ANALISIS EFISIENSI MESIN POMPA PADA RUMAH POMPA PDAM SURABAYA UNIT X DENGAN METODE STATISTICAL PROCESS CONTROL (SPC) Oleh: Resty Dwi S. 240905022 Ir.Ya umar,mt Dosen Pembimbing: Ir.Ali Musyafa, MSc
Diperlukan adanya analisa sistem dan capabilitas proses untuk meningkatkan efisiensi dan performansi sistem pompa SPC atau Statistical Process Control merupakan teknik yang digunakan untuk melakukan evaluasi performansi suatu proses dengan menerapkan metode statistik untuk memonitor, menganalisa, mengontrol dan mempengaruhi perbaikan performansi suatu produk dan proses.
PERUMUSAN MASALAH Dari pemaparan pada latar belakang maka perumusan permasalahan yang diperoleh dari analisa mesin pompa yang terdapat pada rumah pompa PDAM Surabaya unit X adalah bagaimana menganalisis efisiensi pada mesin pompa PDAM Surabaya unit X dengan menggunakan metode Statistical Process Control (SPC)
PENDEKATAN SISTEM Pendekatan sistem merupakan batasan masalah yang digunakan untuk mempersempit bahasan sehingga sesuai dengan pencapaian yang diharapkan, antara lain: Variabel yang diambil adalah aliran fluida terukur, daya dan head Pendekatan sistem yang dilakukan untuk menganalisa menggunakan define, measure, analyze, improve, control
TUJUAN Tujuan dari pengerjaan tugas akhir ini adalah mengetahui efisiensi mesin pompa apakah prosesnya berjalan dengan baik dan mengetahui penyebab penurunan efisiensi pada sistem pompa tersebut
POMPA Peralatan mekanis yang digunakan untuk menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari daerah bertekanan rendah ke daerah bertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju aliran pada suatu sistem jaringan perpipaan.
Efisiensi Efisiensi Pompa Tolok ukur dari kemampuan kerja sebuah peralatan Kemampuan kerja pompa yang Dimana ηc = (Ph/P)00% ηc: efisiensi gabungan Ph: daya hidrolik (kw) P: daya input motor (kw) merupakan perbandingan kerja gabungan dan kerja motor yang digunakan Ph = Q.H.γ.g/000 Q: aliran fluida terukur (m 3/detik) H: head (m) γ: massa jenis fluida g: gravitasi ηpump = (ηc/ηmotor)00%
SPC Pengendalian Proses Statistik (SPC) digunakan untuk menggambarkan model berbasis penarikan sampel yang diaplikasikan untuk mengamati aktifitas proses yang saling berkaitan. SPC merupakan alat bantu saja sehingga tetap membutuhkan kendali dan pertimbangan manusia untuk menentukan langkah-langkah yang diambil agar proses atau sistem tersebut tetap stabil. Seven tools yang digunakan dalam statistik:. Lembar pengamatan (check sheet) 2. Stratifikasi (run chart) 3. Histogram 4. Grafik kendali (control chart) 5. Diagram pareto 6. Diagram sebab akibat (cause and effect diagram) 7. Diagram sebar (scatter diagram)
Grafik kendali (control chart) Merupakan alat yang secara grafis digunakan untuk memonitor apakah suatu aktivitas dapat diterima sebagai proses yang terkendali atau tidak secara statistik Terdapat tiga garis pada grafik pengendali. Center line atau garis tengah adalah garis yang menunjukkan nilai rata-rata dari karakteristik kualitas yang diplot pada grafik. Upper limit control atau batas pengendali atas dan lower limit control atau batas pengendali bawah digunakan untuk membuat keputusan mengenai proses. Jika terdapat data yang berada di luar batas pengendali atas dan batas pengendali bawah serta pada pola data tidak acak atau random maka dapat diambil kesimpulan bahwa data berada di luar kendali statistik.
Capability kemampuan suatu proses untuk menghasilkan output sesuai dengan spesifikasi yang telah ditetapkan. Index untuk mengukur Process Capability Analyze: - Cp : Index yang menunjukkan kemampuan suatu sistem (limit atas-usl dan limit bawah-lsl). Jika sistem tidak centered di dalam batas spesifikasi, maka nilai Cp kurang memberikan gambaran yang sebenarnya. - Cpk : Index yang menunjukkan seberapa baik suatu sistem dapat memenuhi spesifikasi limit.
Bagan flowchart:
Define berarti mendefinisikan, mengartikan suatu proses yang berlangsung. Data yang menjadi variabel masukan yang mempengaruhi nilai efisiensi pada pompa yaitu H, Q dan P Measure, dmn data tersebut diambil selama kurang lebih 2 bulan selama 24 jam, mulai siang pukul.00 sampai 2.00 siang keesokan harinya. Selama 24 jam ada 20 data yang diambil. Sehingga jumlah data yang diperoleh adalah 7200 data selama 2 bulan dan kemudian dibagi menjadi 24 subgrup data berdasarkan jam. Setelah data terkumpul maka akan dilakukan uji random dan uji normal pada data-data tersebut
Uji random Run Test Pompa 2 saat pompa Mati Runs test for H POMPA 2 Runs above and below K = 33.802 The observed number of runs = 93 The expected number of runs = 90.97 72 observations above K, 22 below P-value = 0.830 Runs test for Q_POMPA 2 Runs above and below K = 575.990 The observed number of runs = 93 The expected number of runs = 83.83 234 observations above K, 50 below P-value = 0.324 Var Pompa mati Pompa 2 mati Pompa 3 mati Pompa 4 mati H P-value = 0.693 P-value = 0.040 P-value = 0.889 Q P-value = 0.209 P-value = 0.349 P-value = 0.28 H 2 P-value = 0.830 P-value = 0.267 P-value = 0.842 Q 2 P-value = 0.324 P-value = 0.349 P-value = 0.469 H 3 P-value = 0.724 P-value = 0.500 P-value = 0.623 Q 3 P-value = 0.404 P-value = 0.72 P-value = 0.238 H 4 P-value = 0.460 P-value = 0.375 P-value = 0.46 Q 4 P-value = 0.25 P-value = 0.095 P-value = 0.847
Uji kenormalan Normality Plot untuk Kombinasi Pompa Mati Percent 99.9 99 95 90 80 70 60 50 40 30 20 0 Probability Plot of H_POMPA 2 Normal Mean 35.39 StDev 2.53 N 384 KS 0.473 P-Value <0.00 Percent 99.9 99 95 90 80 70 60 50 40 30 20 Probability Plot of Q_POMPA 2 Normal Mean 576.0 StDev 36.65 N 384 KS 0.52 P-Value <0.00 5 0 5 0. 0 50 00 50 H_POMPA 2 200 250 0. 450 500 550 600 Q_POMPA 2 650 700 Normality Plot untuk Kombinasi Pompa 2 Mati Probability Plot of H_POMPA Normal Probability Plot of Q_POMPA Normal 99.9 99 95 90 Mean 33.8 StDev 0.2074 N 360 KS 0.25 P-Value <0.00 99.9 99 95 90 Mean 577.9 StDev 37.44 N 360 KS 0.4 P-Value <0.00 Percent 80 70 60 50 40 30 20 0 5 Percent 80 70 60 50 40 30 20 0 5 0. 32.50 32.75 33.00 33.25 H_POMPA 33.50 33.75 34.00 0. 450 500 550 600 Q_POMPA 650 700
Sample Mean Sample StDev 33.4 33.3 33.2 33. 33.0 Analyze Peta Xbar-S untuk H pompa 2 saat pompa mati 0.4 0.3 0.2 0. Process Data LSL 27 Target 30 USL 33 Sample Mean 33.802 Sample N 384 StDev (Within) 0.226987 StDev (O v erall) 0.228376 O bserv ed Performance PPM < LSL 0.00 PPM > USL 6504.67 PPM Total 6504.67 3 3 5 5 7 7 Xbar-S Chart of H_POMPA 2 9 9 3 Sample 3 Sample Process Capability of H_POMPA 2 LSL Target USL 27.0 27.9 28.8 29.7 30.6 3.5 32.4 33.3 Exp. Within Performance PPM < LSL 0.00 PPM > USL 786377.92 PPM Total 786377.92 5 5 7 7 Exp. O v erall Performance PPM < LSL 0.00 PPM > USL 784968.87 PPM Total 784968.87 9 9 2 2 23 23 Within Overall UC L=33.3504 _ X=33.802 LC L=33.000 UC L=0.3465 _ S=0.2232 LC L=0.000 Potential (Within) C apability C p 4.4 C PL 9.08 C PU -0.26 C pk -0.26 C C pk 4.4 O v erall C apability Pp 4.38 PPL 9.02 PPU -0.26 Ppk -0.26 C pm 0.3 Hasil capability pada kombinasi lain: Var Pompa mati cp cpk H 2 4.4-0.26 Q 2 0.55 0.33 H 3 4.87-0.27 Q 3 0.55 0.34 H 4 8.52-0.24 Q 4 0.55 0.36 Pompa 2 mati H 4.9-0.29 Q 0.57 0.36 H 3 5.3-0.23 Q 3 0.44 0.24 H 4 5.45-0.27 Q 4 0.56 0.34 Pompa 3 mati H 5-0.33 Q 0.57 0.36 H 2 5.08-0.3 Q 2 0.54 0.3 H 4 4.65-0.27 Q 4 0.55 0.3 Pompa 4 mati H 4.8-0.33 Q 0.55 0.37 H 2 4.6-0.3 Q 2 0.58 0.35 H 3 4.65-0.32 Q 3 0.52-0.29
Time Series Plot Pompa saat Pompa 3 Mati Time Series Plot Pompa saat Pompa 3 Mati Xbar-S Chart of EFF POMPA 90 80 70 Sample Mean 86 84 82 80 UC L=85.65 _ X=8.720 60 78 LC L=77.826 eff 50 40 30 8 3 5 7 9 3 Sample 5 7 9 2 23 UC L=7.764 20 0 Sample StDev 6 4 _ S=4.939 0 36 72 08 44 80 Index 26 252 288 324 360 2 3 5 7 9 3 Sample 5 7 9 2 23 LC L=2.5 Penyebab kondisi tidak normal pada time Process Capability of EFF POMPA series pompa saat pompa 3 mati terjadi karena terdapat penurunan efisiensi pada titik 206 dengan nilai 4.709. Jika dirujuk ke data harian perusahaan, ditemukan nilai efisiensi Process Data LSL 83 Target 00 USL 00 Sample Mean 8.7204 Sample N 360 StDev (Within) 5.0289 StDev (O v erall) 5.2667 LSL Target USL Within Overall Potential (Within) C apability C p 0.56 C PL -0.08 C PU.2 C pk -0.08 C C pk 0.00 O v erall C apability Pp 0.54 PPL -0.08 PPU.6 Ppk -0.08 C pm 0.00 menurun sebesar 4.709 saat 6 April 20 pukul 0.00. O bserv ed Performance PPM < LSL 577777.78 PPM > USL 0.00 PPM Total 577777.78 72 76 80 Exp. Within Performance PPM < LSL 60044.6 PPM > USL 38.76 PPM Total 600579.92 84 88 92 Exp. O v erall Performance PPM < LSL 595992.92 PPM > USL 259.3 PPM Total 596252.05 96 00
Time Series Plot Pompa 2 saat Pompa 3 Mati Time Series Plot Pompa 2 saat Pompa 3 Mati Xbar-S Chart of EFF POMPA 2 eff 2 90 80 70 60 Sample Mean 85.0 82.5 80.0 77.5 75.0 20 3 5 7 9 3 Sample 5 7 9 2 23 UC L=85.89 _ X=80.73 LC L=75.58 50 40 30 36 72 08 44 80 Index 26 252 288 324 360 Sample StDev 5 0 5 0 3 5 7 9 3 Sample 5 7 9 2 23 UC L=0.28 _ S=6.54 LC L=2.80 Ketidaknormalan time series efisiensi Process Capability of EFF POMPA 2 pompa 2 saat pompa 3 mati disebabkan karena terdapat penurunan efisiensi pada Process Data LSL 83 Target 00 USL 00 Sample Mean 80.739 Sample N 360 StDev (Within) 6.65685 StDev (O v erall) 6.8456 LSL Target USL Within Overall Potential (Within) C apability C p 0.43 C PL -0. C PU 0.96 C pk -0. C C pk 0.00 titik 2, 8 dan 3. Titik 2 dan 8 adalah sama yang terjadi pada 22 Maret 20 pukul 40 50 60 70 80 90 00 O v erall C apability Pp 0.4 PPL -0. PPU 0.94 Ppk -0. C pm 0.00 2.00. Titik 3 terjadi pada 0 April 20 O bserv ed Performance PPM < LSL 555555.56 PPM > USL 0.00 PPM Total 555555.56 Exp. Within Performance PPM < LSL 633344.06 PPM > USL 898.9 PPM Total 635242.97 Exp. O v erall Performance PPM < LSL 629875.79 PPM > USL 2428.73 PPM Total 632304.52 pukul 2.00
Untuk melihat plot nilai efisiensi rata-rata terlampir pada lampiran E, pada tabel 4.4 ditampilkan nilai efisiensi rata-rata untuk pompa yang lainnya Pompa off Nilai Efisiensi rata-rata Pompa Pompa 2 Pompa 3 Pompa 4 Pompa 8.45% 80.74% 83.65% Pompa 2 8.67% 80.% 83.24% Pompa 3 8.72% 80.72% 82.69% Pompa 4 82.08% 8.69% 80.4%
Improve adalah bagaimana cara meningkatkan proses yang ada dengan mengidentifikasi sumber-sumber kegagalan. Berdasarkan cacat-cacat yang tejadi disebabkan karena usia alat yang sudah tua, lebih dari 0 tahun. Untuk pemasangan pompa dan instrument lainnya pada tahun 2006. Semua spesifikasi alat sama untuk merk dan ukurannya. Dengan pompa sentrifugal merk Torishima CDM500. Berdasarkan analisa penurunan efisiensi yang telah dilakukan sebelumnya, improve yang perlu dijalankan perusahaan adalah saat waktu pergantian pompa pada pukul 2.00. Yaitu hal wajib mematikan motor terlebih dulu setelah itu baru menutup katup sisi isap (suction). Yang lainnya adalah pemberian greasing pada bearing motor sebagi penggerak impeller.
Control (C) Pada tahap ini hasil-hasil peningkatan kualitas didokumentasikan dan disebarluaskan, praktek-praktek terbaik yang sukses dalam meningkatkan proses distandarisasikan, prosedur tersebut akan dijadikan pedoman kerja standar (SOP). Sesuai analyze dan improve, maka SOP yang perlu diterapkan adalah jika akan melakukan pergantian pompa, baik itu pompa back up dan pompa utama hal yang paling penting adalah mematikan motor pompa yang akan dimatikan. Kemudian setelah itu baru menutup katup atau valve pompa yang akan dimatikan. Karena perubahan head akan mempengaruhi debit. Pada akhirnya akan berakibat terhadap nilai efisiensi pompa yang dijalankan. Yang kedua adalah melakukan greasing pada bearing motor. Greasing yang teratur akan membuat mesin tetap awet dan tidak gampang panas.
Kesimpulan Dalam tugas akhir ini didapatkan kesimpulan sebagai berikut: Saat pompa mati, pompa 2 mempunyai nilai efisiensi rata-rata 8.45%, pompa 3 bernilai 80.74% dan pompa 4 mempunyai efisiensi rata-rata bernilai 83.65% Saat pompa 2 mati, pompa mempunyai nilai efisiensi rata-rata 8.67%, pompa 3 bernilai 80.% dan pompa 4 mempunyai efisiensi rata-rata 83.24% Pada saat pompa 3 mati, pompa mempunyai nilai efisiensi ratarata 8.72%, pompa 2 efisiensi rata-ratanya bernilai 80.72% dan untuk pompa 4 nilai efisiensi rata-rata yang dimiliki 82.69% Saat pompa 4 mati, pompa mempunyai efisiensi rata-rata bernilai 82.08%, pompa 2 bernilai 8.69% dan pompa 3 mempunyai ratarata efisiensi 80.4%
Saran Untuk meningkatkan efisiensi maka disarankan untuk menerapkan pedoman kerja (SOP) yang telah ditentukan berdasar tahap analyze dan improve. Pedoman kerja tersebut adalah melakukan greasing bearing motor secara teratur dan mematikan motor pompa yang akan di-off-kan, setelah itu baru meneutup katup valve pompa tersebut. Selain itu maintanance sangat perlu dilakukan sebagai usaha dari segi SDM untuk menghasilkan produksi yang memuaskan, selain itu perlu dilakukan pembuatan tabel cek kerusakan untuk operator dan tabel jadwal maintenance untuk teknisi. Semua hal yang disarankan tersebut untuk membantu meningkatkan capabilitas proses dari sistem perusahaan.