MANUFACTURING SYSTEM

MANUFACTURING SYSTEM

SASARAN
Memahami sistem manufaktur sebagai sistem integral yang menjadi kerangka acuan dalam pendidikan Teknik Industri baik yang terkait dengan aspek struktural, aspek fungsional maupun aspek perancangan dan pengoperasiannya serta permasalahannya yang terkait dengan profesi Teknik Industri

What Does IE Do ?


Materi
•    Concept of Manufacturing System                                      
•    Manufacturing System Design                                            
•    Operation & Management System                                 

CONCEPT OF MANUFACTURING SYSTEM

Sasaran
Memahami manufactring sebagai kerangka acuan dalam pendidikan teknik industri baik aspek struktural maupun fungsionalnya

Materi
•    Manufacturing as a Production System
•    Transformation Process
•    Manufacturing Function
•    Manufacturing Cycle

Manufacture as a Production System


Systemic Aspect
•    Structural Aspect
–     Man, Machine, Material
•    Functional Aspect
–    Man-man, Man-Material, Man-Machine, Feed-back
•    Boundary
•    Environment
–    Stakeholder and Societal
•    Objective
–    Unitary, pluralist, coercive

Factor of Production
»    Man
»    Machine
»    Material
»    Management
»    Modal

Performance Criteria
•    Quality
•    Cost
•    Delivery
•    Flexibility
•    Safety

Competency
»    Technical
»    Managerial
. Cooperation
.  Leadership
.  Adaptive
.  Creative

Structural Aspect


Transformation System
1. Classical
•     Project
•     Job Shop
•     Flow Shop
2. Emerging
•    Variable Production Line
•    Manufacturing Cells
•    FMS
•    CIM

Transformation Process


Product Lay-out
Peletakan Mesin Berdasarkan Atas Urutan Proses Produksi
Berguna untuk sistem produksi massal, untuk memproduksi produk dalam jumlah besar & terstandarisasi atau proses produksi kontinu.


•    Proses pembuatan produk mengikuti aliran yang berbentuk garis di mana bahan baku diproses secara berurutan dari susunan mesin yang telah dipasang.
•    Biaya produksi per unit lebih rendah serta lebih mudah melakukan pengendalian & pengawasan.
•    Untuk menjaga unsur fleksibilitas tata letak didalamnya, maka pengaturan kecepatan aliran proses permesinan akan diatur pada kecepatan yang terendah sehingga apabila dibutuhkan adanya perubahan (desain, jumlah dsb) maka lebih mudah diantisipasi.
•    Semua fasilitas produksi diatur/ditempatkan dalam satu departemen khusus.
•    Diaplikasikan untuk industri skala besar dan proses produksinya berlangsung secara kontinyu.
•    Industri Gula, semen, kertas, perakitan (mobil, elektronik).

Pertimbangan atas dasar Tata Letak Produk :
1.    Produk yang dibuat hanya satu atau beberapa produk  standar.
2.    Produk dibuat dalam jumlah/volume besar untuk jangka waktu relatif lama.
3.    Keseimbangan lintasan produksi lebih baik.
4.    Satu mesin hanya digunakan unt satu macam proses kerja.
5.    Aktivitas inspeksi selama proses produksi relatif sedikit.
6.    Aktivitas MH dari satu SK ke SK yang lain dapat dilaksanakan secara mekanis.

Keuntungan :
1.    MHC rendah sebagai akibat Lay Out disusun berdasarkan urutan operasi, sehingga jarak perpindahan bahan minimum.
2.    Total waktu yang dipergunakan untuk produksi relatif singkat.
3.    Work In Procces jarang terjadi karena lintasan produksi sudah seimbang. Output satu proses langsung dipergunakan sebagai input proses berikutnya.
4.    Tiap unit produksi atau SK memerlukan luas area yang minimal karena tidak diperlukan WIP Storage.
5.    Dalam lini produksi hanya dibutuhkan operator dengan ketrampilan rendah, karena itu, pelatihannya sederhana, singkat & mudah.

Kerugian :
1.    Breakdown dari satu mesin menyebabkan terhentinya seluruh aliran produksi.
2.    Jika terjadi perubahan terhadap desain produk, maka akan merubah aliran produk dan lay out.
3.    Kelancaran proses produksi (kecepatan produksi) akan ditentukan oleh proses mesin yang paling lambat.
4.    Memerlukan investasi mesin tinggi (Special Purpose Machine).
5.    Pengawasan dilakukan secara umum/tidak terspesialisasi.
6.    Diperlukan biaya investasi yang sangat besar, karena mesin yang identik (dengan tingkat utilitas rendah) dibutuhkan sepanjang lini produksi.
7.    Pola kerja monoton sehingga mengakibatkan kebosanan bagi para karyawan.

Process Lay-out
Peletakan Mesin Berdasarkan Atas Kesamaan Jenis Mesin

•    Denaturant dan penempatan mesin/fasilitas produksi yang semacam dalam satu departemen.
•    Semua fasilitas produksi yang memiliki ciri/fungsi kerja yang sama diletakan dalam satu departemen.
•    Diaplikasikan pada industri berskala kecil.
•    Faktor manufaktur dan jasa pelayanan.
•    Process layout dilakukan bila volume produksi kecil & terutama untuk jenis produk yang tidak standar, biasanya berdasarkan order (job shop/job lot).
•    Cirinya : mesin yang sejenis dikelompokkan menjadi 1 departemen.



Pertimbangan :
1.    Produk yang dibuat berbagai macam model/type dan tiap model dibuat dalam jumlah kecil serta jangka waktu yang relatif singkat.
2.    Aktivitas berubah-ubah sehingga studi waktu dan gerak untuk menentukan metode dan waktu standar sulit dilakukan.
3.    Sulit mengatur line balanchng antar operator dan mesin.
4.    Memerlukan pengawasan yang ekstra selama proses operasi.
5.    Satu jenis mesin dapat melakukan berbagai macam produk (General Purpose).
6.    Banyak menggunakan peralatan berat untuk kegiatan MH.
7.    Produktivitas karyawan rendah karena jenis pekerjaan berbeda karakteristiknya

Keuntungan :
1.    Investasi mesin dan fasilitas produksi rendah, karena mesin yang digunakan mesin-mesin type umum (General Purpose).
2.    Jika terjadi breakdown mesin mudah diatasi, yaitu dengan memindahkan ke mesin lain.
3.    Karena ada spesialisasi kerja, aktivitas supervisi lebih baik dan efisien.
4.    Dibutuhkan investasi yg relative lbh rendah

Kerugian :
1.    Karena lintasan produksi lebih panjang, MHC lebih mahal.
2.    Total waktu produksi lebih lama, WIP lebih banyak dijumpai karena waktu operasi sulit diseimbangkan.
3.    Karena diversifikasi produk adalah job order, maka diperlukan operator skill tinggi.

Fix Lay-out
•    Benda Kerja Diam Mesin, Peralatan, Material Dan Karyawan Mendatangi Benda Kerja (Material dan komponen dari produk utama akan ditempatkan pada posisi tetap, sedangkan fasilitas produksi seperti tools, mesin, manusia serta komponen-komponen kecil akan bergerak menuju lokasi material atau komponen produk utama)
•    Diaplikasikan pada industri yang menghasilkan produk-produk skala ukuran besar :  assembling pesawat, galangan kapal dll.


Keuntungan :
1.    Karena posisi material dan komponen produk utama tetap, maka MH dapat dikurangi.
2.    Fleksibilitas kerja tinggi, karena fasilitas produksi dapat diakomodasikan untuk mengantisipasi perubahan dalam rancangan produk.
3.    Dengan lokasi tetap dapat meminimalkan kerusakan material & tidak memerlukan perencanaan & intruksi baru seperti halnya untuk tipe layout lainnya

Kerugian :
1.    Adanya peningkatan frekuensi pemindahan fasilitas produksi atau operator pada saat proses operasi sehingga memerlukan biaya mahal akibat perpindahan tersebut.
2.     Memerlukan operator dengan skill tinggi sehingga dibutuhkan kombinasi tenaga kerja yang ahli & terlatih untuk bekerja secara tim yang membawa akibat biaya tenaga kerja cukup besar.
3.     Membutuhkan space area yang luas untuk peralatan kerja dan WIP.
4.     Memerlukan pengawasan dan koordinasi kerja yang ketat khususnya dalam penjadwalan produksi.
5.    Utilitas peralatan menjadi rendah karena peralatan mungkin ditinggalkan pada suatu lokasi & akan digunakan lagi selang beberapa waktu kemudian sehingga selang waktu tersebut menjadi tidak produktif.

Automated Lay-Out
Berdasarkan Atas Kesamaan Fungsi Dan Kemampuan Proses Produksi

Product Family (Group Tecnology) :
    Tipe tata letak ini pertama kali popular di Inggris yang kemudian digunakan pemakaiannya secara intensif di Amerika Serikat.
    Didasarkan pada pengelompokan produk atau komponen yang akan dibuat.
    Mengelompokkan produk kedalam famili-famili biasanya pada kesamaan urutan proses, berdasarkan kesamaan peralatan yang digunakan.
    Famili-famili produk terbentuk yang sesuai dengan kemiripan atribut, kemudian diproses dalam kelompok-kelompok mesin. Pengelompokkan mesin dikenal dengan sel manufaktur.
    Pada dasarnya merupakan kombinasi dari product lay out dan procces lay out.
    Produk-produk yang tidak identik dikelompokan berdasarkan langkah pemrosesan, bentuk, mesin atau peralatan.  



Keuntungan :
•    Dengan pengelompokan produk sesuai dengan proses pembuatannya, maka pendayagunaan (utilisasi) mesin akan diperoleh secara maksimal.
•    Jarak perpindahan material  lebih pendek sehingga lintasan aliran lebih lancar.
•    Memiliki keuntungan yang bisa diperoleh dari produk lay out dan proses lay out.
•    Umumnya menggunakan mesin-mesin general purpose sehingga investasinya juga lebih rendah.
•    Dapat mengurangi waktu set up, mengurangi ongkos material handling & mengurangi area lantai produksi.
•    Dapat menghilangkan duplikasi & tersedianya informasi produk jika sewaktu-waktu dibutuhkan.

Kerugian :
-    Memerlukan ketrampilan tenaga kerja yang tinggi untuk anggota tim diperlukan ketrampilan yang dapat menangani semua operasi.
-    mengurangi kesempatan penggunaan peralatan yang lebih khusus
-    Memungkinkan terjadinya duplikasi mesin.

Equipment and Physical Layout Characteristics

Project                      Job Shop                 Flow Shop
Size of Facility         Varies                       Small                        Large
Process Flow            Circumference         Num, Pattern           Rigid
Equipment               General                     General                  Specialized
Capital Ints.             Varies                        Low                          High
Capital Add.            Incremental              Small                   Large Chunk
Speed of Process    Varies                       Slow                      Fast
Control                     Worker                   Worker &           Process Design
Tech. Change          Slow                         Average                    Fast

Direct Labor and Work Force Characteristics

Project          Job Shop          Flow Shop
Labor value added           High                  Average             Very Low
Job content scope             Large                Average           Small
Skill level                           High                 Average           Low
Wage rate                          High                 Average           Low
Worker training              V. High                High                 Low

Material and Information Control Characteristics

Project              Job Shop                Flow Shop
Material Requirement       Varies                Unpredictable        Predictable
Vertical Integration            None                   Limited                 Back&Forwd
Inv. Raw Material              None                  Small                      Large
        WIP                            Large                  Large                     Small
     Finished Goods              None                  Small                      High
QC Responsibility            D. Labor            D. labor                      QC Specialist
Prod/Serv, Information     V. High              High                       Low
Scheduling                          Uncertain           Changes                Inflexible

Process Management Characteristic

Project                Job Shop                 Flow Shop
Challenges             Estimating              Lab.Utilization         Avoid Downtime
                                 Sequencing             Debottlenecking        Time Expansion
                                 Pacing                     Learning Curve         Cost Minimizing

Tools                     PERT/                     Load Chart                 Line Balancing
                                  CPM                                                         Optimization









Product/Service and Process Technology Life Cycles

Start-up         Growth               Stable                 Decline
Product/Service           
Volume                               Low              Increasing                  High                    Declining
Variety                              Unique       Inc.Standard              Emergence            High Standard
                                                                                                    Dom. Design 
Process Technology     
Organization                     Project          Small Batch               Line flow             Line flow
                                             Job shop                                       Assembly             Assembly
Innovation                        High              Medium                 Medium               Low
Integration                        Low               Medium                  Medium                  High

Industry                      
Structure                          Small             Consolidation         Few large                Survivor
                                             competitor      and fallout              competitor       
Competitive                     Flexibility     Quality and               Price(cost)              Price(cost)
Priority                                                       Flexibility                Delivery

Variable Production Line
Dedicated High Volume Lines That Are Reconfigured to Permit Some Process Variation and Thus Several Different Products or Service

Manufacturing Cell (MC)
Dedicated Subset of Manufacturing System Designed to Process Part Families or Product Group

Economies of Set-up
Employee Learning
Reduced WIP
Shorter Throughput Time 
Improved Responsiveness to Customer
•    Selular Manufaktur adalah sebuah model untuk desain tempat kerja, & merupakan bagian integral dari sistem manufaktur ramping.
•    Kadang-kadang disebut selular atau produksi sel, lantai pabrik mengatur tenaga kerja menjadi semi-otonom & multi-terampil tim, atau work cell, yang memproduksi produk lengkap atau komponen kompleks.
•    Cell dilatih & dilaksanakan dengan benar lebih fleksibel & responsif daripada produksi massal tradisional, & dapat mengelola proses, cacat, penjadwalan, perawatan peralatan, & masalah manufaktur lebih efisien.




Contoh Manufacturing cell dengan rute pekerjanya.

An example of a cellular manufacturing layout. Each product is manufactured in its own work cell.

Flexible Manufacturing System (FMS)
Integrates and Enhances the Flexibility of Manufacturing Cell Through the Use of Centralized Control Systems


Flexibility Approaching Job Shop With Material Handling Capability of a Flow Lines

•    Sebuah sistem manufaktur fleksibel (FMS) adalah sistem manufaktur di mana ada beberapa jumlah fleksibilitas yang memungkinkan sistem untuk bereaksi dalam kasus perubahan, apakah diprediksi atau tidak dapat diperkirakan.
•    Fleksibilitas dalam manufaktur berarti kemampuan untuk berurusan dengan bagian-bagian campuran sedikit atau sangat, untuk memungkinkan variasi dalam bagian-bagian perakitan dan variasi dalam urutan proses, mengubah volume produksi dan mengubah desain produk tertentu yang diproduksi.
•    Konsep dari “flexible manufacturing systems” (FMSs) mulai muncul pada tahun 1970an. Pergerakan ini mulai timbul dengan adanya keinginan dari perusahaan untuk memiliki fasilitas manufaktur yang dapat dengan cepat dimodifikasi untuk menghadapi perubahan permintaan konsumen yang sangat cepat.
•    Peningkatan elektronik & control computer, yang telah memungkinkan didapatkannya produksi ekonomis yang sangat dramatis untuk ukuran batch kecil sampai menengah.
•    Keuntungan : Lebih cepat, biaya/unit lebih rendah, produktivitas tenaga kerja lebih besar, efisiensi mesin lebih besar, Peningkatan kualitas, Peningkatan sistem keandalan, Pengurangan bagian persediaan, Adaptasi untuk operasi CAD/CAM. lead times lebih pendek.
•    Kerugian : Biaya untuk mengimplementasikan.
•    4 jenis umum dr FMS.
1.    Flexible Modules – Mesin dengan penggantian peralatan secara otomatis, tempat peralatan yang mampu menahan berbagai jenis peralatan & sistem penaikan & penurunan beban benda kerja secara otomatis.
2.    Stand Alone FMS – Biasanya terdiri dari pusat mesin tunggal/mesin bubut CNC. Sistem ini dilengkapi dengan meja putar/korusel otomatis untuk tempat berbagai jenis benda kerja yang berukuran kecil.
3.    Classical FMS – Sistem produksi otomatis untuk memproduksi variasi produk yang tidak terlalu banyak dalam jumlah yang juga tidak terlalu besar. Sistem ini terdiri dari beberapa peralatan mesin, bersama-sama dengan sistem penanganan benda kerja, dikontrol secara otomatis oleh komputer terpusat.
4.    Robotized FMS - = Classical FMS, kecuali robot dalam sistem ini digunakan untuk menangani benda kerja, yang membuat sistem ini menjadi lebih fleksibel. Robot ini juga dikontrol oleh sistem komputer sentral.


A typical FMS systems
  Training FMS with learning robot SCORBOT-ER 4u, workbench CNC Mill and CNC Lathe
  CNC machine, Sistem CNC kecil dalam pabrik yang menggunakan FMS

Computer Integrated Manufacturing (CIM)
Application of a computer system to link several separated information systems and technologies at different functional level

Simplify, Automate and Integrate

-    Computer-integrated manufacturing (CIM) adalah pendekatan manufaktur menggunakan komputer untuk mengontrol seluruh proses produksi.
-    Integrasi ini memungkinkan proses individu untuk bertukar informasi dengan 1 sama lain dan melakukan tindakan.
-    Melalui integrasi komputer, manufaktur dapat lebih cepat dan kurang rawan kesalahan, meskipun keuntungan utama adalah kemampuan untuk menciptakan proses manufaktur otomatis.
-    Biasanya CIM bergantung pada loop tertutup proses kontrol, berdasarkan real-time Input dari sensor. Hal ini juga dikenal sebagai desain yang fleksibel dan manufaktur.
  Manufacturing Systems Integration Program, NIST 2008.



Stage Toward A CIM


Manufacturing Function


Marketing
•    Need Identification
•    Type of Product/Service
•    Customer
•    Specification
•    Purchasing Power
•    Volume
•    Distribution Channel
•    Product/Service Delivery
•    Marketing Mix

Engineering
Design Product’s Blue Print According To Customer’s Demand


•    Product Design
•    Process Planning
•    Product Planning
•    Method Engineering
Fabrication
Make Product According to the Blue Print From  Engineering

Production Control
Process Control
Quality Control
Facilities Control

Production Management
Support Manufacturing In Order To Fulfill the Customer’s Demand


•    Production Planning And Control
•    Inventory Control


Manufacturing Cycle