NEUTRON, Vol.4, No. 2, Agustus 2004 105 Pengendalian dan Evaluasi Kualitas Beton Dengan Metode Statistical Process Control (SPC) Ir. Helmy Darjanto, MT ABSTRAK Hingga saat ini dalam evaluasi kualitas beton hanya menggunakan statistik deskriptif saja yakni dengan batasan jika uji tekan individual lebih besar 0,85 fc dan rata-rata 4 uji tekan melampaui atau sama dengan fc + 0,82 S maka evaluasi terhadap mutu dapat diterima. Kondisi tersebut belum bisa mengungkapkan sumber variasi dari proses tersebut. Oleh karenanya pengendalian kualitas beton sudah saatnya menggunakan tool statistik yang lebih baik (SPC). Sebagai contoh variasi penyebab khusus (special causes variation), misalnya kondisi trends (six points in a row, all increasing/decreasing) dan runs (nine points in a row on same side of center line) adalah kejadian-kejadian di luar sistem manajemen kualitas yang mempengaruhi variasi dalam sistem itu. Dalam suatu proses kondisi itu perlu dihilangkan agar mencegah titik-titik pengamatan yang melewati atau keluar dari batas-batas pengendalian yang didefinisikan (defined control limits). Variasi penyebab khusus ini memiliki polapola non-acak (non-random patterns) sehingga dapat diidentifikasikan/ ditemukan dengan menggunakan peta kendali (control chart). Selain itu metode SPC ini mampu mengukur index dari kemampuan proses (Cp/Cpk) sehingga harapan pelanggan terhadap mutu juga efisien dan efektifitas akan terpenuhi. Kata kunci: kendali kualitas beton, SPC, variasi, peta kontrol, index kemampuan proses 1. PENDAHULUAN Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas produksi beton, antara lain : material, campuran beton, pengang-kutan, pengecoran, curing, dan lain-lain. Faktor tersebut menimbulkan variasi kekuatan beton tersebut. Oleh karenanya maka dibutuhkan pengawasan dan pengendalian kualitas agar diperoleh kuat tekan beton yang memiliki variasi rendah dan sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. Umumnya kriteria penerimaan mutu beton di laboratorium menurut Peraturan Beton 1989 (PB 89) dikatakan memuaskan bila kedua persyaratan berikut dipenuhi: [1, 3] a. Nilai rata-rata dari semua pasangan benda uji yang masing-masing dari empat hasil uji kuat tekan tidak kurang dari fc + 0,82 S). b. Tidak satupun dari hasil uji tekan (rata-rata dari 2 silinder) mempu-nyai nilai di bawah 0,85 fc. Hasil kuat tekan beton berdasarkan kriteria tersebut di atas dapat digambarkan sebagai berikut (Gambar 1):
106 Pengendalian & Evaluasi Kualitas Beton - Metode Statistical Process Control (Helmy D) Hasil Uji Kuat Tekan Silinder Beton Kuat Tekan Beton (kg/cm^2) 400 350 300 250 200 150 100 Kuat Tekan 0,85 fc' Rata-2 4 Sampel f'c + 0.82 s 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Nomor Benda Uji Gambar 1. Hasil Uji Kuat Tekan Beton Evaluasi mutu beton pada Gambar 1 bahwa mutu beton telah memenuhi spesifikasi yang diharapkan akan tetapi batasan variasi dari hasil uji kuat tekan beton masih belum bisa ditampilkan sehingga permasalahnnya adalah pada proses apakah terjadi variasi special causes, atau tidak (common causes) masih belum bisa terjawab. Suatu proses perlu juga diketahui index kemampuannya. Evaluasi kriteria di atas masih belum sempurna untuk mengetahui kejadian tersebut di atas. Statistical Process Control. SPC adalah suatu alat kendali proses yang menggunakan statistik. Metode yang sering digunakan untuk mengetahui sumber variasi dari proses adalah peta-peta kendali/kontrol (control charts) beserta analisis kapabilitas proses. Peta kontrol pertama kali diperkenalkan oleh Dr. Walter Andrew Shewhart dari Bell Telephone Laboratories, Amerika Serikat, pada tahun 1924 dengan maksud untuk menghilangkan variasi tidak normal melalui pemisahan variasi yang disebabkan oleh penyebab khusus (special-causes variation) dari variasi yang disebabkan oleh penyebab umum (common-causes variation). Pada dasarnya semua proses menampilkan variasi, namun manajemen harus mampu mengenda-likan proses dengan cara menghilangkan varlasi penyebab khusus dari proses itu, sehingga varlasi yang melekat pada proses hanya disebabkan oleh variasi penyebab umum. Peta-peta kontrol merupakan alat ampuh dalam mengen-dalikan proses, asalkan penggunaannya dipahami secara benar. Pada dasarnya peta-peta kontrol dipergunakan untuk: Menentukan apakah suatu proses berada dalam pengendalian? Dengan demikian peta-peta kontrol digunakan untuk menca-pai suatu keadaan terkendali, di mana semua nilai rata-rata dan range dari sub-sub kelompok (subgroups) contoh berada dalam batas-batas pengendallan (control limits), maka itu variasi penyebab khusus menjadi tidak ada lagi dalam proses. Memantau proses terus-menerus sepanjang waktu agar proses tetap stabil secara statistikal dan hanya menagandung variasi penyebab umum. Menentukan kemampuan proses (process capability). Setelah proses berada dalam pengendalian, batas-batas dari variasi proses dapat ditentukan. Peta kontrol X-Bar (Rata-rata) dan R (Range) digunakan untuk memantau proses yang mempunyai karakteristik berdimensi kontinu, sehingga peta kontrol X-Bar dan R sering disebut sebagai peta kontrol untuk data variabel. Peta kontrol X-Bar menjelaskan kepada kita tentang apakah perubahan-perubahan telah terjadi dalam ukuran titik pusat (central tendency) atau rata-rata dari suatu proses. Hal ini mungkin disebabkan oleh faktor-faktor seperti: peralatan yang dipakai, peningkatan temperatur
107 Pengendalian & Evaluasi Kualitas Beton - Metode Statistical Process Control (Helmy D) secara gradual, perbedaan metode yang digunakan dalam shift, material baru, tenaga kerja baru yang belum dilatih, dll. Sedangkan peta kontrol R (Range) menjelaskan tentang apakah perubahan-perubahan telah terjadi dalam ukuran variasi, dengan demikian berkaitan dengan perubahan
NEUTRON, Vol.4, No. 2, Agustus 2004 108 homogenitas produk yang dihasilkan melalui suatu proses. Hal ini mungkin disebabkan oleh faktor-faktor seperti: bagian peralatan yang hilang, minyak pelumas mesin yang tidak mengalir dengan baik, kelelahan pekerja, dan lain-lain. A. Hubungan/Formula Dari data uji kuat tekan beton nilai rata-rata pasangan subgroup ( X ) dan proses ( X ) serta nilai range (R) dan rata-ratanya ( R ) adalah sebagai berikut : Kalkulasi Average ( ) Subgroup X X1 X 2 X 3... Xn n Kalkulasi Process Average ( X ) X X1 X2... Xm m Kalkulasi Range (R) Subgroup R R highest R lowest Kalkulasi Average Range ( ) R R1 R 2... Rm m B. Control Limit Control Limit adalah batas-batas pe-ngendalian yang didefinisikan (defined control limits) Range UAL = D.001* UWL = D.025* LWL = D.975* LAL = D.999* (UAL = Upper Action Limit) (UWL= Upper Warning Limit) (LWL= Lower Warning Limit) (LAL = Lower Action Limit) Average UAL = X +A2* (UAL = Upper Action Limit) LAL = X - A2* (LAL= Lower Action Limit) UWL = X +2/3*A2* (UWL=Upper Warning Limit) LWL = X - 2/3*A2* (LWL=Lower Warning Limit) dimana D.001, D.025, D.975, D.999, dan A2 adalah konstanta (Lihat lampiran). C. Chart Peta dari proses Range dan Average adalah sebagai berikut: Sample Range, R Range UA L UWL R LWL LAL
NEUTRON, Vol.4, No. 2, Agustus 2004 109 Gambar 2. Peta Range
Pengendalian & Evaluasi Kualitas Beton - Metode Statistical Process Control (Helmy D) 110 Average UAL Sample Mean, UWL X LWL LAL Gambar 3. Peta Average D. Principle Of Mean Control Chart Batas-batas pengendalian Action dan Warning masing-masing 3 Standard Error (SE) dan 2 SE dapat dilihat seperti Gambar 4 di bawah ini : Dist. Sample Mean Ca. 1/1000 UA L UWL 3 n = 3 SE 2 n = 2 SE LWL Ca. 1/40 LAL Gambar 4. Prinsip Peta Kontrol E. Three Zones on the Mean Chart Peta kontrol dibagi menjadi 3 zona yaitu : Zona Stable, Zona Warning dan Zona Action seperti Gambar 6 di bawah ini : Zona 3 Action Zona 2 Warning Zona 1 Stable Zona 1 Stable Zona 2 Warning Zona 3 Action Gambar 5. Zona pada Peta Kontrol F. Process Capability Process Capability (Gambar 6) adalah kemampuan dari proses dalam meng-hasilkan produk yang memenuhi spesi-fikasi. Jika proses memiliki kapabilitas yang baik,
111 Pengendalian & Evaluasi Kualitas Beton - Metode Statistical Process Control (Helmy D) proses itu akan menghasilkan produk yang berada dalam batas-batas spesifikasi. Sebaliknya bila proses memi-liki kapabilitas yang jelek proses itu akan menghasilkan
NEUTRON, Vol.4, No. 2, Agustus 2004 112 banyak produk yang berada di luar batas-batas spesifikasi, sehingga menimbulkan kerugian karena banyak produk akan ditolak. Gambar 6. Process Capability Sedangkan hubungan index kemam-puan prosesnya adalah sebagai berikut: Gambar 7. Index Kemampuan Proses Cp dan USL LSL 1,33 (Sangat Baik ) 6 C pk USL X X LSL or 3 3 dimana : USL : Upper Specification Limit LSL : Lower Specification Limit Spec. T 6 : X T (sesuai dengan kemampuan mesin) : Toleransi : Natural Tolerance Limit :d 2 d2 : koefisien untuk menduga simpangan baku R
113 Pengendalian & Evaluasi Kualitas Beton - Metode Statistical Process Control (Helmy D) 2. DATA Data uji kuat tekan beton diambil dari produksi suatu readymix di Surabaya untuk pekerjaan pengembangan bandar udara.[4] Jumlah benda uji kuat tekan beton ada 60 pasang dengan mutu fc = 225 kg/cm 2 dan variasi rencana Sr = 50 kg/cm 2 (lihat Lampiran). Kasus lain adalah produksi PT Multi Borneo Abadi, Samarinda dengan beton mutu fc = 500 kg/cm2. [2] 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil. Evaluasi mutu beton dari data di atas berdasarkan Peraturan Beton 1989 telah memenuhi spesifikasi kualitas yang diharapkan (fc = 225 kg/cm 2 ), lihat Gambar 1. Akan tetapi berdasarkan SPC pada peta kontrol Average terjadi variasi penyebab khusus yakni trends (Gambar 8). Trends Gambar 8. Variasi Penyebab Khusus Trends Begitu juga pada peta kontrol Range terjadi variasi penyebab khusus runs (Gambar 9). Runs Gambar 9. Variasi Penyebab Khusus Runs Dari X-bar chart (peta kontrol Average) nilai LAL (Lower Action Limit) adalah 201 kg/cm 2 dan nilai UAL (Upper Action Limit) adalah 417 kg/cm 2 maka untuk mengetahui nilai Cp tau Cpk nya kedua batasan tersebut digunakan. Hasilnya adalah seperti pada Gambar 10 di bawah ini. Nilai Cp dan Cpk yang terjadi masing-masing adalah sebesar 0,71 < 1 yang artinya proses yang terjadi kurang baik. Sedangkan pada kasus lainnya [2] hasil peta kontrol Range dan Process Capability nya adalah seperti pada Gambar 10 dan 11. Pada kasus yang ke 2 ini cukup menarik, selain ada 1 titik Range melampaui 3 Standard Error juga nilai Cpk yang terjadi sangat jelek, yakni 0,19 tetapi secara mutu melampaui K500, atau sangat baik.
NEUTRON, Vol.4, No. 2, Agustus 2004 114 Gambar 10. Kemampuan Proses Gambar 10. R Chart K500 Gambar 11. Process Capability K500 Hal-hal di atas perlu diteliti lebih lanjut kemudian untuk menemukan permasalahnnya dapat digunakan metode diagram tulang ikan yang menyangkut : man, material, method, machine dan environment (4 M dan 1 E). 4. KESIMPULAN SPC memang suatu tool yang digunakan untuk dapat menentukan apakah suatu proses berada dalam pengendalian artinya variasi yang terjadi diharapkan variasi penyebab umum. Hal ini dapat mengoptimalkan hasil yang selain sesuai dengan spesifikasi/ harapan pelanggan juga efisiensi. REFERENSI Aman S, 1995, Teknologi Beton Dalam Praktek, Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS dipakai untuk kalangan sendiri.
115 Pengendalian & Evaluasi Kualitas Beton - Metode Statistical Process Control (Helmy D) Ari S A, Aman S, Helmy D, 2003, Evaluasi Mutu Beton Dengan Metode SPC Produksi PT Multi Borneo Abadi, Tesis Program Magister Teknik Sipil, Untag Surabaya. Departemen Pekerjaan Umum, 1989, Draft Pedoman Beton. Endang B R, Nurul R, Helmy D, 2003, Studi Analisa Pemantauan Mutu Beton Dengan Menggunakan Prinsip-prinsip SPC, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil FT, Untag Surabaya. Helmy D, 2002, SPC Untuk Pengendalian dan Evaluasi Mutu Beton, tidak dipublikasikan. Tabel Data Pasangan Uji Kuat Tekan Beton Mutu K225 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 I 305.00 242.00 254.00 259.00 253.00 259.00 288.00 288.00 282.00 299.00 305.00 311.00 340.00 340.00 288.00 294.00 294.00 299.00 299.00 II 363.00 328.00 334.00 340.00 323.00 334.00 351.00 374.00 369.00 346.00 323.00 274.00 326.00 260.00 278.00 300.00 357.00 253.00 386.00 286.00 334.00 357.00 374.00 No 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 I 299.00 311.00 299.00 269.00 275.00 280.00 275.00 357.00 397.00 250.00 287.00 260.00 284.00 268.00 260.00 374.00 363.00 II 397.00 248.00 397.00 285.00 295.00 386.00 278.00 397.00 272.00 386.00 298.00 269.00 284.00 351.00 392.00 346.00 369.00 334.00 363.00 397.00 282.00 267.00 293.00 298.00 249.00