAN SARAN... VII Kesimpulan... VII Saran... VII-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

18 DAFTAR TABEL TABEL 2.1. Deskripsi Varietas Benih Padi... II Mesin Produksi pada PT. Sang Hyang Seri (Persero)... II Peralatan Produksi pada PT. Sang Hyang Seri... II Jumlah Tenaga Kerja Berdasarkan Posisi pada PT. Sang Hyang Seri Cabang Deli Serdang... II Jenis Keluhan... III Penilaian QEC... III Kombinasi Skor... III Perhitungan Percentile... III Lambang-Lambang Therblig... III Performance Rating dengan Sistem Westinghouse... III Lambang Ladder Diagram... III Instruksi Dasar dan Simbol yang Digunakan pada Ladder Diagram.. III Statement List (Mnemonic Code)... III Dimensi Fasilitas pada Pengepakan Manual... V Data Hasil Penimbangan Produk... V Hasil Pengukuran Waktu Pengisian dan Penimbangan... V Hasil Pengukuran Waktu Labeling dan Sealer... V Data Hasil Keluhan Berdasarkan SNQ... V-11

19 DAFTAR TABEL (Lanjutan) TABEL 5.6. Data Antropometri Statis Operator... V Keterangan Flow Diagram Aliran Kerja... V Peta Tangan Kiri dan Tangan Kanan Elemen Kerja Pengisian dan Penimbangan... V Waktu Siklus Pengisian dan Penimbangan... V Perhitungan Uji Keseragaman Data Waktu Siklus Pengisian dan Penimbangan... V Peta Tangan Kiri dan Tangan Kanan Elemen Kerja Labeling dan Sealer... V Waktu Siklus Labeling dan Sealer... V Perhitungan Uji Keseragaman Data Waktu Siklus Labeling dan Sealer V Pengolahan Data SNQ... V Jumlah Keluhan... V Skor Penilaian QEC Mengambil Kemasan... V Kriteria Tindakan... V Skor Penilaian QEC Membuka Kemasan... V Kriteria Tindakan... V Skor Penilaian QEC Mengisi dan Menimbang... V Kriteria Tindakan... V Skor Penilaian QEC Memindahkan Kemasan... V-48

20 DAFTAR TABEL (Lanjutan) TABEL Kriteria Tindakan... V Rekapitulasi Kriteria Tindakan... V Perhitungan Nilai Standar Deviasi Dimensi (TS)... V Rekapitulasi Hasil Uji Keseragaman Data... V Rekapitulasi Hasil Uji Kecukupan Data... V Hasil Uji Normal dengan K-S... V Rekapitulasi Uji Kenormalan Data dengan Kolmogorof-Smirnov... V Rekapitulasi Persentil Untuk Seluruh Dimensi Tubuh... V Alamat Input dan Output... V Mnemonic Code... V Penilaian Level Tindakan Menggunakan QEC... VI Dimensi yang Digunakan untuk Perancangan Kursi Kerja... VI Dimensi yang Digunakan untuk Perancangan Tempat Kemasan... VI Dimensi yang Digunakan untuk Perancangan Mesin Pengemas... VI Skor Penilaian QEC Mengambil Kemasan Usulan... VI Kriteria Tindakan... VI Skor Penilaian QEC Mengisi dan Menimbang Usulan... VI Kriteria Tindakan... VI Pengurangan Level Resiko... VI-13

21 DAFTAR TABEL (Lanjutan) TABEL Waktu Pengisian dan Penimbangan pada Kondisi Kerja Usulan Semi Otomatis... VI Perbandingan Waktu dan Output Pengepakan... VI-18

22 DAFTAR GAMBAR GAMBAR 2.1. PT Sang Hyang Seri (Persero) KR IV Sumatera Utara... II Proses Pengeringan Pada Lantai Jemur (Pengeringan Manual)... II Proses Pengeringan Menggunakan Box Dryer (Pengeringan Buatan). II Proses Pembersihan (Inspeksi)... II Penyimpanan Benih Sementara... II Pengujian Benih... II Contoh Label Sertifikasi Benih... II Proses Pengepakan Benih Secara Manual dan Fully Automatic... II Langkah-Langkah Kegiatan Analisa Metode Kerja... III Peta Tubuh (Body Map)... III Kurva Distribusi Normal... III Antropometri Tubuh Manusia Yang Di Ukur Dimensinya... III Chart Desain Produk Ergonomis Berdasarkan Antropometri... III Layar Kerja SPSS... III Input Data Pada SPSS... III Pemilihan Uji K-S... III Hasil Uji K-S... III PLC... III Struktur Dasar PLC... III Rangkaian dan Contoh Input... III-49

23 DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) GAMBAR Rangkaian dan Contoh Output... III Ladder Diagram... III Cara Membaca Ladder Diagram... III Tampilan Menu Utama SYSWIN... III Tampilan PLC Simulator v III Relay... III Skema Relay... III Passive Infrared... III Load Cell... III Rangkaian Sistem Pneumatik... III Bentuk dan Struktur Limit Switch... III Jenis-Jenis Konveyor... III Kerangka Konseptual Penelitian... IV Langkah-Langkah Penelitian... IV Langkah-Langkah Perhitungan Waktu Baku... IV Perhitungan Jumlah dan Penentuan Keluhan MSDS... IV Langkah-Langkah Penilaian QEC... IV Langkah-Langkah Perhitungan Antropometri... IV Langkah-Langkah Perancangan Program PLC... IV-12

24 DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) GAMBAR 4.8. Perhitungan Waktu Membuka dan Menutup Saluran Hopper... IV Perhitungan Waktu Pemindahan Material... IV Work Place Bagian Penuangan... V Work Place Bagian Pengisian dan Penimbangan... V Work Place Bagian Labeling dan Sealer... V Work Place Bagian Penyusunan... V Work Place Bagian Penjahitan dan Penyusunan... V Operator Mengambil dan Menempatkan Kemasan Diatas Timbangan V Operator Membuka Kemasan... V Operator Mengisi dan Menimbang Kemasan... V Operator Memindahkan Kemasan Ke Tempat Produk... V Tata Letak Fasilitas pada Bagian Pengisian dan Penimbangan... V Mesin Filling Vertical U V Flow Diagram Aliran Kerja Mesin Filling Vertical... V Peta Kontrol Waktu Pengisian dan Penimbangan... V Peta Kontrol Waktu Labelling dan Sealer... V Grafik Jumlah Keluhan... V Postur Kerja Mengambil Kemasan... V Postur Kerja Membuka Kemasan dan Mengarahkkan Kemasan... V Postur Kerja Mengisi dan Menimbang Kemasan... V-46

25 DAFTAR GAMBAR (Lanjutan) GAMBAR Postur Kerja Memindahkan Kemasan... V Peta Kontrol Dimensi Tinggi Sandaran (TS)... V Blok Diagram Sistem Pengisian dan Penimbangan... V Block On Line Sistem Pengemasan Semi Otomatis... V Ladder Diagram Sistem Pengemasan... V Kursi Kerja Sebelum dan Sesudah Perbaikan... VI Konsep Tempat Kemasan... VI Konsep Dimensi Mesin Semi Otomatis Berbasis PLC... VI Postur Kerja Mengambil Kemasan pada Fasilitas Kerja Usulan... VI Postur Kerja Mengisi dan Menimbang pada Fasilitas Kerja Usulan... VI Flow Chart Program Sistem Kerja Mesin... VI-15

26 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1. Penilaian Postur Kerja Menggunakan QEC... L-1 2. Perhitungan Antropometri... L-2 3. Perhitungan Nilai Persentil... L-3 4. Tabel Nilai Kritis Kolmogorof Smirnov... L-4 5. Dimensi Double Acting Cylinder Standar... L-5 6. Pengawatan, Pemrograman dan Pengujian Sistem PLC... L-6 7. Rangkaian dan Pengujian Pneumatic System Saluran Hopper... L-7 8. Cara Pengukuran Antropometri Statis... L-8 9. Gerbang Logika... L Cara penggunaan SYSWIN 3.4, PLC Simulator dan FluidSim... L Struktur Organisasi Perusahaan... L Gambar Isometric Mesin Usulan... L Gambar Pengoperasian Mesin Usulan... L-13

27 ABSTRAK PT. Sang Hyang Seri (Persero) merupakan perusahaan yang memproduksi benih padi unggul dan bersertifikat. Tahapan proses produksi yaitu pengeringan, pembersihan (inspeksi), penggudangan simpan kemas dan pengepakan. Salah satu hal terpenting dalam proses produksi benih adalah pengepakan. Existing quality dan quantity produk dapat membangun brand image perusahaan di masyarakat. Terdapat dua metode pengepakan pada perusahaan yaitu pengepakan secara manual dan fully automatic. Berdasarkan hasil observasi diperoleh bahwa masalah pada bagian pengepakan secara manual adalah berat netto produk yang telah dikemas tidak homogen (tidak 5 kg). Hal ini disebabkan karena fasilitas kerja bagian pengisian dan penimbangan pada pengepakan manual tidak ergonomis. Kondisi fasilitas yang tidak ergonomis mengakibatkan keluhan pada tubuh operator sehingga ketelitian operator dalam bekerja berkurang, dampak ini yang mengakibatkan berat netto tidak homogen. Masalah pada pengepakan fully automatic yaitu mesin jarang digunakan, karena tidak sesuai dengan jumlah produksi perusahaan selain itu dalam pengoperasianya dibutuhkan syarat yang berat, seperti konsumsi listrik yang tinggi serta penyetelan mesin yang rumit apabila ukuran kemasan berubahubah. Waktu pengepakan secara manual adalah 10,19 detik/kemasan dengan output sebesar 1,65 ton/jam; waktu pengepakan fully automatic adalah 5,14 detik/kemasan dengan output sebesar 3,5 ton/jam. Jalan keluar yang diusulkan peneliti adalah konsep perencanaan mesin pengemas semi otomatis berbasis PLC (Programmable Logic Controller) yang sesuai dengan dimensi tubuh operator dan fleksibilitas produk. Untuk mengetahui jenis dan posisi keluhan yang dialami operator, maka digunakan SNQ (Standard Nordiq Questionere). Hasil yang diperoleh adalah operator mengalami keluhan sakit pada bagian punggung, leher, lengan, pergelangan tangan. Berdasarkan keluhan tersebut dilakukan penilaian terhadap postural kerja operator menggunakan QEC (Quick Exposure Check). Dari hasil penilaian postural kerja. Terdapat tiga elemen kerja yang harus diperbaiki, yaitu pada elemen kerja mengambil kemasan, mengisi dan menimbang serta memindahkan kemasan. Dalam konsep perencanaan mesin semi otomatis, proses pengisian (menggunakan sistem pneumatik), penimbangan dan pemindahan material dilakukan secara otomatis dan dikendalikan sesuai dengan program PLC. Penurunan action level pada masing-masing elemen kerja setelah dilakukan perbaikan melalui konsep perencanaan mesin semi otomatis yaitu action level untuk elemen kerja mengambil kemasan turun dari 48,76% menjadi 34,56% dan action level untuk elemen kerja mengisi dan menimbang turun dari 49,38% menjadi 40,12%, untuk elemen kerja pemindahan dilakukan secara otomatis menggunakan belt conveyor. Waktu yang dibutuhkan teknik pengemasan usulan adalah sebesar 8,07 detik/kemasan dengan jumlah output 2,23 ton/jam. Kata kunci : Pengepakan, Ketidakseragaman berat, Ergonomi, Semi Otomatis, PLC, SYSWIN 3.4, Festo Fluid-sim, SPSS 14.0, PLC Simulator.