Pengembangan Metode Perancangan dan Modifikasi Fixture dengan Pendekatan Varian pada Modular Fixture Berbasis Dowelpin

1、pengembangan metode perancangan dan modifikasi fixture dengan pendekatan varian pada modular fixture berbasis dowel-pin munajat tri nugroho1), anas maruf2) 1)jurusan teknik industri universitas muhammadiyah surakarta jl. a. yani po box 1 pabelan kartasura surakarta 57162 email : 2)laboratorium siste

2、m produksi, departemen teknik industri institut teknologi bandung jl. ganesha 10 bandung 40132 abstrak penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan metode perancangan fixture dengan pendekatan varian yang bersifat komprehensif, yang terdiri atas pemilihan dan modifikasi rancangan fixture. metode yan

3、g dikembangkan meliputi: ekstraksi drawing 3d benda kerja, pemilihan kandidat rancangan dari basis data, penghitungan tingkat kemiripan, pengujian fisibilitas rancangan fixture, modifikasi rancangan fixture dan perakitan komponen fixture. metode pemilihan rancangan fixture dilakukan dengan cara memb

4、andingkan peta fitur benda kerja yang dibuat dengan peta fitur kandidat rancangan yang tersimpan dalam basis data. proses modifikasi kandidat rancangan fixture, dilakukan dengan mengubah komponen fixture yang digunakan atau dengan melakukan pengubahan koordinat lokator atau klem yang tidak fisibel.

5、basis data yang dikembangkan terdiri atas basis data benda kerja, basis data rancangan fixture dan basis data komponen- komponen hasil implementasi yang dilakukan memperlihatkan metode yang dikembangkan mampu menghasilkan solusi rancangan fixture yang fisibel dalam bentuk drawing 3d dan urutan perak

6、itan komponen fixture, sehingga memudahkan seorang perencana untuk merancang fixture dan dapat mengurangi ketergantungan kepada perencana fixture yang berpengalaman. kata kunci : perancangan - modular fixture - pendekatan varian - peta fitur pendahuluan perencanaan proses (process planning) dilakuka

7、n untuk menerjemahkan informasi rancangan produk ke dalam tahapan manufaktur (chang, 1998; zeid, 1991). pengembangan computer aided process planning (capp) dimaksudkan untuk menjembatani kesenjangan yang terjadi antara computer aided design (cad) dengan computer aided manufacturing (cam) (xu, 2000;

8、chang, 1998). perancangan fixture merupakan salah satu tahapan yang harus dilakukan dalam perencanaan proses (xu, 2000; chang, 1998). namun sebagian besar penelitian dalam capp mengabaikan pengaruh perancangan fixture terhadap rancangan produk dan perencanaan proses (bi, 2001). padahal fixture memeg

9、ang peranan yang sangat penting untuk melakukan proses permesinan. perkembangan fixture pada awalnya terbagi menjadi dedicated fixture dan general-purpose fixture, namun selanjutnya berkembang pula modular fixture dan hybrid fixture. dalam industri manufaktur berbasis pesanan (make to order), penggu

10、naan flexible fixture dalam proses manufaktur menjadi sebuah alternatif untuk mengurangi waktu setup yang dibutuhkan untuk mempersiapkan proses permesinan yang akan dilakukan. berdasarkan fleksibilitasnya, fixture dapat dibagi menjadi 2, yaitu modular fixture dan dedicated fixture. modular fixture m

11、emiliki kelebihan antara lain : lebih cepat dalam pembuatan kontruksi fixture, dapat dipakai ulang setelah dilepas, lebih adaptif terhadap perubahan dan dapat digunakan secara luas (nee, 1998). modular fixture system yang tersedia di pasaran terdiri dari 2 sistem yaitu : t- slot system dan dowel-pin

12、 system, seperti terlihat pada gambar 1. dari kedua sistem tersebut, dowel-pin system memiliki lebih banyak kelebihan dan lebih banyak digunakan oleh industri manufaktur. kelebihannya antara lain : lebih kaku, lebih murah, lebih cepat perancangannya dan tidak memerlukan keahlian yang tinggi (hoffman

13、, 1996; rong rong balasubramanian, 1999). hal ini, menyebabkan masih diperlukan peran perencana fixture yang sudah berpengalaman untuk melakukan modifikasi desain fixture yang sudah diperoleh. pengembangan metode metode pemilihan rancangan fixture didasarkan pada tingkat kemiripan (similarity index)

14、 rancangan benda kerja yang baru dibandingkan dengan rancangan benda kerja yang ada dalam basis data. prinsip dasar yang digunakan dalam pemilihan rancangan ini adalah rancangan benda kerja yang mirip akan memiliki rancangan fixture yang mirip jika dikerjakan dengan jenis mesin yang sama. tingkat ke

15、miripan satu rancangan fixture dengan rancangan fixture yang lain, ditentukan dengan membandingkan rancangan benda kerja yang baru dibuat dengan rancangan benda kerja yang pernah dibuat sebelumnya. metode pemilihan dan modifikasi rancangan fixture yang dikembangkan berdasarkan sistem modular fixture

16、 berbasis dowel-pin dari carr lane manufacturing. metode yang dikembang-kan bersifat heuristik, karena tidak semua titik ditentukan nilainya untuk membuat peta fitur. langkah-langkah yang dilakukan untuk merancang modular fixture berbasis dowel-pin dengan pendekatan varian adalah sebagai berikut: ga

17、mbar 2: langkah-langkah metode perancangan fixture yang dikembangkan 1.ekstraksi gambar benda kerja 3d. proses ekstraksi gambar dilakukan untuk memperoleh data-data fitur benda kerja dan mengolah data-data fitur menjadi menjadi peta fitur (feature map) untuk setiap permukaan benda kerja, yang direpr

18、esentasikan dengan nilai 1 untuk area permukaan yang ada fiturnya, dan nilai 0 untuk area yang tidak ada fiturnya, seperti contoh di bawah ini, dan direpresentasikan menjadi fij ij s s i i j j ij k 11 f11f21fi1 f1j-1f2j-1fij-1 f1jf2jfij . . . . . gambar 3 : peta fitur pada sebuah permukaan benda ker

19、ja. 2.pemilihan kandidat rancangan pemilihan kandidat rancangan dilakukan dengan mencari rancangan benda kerja dari basis data benda kerja yang menggunakan plat dasar yang memiliki jarak antar lubang (d) yang sama dengan benda kerja yang dibuat dan memiliki dimensi panjang (l), lebar (w) dan tinggi

20、(h) pada rentang tertentu. 3.perhitungan tingkat kemiripan (similarity index) terlebih dahulu menentukan sij, yaitu akan bernilai 1 jika fij benda kerja baru = fij benda kerja lama, dan bernilai 0 jika fij benda kerja baru fij benda kerja lama. kemudian dilakukan perhitungan tingkat kemiripan (simil

21、arity index) kandidat (sk) pada permukaan yang akan dilakukan pemesinan. . (1) dimana : i : jumlah kolom peta fitur j : jumlah baris peta fitur 4.pengurutan tingkat kemiripan urutkan kandidat rancangan berdasarkan tingkat kemiripan yang sudah dihitung dari tingkat kemiripan terbesar ke tingkat kemir

22、ipan terkecil. selanjutnya pilih kandidat rancangan yang memiliki tingkat kemiripan (similarity index) terbesar untuk diuji fisibilitasnya. 5.pengujian fisibilitas pengujian fisibilitas dimaksudkan untuk mengetahui terjadi atau tidak interferensi antara pahat dengan komponen fixture pada saat proses

23、 pemesinan dilakukan. pengujian fisibilitas dilakukan terhadap lokator primer, lokator sekunder, lokator tersier dan klem. 6.modifikasi rancangan fixture lakukan modifikasi pada lokator primer, lokator sekunder, lokator tersier dan klem. 7.pemilihan komponen fixture pemilihan komponen lokator dan at

24、au riser block dan atau height shims untuk lokator primer. 8.pengujian fisibilitas rancangan fixture hasil modifikasi langkah ini hanya dilakukan jika kita melakukan modifikasi terhadap rancangan fixture. lakukan uji fisibilitas lagi, jika semuanya fisibel maka gunakan rancangan fixture benda kerja

25、tersebut untuk rancangan benda kerja baru dan simpan dalam basis data rancangan fixture. jika tidak fisibel maka pilih kandidat berikutnya, ulangi langkah 5 sampai 8 sampai diperoleh rancangan fixture yang fisibel atau sampai keseluruhan kandidat sudah diuji. 9.perakitan komponen fixture perakitan k

26、omponen fixture meliputi perakitan lokator, klem dan asesorisnya ke plat dasar modular fixture berbasis dowel-pin dengan menggunakan komponen pengencang. perakitan komponen dilakukan secara berurutan dari plat dasar, komponen lokator primer dan asesorisnya, lokator sekunder dan tersier beserta aseso

27、risnya, benda kerja dan yang terakhir adalah klem beserta asesorisnya. hasil dan pembahasan hasil perancangan metode perancangan fixture dengan pendekatan varian, selanjutnya diimplementasikan ke dalam perangkat lunak. perancangan perangkat lunak dijalankan pada lingkungan solidworks 2004, dengan me

28、nggunakan visual basic for application dan visual basic 6.0 sebagai bahasa pemrograman dan microsoft access 2003 sebagai pembuat basis data. tampilan modul dan hasil implementasi perangkat lunak dapat dilihat pada gambar 5 sebelum dilakukan uji coba, terlebih dahulu dilakukan persiapan, terutama unt

29、uk mengisi basis data dan merancang modular fixture benda kerja sebelumnya yang akan dijadikan dasar perancangan modular fixture benda kerja yang baru. setelah persiapan selesai, kemudian dilakukan uji coba perancangan dengan benda kerja nyata. benda kerja yang dijadikan contoh pengujian memiliki di

30、mensi l x w x h sebesar 34 mm x 25 mm x 31 mm. karena benda kerja terlalu kecil, dibuat ukuran berbeda dengan skala 1:6, sehingga benda kerja yang akan digunakan untuk melakukan uji coba memiliki dimensi l x w x h sebesar 204 mm x 150 mm x 186 mm, seperti terlihat pada gambar 4 di bawah ini: gambar

31、4 : gambar benda kerja yang akan dirancang fixture-nya hasil implementasi menggunakan benda kerja uji, diperoleh tingkat kemiripan 0.733. hasil pengujian fisibilitas memperlihatkan bahwa lokator primer 3 tidak fisibel dan harus dilakukan modifikasi. modifikasi yang dilakukan adalah dengan mengganti

32、screw rest pads, menambahkan sebuah riser block beserta 2 komponen screw (socket-head cap screw) dan menambahkan 9 height shims. adapun hasil perancangan terlihat pada gambar dan kebutuhan serta urutan perakitan terlihat pada tabel 1. gambar 5: tampilan hasil akhir perancangan modular fixture untuk

33、benda kerja uji. tabel : daftar kebutuhan komponen dan urutan perakitannya untuk rancangan fixture benda uji. nonama komponenpart no 1 baseplate cl-mf40-0111 2-3 screwrestpads1 cl-mf40-4805 4 riserblock3 cl-mf40-1414 5-6 screwriserblock3 cl-1-2- 13x250-shcs 7-15 heightshims3 cl-mf40-7125 16 screwres

34、tpads3 cl-mf40-4808 17 angleplate1 cl-mf40-0512 18-19 locatingscrew1 cl-mf40-4302 20 screwrestpads4 cl-mf40-4805 21 angleplate2 cl-mf40-0512 22-23 locatingscrew2 cl-mf40-4302 24 screwrestpads5 cl-mf40-4805 25 angleplate3 cl-mf40-0512 26-27 locatingscrew3 cl-mf40-4302 28 screwrestpads6 cl-mf40-4805 2

35、9 benda kerja benda uji 30 highriseclamp1 cl-mf40-2301 31screwhighriseclamp1 cl-mf40-4311 32 highriseclamp2 cl-mf40-2302 33screwhighriseclamp2 cl-mf40-4311 34 adaptorbase cl-mf40-1901 35 screwadaptorbase cl-mf40-4311 36 clampstud cl-1-2- 13x400-stud 37 clamprest cl-4-cr 38 clampspring cl-9-spg 39 fl

36、atwasher cl-2-fw 40 clampstrap cl-8-cs 41 sphernutwasher cl-3-snw perhitungan tingkat kemiripan dengan menggunakan nilai d yang berbeda menghasilkan peta fitur yang berbeda. peta fitur dengan jumlah baris peta fitur dan jumlah kolom peta fitur yang berbeda menyebabkan hasil perhitungan kemiripannya

37、juga berbeda. metode perhitungan tingkat kemiripan tidak memperhatikan jenis fitur maupun dimensi fitur yang ada pada permukaan yang dibandingkan. untuk kasus dimana pahat dan parameter pemesinan berbeda secara signifikan, maka metode ini sebaiknya tidak digunakan karena metode ini menggunakan keten

38、tuan bahwa gaya yang bekerja pada benda kerja tidak berbeda secara signifikan dengan benda kerja yang lain. metode modifikasi rancangan fixture yang dikembangkan dapat digunakan memperoleh solusi dengan cepat. metode modifikasi ini memprioritaskan modifikasi dengan melakukan pengubahan komponen fixt

39、ure dibandingkan dengan mengubah koordinat lokator atau klem yang tidak fisibel. pemilihan komponen fixture yang sesuai mempertimbangkan beberapa dimensi dari komponen fixture serta dimensi dari fitur yang bersesuaian dengan koordinat lokator atau klem. dimensi komponen fixture sangat menentukan dip

40、eroleh atau tidaknya komponen yang sesuai, dimana hal ini akan berpengaruh terhadap kemampuan dari fixture yang dibuat. perangkat lunak yang dikembangkan memiliki keterbatasan utama karena belum mampu membaca fitur benda kerja dari gambar benda kerja yang tidak dibuat mengunakan perangkat lunak yang

41、 dikembangkan. selain itu belum semua komponen yang ada dalam modular fixture sistem carr lane dimasukkan dalam basis data komponen. dengan adanya basis data yang dapat di-update secara kontinyu dan penambahan data secara otomatis, menjadikan metode dan perangkat lunak yang dikembangkan menjadi flek

42、sibel. kesimpulan penelitian ini telah berhasil mengembangkan metode perancangan modular fixture dengan pendekatan varian, untuk jenis dowel-pin based modular fixture, dengan dilengkapi metode untuk melakukan modifikasi rancangan fixture yang sudah ada. metode yang dikembangkan sudah dapat diimpleme

43、ntasikan dengan perangkat lunak, namun masih dilakukan untuk pemakaian yang terbatas. daftar pustaka _, 2002, component parts of jigs and fixtures (catalog on cdrom), fifth edition, carr lane manufacturing co, st. louis, missouri. balasubramanian, s., 1999, fixture-based design similarity measures f

44、or variant fixture, master thesis, faculty of graduate school, university of maryland. bi, z. m., dan w. j. zhang, 2001, flexible fixture design and automation : review, issues and future direction, international journal of production research, volume 39 no 13 pp 2867 2894. chang, t.c., richard a. w

45、ysk, hsu-pin wang, 1998, computer aided manufacturing, second edition, prentice hall, new jersey. hermann, jeffrey w., s. balasubramanian & gurdip singh, 2000, defining specialized design similarity measure, international journal of production research vol. 38 no. 15 pp 3603 3621. hu, w. & y. rong, 2000, a fast interference checking algorithm for automated fixture