BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Definisi Kerusakan dan Pemeliharaan Suatu barang atau produk dikatakan rusak ketika produk tersebut tidak dapat menjalankan fungsinya dengan baik lagi (Stephens, 2004). Hal yang sama juga terjadi pada mesin-mesin atau peralatan di dalam sistem produksi pada industri manufaktur. Ketika suatu mesin tidak dapat menjalankan fungsinya dengan baik atau sebagaimana mestinya, maka mesin atau peralatan tersebut dikatakan telah mengalami kerusakan. Secara umum ada dua macam pola fungsional dari piranti berdasarkan pada kerusakannya, yaitu: a. Piranti tereparasi, yaitu suatu piranti apabila mengalami kerusakan, piranti tersebut masih dapat direparasi sehingga menjalankan fungsinya kembali. b. Piranti tak tereparasi, yaitu suatu piranti apabila mengalami kerusakan, maka piranti tersebut tidak dapat diperbaiki yang mengakibatkan piranti tersebut tidak dapat digunakan kembali. Pemeliharaan adalah kombinasi dari berbagai kegiatan yang dilakukan untuk memelihara fasilitas produksi termasuk mesin dan alat-alat produksi lainnya atau untuk memperbaikinya sampai pada suatu kondisi yang dapat diterima (Stephens, 2004, p. 23). Tujuan dari pemeliharaan mesin adalah memperpanjang usia mesin dan alat produksi, menjamin ketersediaaan dan 5

6 menjaga kesiapan operasional dari seluruh peralatan yang digunakan untuk produksi, serta menjamin keselamatan orang yang menggunakan sarana tersebut.pemeliharaan dapat didefinisikan sebagai suatu aktifitas untuk menjaga suatu fasilitas berada dalam kondisi pengoperasian yang terbaik. Pemeliharaan merupakan suatu kombinasi dari manajemen, keuangan, dan perekayasaan (engineering) dan kegiatan lainnya yang diterapkan bagi asset fisik untuk mendapatkan biaya siklus hidup yang ekonomis. Hal ini berhubungan dengan spesifikasi dan rancangan untuk keandalan serta kemampuan pemeliharaan dari pabrik, mesin-mesin, peralatan, bangunan, dan strukturnya. Kerusakan-kerusakan yang terjadi disebabkan oleh banyak faktor, kegiatan pemeliharaan merupakan salah satu faktor yang paling berpengaruh terhadap suatu kerusakan. Dengan semakin berkembangnya kompleksitas dari mesin peralatan maupun sistem proses, dan juga oleh karena besarnya kerugian yang harus ditanggung perusahaan akibat mesin mengalami kerusakan (breakdown), kegiatan pemeliharaan bukan saja dianggap sebagai fungsi tambahan dari sistem produksi, melainkan suatu bagian yang penting di dalam usaha peningkatan produktivitas. Kegiatan pemeliharaan sudah merupakan suatu bagian yang harus dilibatkan di dalam proses industri, di mana staf dari kegiatan pemeliharaan harus terlibat secara aktif dalam kegiatan produksi untuk menjamin efisiensi operasi yang optimal. Pemeliharaan dapat dibagi menjadi dua jenis pemeliharaan yaitu pemeliharaan terencana dan tidak terencana. Berikut ini adalah bagan klasifikasi jenis pemeliharaan.

7 Gambar 2.1. Jenis-jenis Pemeliharaan Sumber: Corder (1996, p. 36) Pemeliharaan pencegahan (preventive maintenance) merupakan suatu kegiatan pemeliharaan dan perawatan yang dilakukan secara rutin untuk mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan pada sebuah fasilitas, baik mesin atau peralatan, selama proses produksi berlangsung. Definisi dari pemeliharaan korektif atau corrective maintenance adalah kegiatan pemeliharaan yang dilakukan pada saat suatu fasilitas atau sistem mengalami kerusakan atau gangguan yang mengakibatkan fasilitas tersebut tidak dapat dijalankan fungsinya dengan sebagaimana mestinya (Corder, 1996, p. 38). Pemeliharaan ini disebut juga repair maintenance. Corrective maintenance adalah improvement untuk menjaga peralatan dari kerusakan, memfasilitasi inspeksi, perbaikan dan penggunaannya, dan menjamin keselamatan kerja. Breakdown maintenance merupakan kegiatan pemeliharaan yang tak terencana yang perlu segera dilaksanakan untuk mencegah dampak yang serius ketika mesin mengalami breakdown pada waktu yang tak terduga sebelumnya. Corrective maintenance dan breakdown maintenance dapat meningkatkan biaya produksi karena perbaikan dilakukan ketika terjadi kerusakan di luar jadwal perbaikan dan ketika produksi berjalan. Oleh karena

8 itu perusahaan memerlukan preventive maintenance untuk mencegah kerusakan yang akan mengakibatkan kerugian baik dalam hal waktu produksi dan biaya produksi. Di bawah ini akan dijelaskan lebih lanjut mengenai preventive maintenance yang akan digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 2.2 Preventive Maintenance Preventive maintenance adalah semua aktivitas pemeliharaan dan pencegahan yang terjadwal sebelum terjadinya kerusakan dengan tujuan untuk mengurangi kerusakan mesin, meningkatkan keandalan peralatan dan meningkatkan produktivitas. Preventive maintenance menuntut personel pemeliharaan untuk lebih proaktif terhadap masalah atau gejala yang timbul pada komponen atau peralatan sejak dini. Preventive maintenance ada dua macam time- based maintenance dan condition-based maintenance (Corder, 1996, p. 40). Keuntungan yang dapat diperoleh dengan melakukan preventive maintenance adalah meningkatkan utilitas dan umur peralatan, menurunkan kemungkinan mesin berhenti karena rusak atau mesin berjalan lambat, meminimumkan keterlambatan produksi dan pengiriman kepada konsumen, serta meningkatkan moral kerja karyawan. Kegiatan preventive maintenance dibagi menjadi dua kategori berdasarkan variabel waktu yaitu time-based maintenance dan condition-based maintenance. Selain itu preventive maintenance juga dibagi menjadi dua berdasarkan besarnya kerusakan yaitu routine preventive maintenance dan major preventive maintenance. Di bawah ini akan dijelaskan lebih lanjut mengenai keempat kategori tersebut. 2.2.1 Time-Based Maintenance Kebijakan perawatan ini dilakukan berdasarkan variabel waktu. Pemeliharaan ini dilakukan oleh perusahaan yang menggunakan mesin dengan biaya penggantian komponen yang tidak terlalu besar. Kebijakan perawatan yang sesuai untuk diterapkan pada time-based maintenance adalah periodic maintenance dan on-condition maintenance. Periodic maintenance (Hard time

9 maintenance) adalah preventive maintenance yang dilakukan secara terjadwal dan bertujuan untuk mengganti suatu komponen atau sistem berdasarkan rentang waktu tertentu. Sedangkan on-condition maintenance merupakan preventive maintenance yang dilakukan berdasarkan kebijakan dari operatornya, yang meliputi kegiatan cleaning, inspection, dan lubrication (Corder, 1996, p. 52). Faktor yang mendasari dua jenis time based maintenance di atas, yaitu faktor keamanan (Safe Life Limit) yaitu kegiatan perawatan dilakukan karena tuntutan terhadap faktor keamanan atau faktor keselamatan yang tinggi dan faktor ekonomi yang dilakukan untuk kegiatan perawatan yang membutuhkan biaya yang besar. Perawatan pencegahan dengan penggantian komponen dilakukan secara terjadwal pada interval waktu tertentu. 2.2.2 Condition-based Maintenance Condition-based maintenance yaitu keputusan penggantian komponen berdasarkan atas studi yang dilakukan terhadap kerusakan mesin atau komponen (Corder, 1996, p. 54). Pemeliharaan ini dilakukan oleh perusahaan yang menggunakan mesin dengan biaya penggantian komponen besar. Condition-based maintenance dilakukan berdasarkan kondisi tertentu dari suatu komponen atau sistem, yang bertujuan untuk mengantisipasi komponen atau sistem tersebut agar tidak mengalami kerusakan. Kegiatan perawatan ini dilakukan apabila variabel waktu tidak diketahui secara pasti. Oleh karena itu, kebijakan yang sesuai dengan kondisi tersebut adalah Predictive Maintenance. Predictive Maintenance adalah kegiatan perawatan yang dilakukan menggunakan sistem monitoring, antara lain pengukuran suara, analisis getar, dan sebagainya. 2.2.3 Routine Preventive Maintenance Routine preventive maintenance adalah semua aktivitas yang berkaitan dengan pembersihan dan aktivitas rutin yang dilakukan oleh operator mesin (Corder, 1996, p. 60). Dengan adanya keterlibatan operator mesin terhadap kegiatan ini dapat mengurangi keterlibatan personil pemeliharaan dalam

10 mengerjakan tugas harian ini. Preventive maintenance rutin ini harus dibuat secara sistematik berdasarkan jadwal yang ada termasuk pembersihan, pemeriksaan, pelumasan, dan perbaikan serta penyetelan minor lainnya. Berikut ini kegiatan preventive maintenance rutin yang harus dilakukan. Pembersihan meliputi membersihkan debu, oli, dan serpihan dari mesin. pembersihan adalah langkah pertama dalam pemeriksaan dan mendeteksi masalah yang mungkin terjadi. Selain untuk kepentingan estetika, pembersihan juga dapat mencegah pemanasan, geseran, produk terkontaminasi, dan masalah listrik yang disebabkan karena mesin yang kotor. Dengan dilakukannya pembersihan, lebih memudahkan ketika dilakukannya pemeriksan sehingga masalah kecil yang timbul dapat diselesaikan sejak dini. Pemeriksaan dilakukan dengan menggunakan panca indera yaitu dengan penglihatan, pendengaran, penciuman, dan perasa melalui rabaan. Operator melakukan pemeriksaan dengan melihat adanya komponen yang patah, memeriksa level pendingin dan memperhatikan kebel-kabel listrik sebagai pencegahan kerusakan yang lebih parah. Operator harus peka dengan suara yang tidak lazim karena ada indikasi kerusakan pneumatic atau gas bocor. Operator juga harus peka dengan adanya getaran, uap panas, gesekan permukaan, dan juga bau seperti terbakar atau bau gas. Pemeriksaan yang rutin dapat mengurangi resiko terjadinya kerusakan yang lebih parah. Pelumasan sangat perlu dilakukan karena mesin perlu pelumas dalam beroperasi. Pemberian pelumas ini harus dengan cermat sesuai dengan kebutuhan pelumas pada masing-masing komponen. Pekerjaan rutin lainnya yang berkaitan dengan aktivitas preventive maintenance seperti mengetes peralatan, membuat penyetelan skala kecil, mengencangkan baut yang kendor, dan lain-lain. Pengalaman dan pengetahuan operator sangat dibutuhkan dalam melakukan preventive maintenance agar dapat menjaga mesin tetap berjalan dengan baik melalui pencegahan sejak awal masalah mesin sebelum menjadi masalah yang lebih serius.

11 2.2.4 Major Preventive Maintenance Aktivitas major preventive maintenance dilakukan sepenuhnya oleh personil pemeliharaan karena aktivitas yang dilakukan lebih membutuhkan banyak waktu dan kemampuan membetulkan mesin dibandingkan dengan aktivitas rutin atau aktivitas yang menyebabkan mesin dimatikan sesuai dengan jadwal pemeliharaan (Corder, 1996, p. 64). Tindakan major preventive maintenance termasuk overhaul mesin, meng-upgrade mesin, mengganti komponen mesin dan memodifikasi mesin. 2.3 Uji Pola Distribusi Uji pola distribusi adalah pengujian untuk mengetahui apakah distribusi tiap komponen antara mesin yang satu dengan yang lain sama atau tidak. Uji pola distribusi ini menggunakan uji histogram frekuensi dengan bantuan software Minitab. Caranya yaitu dengan uji visual central tendency dan variansi data. Dari histogram yang dihasilkan, dilihat apakah kecenderungan data berkelompok (central tendency) terdapat pada nilai yang sama dan range penyebaran data juga pada nilai yang sama antara histogram satu dengan yang lainnya (O Connor, 2002, p. 20). 2.4 Uji Distribusi Statistik Uji distribusi statistik adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui distribusi dari suatu kumpulan data. Uji distribusi statistik dengan bantuan software statfit. Caranya adalah dengan melihat hasil output P value dari goodness of fit masing-masing distribusi. Distribusi yang mempunyai P value terbesar adalah distribusi yang paling sesuai dengan data tersebut (O Connor, 2002, p. 45). 2.5 Keandalan Peralatan Mesin dan peralatan yang dapat berfungsi dengan optimal disebut mesin yang andal. Keandalan (reliability) adalah kemampuan sebuah fasilitas, baik mesin, peralatan, maupun sistem dapat menjalankan fungsinya dengan baik.

12 Jadi keandalan dapat pula berarti probabilitas atau kemungkinan suatu fasilitas untuk dapat berfungsi dengan baik selama periode waktu tertentu (Ebeling, 1997, p. 57). Keandalan menggunakan teknik-teknik seperti redesign bahkan menggunakan model matematika untuk mengukur equipment availability. Jika masalah belum dapat diselesaikan dan semakin rumit, maka dengan perhitungan Mean Time Between Failure (MTBF) dan Mean Time To Repair (MTBR) dari komponen yang bermasalah dapat diketahui permasalahan sebenarnya dan menyelesaikan masalah yang dihadapi. Ketika suatu komponen akan rusak, terlebih dahulu dipelajari masalah yang terjadi untuk kemudian diputuskan tindakan apa yang dilakukan. Jika keputusan yang terbaik adalah mengganti komponen yang rusak maka setelah penggantian tersebut dilakukan, perlu dilakukan evaluasi untuk memastikan bahwa tindakan penggantian komponen tersebut adalah tindakan yang efektif (Ebeling, 1997, p. 60). 2.5.1 Bath-Up Curve Karakteristik kegagalan (produk, mesin atau peralatan) dalam proses sehubungan dengan waktu dapat digambarkan seperti gambar di bawah. Gambar kurva di bawah tersebut juga disebut bath-up curve. Gambar 2.2. Bath-Up Curve Sumber: Gopalakrishnan (1997, p. 126)

13 Fase I disebut infant mortality atau burn in. Pada periode ini, tingkat kegagalannya tinggi, tetapi berangsur menurun sejalan dengan waktu. Kegagalan biasanya disebabkan oleh ketidaksempurnaan rancangan, kesalahan proses, atau penanganan yang salah. Fase II disebut useful life yaitu suatu periode di mana kesalahan terjadi karena kesalahan operasional. Laju kerusakan cenderung konstan dan kerusakan yang terjadi sering mendadak pada masa penggunaannya. Fase III disebut wear out, di mana kegagalan terjadi karena mesin sering digunakan. Laju kerusakan semakin lama semakin meningkat. Hal ini terjadi biasanya disebabkan oleh faktor kurangnya pemeliharaan dan melewati usia ekonomis peralatan atau mesin. 2.6 Fungsi Keandalan Masing-Masing Distribusi Untuk menghitung selang penggantian komponen yang optimal, terlebih dahulu perlu diketahui distribusi apa yang dimiliki oleh masing-masing data umur komponen. Fungsi probabilitas kontinyu yang biasa dipakai adalah eksponensial, normal, lognormal, dan weibull. Fungsi dan parameter keandalan untuk masingmasing distribusi adalah berbeda antara satu dengan lainnya. Berikut ini akan diberikan fungsi keandalan untuk distribusi normal, lognormal, Weibull, dan eksponensial. 2.6.1 Distribusi Normal Model matematis untuk fungsi kepadatan probabilitasnya (probability density function) adalah: Atau dapat juga dihitung dengan rumus: (2.1) (2.2) Sedangkan fungsi distribusi kumulatif atau cumulative distribution function (CDF) dari distribusi normal adalah: (2.3)

14 Atau dengan bantuan tabel normal standard, perhitungan rumus fungsi distribusi kumulatif dapat disederhanakan menjadi (2.4) Fungsi keandalan untuk distribusi normal adalah R(t) = 1 CDF. MTTF pada distribusi normal sama dengan meannya (µ). 2.6.2 Distribusi Lognormal Fungsi PDFnya distribusi lognormal adalah: Fungsi CDF untuk distribusi lognormal didefinisikan: (2.5) Atau dengan bantuan tabel normal standard, perhitungan rumus CDF dapat disederhanakan menjadi: (2.6) Fungsi keandalannya menjadi (2.7) (2.8) Dimana MTTF = exp (2.9) (2.10) (2.11) 2.6.3 Distribusi Weibull Probability Density Function pada distribusi Weibull dapat didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut:

15 (2.12) Fungsi keandalannya didefinisikan sebagai: (2.13) (2.14) (2.15) 2.6.4 Distribusi Eksponensial Probability Density Function untuk distribusi eksponensial didefinisikan sebagai: (2.16) Sedangkan fungsi kumulatif ditribusinya adalah: (2.17) Fungsi keandalan: (2.18) (2.19)

16 2.7 Selang Penggantian Komponen yang Optimal Penggantian komponen tentunya sangat berkaitan erat dengan banyak hal terutama biaya. Oleh karena itu perlu ditetapkan kebijakan pemeliharaan yang sesuai dengan kondisi tiap komponen dan biaya yang diperlukan untuk pemeliharaan tersebut, khususnya komponen yang sering mengalami kerusakan. Penggantian dianalisis untuk dua kondisi yaitu penggantian preventif dan penggantian breakdown. Penggantian preventif direncanakan pada tiap selang waktu tertentu, sedangkan penggantian breakdown dilakukan sewaktu komponen mengalami kerusakan. Langkah-langkah untuk menghitung selang penggantian komponen yang optimal yaitu menganalisis distribusi kerusakan komponen mesin terhadap data waktu antar kerusakan komponen mesin, menentukan parameter-parameter distribusi, yaitu rata-rata (x) dan standard deviasi (CT), menentukan fungsi PDF (kepadatan probabilistik) dan CDF (kepadatan kumulatif), dan langkah yang terakhir adalah menghitung total biaya minimum (TCf(tp)) dalam selang waktu dari nol hingga tp. Perhitungan ini menghasilkan waktu penggantian preventif yang optimal (O Connor, 2002, p. 112). Analisis kuantitatif yaitu analisis dengan berdasarkan biaya paling minimum yang dikeluarkan. Komponen biaya meliputi biaya kehilangan produksi, komponen yang digunakan, dan biaya tenaga kerja. Biaya terminimum diperoleh dengan mempertimbangkan biaya total per satuan waktu (TC(tp)) yang diakibatkan oleh satu kali penggantian preventif (Cp) dan breakdown (Cf). Biaya terminimum dapat dihitung dengan rumus berikut. (2.20) f(t) adalah fungsi PDF dari waktu kerusakan peralatan. Cf dapat dihitung dengan menjumlahkan biaya tenaga kerja, harga komponen, dan mengalikan biaya

17 kehilangan produksi per satuan waktu terhadap waktu yang diperlukan untuk perbaikan. Sedangkan Cp dapat dihitung dengan menjumlahkan biaya komponen dan biaya kehilangan produksi selama penggantian.