TI 14TI 14TI 14TI 14TI 14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Penerapan Metoda Design for Manufacture and Assembly pada Handle
Transformer Hand Bike
Rifko Rahmat Kurnianto1,a , Agung Wibowo 2,b *, Tri Prakosa 3,c
Institut Teknologi Bandung, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara, Jalan Ganesha No. 10,
Bandung, 40132, Jawa Barat, Indonesia
a
rahmat.rifko@gmail.com, ba_wibowo_m@yahoo.com, cprakosa@dynamic.pauir.itb.ac.id
Abstrak
Pada proses perencangan konvensional, hasil perancangan dari perancang perlu dievaluasi dan
dioptimasi dari segi proses pembuatan dan proses perakitan oleh bagian manufaktur. Pada proses ini
terkadang perlu dilakukan perubahan rancangan yang harus dikonsultasikan kepada perancangannya. Perubahan yang perlu dilakukan tersebut terkadang memerlukan waktu dan biaya tambahan
yang perlu diperhitungkan. Salah satu solusi yang dapat diterapkan adalah metoda design for
manufacture and assembly (DFMA). DFMA adalah metoda untuk mengevaluasi desain suatu
produk agar mudah dirakit dan diproduksi. Pada paper ini akan dijelaskan penerapan metoda DFMA
pada kasus perancangan transformer hand bike. Transformer hand bike adalah sebuah produk alat
bantu jalan berupa sepeda tangan yang memiliki tiga mode: sepeda tangan, kursi roda, dan ringkas.
Produk ini dibuat untuk membantu penyandang cacat kaki beraktivitas di dalam ruangan dan
bepergian jarak jauh tanpa mengorbankan keringkasan produk. Penerapan metoda DFMA pada
makalah ini dibatasi hanya pada bagian handle yang merupakan penggerak utama transformer hand
bike. Perancangan ulang handle prototipe transformer hand bike menggunakan metoda DFMA
menghasilkan tiga alternatif desain dimana alternatif terbaik mengalami peningkatan total dalam
aspek manufaktur dan perakitan relatif terhadap prototipe sebesar 118.46%
Kata kunci: DFMA, Perancangan, Manufaktur, Perakitan, Ongkos produksi
I. PENDAHULUAN
1.1 Design for Manufacture and Assembly
(DFMA)
DFMA terdiri dari design for manufacture
(DFM) dan design for assembly (DFA). DFM
bertujuan untuk mempermudah proses manufaktur tiap komponen penyusun produk [2]
dan DFA bertujuan untuk menyederhana-kan
struktur produk agar proses perakitannya
menjadi lebih singkat [1,2]. Kedua hal ini
akan mengakibatkan berkurangnya ongkos
dan waktu yang diperlukan untuk memproduksi suatu produk sehingga produk tersebut
dapat dikeluarkan lebih cepat ke pasaran.
Dalam siklus desain produk, DFMA
terletak setelah adanya konsep desain dan
sebelum proses pembuatan prototipe. Awalnya konsep desain yang ada diperbaiki
strukturnya dengan metoda DFA. Kemudian
setiap komponennya dianalisis dengan metoda
Pada awalnya, proses desain produk
seringkali diawali dengan rancangan oleh
desainer kemudian hasil rancangan tersebut
diberikan kepada pihak manufaktur untuk
diopimasi proses produksinya (over the wall
approach). Metoda ini sering menimbulkan
permasalahan dari aspek manufaktur sehingga
perlu dilakukan perubahan desain. Hal tersebut mengakibatkan ongkos desain membengkak dan harga akhir produk menjadi mahal.
Solusi dari permasalahan ini adalah dengan
melibatkan pihak manufaktur dalam proses
desain (concurrent engineering) sehingga aspek kemudahan manufaktur dan perakitan
dapat dipertimbangkan sejak proses desain
[1]. Salah satu metoda yang telah dikembangkan untuk memfasilitasi hal tersebut adalah
design for manufacture and assembly
(DFMA).
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
DFM agar
mudah.
proses
produksinya
menjadi
1.2 DFMA Menurut Boothroyd dan Dewhurst
Salah satu metoda DFMA yang telah
dikembangkan adalah metoda DFMA menurut Boothroyd dan Dewhurst. Menurut metoda
ini, analisis DFA dilakukan dengan mengetahui proses perakitan ulang produk. Waktu
yang diperlukan untuk masing-masing proses
perakitan dapat diketahui dari tabel perakitan
manual Boothroyd [1]. Disamping prakiraan
durasi yang diperlukan untuk merakit produk,
metoda ini menilai proses perakitan produk
menggunakan suatu indeks yaitu:
Gambar 1 Transformer hand bike
II. ANALISIS DFMA
Nmin
ta
= jumlah komponen esensial minimum
= durasi perakitan komponen ideal (3
detik)
tma
= durasi perakitan produk
Komponen esensial adalah komponen yang
harus dapat bergerak relatif terhadap komponen lain, atau terbuat dari material yang
berbeda, atau harus terpisah agar perakitan
komponen esensial lainnya tidak terhalangi.
Sedangkan DFM dapat dilakukan secara
iteratif dari memilih material mentah,
menentukan proses produksinya, kemudian
dihitung ongkosnya untuk kemudian dioptimasi.
Sebagai pembatasan masalah, pada paper
ini hanya akan dijelaskan penerapan metoda
DFMA Boothroyd dan Dewhurst pada handle
produk transformer hand bike beserta hasilnya.
2.1 Analisis DFA Handle Prototipe.
Bagian handle transformer hand bike
memiliki total 55 komponen dari perakitan
utama dan subassemblynya. Dapat dilihat
pada tabel 1 bahwa proses perakitan utama
handle prototipe terdiri dari 28 proses.
Menurut metoda DFA Boothroyd, proses
perakitan suatu komponen terdiri dari
handling time dan insertion time. Kedua variabel ini didapatkan dengan mempertimbangkan beberapa faktor sebagaimana tercantum
dalam tabel DFA Boothroyd. Sebagai contoh,
akan dijelaskan DFA proses pemasangan bearing pada pipa pengayuh seperti terlihat pada
gambar 2:
a. Handling
• Bearing dapat dimanipulasi dengan menggunakan satu tangan
• Simetri rotasi α bearing = 180 derajat
• Simetri rotasi β bearing = 0 derajat
• Bearing tidak licin, tajam atau mudah
tersangkut
• Thickness bearing = 7 mm
• Length bearing = 22 mm
Berdasarkan kriteria di atas, diperoleh kode
insertion bearing ke pipa pengayuh “31” (5
detik). Total waktu yang diperlukan untuk
pemasangan komponen di atas adalah 6.43
detik.
Kemudian, analisis yang sama diterapkan
pada keseluruhan proses perakitan utama
handle prototipe. Dari hasil analisis, didapat-
1.3 Transformer Hand Bike
Transformer hand bike adalah alat bantu
jalan yang penulis ciptakan untuk penyandang
cacat kaki. Produk ini berupa sepeda yang
dikayuh dengan tangan dan dapat diubah
menjadi mode kursi roda dan mode ringkas.
Ketiga mode tersebut mengatasi kekurangan
alatalat bantu jalan yang ada di pasaran dalam
aspek mobilitas dan keringkasan.
Dapat dilihat pada gambar 1, produk ini
terbagi menjadi empat bagian: rangka utama,
handle, kursi, dan sandaran kaki. Dari keempat bagian tersebut yang dilakukan analisis
DFMA adalah bagian handle saja.
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Subassembly pertama adalah fork. Merujuk
pada gambar 5 beberapa toleransi yang harus
dijaga pada proses pengelasan fork tersebut
adalah:
a. Sumbu pipa A sejajar dengan sumbu pipa
B
b. Sumbu lubang pipa A tegak lurus dengan
sumbu pipa B
c. Dua komponen tempat poros sesumbu
d. Sumbu poros tegak lurus sumbu pipa A
kan bahwa waktu yang diperlukan untuk
melakukan 28 proses perakitan tersebut adalah 225.5 detik.
Tabel 1 Urutan proses perakitan utama handle
prototipe
No. Item name
1 pasang rangka pd fixture
2 kencangkan clamp
2 pasang headset bawah
3 pasang sub-assy fork
4 pasang headset atas
5 pasang sub-assy sambungan bwh
5 pasang knop star
7 pasang sambungan atas
8 pasang pen belah
9 pasang pipa handle tengah
10 pasang pen belah
11 pasang sambungan bawah
12 pasang pen belah
13 pasang sambungan atas
14 pasang pen belah
15 pasang sub-assy handle atas
16 pasang pen belah
17 pasang poros tengah
18 pasang ring
19 pasang mur
20 pasang bearing
21 pasang sub-assy sprocket tengah
22 pasang bracket
23 pasang screw bracket
24 pasang crank arm
25 pasang poros pengayuh
26 pasang bearing
27 pasang pipa pengayuh
28 pasang bearing
Gambar 3 Fork handle prototipe
Skema jig dan fixture yang bisa digunakan
untuk menjaga toleransi tersebut terdapat pada
gambar 3. Dengan menggunakan jig dan fixture tersebut, didapatkan waktu perakitan fork
prototipe adalah 113.53 detik seperti terlihat
pada tabel 3
Analisis yang sama juga diterapkan pada
seluruh subassembly dari handle prototipe dan
diperoleh waktu total untuk perakitan handle
prototipe adalah 705.27 dengan rincian yang
tercantum pada tabel 4.
2.2 Analisis DFM Handle Prototipe
Handle prototipe terdiri dari 55 komponen
dengan 34 komponen yang berbeda. Dapat
dilihat pada tabel 5 proses produksi handle
prototipe sangat didominasi machining. Selain
itu, terdapat proses coating yang cukup
Gambar 2 Skema Pemasangan Bearing-Pipa
Pengayuh
Dalam tabel tersebut terdapat beberapa
komponen subperakitan yaitu fork, sambungan bawah, sambungan atas, handle atas, dan
sprocket tengah. Karena setiap subassembly
tersebut memerlukan proses perakitan tersendiri, maka perlu dipaparkan analisis DFA
untuk tiap subassembly tersebut agar dapat
diketahui total waktu yang diperlukan untuk
perakitan keseluruhan komponen dari handle
prototipe.
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
rangi dengan mengubah desain handle dan
pemilihan proses manufakturnya. Sebagai
contoh, apabila sambungan handle prototipe
dimanufaktur dengan proses die casting,
durasi dan ongkos manufakturnya dapat berkurang hingga 90% dengan asumsi 100,000
produk dibuat per tahun.
banyak akibat penggunaan material yang mudah berkarat.
2
2
1
1
1
1
1
3
1
3
Komp. esensial
Jenis proses
psg tmpt poros pd fixture
kencangkan clamp
pasang pipa B pd fixture
kencangkan clamp
pasang steerer tube
kunci dengan pin
kencangkan clamp
weld
reorientasi
weld
Total waktu
No.
1
2
3
5
6
7
8
9
10
11
Jumlah proses
Tabel 3 DFA proses pengelasan fork
prototipe
14.60
4.00
3.30
2.00
3.63
2.63
2.00
36.00
9.00
36.00
113.53
Tabel 5 Proses manufaktur handle prototipe
Jenis proses Jumlah
Machining
45
Forming
1
Casting
0
Coating
12
1
0
0
Setelah melalui beberapa proses iterasi,
didapatkan tiga buah desain handle baru
seperti terlihat pada gambar 4:
a. Handle lipat A
b. Handle lipat B
c. Handle sliding
Perbedaan antara desain tersebut dan prototipe
terletak pada material penyusun, desain fork,
desain sambungan, dan metoda pelipatannya.
Kemudian dilakukan analisis DFMA kepada ketiga desain baru tersebut. Pada tabel 7
terangkum ongkos manufaktur dan material
dari handle prototipe dan tiga desain alternatif. Terlihat bahwa durasi dan ongkos
manufaktur alternatif jauh berkurang. Hal ini
akibat pemanfaatan proses casting yang berhasil mengurangi penggunaan proses machining.
Sedangkan harga material dari ketiga
desain alternatif lebih mahal karena penggunaan material alumunium. Dampak pemilihan
material ini adalah berkurangnya proses
coating yang diperlukan
sebagaimana
tercantum pada gambar 5. Secara keseluruhan,
total ongkos produksi masingmasing alternatif
handle lebih murah daripada prototipe.
Rincian ongkos tesebut dapat dilihat pada
tabel 8.
1
Tabel 4 Total waktu perakitan handle
prototipe
No.
Item name
Qty.
assembly
time
1
assembly handle
1
225.47
2
subassy fork
1
113.53
3
poros sambungan bwh B
1
33.00
4
sambungan bawah
2
103.16
5
sambungan atas
2
121.80
6
subassy pipa handle atas
1
42.26
7
pipa sprocket tgh
1
66.05
total
705.27
Hasil analisis DFM yang terangkum pada
tabel 6 menunjukkan bahwa konfigurasi
proses di atas membutuhkan waktu hingga
7004.4 detik dan ongkos total sebesar Rp.
1,470,690.52.
2.3 Desain Ulang Handle
Durasi dan ongkos total (perakitan dan
manufaktur) dari handle prototipe dapat diku-
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Gambar 4 Desain alternatif handle: handle lipat A (kiri), handle lipat B (tengah), dan handle sliding
(kanan)
Tabel 6 Rekapitulasi DFM handle prototipe
Jumlah komponen
55
Ongkos material, Rp.
536,770.32
Durasi proses, s
7,004.40
Ongkos proses, Rp.
933,920.21
Ongkos total produksi, Rp. 1,470,690.52
Tabel 7 Ongkos manufaktur komponen handle
Tabel 8 Ongkos total handle
2.4 Pemilihan Desain Alternatif Terbaik
Berdasarkan analisis DFMA di atas, ditentukan desain terbaik dengan melihat peningkatan masing-masing dalam aspek perakitan
maupun manufakturnya. Peningkatan tiap
desain dibandingkan dengan prototipe dapat
dilihat pada gambar 6.
Pada grafik tersebut, daerah di bawah garis
hitam menggambarkan peningkatan dari
aspek perakitan. Sedangkan, di atas garis
hitam adalah peningkatan dari aspek manufaktur. Dapat dilihat bahwa desain handle
lipat A mengalami peningkatan total terbesar
dibandingkan desain yang lain meskipun
peningkatan dari aspek perakitannya relatif
kecil. Berikut adalah analisis dari grafik
tersebut
a. Waktu perakitan
Waktu perakitan handle lipat B paling
cepat karena desain sambungan yang
sederhana. Sedangkan, walaupun handle sliding memiliki sambungan yang lebih sederhana pada bagian atas handle, waktu yang
dibutuhkan oleh subassemblynya terlalu
banyak.
b. Indeks DFA
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
dari handle sliding juga paling cepat di antara
ketiga alternatif karena pipa tengah dan atas
hanya disambung dengan ball pin.
Indeks DFA handle sliding paling baik
karena adanya komponen standar puli dan
bautnya yang termasuk kategori komponen
esensial. Selain itu, waktu perakitan utama
Gambar 5 Jenis proses manufaktur handle
Gambar 6 Peningkatan desain alternatif handle alternatif terhadap prototipe
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
c. Waktu manufaktur
Waktu manufaktur handle lipat A paling
singkat karena sedikitnya proses machining
yang diperlukan. Khususnya, tidak diperlukannya proses milling pada pipa tengah dan
atasnya. Sedangkan, pada alternatif desain
handle lipat B dan handle sliding, pipa tengah
dan/atau pipa atas memerlukan proses milling
untuk memasang engsel.
a. Ongkos manufaktur dan jumlah proses
Mahalnya ongkos manufaktur dan banyaknya jumlah proses handle lipat B dan handle
sliding juga disebabkan oleh proses milling
pada pipa tengah dan/atau atasnya.
b. Jumlah komponen
Handle lipat A terdiri dari banyak
komponen karena kerumitan desain sambungan yang memerlukan poros dan knop star.
Selain itu, pemasangannya yang memerlukan
komponen star nut dan baut menjadikannya
alternatif desain dengan jumlah komponen
terbanyak.
c. Ragam komponen
Handle lipat B memiliki jumlah ragam
komponen paling sedikit karena desain
sambungan yang sederhana (hanya memerlukan ball pin). Sedangkan, handle lipat A
memiliki banyak ragam dan jumlah komponen karena sambungan yang rumit.
III.
KESIMPULAN
Dengan menerapkan analisis DFMA yang
dikembangkan oleh Boothroyd dan Dewhurst,
telah didapatkan tiga buah desain alternatif
handle transformer hand bike:
1. Handle lipat A
2. Handle lipat B
3. Handle sliding
dan telah dipilih handle lipat A sebagai desain
terbaik berdasarkan peningkatan total dari
aspek manufaktur dan perakitan relatif terhadap prototipe sebesar 118.46%.
REFERENSI
[1] Geoffrey Boothroyd, Winston Knight,
Peter Dewhurst, Product design for
manufacture and assembly, Marcel Dekker,
New York, 2001.
[2] Otto, Kevin, Wood, Pristin, Product
design: technique in reverse engineering and
new product development, Prentice Hall,
USA, 2001
TI-14
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Penerapan Metoda Design for Manufacture and Assembly pada Handle
Transformer Hand Bike
Rifko Rahmat Kurnianto1,a , Agung Wibowo 2,b *, Tri Prakosa 3,c
Institut Teknologi Bandung, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara, Jalan Ganesha No. 10,
Bandung, 40132, Jawa Barat, Indonesia
a
rahmat.rifko@gmail.com, ba_wibowo_m@yahoo.com, cprakosa@dynamic.pauir.itb.ac.id
Abstrak
Pada proses perencangan konvensional, hasil perancangan dari perancang perlu dievaluasi dan
dioptimasi dari segi proses pembuatan dan proses perakitan oleh bagian manufaktur. Pada proses ini
terkadang perlu dilakukan perubahan rancangan yang harus dikonsultasikan kepada perancangannya. Perubahan yang perlu dilakukan tersebut terkadang memerlukan waktu dan biaya tambahan
yang perlu diperhitungkan. Salah satu solusi yang dapat diterapkan adalah metoda design for
manufacture and assembly (DFMA). DFMA adalah metoda untuk mengevaluasi desain suatu
produk agar mudah dirakit dan diproduksi. Pada paper ini akan dijelaskan penerapan metoda DFMA
pada kasus perancangan transformer hand bike. Transformer hand bike adalah sebuah produk alat
bantu jalan berupa sepeda tangan yang memiliki tiga mode: sepeda tangan, kursi roda, dan ringkas.
Produk ini dibuat untuk membantu penyandang cacat kaki beraktivitas di dalam ruangan dan
bepergian jarak jauh tanpa mengorbankan keringkasan produk. Penerapan metoda DFMA pada
makalah ini dibatasi hanya pada bagian handle yang merupakan penggerak utama transformer hand
bike. Perancangan ulang handle prototipe transformer hand bike menggunakan metoda DFMA
menghasilkan tiga alternatif desain dimana alternatif terbaik mengalami peningkatan total dalam
aspek manufaktur dan perakitan relatif terhadap prototipe sebesar 118.46%
Kata kunci: DFMA, Perancangan, Manufaktur, Perakitan, Ongkos produksi
I. PENDAHULUAN
1.1 Design for Manufacture and Assembly
(DFMA)
DFMA terdiri dari design for manufacture
(DFM) dan design for assembly (DFA). DFM
bertujuan untuk mempermudah proses manufaktur tiap komponen penyusun produk [2]
dan DFA bertujuan untuk menyederhana-kan
struktur produk agar proses perakitannya
menjadi lebih singkat [1,2]. Kedua hal ini
akan mengakibatkan berkurangnya ongkos
dan waktu yang diperlukan untuk memproduksi suatu produk sehingga produk tersebut
dapat dikeluarkan lebih cepat ke pasaran.
Dalam siklus desain produk, DFMA
terletak setelah adanya konsep desain dan
sebelum proses pembuatan prototipe. Awalnya konsep desain yang ada diperbaiki
strukturnya dengan metoda DFA. Kemudian
setiap komponennya dianalisis dengan metoda
Pada awalnya, proses desain produk
seringkali diawali dengan rancangan oleh
desainer kemudian hasil rancangan tersebut
diberikan kepada pihak manufaktur untuk
diopimasi proses produksinya (over the wall
approach). Metoda ini sering menimbulkan
permasalahan dari aspek manufaktur sehingga
perlu dilakukan perubahan desain. Hal tersebut mengakibatkan ongkos desain membengkak dan harga akhir produk menjadi mahal.
Solusi dari permasalahan ini adalah dengan
melibatkan pihak manufaktur dalam proses
desain (concurrent engineering) sehingga aspek kemudahan manufaktur dan perakitan
dapat dipertimbangkan sejak proses desain
[1]. Salah satu metoda yang telah dikembangkan untuk memfasilitasi hal tersebut adalah
design for manufacture and assembly
(DFMA).
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
DFM agar
mudah.
proses
produksinya
menjadi
1.2 DFMA Menurut Boothroyd dan Dewhurst
Salah satu metoda DFMA yang telah
dikembangkan adalah metoda DFMA menurut Boothroyd dan Dewhurst. Menurut metoda
ini, analisis DFA dilakukan dengan mengetahui proses perakitan ulang produk. Waktu
yang diperlukan untuk masing-masing proses
perakitan dapat diketahui dari tabel perakitan
manual Boothroyd [1]. Disamping prakiraan
durasi yang diperlukan untuk merakit produk,
metoda ini menilai proses perakitan produk
menggunakan suatu indeks yaitu:
Gambar 1 Transformer hand bike
II. ANALISIS DFMA
Nmin
ta
= jumlah komponen esensial minimum
= durasi perakitan komponen ideal (3
detik)
tma
= durasi perakitan produk
Komponen esensial adalah komponen yang
harus dapat bergerak relatif terhadap komponen lain, atau terbuat dari material yang
berbeda, atau harus terpisah agar perakitan
komponen esensial lainnya tidak terhalangi.
Sedangkan DFM dapat dilakukan secara
iteratif dari memilih material mentah,
menentukan proses produksinya, kemudian
dihitung ongkosnya untuk kemudian dioptimasi.
Sebagai pembatasan masalah, pada paper
ini hanya akan dijelaskan penerapan metoda
DFMA Boothroyd dan Dewhurst pada handle
produk transformer hand bike beserta hasilnya.
2.1 Analisis DFA Handle Prototipe.
Bagian handle transformer hand bike
memiliki total 55 komponen dari perakitan
utama dan subassemblynya. Dapat dilihat
pada tabel 1 bahwa proses perakitan utama
handle prototipe terdiri dari 28 proses.
Menurut metoda DFA Boothroyd, proses
perakitan suatu komponen terdiri dari
handling time dan insertion time. Kedua variabel ini didapatkan dengan mempertimbangkan beberapa faktor sebagaimana tercantum
dalam tabel DFA Boothroyd. Sebagai contoh,
akan dijelaskan DFA proses pemasangan bearing pada pipa pengayuh seperti terlihat pada
gambar 2:
a. Handling
• Bearing dapat dimanipulasi dengan menggunakan satu tangan
• Simetri rotasi α bearing = 180 derajat
• Simetri rotasi β bearing = 0 derajat
• Bearing tidak licin, tajam atau mudah
tersangkut
• Thickness bearing = 7 mm
• Length bearing = 22 mm
Berdasarkan kriteria di atas, diperoleh kode
insertion bearing ke pipa pengayuh “31” (5
detik). Total waktu yang diperlukan untuk
pemasangan komponen di atas adalah 6.43
detik.
Kemudian, analisis yang sama diterapkan
pada keseluruhan proses perakitan utama
handle prototipe. Dari hasil analisis, didapat-
1.3 Transformer Hand Bike
Transformer hand bike adalah alat bantu
jalan yang penulis ciptakan untuk penyandang
cacat kaki. Produk ini berupa sepeda yang
dikayuh dengan tangan dan dapat diubah
menjadi mode kursi roda dan mode ringkas.
Ketiga mode tersebut mengatasi kekurangan
alatalat bantu jalan yang ada di pasaran dalam
aspek mobilitas dan keringkasan.
Dapat dilihat pada gambar 1, produk ini
terbagi menjadi empat bagian: rangka utama,
handle, kursi, dan sandaran kaki. Dari keempat bagian tersebut yang dilakukan analisis
DFMA adalah bagian handle saja.
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Subassembly pertama adalah fork. Merujuk
pada gambar 5 beberapa toleransi yang harus
dijaga pada proses pengelasan fork tersebut
adalah:
a. Sumbu pipa A sejajar dengan sumbu pipa
B
b. Sumbu lubang pipa A tegak lurus dengan
sumbu pipa B
c. Dua komponen tempat poros sesumbu
d. Sumbu poros tegak lurus sumbu pipa A
kan bahwa waktu yang diperlukan untuk
melakukan 28 proses perakitan tersebut adalah 225.5 detik.
Tabel 1 Urutan proses perakitan utama handle
prototipe
No. Item name
1 pasang rangka pd fixture
2 kencangkan clamp
2 pasang headset bawah
3 pasang sub-assy fork
4 pasang headset atas
5 pasang sub-assy sambungan bwh
5 pasang knop star
7 pasang sambungan atas
8 pasang pen belah
9 pasang pipa handle tengah
10 pasang pen belah
11 pasang sambungan bawah
12 pasang pen belah
13 pasang sambungan atas
14 pasang pen belah
15 pasang sub-assy handle atas
16 pasang pen belah
17 pasang poros tengah
18 pasang ring
19 pasang mur
20 pasang bearing
21 pasang sub-assy sprocket tengah
22 pasang bracket
23 pasang screw bracket
24 pasang crank arm
25 pasang poros pengayuh
26 pasang bearing
27 pasang pipa pengayuh
28 pasang bearing
Gambar 3 Fork handle prototipe
Skema jig dan fixture yang bisa digunakan
untuk menjaga toleransi tersebut terdapat pada
gambar 3. Dengan menggunakan jig dan fixture tersebut, didapatkan waktu perakitan fork
prototipe adalah 113.53 detik seperti terlihat
pada tabel 3
Analisis yang sama juga diterapkan pada
seluruh subassembly dari handle prototipe dan
diperoleh waktu total untuk perakitan handle
prototipe adalah 705.27 dengan rincian yang
tercantum pada tabel 4.
2.2 Analisis DFM Handle Prototipe
Handle prototipe terdiri dari 55 komponen
dengan 34 komponen yang berbeda. Dapat
dilihat pada tabel 5 proses produksi handle
prototipe sangat didominasi machining. Selain
itu, terdapat proses coating yang cukup
Gambar 2 Skema Pemasangan Bearing-Pipa
Pengayuh
Dalam tabel tersebut terdapat beberapa
komponen subperakitan yaitu fork, sambungan bawah, sambungan atas, handle atas, dan
sprocket tengah. Karena setiap subassembly
tersebut memerlukan proses perakitan tersendiri, maka perlu dipaparkan analisis DFA
untuk tiap subassembly tersebut agar dapat
diketahui total waktu yang diperlukan untuk
perakitan keseluruhan komponen dari handle
prototipe.
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
rangi dengan mengubah desain handle dan
pemilihan proses manufakturnya. Sebagai
contoh, apabila sambungan handle prototipe
dimanufaktur dengan proses die casting,
durasi dan ongkos manufakturnya dapat berkurang hingga 90% dengan asumsi 100,000
produk dibuat per tahun.
banyak akibat penggunaan material yang mudah berkarat.
2
2
1
1
1
1
1
3
1
3
Komp. esensial
Jenis proses
psg tmpt poros pd fixture
kencangkan clamp
pasang pipa B pd fixture
kencangkan clamp
pasang steerer tube
kunci dengan pin
kencangkan clamp
weld
reorientasi
weld
Total waktu
No.
1
2
3
5
6
7
8
9
10
11
Jumlah proses
Tabel 3 DFA proses pengelasan fork
prototipe
14.60
4.00
3.30
2.00
3.63
2.63
2.00
36.00
9.00
36.00
113.53
Tabel 5 Proses manufaktur handle prototipe
Jenis proses Jumlah
Machining
45
Forming
1
Casting
0
Coating
12
1
0
0
Setelah melalui beberapa proses iterasi,
didapatkan tiga buah desain handle baru
seperti terlihat pada gambar 4:
a. Handle lipat A
b. Handle lipat B
c. Handle sliding
Perbedaan antara desain tersebut dan prototipe
terletak pada material penyusun, desain fork,
desain sambungan, dan metoda pelipatannya.
Kemudian dilakukan analisis DFMA kepada ketiga desain baru tersebut. Pada tabel 7
terangkum ongkos manufaktur dan material
dari handle prototipe dan tiga desain alternatif. Terlihat bahwa durasi dan ongkos
manufaktur alternatif jauh berkurang. Hal ini
akibat pemanfaatan proses casting yang berhasil mengurangi penggunaan proses machining.
Sedangkan harga material dari ketiga
desain alternatif lebih mahal karena penggunaan material alumunium. Dampak pemilihan
material ini adalah berkurangnya proses
coating yang diperlukan
sebagaimana
tercantum pada gambar 5. Secara keseluruhan,
total ongkos produksi masingmasing alternatif
handle lebih murah daripada prototipe.
Rincian ongkos tesebut dapat dilihat pada
tabel 8.
1
Tabel 4 Total waktu perakitan handle
prototipe
No.
Item name
Qty.
assembly
time
1
assembly handle
1
225.47
2
subassy fork
1
113.53
3
poros sambungan bwh B
1
33.00
4
sambungan bawah
2
103.16
5
sambungan atas
2
121.80
6
subassy pipa handle atas
1
42.26
7
pipa sprocket tgh
1
66.05
total
705.27
Hasil analisis DFM yang terangkum pada
tabel 6 menunjukkan bahwa konfigurasi
proses di atas membutuhkan waktu hingga
7004.4 detik dan ongkos total sebesar Rp.
1,470,690.52.
2.3 Desain Ulang Handle
Durasi dan ongkos total (perakitan dan
manufaktur) dari handle prototipe dapat diku-
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Gambar 4 Desain alternatif handle: handle lipat A (kiri), handle lipat B (tengah), dan handle sliding
(kanan)
Tabel 6 Rekapitulasi DFM handle prototipe
Jumlah komponen
55
Ongkos material, Rp.
536,770.32
Durasi proses, s
7,004.40
Ongkos proses, Rp.
933,920.21
Ongkos total produksi, Rp. 1,470,690.52
Tabel 7 Ongkos manufaktur komponen handle
Tabel 8 Ongkos total handle
2.4 Pemilihan Desain Alternatif Terbaik
Berdasarkan analisis DFMA di atas, ditentukan desain terbaik dengan melihat peningkatan masing-masing dalam aspek perakitan
maupun manufakturnya. Peningkatan tiap
desain dibandingkan dengan prototipe dapat
dilihat pada gambar 6.
Pada grafik tersebut, daerah di bawah garis
hitam menggambarkan peningkatan dari
aspek perakitan. Sedangkan, di atas garis
hitam adalah peningkatan dari aspek manufaktur. Dapat dilihat bahwa desain handle
lipat A mengalami peningkatan total terbesar
dibandingkan desain yang lain meskipun
peningkatan dari aspek perakitannya relatif
kecil. Berikut adalah analisis dari grafik
tersebut
a. Waktu perakitan
Waktu perakitan handle lipat B paling
cepat karena desain sambungan yang
sederhana. Sedangkan, walaupun handle sliding memiliki sambungan yang lebih sederhana pada bagian atas handle, waktu yang
dibutuhkan oleh subassemblynya terlalu
banyak.
b. Indeks DFA
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
dari handle sliding juga paling cepat di antara
ketiga alternatif karena pipa tengah dan atas
hanya disambung dengan ball pin.
Indeks DFA handle sliding paling baik
karena adanya komponen standar puli dan
bautnya yang termasuk kategori komponen
esensial. Selain itu, waktu perakitan utama
Gambar 5 Jenis proses manufaktur handle
Gambar 6 Peningkatan desain alternatif handle alternatif terhadap prototipe
TI-14
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
c. Waktu manufaktur
Waktu manufaktur handle lipat A paling
singkat karena sedikitnya proses machining
yang diperlukan. Khususnya, tidak diperlukannya proses milling pada pipa tengah dan
atasnya. Sedangkan, pada alternatif desain
handle lipat B dan handle sliding, pipa tengah
dan/atau pipa atas memerlukan proses milling
untuk memasang engsel.
a. Ongkos manufaktur dan jumlah proses
Mahalnya ongkos manufaktur dan banyaknya jumlah proses handle lipat B dan handle
sliding juga disebabkan oleh proses milling
pada pipa tengah dan/atau atasnya.
b. Jumlah komponen
Handle lipat A terdiri dari banyak
komponen karena kerumitan desain sambungan yang memerlukan poros dan knop star.
Selain itu, pemasangannya yang memerlukan
komponen star nut dan baut menjadikannya
alternatif desain dengan jumlah komponen
terbanyak.
c. Ragam komponen
Handle lipat B memiliki jumlah ragam
komponen paling sedikit karena desain
sambungan yang sederhana (hanya memerlukan ball pin). Sedangkan, handle lipat A
memiliki banyak ragam dan jumlah komponen karena sambungan yang rumit.
III.
KESIMPULAN
Dengan menerapkan analisis DFMA yang
dikembangkan oleh Boothroyd dan Dewhurst,
telah didapatkan tiga buah desain alternatif
handle transformer hand bike:
1. Handle lipat A
2. Handle lipat B
3. Handle sliding
dan telah dipilih handle lipat A sebagai desain
terbaik berdasarkan peningkatan total dari
aspek manufaktur dan perakitan relatif terhadap prototipe sebesar 118.46%.
REFERENSI
[1] Geoffrey Boothroyd, Winston Knight,
Peter Dewhurst, Product design for
manufacture and assembly, Marcel Dekker,
New York, 2001.
[2] Otto, Kevin, Wood, Pristin, Product
design: technique in reverse engineering and
new product development, Prentice Hall,
USA, 2001
TI-14