Analisa Optimasi Pemesinan Pada Mesin Bor Breda Tipe R-35 Dengan Menggunakan Algoritma Genetika

ANALISA OPTIMASI PEMESINAN PADA MESIN BOR BREDA TIPE R-35 DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

GIO SAPUTRA NIM. 080401021 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

i ii

iii

vii

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadiran ALLAH SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya lah penulis akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “

ANALISA OPTIMASI PEMESINAN PADA MESIN BOR BREDA TIPE R-35 DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA ”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan Strata- 1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub Bidang Konversi Energi, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, namun berkat dorongan, semangat, doa dan bantuan baik materiil, moril, maupun spirit dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk itu sebagai manusia yang harus tahu berterima kasih, degan penuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc selaku dosen pembimbing, yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.

2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom MT. Selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

4. Kedua orang tua penulis, Marius dan Fatimah Darlis yang tidak pernah purus- putusnya memberikan dukungan, doa serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis.

5. Kakak Wira Deswita dan Abang Meliadi yang selalu menasehati untuk cepat menyelesaikan skripsinya.

6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang telah membimbing serta membantu segala keperluan penulis selama penulis kuliah.

7. Bapak Ir. Andianto Pintoro selaku dosen wali.

8. Rekan-rekan satu tim kerja, Ficky Hamdani, Ramadhan, Robby dan Rudi yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan kritik.

9. Teman-Teman lain yaitu, Ikram, Syahrul Ramadhan, , Daniansyah, Ismail Husin Tanjung, Aldiansyah Leo, Fahrul Rozzy, Felix Asade, Parulian Siahaan, Ferdinan Lubis, Joshua Surbakti, Daniel Ortega panjaitan, Indra Gunawan Purba, Fransiscus Sitompul, rekan-rekan mahasiswa 2008 yang tidak mungkin disebutkan satu-persatu, para abang senior dan adik-adik junior semua yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kesalahan dan kekeliruan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis akan sangat berterima kasih dan dengan senang hati menerima saran dan kritik yang membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pembaca. Terima kasih.

Medan, Mei 2013 Gio Saputra

ABSTRAK

Algoritma Genetika merupakan suatu algoritma yang terinspirasi dari teori evolusi Darwin dimana dinyatakan bahwa kelangsungan hidup suatu makhluk dipengaruhi aturan bahwa yang kuat adalah yang menang. Algoritma genetika didasarkan pada proses seleksi gen, perkawinan silang dan mutasi. Salah satu masalah yang dapat diselesaikan dengan algoritma genetika adalah persoalan optimasi. Optimasi algoritma genetika dilakukan dengan mencari variabel untuk spesiman ST-37 dan mata bor HSS dengan kecepatan potong (V) dari 30 m/min sampai 50 m/min, diameter(d) dari mata bor adalah 5,5 mm sampai 8,5 mm, kemudian menurunkan rumus waktu pemesinan (t ) sebagai fungsi optimasi.

Variabel yang telah ditetapkan selanjutnya akan melakukan evolusi seperti seleksi,

crossover dan mutasi. Individu terbaik dapat dilihat dari nilai fitness terbesar karena

fungsi optimasi yang digunakan adalah waktu pemesinan (t c ) maka dipilih pengerjaan dengan waktu paling singkat, sehingga didapat hasil optimasi pemesinan Putaran poros utama (n) 1251 rev/min, Gerak makan (f) 0,194 mm/rev, Kecepatan potong (v) 48,532 m/min, Waktu pemotongan (t ) 0,00440 min, Kecepatan

3 penghasilan geram (z) 14,5 cm /min.

Kata kunci : Algoritma genetika, fitness, pemesinan, optimasi

ABSTRACT

Genetic Algorithm is an algorithm inspired by Darwin's evolutionary theory

which stated that influenced the survival of a creature that the strong rule is a win.

Genetic algorithms are based on the process of gene selection, crossover and

mutation. One problem that can be solved by genetic algorithm is the optimation

problem. Genetic algorithm optimization is performed to find variables to spesiman

ST-37 and HSS twist drill with cutting speed (V) of 30 m / min to 50 m / min,

diameter twist drill(d) 5,5 mm to 8,5 mm and reduce machining time formula (tc) as

a function of optimization. Predefined variables will further evolution such as

selection, crossover and mutation. Individuals can best be seen from the bigest

fitness value is used as the optimization function is machining time (tc) then selected

work with most short time, so we got the result optimization main shaft rotation

1251 rev / min, deep feed (f) 0,194 mm/rev, 0,194 mm/rev cutting

machining (n)

speed (v ) 48,532 m / min, , the cutting time (tc) 0,00440 min, Material Removal Rate

3 (z) 14,5 cm /min.

Keywords : algorithm optimization , fitness, machining, optimization

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..................................................................................... i ABSTRAK ........................................................................................................ iii ABSTRACT ..................................................................................................... iv

.................................................................................................... v

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix DAFTAR SIMBOL ......................................................................................... xi BAB I PENDAHULUAN .......................................................................

1 1.1 Latar Belakang .............................................................................

1 1.2 Tujuan Penelitian .........................................................................

2 1.3 Batasan Masalah ...........................................................................

2 1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................

3 1.5 Sistematika Penulisan ...................................................................

3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................

5 2.1 Manajemen Pemeliharaan Pemesinan ...........................................

5 2.1.1 Sistem Pemeliharaan Mesin .................................................

5 2.1.2 Strategi Pemeliharaan...........................................................

9 2.2 Algoritma Genetika .......................................................................

12 2.2.1 Sejarah ..................................................................................

12 2.2.2 Pemasalahan yang Membutuhkan Algoritma Genetika .......

13 2.2.3 Aplikasi Algoritma Genetika ........................................................

14 2.3 Prosedur Algoritma Genetika........................................................

16 2.3.1 Pengertian Individu ...........................................................

17 2.3.2 Teknik Penyandian (Pengkodean).....................................

19 2.3.3 Prosedur Inisialisasi (Membangkitkan Populasi Awal) ....

21 2.3.4 Evaluasi Nilai Fitness........................................................

2.3.5 Seleksi Orang Tua .............................................................

53 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ......................................................

74 4.1.5 Mutasi ...............................................................................

68 4.1.4 Crossover ..........................................................................

66 4.1.3 Seleksi ..............................................................................

64 4.1.2 Membangkitkan Populasi Awal ........................................

64 4.1.1 Fungsi Optimasi ...............................................................

64 4.1 Algoritma Genetika Manual .........................................................

62 BAB IV ANALISA DATA ........................................................................

59 3.5 Prosedur Pengujian .......................................................................

59 3.4.2 Parameter yang Digunakan ...............................................

59 3.4.1 Model Optimasi ................................................................

58 3.4 Experimental Set-Up ....................................................................

53 3.3 Bahan Pengujian ...........................................................................

53 3.2 Peralatan Pengujian ......................................................................

48 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................

23 2.3.6 Rekombinasi ......................................................................

47 2.5 Algoritma Genetika Dalam MATLAB .........................................

46 2.4.7 Parameter proses Gurdi .....................................................

45 2.4.6 Pencekaman Mata bor dan benda kerja .............................

40 2.4.5 Pengerjaan yang berhubungan dengan proses gurdi .........

39 2.4.4 Mata bor (Twist Drill) dan Geometri Mata Bor ................

38 2.4.3 Bagian-Bagian Mesin Bor .................................................

37 2.4.2 Jenis-Jenis Mesin Bor........................................................

37 2.4.1 Definisi Dan Fungsi Mesin Bor.........................................

35 2.4 Mesin Bor......................................................................................

35 2.3.10 Evaluasi Tingkat Keseragaman Unsur Kromosom ...........

33 2.3.9 Elitism................................................................................

29 2.3.8 Mutasi ................................................................................

27 2.3.7 Crossover ...........................................................................

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................

85 5.1 Kesimpulan ...................................................................................

85 5.2 Saran .............................................................................................

85 Lampiran 1

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Faktor penentu keberhasilan pemeliharaan menurut Paul (1989) ......

10 Tabel 2.2 Skema Binary Encoding .....................................................................

20 Tabel 2.3 Ukuran tirus .......................................................................................

39 Tabel 2.4 Geometri mata bor (twist drill) yang disarankan................................

41 Tabel 4.1 Populasi acak awal .............................................................................

67 Tabel 4.2 Fitness Relatif(Pk)..............................................................................

69 Tabel 4.3 Finess kumulatif(qk)...........................................................................

71 Tabel 4.4 Bilang acak untuk seleksi(r) ...............................................................

72 Tabel 4.5 Kromosom baru hasil seleksi .............................................................

73 Tabel 4.6 Kromosom-kromosom yang akan dicrossover...................................

75 Tabel 4.7 Kromosom setelah dilakukan crossover ............................................

76 Tabel 4.8 Kromosom dan posisinya yang terkena mutasi .................................

78 Tabel 4.9 Kromosom setelah dilakukan mutasi ................................................

79 Tabel 4.10 Populasi awal generasi kedua ..........................................................

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jenis manajemen pemeliharaan ......................................................

42 Gambar 2.12 Bor senter (center drill) ................................................................

49 Gambar 2.19 Optimization tool ..........................................................................

49 Gambar 2.18 Jendela optmasi.............................................................................

47 Gambar 2.17 Optimtool......................................................................................

47 Gambar 2.16 Parameter mesin bor .....................................................................

46 Gambar 2.15 Bagian-bagian Cekam Bor............................................................

46 Gambar 2.14 Cekam mata bor rahang tiga dengan kapasitas maksimal mata bor 13 mm ...............................................................................................

45 Gambar 2.13 Proses kelanjutan setelah dibuat lubang .......................................

40 Gambar 2.11 Mata bor khusus untuk pengerjaan ...............................................

6 Gambar 2.2 Kerangka berpikir sistem pemeliharaan .........................................

37 Gambar 2.10 Nama-nama bagian mata bor dengan sarung tirusnya ..................

34 Gambar 2.9 Mesin bor ........................................................................................

33 Gambar 2.8 Proses Mutasi..................................................................................

25 Gambar 2.7 Proses Cross-over ...........................................................................

19 Gambar 2.6 Ilustrasi seleksi dengan mesin roulette ...........................................

18 Gambar 2.5 Kemungkinan jalur dalam TSP dan representasi dalam individu...

16 Gambar 2.4 Ilustrasi representasi penyelesaian permasalahan dalam Algoritma genetika ..........................................................................................

12 Gambar 2.3 Siklus algoritma genetika ...............................................................

Gambar 2.20 Solver tool.....................................................................................

50 Gambar 2.21 Start Tool ......................................................................................

51 Gambar 3.1 Notebook ACER aspire 4736G .....................................................

53 Gambar 3.2 Mesin Bor Breda R35 .....................................................................

54 Gambar 3.3 Mata bor high speed steel HSS.......................................................

56 Gambar 3.4 Kunci chuck ..................................................................................

57 Gambar 3.5 Stopwatch........................................................................................

57 Gambar 3.6 Jangka sorong ................................................................................

58 Gambar 3.7 Baja ST 37 ......................................................................................

58 Gambar 3.8 Flow chart dari metodologi penelitian............................................

63 Gambar 4.1 Hasil akhir setelah generasi ke seratus ..........................................

DAFTAR SIMBOL

Simbol Arti Satuan

Kedalaman pemotongan Diameter rata – rata spesimen Diameter awal specimen Diameter akhir specimen Gerak makan

⁄

F Fitness total

- - K Kromosom

n Putaran poros utama Rev/min ̇

Panjang pemesinan

Probabilitas crossover Probabilitas seleksi
Probabilitas mutasi
- -

Batas atas

Batas bawah

Baja karbon rendah Waktu pemesinan Kecepatan potong ⁄ Kecepatan makan

ST-37

⁄ Variabel pertama

- Variabel kedua

Persamaan optimasi

- Y(x)

Kecepatan penghasilan geram ⁄

Huruf Yunani

Simbol Arti Satuan

Konstanta

Analisa Optimasi Pemesinan Pada Mesin Bor Breda Tipe R-35 Dengan Menggunakan Algoritma Genetika