YEPE Kuliah Pengantar Rekayasa dan Desain 1 2016 F

  

Pengantar

Rekayasa dan Desain-1

Pengantar

Rekayasa dan Desain-1

  

Yuliman Purwanto

2016

Yuliman Purwanto

2016 Silabi

Silabi

  

1. Rekayasa ( engineering) dan insinyur (engineer)

  2. Aspek-aspek dalam rekayasa

  3. Jenis-jenis disiplin rekayasa

  4. Analisis rekayasa

  5. Problem solving

  6. Konversi dan konservasi energi

  7. Desain rekayasa

  8. Langkah-langkah dalam desain Engineering Design

  Desain Rekayasa Desain Rekayasa

  Desain rekayasa : aktivitas yang dilakukan untuk mengada-

• kan dan mendefinisikan solusi-solusi untuk masalah yang

  belum dipecahkan sebelumnya, atau solusi baru untuk

  masalah-masalah yang telah dipecahkan sebelumnya dengan cara yang berbeda .

  Perancang rekayasa menggunakan kemampuan intelektual

• untuk mengaplikasikan pengetahuan ilmiah dan memastikan bahwa produk memenuhi kebutuhan yang telah disepakati dan spesifikasi desain produk serta memungkinkan proses manufaktur dengan metode yang optimum . Aktivitas desain belum lengkap sampai produk yang
• dihasilkan dalam penggunaannya memberikan kinerja yang bisa diterima serta dengan metode pembuangan yang diidentifikasi secara jelas.

  Kenneth S. Hurst, 1999 Karakteristik Desain Rekayasa

Karakteristik Desain Rekayasa

  Lintas Disiplin ( Trans-Diciplinary )

• Sangat Kompleks ( Highly Complex )
• Iteratif ( Iterative )
• Kebanyakan desain rekayasa merupakan hasil karya dari
• suatu tim lintas disiplin di mana perbedaan antara disiplin-disiplin yang bersifat konvensional, seperti

  mesin, kelistrikan, elektronika, sipil, dan bahkan kimia

  menjadi kabur. Bidang-bidang spesialisasi yang relatif baru, seperti
• teknik kendali ( ) dan teknik

  control engineering perangkat lunak ( software engineering ) harus ditambahkan ke dalam daftar. Lintas Disiplin

Lintas Disiplin

  Contoh : kendaraan bermotor beberapa waktu lalu

• merupakan bagian utama dari pekerjaan para insinyur

  mesin ( mechanical engineers ). Adanya perkembangan baru , misalnya sistem manajemen
• mesin yang kompleks, Anti-lock Braking System (ABS),

  Active Suspension System, Four-Wheel Steering, Air

  Bags, Automatic Seat Belts Tensioning, maka diperlukan masukan dari banyak insinyur .

  Pemilihan teknologi untuk tiap-tiap bagian desain yang

• benar-benar integral telah menjadi penentu utama keberhasilan suatu produk.

  Contoh kasus : desain ABS pada mobil

Contoh kasus : desain ABS pada mobil

  Dulu, karena desain mobil tradisional adalah bagian dari

• pekerjaan insinyur mesin, desain ABS pertama yang diperkenalkan adalah murni bersifat mekanis.

  Walaupun unjuk kerja dari sistem ABS awal dianggap

• cukup pada tahap awal, pada akhirnya unjuk kerja mereka telah mulai digantikan oleh sistem terintegrasi

  yang meliputi perangkat lunak, teknologi mekanik dan

  elektronik.

  Sistem mekanis murni tidak dapat mengimbangi unjuk

• kerja yang dapat dicapai oleh desain terintegrasi.

Karakteristik Personal Insinyur Desain

  Karakteristik Personal Insinyur Desain

• Kemampuan untuk mengidentifikasi masalah.
• Kemampuan untuk menyederhanakan masalah.
• Keahlian kreatif .
• Pengetahun teknis .
• Memiliki sense of urgency .
• Keahlian analitis .
• Kemampuan untuk mengemukakan pendapat/memberikan pertimbangan secara cermat ( sound judgment ).
• Kemampuan untuk mengambil keputusan ( decisiveness ).
• Keterbukaan pikiran .
• Kemampuan berkomunikasi .
• Keterampilan bernegosiasi .
• Keterampilan menyelia ( supervisory skills )

  8 Langkah Desain Rekayasa

  8 Langkah Desain Rekayasa

  1. Mendefinisikan masalah

  2. Membangkitkan konsep

  alternatif

  3. Mengevaluasi dan memilih

  konsep yang tepat

  4. Merinci rancangan

  5. Mempertahankan desain

  6. Manufaktur dan pengujian

  7. Mengevaluasi kierja

  8. Menyiapkan laporan desain

  Langkah-1 : Mendefinisikan Masalah Langkah-1 : Mendefinisikan Masalah

  Proses desain dimulai ketika pelanggan (individu, organisasi,

• atau masyarakat) mengungkapkan kebutuhan jasa seorang insinyur. Kebanyakan pelanggan bukanlah insinyur dan oleh karenanya
• menyerahkan pada insinyur untuk menerjemahkan kebutuhan pelanggan dalam hal rekayasa . Hasilnya dikemas dalam bentuk definisi masalah dan daftar
• spesifikasi : Definisi masalah : menyatakan tujuan desain dalam beberapa
• kalimat ringkas yang jelas.

  Kegagalan dalam mengidentifikasi, memahami, dan mem-

• validasi kebutuhan sebelum merancang, adalah penyebab paling sering dari kegagalan seluruh proses desain . Pernyataan dari pelanggan tentang kebutuhannya

  Contoh : Saat jam kuliah lift di Gedung B selalu terjadi

• antrean panjang. Mahasiswa merasa tidak nyaman dan melakukan komplain.

  

Definisi masalah : membangun lift baru  apakah ini

   definisi masalah yang tepat ? Ternyata tidak karena sangat sulit untuk membangun lift baru karena ketiadaan ruang, dan lift baru belum tentu membuat mahasiswa nyaman. Definisi masalah yang diperbaiki : membuat nyaman

   mahasiswa dalam menunggu antrean  apa yang bisa membuat mahasiswa merasa nyaman ?

  

Daftar Spesifikasi : meliputi baik karakteristik desain

• “kebutuhan ( demand , D)" yang harus ada untuk desain dan karakteristik desain “keinginan ( wish , W)" yang mungkin tidak penting untuk desain.
• o

  Kategori spesifikasi :

  Kinerja o Geometri o Bahan o Energi o Waktu o Biaya

Contoh

  Contoh

• Soal : Buat desain dan bangun sistem pertandingan mobil tamiya dengan remote control.
• Daftar spesifikasi “D”:
• Biaya harus kurang dari Rp. 5 juta.
• Harus bisa dipicu dari jarak jauh.
• Total jumlah kendali radio kontrol 8.
• Seluruh perangkat harus membentuk satu kesatuan.
• Harus portabel.
• Desain harus lulus review keselamatan.
• Langkah pertama adalah mengorganisasikan “D” di setiap pos.
• Kemudian, menggunakan spesifikasi di atas, merumuskan spesifikasi “D” tambahan atau bahkan “W”.
• Hasilnya :

  Kinerja :

• D – Mobil harus bisa ditriger dari jarak jauh ( remote)
• D – Pengemudi/pembalap harus bisa mengendalikan
• mobilnya pada kisaran jarak antara 5 ~ 10 meter. _o D - Harus bisa beroperasi pada tanjakan hingga 45 .
• W – Harus memiliki sistem peringatan jika terjadi
• tabrakan frekuensi sinyal kendali.

  Geometri :

• D - Total jumlah radio kontrol adalah 8.
• D - Seluruh perangkat harus membentuk satu kesatuan.
• D – Harus portabel.
• Bahan :
• _o

  W – Harus tahan cuaca (termasuk hujan) dalam kisaran

• suhu antara 20 – 30 C.
• Waktu :

• D – Harus bisa dirancang dan dimanufaktur dalam waktu 10 minggu.
• Biaya :
• D – Biaya tidak melibihi Rp. 5 juta.
• Manufaktur :
• D - Harus diproduksi dengan menggunakan alat yang tersedia di toko mesin.
• D - Harus diproduksi dengan keterampilan yang dimiliki tim.
• W – Diproduksi dengan desain yang up to date.
• Standar :
• D - Radio harus mematuhi peraturan perundangan.

Keamanan :

• D - Desain harus lulus review keselamatan.
• Transportasi :
• D - Harus portabel.
• W - Harus muat di mobil atau truk kecil (untuk memudah-
• kan transportasi ke lapangan).

  Ergonomi :

• D – Seluruh bagian sistem harus mengikuti kaidah
• ergonomi.

  

Langkah-2 : Membangkitkan Konsep Alternatif

Langkah-2 : Membangkitkan Konsep Alternatif

  Representasi dari konsep, biasanya dalam bentuk sketsa ,

• berisi informasi yang cukup untuk memahami bagaimana konsep bekerja tetapi tidak dalam bentuk rinci. Diusulkan beberapa alternatif dengan cara yang berbeda-
• beda. Perbedaan harus melampaui penampilan atau dimensi .  setidaknya ada 3 konsep fundamental berbeda.

  Aspek pembangkitan konsep : brainstorming, sketsa konsep,

• strategi berbasis penelitian, dan dekomposisi fungsional.

  Brainstorming (curah pendapat) : mengeluarkan ide-ide

• kreativ yang mungkin pernah ada (dahulu) atau baru dimunculkan sekarang  Pendekatan yang paling umum untuk menghasilkan ide-ide adalah dengan brainstorming. Brainstorming tidak boleh dikritik
•  agar tidak ada rasa

  Hanya ketika acara curah pendapat telah selesai, tim harus

• menghilangkan konsep yang tidak layak, tidak sah, atau tidak berbeda secara mendasar. Setelah proses menyiangi ini, setidaknya ada 3 konsep yang
>dipilih  bila tidak, dilakukan brainstorming lebih lanjut. Contoh berikut menggambarkan langkah ini :

• Tidak cocok :

  Contoh : brainstorming pembuatan tongkat bisbol jenis baru

• E : karena tidak akan
• kompetitif. I : karena terlalu sulit
• untuk diperoleh di alam.

  Tidak legal: F, G, H, dan J.

• Secara fundamental tidak
• berbeda satu sama lain : C and D karena bentuk dasarnya sama, hanya dimensinya yang berbeda. Maka alternatif yang bisa
• dipilih : konsep A, B, dan C.

Sketsa Konsep

Sketsa : lukisan kasar tentang konsep  tanpa rincian

• Sketsa (handsketching) dilakukan dengan gaya bebas

• dan cepat , tanpa mempertimbangkan kerapian atau kejelasan visual  cukup menggunakan garis sederhana yang bisa dimengerti orang lain. Sketsa juga merupakan sarana untuk menyimpan ide-ide
• dan brainstorming lain. Kemudian dalam tahap dokumentasi , sketsa konsep
• digambar ulang secara rapi dan diberi label untuk memfasilitasi komunikasi dengan anggota tim dan sponsor proyek.

  Hasilnya adalah satu atau lebih sketsa yang disiapkan dengan

• pedoman berikut: Bisa berupa lukisan tangan atau menggunakan komputer.
• Tanpa dimensi. Ingat, ini bukan gambar rinci.
• Jika gambar sketsa-tangan, ada label tulisan tangan.
• Jika diperlukan, bisa membuat beberapa sketsa dari
• beberapa sudut pandang dan/atau close-up untuk menggambarkan bagaimana desain akan bekerja.
• Contoh : sketsa konsep R/C kapal tank catamaran

• Contoh : sketsa konsep R/C helikopter pembersih ranjau

Langkah-3 : Evaluasi alternatif dan pemilihan konsep

  Langkah-3 : Evaluasi alternatif dan pemilihan konsep

• Pertimbangan yang bisa dilakukan : 1. Meminimalkan konten informasi dari desain.

  2. Menjaga kebebasan dari fungsi-fungsi yang dibutuhkan.

  3. Desain untuk kemudahan manufaktur.

  4. Desain untuk ketahanan.

  5. Desain untuk kemampuan penyesuaian.

  6. Matriks keputusan ( decision matrix)

  7. Evaluasi semua alternatif

• Dalam pemilihan di antara alternatif konsep yang dianggap baik seringkali pilihan bisa sesara unik dilakukan menggunakan

  informasi yang paling sedikit .  prinsip keep it simple, stupid (KISS).

• Minimalisasi : jumlah bagian, jumlah jenis yang berbeda.

  Matriks keputusan Matriks keputusan

  W = _n bobot N = jumlah kriteria evaluasi

Langkah-4 : Desain Rinci

  Langkah-4 : Desain Rinci

• Tujuan : menentukan rincian desain sehingga bisa diproduksi.

• Rincian : dimensi, komposisi bahan, metode yang digunakan.

• Keputusan untuk membuat desain rinci dipandu oleh analisis,

  eksperimen, dan model untuk mengurangi risiko kesalahan.
• Hasil akhir didokumentasikan dalam bentuk gambar rinci .
• Yang dilakukan :

  1. Analisis : merujuk pada aplikasi model matematis untuk memprediksi kinerja.

  2. Eksperimen : untuk menurunkan risiko kesalahan.

  3. Pemodelan : untuk memeriksa kompatibilitas geometris, membangun dimensi kunci dari bagian yang bergerak, dan untuk memvisualisasikan gerak keseluruhan.

  4. Gambar rinci .

  

Gambar Rinci

Gambar Rinci

  Langkah-5 : Mempertahankan Desain

Langkah-5 : Mempertahankan Desain

  Insinyur perancang harus meyakinkan pelanggan bahwa desain

• adalah sebanding dengan nilai uang dan waktu yang dikeluarkan oleh tenaga ahli. Di sini, insinyur harus mampu menjelaskan dengan baik dan

• mempertahankan desainnya dari semua “serangan” pelanggan

  atau sponsor.

  Gunakan presentasi untuk memaparkan desain  12-15 slide.

• Hasil yang diharapkan dari proses ini adalah persetujuan dari
• pelanggan atau sponsor. Jika desain disetujui secara bulat maka dilakukan langkah
• selanjutnya. Jika ada usulan perubahan maka harus kembali ke langkah-
• langkah sebelumnya.

  Langkah-6 : Manufaktur dan Pengujian Langkah-6 : Manufaktur dan Pengujian

• Manufaktur dimulai setelah desain rinci telah disetujui .

• Selama proses manufaktur, bisa saja terjadi modifikasi mesin

  untuk menyesuaikan dengan desain.

• Manufaktur dan pengujian mungkin cenderung akan memakan

  waktu lebih lama dari yang direncanakan  bisa 3-5 kali lebih

  lama.
• Strategi manufaktur dan pengujian :
• Membicarakan semua rincian desain dengan operator mesin . Bisa jadi operator akan memberikan masukan tentang desain yang akan dikerjakan.
• Jangan menunda pengerjaan.
• Usahakan membagi tugas dengan tim lain sehingga pekerjaan bisa dilakukan secara paralel.
Langkah-7 : Evaluasi Kinerja

Langkah-7 : Evaluasi Kinerja Setelah desain dibuat, harus dilakukan evaluasi kinerja

• Pengujian kinerja dilakukan untuk setiap bagian dari desain

• untuk memverifikasi apakah sudah memenuhi spesifikasi

  kebutuhan yang didefinisikan. Selanjutnya dilakukan pengujian secara lengkap dari
• keseluruhan desain.

  Langkah-8 : Laporan Desain Langkah-8 : Laporan Desain

  

Laporan desain mendokumentasikan desain akhir .  langkah

• terakhir dalam proses desain.

  Tujuan : memungkinkan seseorang yang tak ahli dengan desain

• bisa memahami cara kerjanya, mengevaluasinya, dan memungkin untuk mereproduksinya. Penulisan hendaknya : Ringkas.
• Setiap paragraf dimulai dengan kalimat yang mengekspresi-
• kan tema atau kesimpulan dari seluruh paragraf.

  Pembaca harus mendapatkan ikhtisar seluruh laporan hanya

• dengan membaca kalimat topik. Semua gambar rinci harus berkualitas tinggi dan diberi
• penjelasan yang memadai.