PEMODELAN MESIN BUBUT CERDAS TUGAS SARJANA Karya ilmiah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung Oleh Lindung P. Manik 13103019 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
LEMBARAN PENGESAHAN Tugas Sarjana Pemodelan Mesin Bubut Cerdas Oleh Lindung P. Manik 13103019 Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung Disetujui pada Tanggal: Maret 2008 Pembimbing Dr. Ir. Yatna Yuwana Martawirya NIP. 130 935 700
Tugas Sarjana Judul Pemodelan Mesin Bubut Cerdas Lindung P. Manik Program Studi Teknik Mesin 13103019 Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Bandung Abstrak Seiring dengan kemajuan zaman, industri manufaktur menghadapi tuntutan pasar yang semakin dinamis dan persaingan yang semakin ketat. Produksi dengan banyak variasi dan jumlah produk setiap varian yang sedikit sulit dilakukan. Tuntutan yang demikian hanya dapat dipenuhi jika suatu industri menguasai teknologi dan sistem informasi produksi. Sistem Produksi Terdistribusi Mandiri (SPTM) merupakan salah satu sistem manufaktur dimana setiap bagiannya mampu bekerjasama dengan baik. Salah satu mesin perkakas yang terdapat dalam SPTM adalah mesin bubut. Mesin bubut dapat dipergunakan untuk aplikasi yang sangat luas. Untuk itu diperlukan kemampuan yang cukup tinggi untuk menguasai elemen-elemen yang terdapat dalam mesin bubut. Dengan adanya suatu model mesin bubut yang cerdas, maka perencanaaan proses di mesin bubut akan konsisten, seragam, optimum, cepat dan tepat tanpa mengesampingkan kualitas produk. Pemodelan mesin bubut cerdas ini menggunakan metode berorientasi obyek dimana metode ini berusaha untuk membuat model obyek secara natural sesuai dengan sifat sebenarnya. Model mesin bubut cerdas dirancang terdiri atas modul-modul sebagai berikut: pengelolaan data workshop, pengelolaan data mesin perkakas, pengelolaan data pemesinan, dan pengelolaan data kelengkapan perkakas potong. Dengan adanya modul-modul ini diharapkan sistem ini memiliki kecerdasan-kecerdasan sebagai berikut: memiliki fungsi pengelolaan data seperti penambahan, pengubahan, dan penghapusan data; memiliki fungsi pemilihan alternatif tool set; memiliki fungsi pemilihan parameter operasi; dan memiliki fungsi penghitungan ongkos pemesinan.
Final Project Title Smart Lathe Modeling Lindung P. Manik Major Mechanical Engineering 13103019 Faculty of Industrial Technology Institute of Technology Bandung Abstract Manufacturing industries are continuously facing the more and more dynamic market demand also the tighter competition. Job shop production is rather difficult to do. A manufacturing industry must gain the production technology and production information system to survive this condition. Autonomous Distributed Manufacturing System (ADiMS) is one of manufacturing system that can fulfill this condition. One of machine tool in ADiMS is lathe. Lathe can be used for large application. Because of that, it s needed a high skill of person to understand lathe s elements. By a smart lathe model, a lathe process planning will produce a uniform product, faster and in optimum condition, without neglect product quality. These modeling uses object oriented method. This method will make a object become natural appropriate with reality. Smart lathe model consists of four supporting modules. They are workshop data management, machine tool data management, machining data management, and tooling system management. Helped by these modules, this system will have four intelligences. They are: it haves data management function, likes adding data, editing data, and deleting data; it haves tool set alternative selection function; it haves operation parameter selection function; and it haves machining cost calculation function.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena kasih dan karunianya, penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini dengan baik. Tugas sarjana ini tidak akan terwujud tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik dalam bentuk bimbingan, nasehat, dukungan moral, dan doa. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan mendalam kepada: 1. Dr. Ir. Yatna Yuwana Martawirya, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, bantuan, dan segala kemudahan dalam berbagai hal selama mengerjakan tugas sarjana ini. 2. Kedua orang tua penulis, adik, serta seseorang yang telah memberikan dukungan dan doanya kepada penulis. 3. Seluruh mahasiswa Mesin ITB khususnya angkatan 2003. 4. Seluruh staf dan karyawan Laboratorium Teknik Produksi. 5. Kepada semua pihak terkait yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini. Penulis menyadari bahwa dalam laporan tugas sarjana ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan, agar diperoleh hasil yang lebih baik di masa yang akan datang. Harapan terbesar penulis adalah semoga tugas sarjana ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Bandung, Februari 2008 Penulis i
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR...i DAFTAR ISI... ii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL...vii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Tujuan Penelitian... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Manfaat Penelitian... 2 1.5 Metodologi Penelitian... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II KAJIAN PUSTAKA... 5 2.1 Sistem Produksi... 5 2.2 Sistem Produksi Terdistribusi Mandiri... 6 2.3 Proses Pemesinan... 9 2.4 Mesin Bubut... 10 2.5 Material Pahat dan Material Benda Kerja... 13 2.6 Sistem Kelengkapan Perkakas Potong (Tooling System)... 15 2.7 Gaya, Daya, dan Efisiensi Pemotongan... 20 2.8 Ongkos Pemakaian Mesin Perkakas... 22 2.9 Optimisasi Proses Pemesinan... 25 2.10 Pemodelan Berorientasi Obyek... 31 2.11 Java dan MySQL... 35 BAB III PEMODELAN SISTEM... 37
3.1 Modul Pengelolaan Data Workshop... 38 3.2 Modul Pengelolaan Data Mesin Perkakas... 40 3.3 Modul Pengelolaan Data Pemesinan... 43 3.3.1 Pengelolaan Data Material Benda Kerja... 44 3.3.2 Pengelolaan Data Material Pahat... 45 3.3.3 Pengelolaan Data Parameter Pemesinan... 45 3.4 Modul Pengelola Kelengkapan Perkakas Potong... 47 3.4.1 Pengelolaan Data Shank... 47 3.4.2 Pengelolaan Data Ukuran Sisipan... 48 3.4.3 Pengelolaan Data Sisipan dan Pemegang Pahat... 49 3.4.4 Pengelolaan Data Tool Set... 51 3.4.5 Pengelolaan Data Shank Mesin... 54 3.5 Modul SmartLathe... 55 3.5.1 Penghitung Ongkos Pemakaian Mesin Per Menit... 56 3.5.2 Pengelola Proses dan Pemilihan Tool Set... 57 3.5.3 Penghitung Parameter Proses dan Ongkos Pemesinan... 59 BAB IV STUDI KASUS... 61 4.1 Data Workshop... 61 4.2 Data Mesin Perkakas... 63 4.3 Data Pemesinan... 64 4.4 Data Kelengkapan Perkakas Potong... 66 4.5 Model Produk... 68 4.6 Pengoperasian Perangkat Lunak... 70 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 74 5.1 Kesimpulan... 74 5.2 Saran... 74
DAFTAR PUSTAKA... 75
DAFTAR GAMBAR Gambar 2-1 Pengertian Umum Sistem Produksi [1]... 5 Gambar 2-2 Pemodelan SPTM [1]... 9 Gambar 2-3 Proses Turning [3]... 10 Gambar 2-4 Proses Facing [3]... 10 Gambar 2-5 Proses External Grooving [3]... 11 Gambar 2-6 Proses Internal Grooving [3]... 11 Gambar 2-7 Proses Cutting [3]... 11 Gambar 2-8 Proses Drilling [3]... 11 Gambar 2-9 Proses Boring [3]... 11 Gambar 2-10 Proses External Threading [3]... 11 Gambar 2-11 Proses Internal Threading [3]... 11 Gambar 2-12 Mesin Bubut Konvensional [4]... 12 Gambar 2-13 Elemen Dasar Proses Bubut [3]... 13 Gambar 2-14 Grade Material Pahat ISO P Sandvik Coromant [3]... 15 Gambar 2-15 Modular Tooling System [3]... 16 Gambar 2-16 Modular Tooling System Sandvik Coromant [3]... 16 Gambar 2-17 Clamping Unit [3]... 17 Gambar 2-18 Extension dan Reduction [3]... 17 Gambar 2-19 Adaptor [3]... 17 Gambar 2-20 Contoh Turning Cutting Unit Sandvik Coromant [3]... 18 Gambar 2-21 Kodifikasi Sisipan Pahat untuk Proses Turning [3]... 18 Gambar 2-22 Kodifikasi Pemegang Sisipan Pahat untuk Proses Turning [3]... 19 Gambar 2-23 Prosedur Penentuan Kondisi Pemesinan Optimum [2]... 30 Gambar 3-1 Arsitektur Model Mesin Bubut Cerdas... 38 Gambar 3-2 Use-case Diagram Pengelolaan Data Workshop... 38 Gambar 3-3 Class Diagram Pengelolaan Data Workshop... 40 Gambar 3-4 Use-case Diagram Pengelolaan Data Mesin Perkakas... 40 Gambar 3-5 Class Diagram Pengelolaan Data Mesin Perkakas... 43 Gambar 3-6 Hubungan Pengelolaan Mesin Perkakas dengan Modul Lain... 43 Gambar 3-7 Use-case Diagram Pengelolaan Data Pemesinan... 44
Gambar 3-8 Class Diagram Pengelolaan Data Material Benda Kerja... 44 Gambar 3-9 Class Diagram Pengelolaan Data Material Pahat... 45 Gambar 3-10 Class Diagram Pengelolaan Data Parameter Pemesinan... 46 Gambar 3-11 Class Diagram Pengelolaan Data Pemesinan... 46 Gambar 3-12 Hubungan Antar Modul Pengelolaan Data Pemesinan... 47 Gambar 3-13 Use-case Diagram Pengelolaan Kelengkapan Perkakas Potong... 47 Gambar 3-14 Class Diagram Pengelolaan Data Shank... 48 Gambar 3-15 Class Diagram Pengelolaan Data Ukuran Sisipan... 49 Gambar 3-16 Class Diagram Pengelolaan Data Sisipan dan Pemegang Pahat... 51 Gambar 3-17 Class Diagram Pengelolaan Data Tool Set... 53 Gambar 3-18 Class Diagram Pengelolaan Data Shank Mesin... 54 Gambar 3-19 Class Diagram Pengelolaan Kelengkapan Perkakas Potong... 54 Gambar 3-20 Hubungan Antar Pengelola Kelengkapan Perkakas Potong... 55 Gambar 3-21 Use-case Diagram SmartLathe... 56 Gambar 3-22 Class Diagram Penghitung Ongkos Pemakaian Mesin... 57 Gambar 3-23 Hubungan Penghitung Ongkos Mesin dengan Modul Lain... 57 Gambar 3-24 Class Diagram Pengelola Proses dan Pemilihan Tool Set... 59 Gambar 3-25 Hubungan Pengelola Proses dan Tool Set dengan Modul Lain... 59 Gambar 3-26 Class Diagram Penghitung Parameter Proses... 60 Gambar 3-27 Hubungan Penghitung Parameter Proses dengan Modul Lain... 60 Gambar 4-1 Tampilan Utama Perangkat Lunak... 61 Gambar 4-2 Interface Database Workshop... 62 Gambar 4-3 Interface Database Mesin Perkakas... 64 Gambar 4-4 Interface Database Pemesinan... 65 Gambar 4-5 Interface Database Kelengkapan Perkakas Potong... 68 Gambar 4-6 Gambar Teknik Studi Kasus... 69 Gambar 4-7 Urutan Proses Pengerjaan Produk... 69 Gambar 4-8 Tampilan Jendela New Project... 70 Gambar 4-9 Tampilan Jendela Proses Turning... 71 Gambar 4-10 Tampilan Jendela Project Report... 72
DAFTAR TABEL Tabel 2-1 Klasifikasi Material Benda Kerja untuk Standar ISO P [3]... 14 Tabel 2-2 Ekuivalensi Beberapa Parameter Kekasaran Permukaan [2]... 28 Tabel 2-3 Data Pemesinan untuk Material ISO P dan Proses Turning [3]... 29 Tabel 2-4 Rumus Ekuivalen Parameter Proses Bubut Ulir [2]... 31 Tabel 4-1 Data Workshop... 61 Tabel 4-2 Data Overhead Workshop... 62 Tabel 4-3 Data Aset Workshop... 62 Tabel 4-4 Data Mesin Bubut... 63 Tabel 4-5 Data Mesin Perkakas... 63 Tabel 4-6 Data Bahan Habis Mesin LA-TU-ST... 63 Tabel 4-7 Data Pemeliharaan Mesin LA-TU-ST... 64 Tabel 4-8 Data Parameter Operasi Mesin LA-TU-ST... 64 Tabel 4-9 Data Material Benda Kerja... 64 Tabel 4-10 Data Material Pahat... 65 Tabel 4-11 Data Parameter Pemesinan... 65 Tabel 4-12 Data Sisipan Pahat... 66 Tabel 4-13 Data Pemegang Sisipan Pahat... 66 Tabel 4-14 Data Cutting Unit... 67 Tabel 4-15 Data Clamping Unit... 67 Tabel 4-16 Data Extension... 67 Tabel 4-17 Data Adaptor... 68 Tabel 4-18 Data Shank Mesin... 68 Tabel 4-19 Tool Set Terpilih untuk Tiap Proses Pemotongan... 72 Tabel 4-20 Parameter Operasi Pemesinan untuk Tiap Proses Pemotongan... 73 vii