SIMULASI RANCANGAN DAN PELETAKAN BLOK KAPAL FERRY RO-RO 200 GT MENGGUNAKAN MODEL CAD 3D DI GALANGAN

Transkripsi

1 Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan (JRTK) Volume 11, Nomor 1, Januari - Juni 2013 SIMULASI RANCANGAN DAN PELETAKAN BLOK KAPAL FERRY RO-RO 200 GT MENGGUNAKAN MODEL CAD 3D DI GALANGAN Wahyuddin & Sunarto Staf pengajar Program Studi Teknik Perkapalan Jurusan Teknik Perkapalan - Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea - Makassar, Sulsel Telp , wahyumustafa@ yahoo.co.id Andi Achmad Irsyan Alumni Program Studi Teknik Perkapalan Abstrak Penggunaan gambar tiga dimensi (3D) CAD sangat populer di berbagai industri terutama untuk rancangan, produksi dan perakitan. Simulasi proses produksi menggunakan model 3D CAD menjadi inti dari sistem CIM (Computer Integrated Manufacturing) oleh karena dapat meningkatkan efisiensi dan keselamatan produksi setiap tahapan kerja atau kegiatan serta mampu mencapai optimalisasi manufaktur. Penelitian ini, menggambarkan aplikasi model CAD tiga dimensi (3D) dalam mensimulasi rancangan blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT terutama dalam merumuskan jumlah, berat maupun dimensi blok kapal serta melakukan simulasi peletakan/penataan susunan perakitan blok dengan mempertimbangkan area pembangunan dan kapasitas alat angkat galangan PT. Daya Radar Utama Jakarta. Hasil penelitian memperoleh jumlah blok kapal terdiri dari 9 blok, 42 sub blok, 269 panel dan komponen, dimensi blok terbesar adalah blok SSG45 yaitu panjang mm, lebar mm dan tinggi mm dan berat blok kapal yang terbesar adalah blok HS3 dengan berat ,959 kg. Area yang dibutuhkan berdasarkan dimensi blok rancangan adalah untuk luas perakitan blok di area pembangunan sebesar 1.063,01 m², sedangkan luas yang dibutuhkan pada landasan pembangunan (building Berth) sebesar m². Kata Kunci Simulasi, rancangan, peletakan, blok, perakitan, model CAD 3D PENDAHULUAN Menurut Okumoto (2006) saat ini simulasi berbasis produksi (simulation based production) pada tempat-tempat perakitan atau manufaktur banyak diaplikasikan dan sangat populer. Oleh karena simulasi proses produksi sebelum produksi dapat menolong dalam efisiensi manufaktur dan keselamatan kerja serta dinamika produksi dalam kerangka pengelolaan secara tepat memungkinkan dilakukan terutama untuk memperoleh informasi setiap tahapan kegiatan sesuai dengan kenyataan di lapangan. Menurut Storch (1995), Ho-Jin Hwang (2004), dan Okumoto. Y (2006) saat ini simulasi dibantu komputer telah diaplikasikan secara luas pada tahapan desain kapal, terutama pada rancangan awal dan analisa struktur. Tujuan simulasi antara lain: 1. Memperbaiki/meningkatkan kualitas desain Memprediksi dan mengestimasi kinerja mencakup kecepatan kapal, bobot mati, kekuatan kapal sesuai dengan permintaan. 2. Mempersingkat waktu tunggu Mempersingkat waktu perakitan dari desain sampai selesainya dibangun kapal. 41

2 Simulasi Rancangan dan Peletakan Blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT Menggunakan Model CAD 3D di Galangan 3. Mengurangi biaya produksi Mengurangi biaya material dan tenaga kerja serta mengurangi waktu menganggur selama proses perakitan. Walaupun untuk implementasi dalam produksi tidak sebaik tahapan desain hal ini dikarenakan produksi kapal sangat kompleks dan membutuhkan banyak pengalaman, tetapi dalam produksi kapal simulasi diaplikasikan untuk: 1. Menganalisis dan mengevaluasi proses produksi 2. Perencanaan produksi 3. Mengsimulasi pelatihan keahlian kerja seperti pengelasan, line heating dan pelurusan 4. Mengkonfirmasi keselamatan kerja Menurut Okayama (1982), Chirillo (1983), Eyres (2007), Myung-Il Roh (2007), kapal tidak seperti mobil, yang bisa dibangun sekaligus. Pertama-tama kapal dibagi menjadi beberapa bangunan blok. Sebuah blok adalah unit produk sebuah kapal. Setiap blok dirakit di bengkel atau stasiun kerja perakitan dekat dermaga. Bangunan blok besar disebut block erection yang dibuat dengan menggabungkan beberapa bangunan blok. Kemudian, bangunan blok besar dipindahkan ke dermaga dan disatukan dengan las satu sama lain sesuai dengan urutan yang sesuai, untuk menjadi sebuah kapal proses pekerjaan ini disebut penegakan blok (erection block). Pada gambar 1 menunjukkan tampilan gambar di komputer sebagai model produk CAD 3D untuk struktur VLCC di landasan pembangunan setelah dua minggu dari awal sampai ereksi. Penggunaan model produk memungkinkan untuk mensimulasi produksi terutama pada struktur lambung dan perlengkapan, serta perbaikan lebih lanjut dalam efisiensi, keamanan, dan kualitas yang diharapkan. Gambar 1. Kondisi kapal di landasan pembangunan menggunakan model CAD 3D. (Sumber: Okumoto. Y, 2006 halaman 3) Menurut Ross J.M (2011), beberapa tahun terakhir penggunaan sistem model CAD 3D dalam simulasi desain kapal dan desain produksi kapal mengalami peningkatan/kemajuan pemakaiannya di galangan kapal oleh karena sistem ini dapat digunakan pada computer 42

3 Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan (JRTK) Volume 11, Nomor 1, Januari - Juni 2013 pribadi ( PC-Based) dan yang paling modern karena dapat terhubung secara elektronik dengan peralatan produksi NC. Menurut Stoch, (1995), penggunaan komputer dalam industri pembangunan kapal mencakup; estimasi, desain, rekayasa, penggambaran, perencanaan, penjadwalan, akuntansi, pembelian, pengendalian material, operasi NC, robot, accuracy control, jaminan mutu, pengendalian penyimpanan dan evaluasi. Sebagai tambahan dapat digunakan untuk simulasi dan virtual reality (kondisi nyata) terutama dalam aplikasi desain dan perakitan. Oleh karena itu terminologi CAD/CAM menjadi sangat luas. Tujuan utama penggunaan CAD/CAM dalam industri pembangunan kapal adalah untuk meningkatkan produktifitas galangan, hal ini tercermin pada beberapa keuntungan antara lain; Kemampuan untuk menghasilkan konsep dan studi kelayakan desain kapal yang lebih cepat dan tepat dibanding dengan metode konvensional. Kemampuan untuk cepat mengevaluasi pilihan desain dan mengoptimalkan fitur-fitur yang diperlukan. Kemampuan untuk mentransfer data dalam bentuk digital ke kantor desain galangan dan fasilitas manufaktur dan lain-lain. Memperhatikan keunggulan-keunggulan penggunaan model CAD 3D, maka fokus utama tulisan ini adalah melakukan simulasi atau virtual reality rancangan blok lambung Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT guna memperoleh jumlah, dimensi dan berat rancangan blok serta melakukan simulasi peletakan/penempatan rancangan blok pada galangan PT. Daya Radar Utama Jakarta dengan mempertimbangkan ketersediaan area pembangunan dan kapasitas peralatan pemindah bahan. METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan di Labo-produksi Program Studi Teknik Perkapalan Universitas Hasanuddin. Data yang dikoleksi meliputi data sekunder, meliputi: 1). Gambar 2D desain Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT mencakup rencana garis, rencana umum, konstruksi melintang, memanjang dan bukaan kulit. 2). Gambar 2D tata letak galangan PT. Daya Radar Utama. 3) Spesifikasi fasilitas pemindah bahan serta area pembangunan dan landasan pembangunan. Metode yang dikembangkan untuk mencapai tujuan, terdiri dari 2 (dua) tahapan utama, yaitu: 1. Simulasi rancangan blok Simulasi rancangan blok diawali dengan melakukan prarancangan blok berupa penyusunan hirarki struktur produk kapal berdasarkan konsep PWBS terutama elemen HBCM (Okayama, 1982). Gambar prarancangan blok dibuat dengan aplikasi model CAD 3D yang mempertimbangkan dimensi material yang digunakan dalam perencanaan konstruksi kapal. Berdasarkan prarancangan blok ditentukan jumlah, berat dan dimensi. Berat blok ditentukan dengan mengakumulasi seluruh berat komponen pembentuk struktur kapal. Berat komponen pembentuk struktur kapal dapat ditentukan dengan persamaan 1 berikut (Wahyuddin, 2011): ( ) = ( ) ( / ) (1) Prancangan blok dievaluasi dengan kapasitas peralatan pemindah bahan. Evaluasi terhadap peralatan pemindahan bahan dengan mencocokkan kemampuan angkat (SWL) peralatan terutama crane terhadap berat blok maksimum dan evaluasi area pembangunan dengan 43

4 Simulasi Rancangan dan Peletakan Blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT Menggunakan Model CAD 3D di Galangan mencocokkan area pembangunan yang tersedia dengan dimensi maksimum blok. Berdasarkan hasil evaluasi prarancangan blok dengan kapasitas crane dan area pembangunan dibuat rancangan blok yang optimal. 2. Simulasi peletakan blok Simulasi peletakan blok dimaksudkan untuk melihat seberapa besar kebutuhan area pembangunan terhadap proses perakitan mulai dari komponen, panel, sub-blok, blok dan penegakan blok dilakukan dengan melakukan simulasi peletakan atau penempatan berdasarkan pada desain tata letak galangan. Berdasarkan peletakan tersebut ditentukan utilisasi area pembangunan (SUE or AEU -Space or area utilization efficiency) dengan menggunakan persamaan 2 (Wignjosoebroto, 2009). = ( ) ( ) (2) HASIL DAN BAHASAN Data ukuran utama dan desain rencana umum objek penelitian Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT seperti terlihat pada gambar 2: LOA (Length Over All) : 30,87 m T (Draught) : 1,90 m B (Breadth) : 9,00 m V (Velocyti) : 10 Knot H (Depth) : 2,70 m Tonase : 200 GT Gambar 2. Rencana umum kapal ferry Ro-Ro 200 GT. (Sumber: Irsyan, A. Achmad, 2013, halaman 37) 44

5 SIMULASI RANCANGAN BLOK Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan (JRTK) Volume 11, Nomor 1, Januari - Juni 2013 Simulasi rancangan blok diawali dengan menyusun struktur produk kapal membentuk sebuah hirarki berdasarkan prinsip Product Work Breakdown Structure (PWBS) terutama Hull Block Construction Method (HBCM) seperti terlihat pada gambar 4. Berdasarkan struktur produk dibuat prarancangan blok dengan mempertimbangkan dimensi material dan letak sekat sebagaimana dalam perencanaan konstruksi kapal ( midship section, shell expansion, structure profile & deck, bulkhead construction). Prarancangan blok ini dibuat dalam bentuk gambar 2D seperti tampak pada gambar 4. Prarancangan blok 2D kemudian ditransformasi menjadi model CAD 3D seperti tampak pada gambar 5, dengan menggunakan tampilan 3D pengidentifikasian jumlah, berat, dan dimensi rancangan blok menjadi sangat sederhana, mudah dan tidak rumit terutama dalam melihat batasan blok, sambungan antar blok serta detail komponen struktur kapal dan gambaran keseluruhan kapal. Sebagai contoh detail blok dan urutan perakitan blok HS3 diperlihatkan pada gambar 6. ZONE STRUKTUR PRODUK KAPAL FERRY RO-RO 200 GT KAPAL KAPAL FERRY BLOK HS1, HS2, HS3, HS4 & HS5. SS1, SS2, SS3, SS4 & SS5 PD & ND DASAR SEKAT GELADAK GELADAK DINDING GELADAK DINDING KOMPONEN PELAT PROFIL PELAT PROFIL PELAT PROFIL Gambar 3. Struktur produk kapal ferry Ro-Ro 200 GT diadaptasi dari konsep PWBS. (Sumber: Hasil Olahan, 2013) Gambar 4. Simulasi prarancangan blok 2D kapal ferry Ro-Ro 200 GT. (Sumber: Irsyan, A. Achmad, 2013, halaman 39) 45

6 Simulasi Rancangan dan Peletakan Blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT Menggunakan Model CAD 3D di Galangan (a) Gambar 5. Simulasi prarancangan blok 3D kapal ferry Ro-Ro 200 GT. (Sumber: Hasil Olahan, 2013) (b) Gambar 6. Simulasi detail dan urutan perakitan blok HS3 berdasarkan aspek pekerjaan HBCM dari konsep PWBS. (Sumber: Hasil Olahan, 2013) Identifikasi jumlah dan dimensi blok menggunakan gambar 5 dan 6. Hasil identifikasi sebagaimana terlihat pada tabel 1. Berat blok ditentukan dengan mengakumulasi seluruh berat komponen pembentuk struktur kapal terkecuali/tidak termasuk berat pengelasan dan outfitting menggunakan gambargambar konstruksi tengah kapal, konstruksi memanjang, bukaan kulit dan sekat serta persamaan 1. Hasil perhitungan berat blok sebagaimana terlihat pada tabel 1. 46

7 Tabel 1. Jumlah, berat dan dimensi prarancangan blok No. Kode Blok Blok Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan (JRTK) Volume 11, Nomor 1, Januari - Juni 2013 Sub- Blok Jumlah Sub Blok- Part Komponen Berat (ton) Dimensi p l t HS , HS HS , HS , HS SS , SS , SS , SS , SS , PD , ND , Total Jumlah ,3 Maksimum 30, Minimum 4, Sumber : Hasil olahan 2013 Berat dan dimensi prarancangan blok dievaluasi dengan kapasitas peralatan pemindah bahan dan area pembangunan. Kapasitas peralatan yang tersedia di galangan berupa: Mobile Crane model P&H kapasitas 20, 30 dan 45 ton Crawler Crane kapasitas 30 ton Forklift kapasitas 3.5, 2.5, dan 5 ton Overhead Crane kapasitas 5 dan 10 ton Pada tabel 1 terlihat bahwa berat maksimum blok adalah sebesar 30,1 ton sedangkan kemampuan crane yang dapat digunakan untuk memindahkan blok adalah sebesar 45 ton artinya tidak ada kendala dalam proses pemindahan kelak di lapangan. Evaluasi dengan peralatan pemindah bahan dilakukan dengan terlebih dahulu mengetahui area pembangunan yang tersedia adalah: Landasan Pembangunan (Building Berth) sebesar m 2 Landasan Peluncuran (Slipway) sebesar m 2 Memperhatikan area pembangunan yang tersedia dan dimensi blok maksimum dapat dikatakan bahwa tidak kendala dalam ketersediaan kebutuhan area untuk pekerjaan perakitan blok. 47

8 Simulasi Rancangan dan Peletakan Blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT Menggunakan Model CAD 3D di Galangan RANCANGAN BLOK Pada dasarnya dengan mencermati hasil evaluasi prarancangan blok dalam kerangka efisiensi dan efektifitas pekerjaan perakitan maka perlu dilakukan optimalisasi blok yaitu melakukan penggabungan beberapa blok, hasilnya dapat dilihat pada tabel 2 serta gambar 7 dan 8. Tabel 2. Jumlah, berat dan dimensi rancangan blok No. Kode Blok Berat (ton) Dimensi p l t HS1 16, HS2 29, HS3 30, HS4 25, HS5 13, SSG12 (Penggabungan 2 Blok) 11, SS3 10, SSG45 (Penggabungan 2 Blok) 14, GPDND (Penggabungan 2 Blok) 13, Total Jumlah 164,3 Maksimum 30, Minimum 10, Sumber : Hasil Olahan 2013 Gambar 7. Rancangan blok 2D kapal ferry Ro-Ro 200 GT setelah optimalisasi. (Sumber: Irsyan, A. Achmad, 2013, halaman 54) 48

9 Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan (JRTK) Volume 11, Nomor 1, Januari - Juni 2013 (a) Gambar 8. Rancangan blok 3D kapal ferry Ro-Ro 200 GT setelah optimalisasi. (Sumber: Hasil Olahan, 2013) (b) SIMULASI PELETAKAN BLOK Simulasi peletakan blok di area pembangunan dilakukan dengan memperhatikan hirarki struktur produk atau tingkatan perakitan (level manufaktur) yaitu kebutuhan luas untuk peletakan komponen-komponen, panel (subblock-part), sub-blok, blok dan penegakan blok. Hasil simulasi peletakan tersebut dalam bentuk 3D dapat dilihat pada gambar 9. 1.Front gate, security, waiting room, locker & WC., 2. Head office., 3. Production office., 4. INKA., 5.Warehouse, mechanic & maintenance, electric, wood & mould loft.,6. Stock material area.,7.,jig.,8., Workshop., 9.,Component area., 10. Sub block area., 11. Block area., 12. Ferry ro-ro ships., 13. Slipways & erection area., 14Air bag docking system., 15. Water front area. Gambar 9. Simulasi peletakan komponen, sub-blok dan blok di area pembangunan galangan. (Sumber: Irsyan, A. Achmad, 2013, halaman 54) Besar pemanfaatan area atau area utilization efficiency yang dibutuhkan untuk produksi masing-masing tingkatan perakitan dengan area yang tersedia ditentukan menggunakan persamaan 2, hasilnya dapat dilihat pada tabel 3,4,5 dan 6. 49

10 Simulasi Rancangan dan Peletakan Blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT Menggunakan Model CAD 3D di Galangan Tabel 3. Utilisasi area peletakan komponen-komponen struktur kapal No. Peletakan Komponen Luasan (m²) AK 1 (Bottom) 82,49 2 AK 2 (Bulkhead) 59,01 3 AK 3 (Side) 78,94 4 AK 4 (Deck) 89,54 5 AK 5 (Bullwark) 45,27 6 AK 6 (WH) 64,94 Jumlah luas yang dibutuhkan 420,19 Luas yang tersedia 600,00 Utilisasi (%) 70,03 Sumber: Hasil Olahan 2013 Tabel 4. Utilisasi area peletakan sub-blok lambung kapal No. Peletakan Sub Blok Luasan (m²) AP 1 (Bottom) 152,70 2 AP 2 (Bulkhead) 152,70 3 AP 3 (Sidie) 131,18 4 AP 4 (Deck) 109,66 5 AP 5 (Bulkwark) 54,83 Jumlah luas yang dibutuhkan 601,08 Luas yang tersedia 837,00 Utilisasi (%) 71,81 Sumber: Hasil Olahan 2013 Tabel 5. Utilisasi area peletakan blok lambung kapal No. Peletakan Blok Luasan (m²) AB 1 (Blok 1) 88,11 2 AB 2 (Blok 2) 88,11 3 AB 3 (Blok 3) 88,11 4 AB 4 (Blok 4) 88,11 5 AB 5 (Blok 5) 88,11 6 AB 6 (Blok 6) 178,11 7 AB 7 (Blok 7) 88,11 50

11 Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan (JRTK) Volume 11, Nomor 1, Januari - Juni 2013 Tabel 5. Utilisasi area peletakan blok lambung kapal (lanjutan) No. Peletakan Blok Luasan (m²) AB 8 (Blok 8) 178,11 9 AB 9 (Blok 9) 178,11 Jumlah luas yang dibutuhkan 1.063,01 Luas yang tersedia 1.650,00 Utilisasi (%) 64,42 Sumber: Hasil Olahan 2013 Hasil simulasi mendapatkan pemanfaatan area pembangunan dengan kebutuhan area untuk proses perakitan sangat baik artinya masih ada area yang dapat digunakan. Simulasi peletakan komponen, sub-blok dan blok seperti terlihat di gambar 8 memperhatikan lebar akses atau aisle sebesar 7 meter untuk kemudahan manuver mobile crane dan kendaraan industri. Simulasi ini juga mengasumsikan bahwa komponen-komponen, sub-blok, blok, dan penegakan blok lambung kapal ditempatkan di area pembangunan dan landasan peluncuran dengan berdasarkan jadwal induk artinya aliran material dan sumber daya (material, mesin, tenaga kerja dan biaya) bukan menjadi fungsi kendala dalam simulasi ini. SIMPULAN Jumlah blok lambung kapal 9 blok, jumlah sub blok sebanyak 42 dan komponen Berat maksimum sebesar 30,1 ton pada blok HS3 dan berat minimum sebesar 10,5 ton pada blok SS3. Dimensi maksimum adalah x x mm pada blok SS4+SS5 dan dimensi minimum adalah x x mm yang berada pada blok HS1. Utilisasi peletakan komponen sebesar 70,03% dari area komponen yang terpakai/ dibutuhkan sebesar 420,19 m 2 dengan area yang tersedia 600 m 2. Utilisasi peletakan subblok sebesar 71,81% dari area sub blok yang terpakai sebesar 601,08 m 2 dengan area yang tersedia 837 m 2. Utilisasi peletakan blok sebesar 64,42% dari area blok yang terpakai sebesar 1.063,01 m 2 dengan area yang tersedia m 2. DAFTAR PUSTAKA Irsyan A. Achmad., Sunarto., Wahyuddin, 2013, Optimasi Teknis Rancangan Blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT, Skripsi (S1) Program Studi Teknik Perkapalan Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, Makassar. Eyres D. J.,2007, Ship Construction Sixth edition, Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier,Linacre House, Jordan Hill, Oxford. 51

12 Simulasi Rancangan dan Peletakan Blok Kapal Ferry Ro-Ro 200 GT Menggunakan Model CAD 3D di Galangan Ho-Jin Hwang., Soonhung Han., Yong-Dae Kim., 2004, Mapping 2D Midship Drawings into a 3D Ship Hull Model Based on STEP AP218, Journal Computer-Aided Design Volume 36, pp Myung-Il Roh., Kyu-Yeul Lee., 2007, Generation of the 3D CAD Model of The Hull Structure at the Initial Ship Design Stage and its Application, Journal Computers in Industry Volume 58, pp Ross J.M., Abal D., 2001, Practical Use of 3D Product Modeling in the Small Shipyard, SNAME, Journal of Ship Production, Volume 17, Number 1, pp (8). Okayama,Y, L.D.Chirillo,1982, Product Work Breakdown Structure, NSRP, Maritime Administration in cooperation with Todd Facific Shipyard Corp, USA. Okumoto Yasuhisa, 2006, Simulation Based Production Using 3-D CAD in Shipbuilding, International Journal of CAD/CAM, Vol 6, No 1, di unduh pada tanggal 05 februari 2013., Storch Lee.R, et.al,1995, Ship Production: Second Edition, Cornell Maritime Press, Centreville-Maryland. Wignjoseobroto.S,2009,Tata Letak Pabrik dan Pemindahan Bahan; Edisi Ketiga, Guna Widya, Surabaya. Wahyuddin, 2011, Buku Ajar Teknologi Produksi Kapal, Lembaga Kajian Pengembangan Pendidikan Universitas Hasanuddin, dapat diunduh pada /teknik/wahyuddin.%20st.pdf. 52