OPTIMASI PEMESINAN PADA MESIN BUBUT TIPE M-300 HORRISON DENGAN METODE OPTIMASI ALGORITMA GENETIKA SKRIPSI

OPTIMASI PEMESINAN PADA MESIN BUBUT TIPE M-300 HORRISON DENGAN METODE OPTIMASI ALGORITMA GENETIKA SKRIPSI

  Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  i ii

iii

iv

v

vi

vii

viii

ix

Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nya lah penulis akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “OPTIMASI PEMESINAN PADA MESIN BUBUT TIPE M-300 HORRISON

DENGAN METODE OPTIMASI ALGORITMA GENETIKA ”

  Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin Sub Bidang Proses produksi, 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. Eng. Himsar Ambarita, ST., MT. dan Bapak Burhanudin Sitorus, ST., MT. selaku dosen pembanding I dan II yang telah memberikan masukan dan saran dalam menyelesaikan skripsi ini.

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

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

  5. Bapak Rahmad Fauzy ST. MT yang telah memberikan masukan dan saran dalam menyelesaikan skripsi ini.

  6. Kedua orang tua penulis, Suyono. M. Yunus dan Erma Suriani yang tidak pernah purus-putusnya memberikan dukungan, doa serta kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis.

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

  8. Bapak Terang. UHSG. Manik, ST. MT. selaku dosen wali.

  9. Kedua saudara penulis, Gustia Veny dan Fahmy Firmansyah yang saling membantu demi mencapai cita-cita.

  

i

  

i

10.

  Rekan-rekan satu tim kerja, Ramadhan, Gio Syahputra, Rudi Martin dan Robby Mulyadi yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan kritik.

  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, 07 Juli 2013 Ficky Hamdhani

ABSTRAK

  Pengoptimasian sangat diperlukan dalam suatu pemesinan. Dengan optimasi suatu pemesinan akan lebih menghemat tenaga, waktu dan biaya. Karena susahnya mencari suatu optimasi yang membutuhkan trial and error yang akan membutuhkan waktu yang lama maka dibutuhkan suatu optimasi algoritma genetika. Optimasi ini meniru prinsip evolusi dimana individu terbaik yang akan dipilih. Pengujian optimasi ini algoritma genetika dilakukan dengan mencari variabel untuk spesiman St 60 dan jenis pahat HSS yang ditetapkan oleh EMCO yaitu kecepatan potong (V) dari 22 rev/min sampai 44 rev/min, gerak makan (f) dari 0,1 mm sampai 0,8 mm dan menurunkan rumus waktu pemesinan (t c ) sebagai fungsi optimasi. Variabel yang telah ditetapkan selanjutnya akan melakukan evolusi seperti seleksi, crossover dan mutasi. Individu terbaik dapat dilihat dari nilai fitness dan fungsi optimasi yang digunakan adalah waktu pemesinan (t c ) maka dipilih pengerjaan dengan waktu paling singkat, sehingga didapat hasil optimasi pemesinan Gerak makan (f) 0,1, Kecepatan potong (v) 37.4888 m/min

  

Kata kunci : Algoritma genetika, fitness, pemesinan, optimasi

ii

ABSTRACT

  Optimizing indispensable in a machining. With the optimization of the

machining will reduce the effort, time and cost. Cause to difficulties in finding an

optimization that requires trial and error that will take a long time then it takes a

genetic algorithm optimization. This optimization imitating the principle of evolution

in which the best individuals to be selected. Testing genetic algorithm optimization is

performed to find variables to spesiman St 60 and HSS cutting tool types defined by

EMCO namely cutting speed (V) of 22 rev / min to 44 rev / min, feed motion (f) from

0.1 mm to 0.8 mm and reduce machining time formula (t c ) as a function of optimization.

Predefined variables will further evolution such as selection, crossover and mutation.

Individuals can best be seen from the fitness value and the optimization function is

machining time (t c ) then selected work with most short time, so we got the result

optimization main feed (f) 0, 1 mm , cutting speed (v) 37.4888 m / min Keywords : algorithm optimization, fitness, machining, optimization

iii

  

iv

DAFTAR ISI

  2.4.1 Klasifikasi Proses Pemesinan ........................................... 12

  2.6.2 Permasalahan yang Membutuhkan Algoritma Genetika ... 30

  2.6.1 Sejarah ............................................................................... 29

  2.6 Algoritma Genetika ...................................................................... 29

  2.5.6 Penentuan Langkah Kerja ................................................ 27

  2.5.5 Pemilihan Mesin ............................................................... 24

  2.5.4 Material Pahat .................................................................. 22

  2.5.3 Perencanaan dan Perhitungan Proses Bubut .................... 19

  2.5.2 Geometri Pahat Bubut ...................................................... 17

  2.5.1 Parameter yang dapat Diatur pada Proses Bubut ............. 14

  2.5 Proses pembubutan (Turning) ...................................................... 13

  2.4 Mengenal Proses Pemesinan ........................................................ 11

  

KATA PENGANTAR ..................................................................................... i

ABSTRAK ........................................................................................................ ii

ABSTRACT ..................................................................................................... iii

DAFTAR ISI .................................................................................................... iv

  2.3 Elemen Dasar Pemesinan ............................................................. 10

  2.2 Sistem Menejemen Pemeliharaan ................................................ 4

  2.1 Menejemen Pemeliharaan Pabrik .................................................. 4

  4

  1.5 Sistematika Penulisan .................................................................. 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................

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

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

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

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

  1

  

DAFTAR TABEL ............................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vi

DAFTAR SIMBOL .......................................................................................... vii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................

  2.6.3 Aplikasi Algoritma Genetika ........................................... 31

  

iv

  3.4.1 Model Optimasi ................................................................ 56

  86

  4.2.2 Komponen Ongkos Produksi ........................................... 83 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................

  4.2.1 Komponen Waktu Produksi ............................................. 82

  4.2 Optimasi Proses Pemesinan ......................................................... 82

  4.1.5 Mutasi ............................................................................... 72

  4.1.4 Crossover ......................................................................... 69

  4.1.3 Seleksi .............................................................................. 65

  4.1.2 Membangkitkan Populasi Awal ........................................ 63

  4.1.1 Fungsi Optimasi ............................................................... 63

  4.1 Algoritma Genetika Manual ......................................................... 62

  62

  3.5 Prosedur Pengujian ...................................................................... 58 BAB IV ANALISA DATA ........................................................................

  3.4.2 Pemesinan ......................................................................... 57

  3.4 Experimental Set-Up .................................................................... 56

  2.7 Prosedur Algoritma Genetika ....................................................... 32

  3.3 Bahan Pengujian ........................................................................... 55

  3.2 Peralatan Pengujian ...................................................................... 52

  3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................... 52

  52

  2.8 Editor Algoritma Genetika di Matlab ......................................... 49 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................

  2.7.9 Evaluasi Tingkat Keseragaman Unsur Kromosom .......... 49

  2.7.8 Elitism ............................................................................... 49

  2.7.7 Mutasi ............................................................................... 46

  2.7.6 Rekombinasi ..................................................................... 41

  2.7.5 Seleksi Orang Tua ............................................................ 38

  2.7.4 Evaluasi Nilai Fitness ....................................................... 37

  2.7.3 Prosedur Inisialisasi (Membangkitkan Populasi Awal) ... 37

  2.7.2 Teknik Penyandian (Pengkodean) .................................... 35

  2.7.1 Pengertian Individu .......................................................... 33

  5.1 Kesimpulan ................................................................................... 86

  

iv

  5.2 Saran ............................................................................................. 86

  

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... viii

LAMPIRAN 1 .................................................................................................. xi

• – kromosom yang akan di-crossover .............................. 70 Tabel 4.8 Kromosom setelah dilakukan crossover ............................................
• – masing generasi ............................................ 78

  

v

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis Pahat HSS .................................................................................

  23 Tabel 2.2 Skema Binary Encoding ....................................................................

  36 Tabel 4.1 Populasi awal .....................................................................................

  65 Tabel 4.2 Nilai fitness relative (P k

  ) ....................................................................

  66 Tabel 4.3 Nilai fitness kumulatif (q k ) .................................................................

  67 Tabel 4.4 Bilangan acak untuk seleksi (r) ..........................................................

  68 Tabel 4.5 Kromosom baru hasil seleksi .............................................................

  68 Tabel 4.6 Bilangan acak untuk crossover ..........................................................

  70 Tabel 4.7 Kromosom

  71 Tabel 4.9 Bilangan acak untuk mutasi .............................................................

  72 Tabel 4.10 Kromosom dan posisinya yang terkena mutasi ...............................

  75 Tabel 4.11 Kromosom setelah dilakukan mutasi ...............................................

  76 Tabel 4.12 Populasi awal generasi kedua ..........................................................

  77 Tabel 4.13 Nilai fitness masing

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Beberapa proses pemesinan ..........................................................

  28 Gambar 2.17 Tempat pahat (tool post) ..............................................................

  53

  52 Gambar 3.2 Mesin bubut Harrison M300 .........................................................

  51 Gambar 3.1 Notebook ACER aspire 2930Z .......................................................

  51 Gambar 2.26 kolom Constraints .........................................................................

  50 Gambar 2.25 kolom Problem ..............................................................................

  48 Gambar 2.24 ToolBox Optimasi ........................................................................

  46 Gambar 2.23 Proses mutasi ...............................................................................

  39 Gambar 2.22 Proses crossover ...........................................................................

  35 Gambar 2.21 Ilustrasi seleksi dengan mesin roulette .........................................

  34 Gambar 2.20 Kemungkinan jalur dalam TSP dan representasi dalam individu

  32 Gambar 2.19 Ilustrasi representasi penyelesaian permasalahan dalam algoritma genetika ...............................................................................................................

  29 Gambar 2.18 Siklus algoritma genetika .............................................................

  

vi

  12 Gambar 2.2 Proses bubut rata, bubut permukaan dan bubut tirus .....................

  26 Gambar 2.15 Beberapa contoh proses bubut dengan pencekaman/pemegangan benda kerja yang berbeda - beda ..................................................................................

  24 Gambar 2.14 alat pencekam benda kerja ...........................................................

  22 Gambar 2.13 Benda kerja dipasang di antara dua senter ...................................

  19 Gambar 2.12 Kekerasan material pahat dan sifat material pahat .......................

  19 Gambar 2.11 Proses bubut .................................................................................

  18 Gambar 2.10 Pemegang pahat HSS ...................................................................

  18 Gambar 2.9 Pahat kanan dan pahat kiri .............................................................

  17 Gambar 2.8 Geometri pahat bubut sisipan (insert) ............................................

  16 Gambar 2.7 Geometri pahat HSS ......................................................................

  15 Gambar 2.6 Proses pemesinan yang dapat dilakukan pada mesin bubut ...........

  15 Gambar 2.5 gerak makan (f) dan kedalaman (a) ................................................

  14 Gambar 2.4 Panjang permukaan benda kerja yang dilalui setiap putaran .........

  13 Gambar 2.3 Skematis mesin bubut dan nama bagian - bagiannya ....................

  27 Gambar 2.16 Cara pemasangan pahat bubut ......................................................

  

vi

Gambar 3.3 Pahat high speed steel HSS ...........................................................

  57 Gambar 3.12 Pemasangan spesimen ..................................................................

  61 Gambar 4.1 Grafik hasil algoritma genetika ....................................................

  60 Gambar 3.15 Flow chart dari metodologi penelitian ........................................

  60 Gambar 3.14 Pelepasan spesimen dari mesin ...................................................

  59 Gambar 3.15 Pemesinan spesimen ....................................................................

  59 Gambar 3.14 pengaturan kedalaman pemotongan dan pemakanan ...................

  58 Gambar 3.13 Pemasangan pahat ........................................................................

  57 Gambar 3.11 Spesimen akhir .............................................................................

  53 Gambar 3.4 Kunci chuck ..................................................................................

  56 Gambar 3.10 Prosedur pemesinan .....................................................................

  55 Gambar 3.9 Ukuran spesimen ............................................................................

  55 Gambar 3.8 Baja St 60 .......................................................................................

  55 Gambar 3.7 Jangka sorong ................................................................................

  54 Gambar 3.6 Stopwacth ......................................................................................

  54 Gambar 3.5 Kunci pas ......................................................................................

  81

DAFTAR SIMBOL Simbol Arti Satuan

  Kedalaman pemotongan Diameter rata

• – rata spesimen Diameter awal spesimen

  Diameter akhir spesimen Gerak makan

  ⁄

• - F Fitness total K Kromosom -

  n Putaran poros utama Rev/min Panjang pemesinan

  ̇

• Probabilitas crossover
• Fitness sel
• - Probabilitas mutasi

  Qk Fitness Kumulatif r

  Nilai random - Batas atas

• - - Batas bawah

  St 60

  Baja karbon rendah - Waktu pemesinan Kecepatan potong

  ⁄ Kecepatan makan

  ⁄ Variabel pertama -

  1

• - Variabel kedua

  2

  Nilai rill

• - Xj

  Xr

  Sudut potong utama

  Persamaan optimasi

• - Y(x)

  2 Z

  Kecepatan penghasilan geram ⁄

  Huruf Yunani Simbol Arti Satuan vii vii

  Konstanta -