Analisis Keseimbangan Lintasan Produksi dengan Menggunakan Theory of Constraints (TOC) dan Algoritma Tabu Search di PT. Cipta Baja Raya

ANALISIS

KESEIMBANGAN

LINTASAN

PRODUKSI

DENGAN MENGGUNAKAN THEORY OF CONSTRAINTS
(TOC) DAN ALGORITMA TABU SEARCH
DI PT. CIPTA BAJA RAYA

TUGAS SARJANA
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari
Syarat-syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Oleh
DESSY ANGELINA
NIM :120403135

DEP ART EMEN

TEKNIK

F A K U L T A S

INDUSTRI

T E K N I K

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
atas Rahmat dan Karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini
dengan baik.
Penulisan Tugas Sarjana ini adalah bertujuan untuk memenuhi salah satu
syarat akademis yang harus dipenuhi oleh mahasiswa dalam menyelesaikan studi
di Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam hal ini, penulis meneliti di lantai produksi pada PT. Cipta Baja Raya yang
bergerak di bidang foundry. Tugas Sarjana ini berjudul “Analisis Keseimbangan
Lintasan Produksi dengan Menggunakan Theory of Constraints (TOC) dan
Algoritma Tabu Search di PT. Cipta Baja Raya ”
Penulis menyadari bahwa tugas sarjana ini belum sepenuhnya sempurna.
Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
pembaca untuk kesempurnaan Tugas Sarjana ini. Akhir kata, penulis berharap
agar Tugas Sarjana ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkannya.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA, MEDAN

PENULIS.

Agustus 2016

Universitas Sumatera Utara

UCAPAN TERIMA KASIH

Segala puji dan syukur penulis ucapkan yang sebesar-besarnya kepada
Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk
dapat mengikuti pendidikan di Departemen Teknik Industri USU serta telah
memberikan nikmat kesehatan dan ilmu kepada penulis selama masa kuliah dan
penulisan laporan tugas sarjana ini.
Dalam penulisan tugas sarjana ini penulis telah mendapatkan bimbingan
dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi maupun
administrasi. Oleh karena itu sudah selayaknya penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Kedua orang tua ayah saya, Ir. I.M. Christopher Tarigan dan ibu saya Elisabeth
Duha serta kedua saudara saya Margaretha Connie Meylisa Tarigan, S.Pd dan
Liedya Jessica Augustine Tarigan yang telah memberikan segala jenis
dukungan dalam mengerjakan laporan ini.

2. Ibu Ir. Khawarita Siregar, MT. selaku Ketua Departemen Teknik Industri
Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Ir. Dini Wahyuni, MT selaku Dosen Pembimbing I dan Ibu Rahmi M. Sari,
ST, MM(T) selaku Dosen Pembimbing II atas waktu, bimbingan, pengarahan,
dan masukan yang diberikan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Sarjana
ini.
4. Bapak Sawalul Amru Siregar selaku Pembimbing Lapangan serta karyawan di
PT. Cipta Baja Raya yang telah memberikan bantuan selama penelitian.

Universitas Sumatera Utara

5.

Seluruh dosen Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara yang telah memberikan pengajaran selama perkuliahan yang
menjadi bekal dalam penulisan tugas sarjana ini.

6.

Teristimewa buat Maestoso Colia, ST sebagai orang terkasih yang telah

memberikan doa, dukungan, semangat serta meluangkan waktu, tenaga dan
pikiran dalam membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

7.

Untuk teman-teman terkasih: Merylin Ginting, Imelda Nababan, Blandina
Panggabean, dan Sudikse Inggrid buat saran, semangat dan bantuannya
selama ini.

8.

Seluruh teman-teman angkatan 2012 (DUA BELATI) serta abang kakak
senior dan junior di Departemen Teknik Industri USU yang telah memberikan
banyak masukan kepada penulis.

9.

Untuk teman seperjuangan kak Indri Marpaung dan kakak-kakak ekstensi
2013 yang telah membantu, memberi saran, semangat, dan doa dari awal
sampai selesai tugas akhir ini.

Kepada seluruh pihak yang telah banyak memberi bantuan kepada penulis

dalam penyelesaian tugas sarjana ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu,
penulis mengucapkan terimakasih. Semoga laporan tugas sarjana ini dapat
bermanfaat bagi kita semua

Medan, Agustus 2016

Penulis

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
PT. Cipta Baja Raya adalah sebuah perusahaan manufaktur yang bergerak
dalam bidang foundry. Perusahaan menerapkan sistem make to order pada proses
produksinya. Jenis produk yang dihasilkan adalah grey cast irons (contoh: gears
dan coupling), ductile irons (contoh: pulley dan mangle stands), low alloy steels
(contoh: obollard dan bucket), dan carbon steels (contoh: roda lorry dan press
cage). Jumlah permintaan roda lorry adalah yang tertinggi setiap bulannya.
Masalah yang dihadapi perusahaan adalah penumpukan work in process (WIP)

dan ketidakseimbangan lintasan produksi. Keseimbangan lintasan pada setiap
proses produksi akan mempengaruhi jumlah produk yang dihasilkan. Apabila
terjadi hambatan atau ketidakefisienan dalam suatu departemen akan
mengakibatkan tidak lancarnya aliran material ke departemen berikutnya,
sehingga terjadi waktu menunggu (delay time) dan penumpukan material work in
process di lantai produksi. Hal ini terjadi disebabkan oleh perbedaan waktu siklus
yang cukup besar sehingga menyebabkan perbedaan kapasitas produksi untuk
setiap elemen kegiatan produksi. Metode stopwatch time study digunakan untuk
mendapatkan waktu standar tiap elemen kegiatan. Penerapan theory of constraints
digunakan untuk mengidentifikasi kendala yang ada, algoritma tabu search
digunakan untuk mendapatkan jumlah work center yang optimum. Pada lintasan
aktual terdapat 7 work center dengan 14 orang tenaga kerja, memiliki efesiensi
lintasan 39,01%, balance delay 60,99%, dan smoothing index 8395,94. Hasil
penyeimbangan lintasan produksi dengan menggunakan metode algoritma tabu
search diperoleh 5 work center dengan 11 orang tenaga kerja, dan memiliki
efisiensi lintasan 86,18%, balance delay 13,82%, dan smoothing index 1251,65.

Kata Kunci: Bottleneck, Line Balancing, Theory Of Constraints, Tabu Search.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

BAB

I

HALAMAN
LEMBAR JUDUL.................................................................................

i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................

ii

SERTIFIKAT EVALUASI TUGAS SARJANA..............................

iii

KATA PENGANTAR ..........................................................................

iv

UCAPAN TERIMA KASIH................................................................

v

ABSTRAK..............................................................................................

vii

DAFTAR ISI .........................................................................................

viii

DAFTAR TABEL ................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR ...........................................................................

xiv

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................

xvi

PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................

I-1

1.2. Perumusan Masalah .......................................................................

I-5

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................

I-5

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

I-5

1.5. Batasan dan Asumsi Penelitian ......................................................

I-6

1.6. Sistematika Penulisan Laporan ......................................................

I-7

II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN
2.1. Sejarah Perusahaan .........................................................................

II-1

2.2. Ruang Lingkup Bidang Usaha .......................................................

II-2

2.3. Lokasi Perusahaan ..........................................................................

II-2

2.4. Daerah Pemasaran ..........................................................................

II-3

2.5. Organisasi dan Manajemen ............................................................

II-3

2.5.1. Uraian Tugas dan Tanggung Jawab .................................

II-5

2.6. Proses Produksi...............................................................................

II-5

2.6.1. Standar Mutu Bahan/Produk.............................................

II-5

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB

III

HALAMAN
2.6.2. Bahan yang digunakan ......................................................

II-5

2.6.2.1. Bahan Baku .........................................................

II-5

2.6.2.2. Bahan Penolong ..................................................

II-7

2.6.2.3. Bahan Tambahan ................................................

II-8

2.6.3. Uraian Proses .....................................................................

II-8

LANDASAN TEORI
3.1. Line Balancing................................................................................

III-1

3.1.1. Precedence Constraint .........................................................

III-3

3.1.2. Zoning Constraint ................................................................

III-4

3.1.3. Masukan untuk Penyeimbangan Lintasan ..........................

III-5

3.2. Permasalahan Keseimbangan Lintasan (Line Balancing)............

III-5

3.3. Beberapa Teknik Line Balancing ..................................................

III-6

3.3.1. Ranked Positional Weight ...................................................

III-7

3.4. Pengukuran Waktu .........................................................................

III-9

3.4.1. Langkah-langkah

Sebelum Melakukan Pengukuran

Waktu.................................................................................... III-10
3.5. Pengukuran Waktu Kerja dengan Stopwatch Time Study ............ III-12
3.5.1. Pengujian Keseragaman Data .............................................. III-13
3.5.2. Pengujian Kecukupan Data ................................................. III-14
3.5.3. Rating Factor dan Allowance .............................................. III-15
3.5.4. Penetapan Waktu Baku ........................................................ III-20
3.6. Definisi dan Konsep Dasar Penjadwalan ...................................... III-21
3.6.1. Metode-Metode Penjadwalan .............................................. III-21
3.7. Theory of Constraint (TOC) .......................................................... III-23
3.7.1. Langkah-langkah Theory of Constraint (TOC).................. III-23
3.7.2. Tools Thinking Process Theory of Constraint.................... III-27

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB

HALAMAN
3.8. Tabu Search .................................................................................... III-29
3.8.1. Langkah-langkah Tabu Search............................................ III-29
3.9. Uji Kenormalan Data dengan Kolmogorov-Smirnov ................... III-31
3.9.1. Distribusi Normal ................................................................. III-32

IV METODOLOGI PENELITIAN

V

4.1. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................

IV-1

4.2. Jenis Penelitian .............................................................................

IV-1

4.3. Objek Penelitian..............................................................................

IV-1

4.4. Variabel Penelitian .........................................................................

IV-2

4.5. Kerangka Konseptual Penelitian ...................................................

IV-3

4.6. Metode Pengumpulan Data............................................................

IV-4

4.7. Metode Pengolahan Data ...............................................................

IV-5

4.8. Analisis Pemecahan Masalah ........................................................

IV-7

PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
5.1. Pengumpulan Data..........................................................................

V-1

5.1.1. Data Ketersediaan Jam Kerja dari April 2015 –
Maret 2016..........................................................................

V-1

5.1.2. Data Elemen Kerja pada Proses Produksi Roda Lorry ....

V-2

5.1.3. Waktu Siklus Proses Produksi Roda Lorry ......................

V-3

5.1.4. Precedence Diagram Proses Produksi Roda Lorry..........

V-10

5.1.5. Job Qualification................................................................

V-12

5.1.6. Data Waktu Perpindahan ...................................................

V-12

5.1.7. Data

Waktu

Delay,

Waktu

Menunggu, dan

Waktu Set-up ......................................................................

V-13

5.1.8. Data Rating Factor dan Allowance...................................

V-14

5.1.9. Data Kapasitas Harian dan Target Produksi.....................

V-15

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB

HALAMAN
5.2. Pengolahan Data .............................................................................

V-15

5.2.1. Uji Keseragaman Data .......................................................

V-15

5.2.2. Uji Kecukupan Data...........................................................

V-18

5.2.3. Perhitungan Waktu Normal dan Waktu Standar..............

V-21

5.2.4. Penerapan Theory of Contraints........................................

V-22

5.2.4.1. Identifikasi Kendala Sebuah Sistem ..................

V-22

5.2.4.2. Eksploitasi Kendala yang Ada ...........................

V-25

5.2.4.3. Menentukan

Perbaikan

yang

dilakukan Berdasarkan Kondisi Aktual ............
5.2.4.4. Melakukan

Perbaikan

V-29

dengan Solusi

Line Balancing untuk Mengurangi Kendala .....

V-33

5.2.4.5. Kembali ke Langkah Kedua dan Hindari
Inersia ..................................................................

VI

V-56

ANALISIS DAN PEMBAHASAN
6.1. Analisis Keseimbangan Lintasan pada Kondisi Aktual ..............
6.2. Analisis

Penyeimbangan

Lintasan

Produksi

dengan

Tabu Search ....................................................................................
6.3. Analisis

Parameter

Performansi

VI-1

VI-2

Penyeimbangan

Lintasan Produksi ...........................................................................

VI-2

VII KESIMPULAN DAN SARAN
7.1. Kesimpulan ..................................................................................... VII-1
7.2. Saran ............................................................................................... VII-1

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

TABEL

HALAMAN

1.1. Data Permintaan April 2015-Maret 2016..........................................

I-2

1.2. Data Waktu Siklus Setiap Elemen Kegiatan Produksi .....................

I-2

1.3. Data Perusahaan Produk WIP Harian ...............................................

I-4

3.1. Tabel Bantu Standar Deviasi Normalitas (D) ................................... III-32
5.1. Ketersediaan jam Kerja untuk April 2015 – Maret 2016 .................

V-2

5.2. Data Elemen Kerja pada Proses Produksi Roda Lorry ....................

V-2

5.3. Waktu Siklus Proses Produksi Roda Lorry.......................................

V-9

5.4. Precedence Constraint .......................................................................

V-10

5.5. Data Waktu Perpindahan....................................................................

V-12

5.6. Waktu Delay, Waktu Menunggu, dan Waktu Set-up .......................

V-13

5.7. Nilai Rating Factor dan Allowance ...................................................

V-14

5.8. Kapasitas Harian dan Target Produksi ..............................................

V-15

5.9. Rekapitulasi Uji Keseragaman Data Waktu Siklus Proses
Produksi Roda Lorry ..........................................................................

V-18

5.10. Rekapitulasi Perhitungan Uji Kecukupan Data ................................

V-19

5.11. Rata-rata Waktu Siklus Proses Produksi Roda Lorry ......................

V-20

5.12. Waktu Normal Proses Produksi Roda Lorry ....................................

V-22

5.13. Waktu Standar Proses Produksi Roda Lorry ....................................

V-24

5.14. Perhitungan Total Waktu Proses .......................................................

V-25

5.15. Waktu yang Dibutuhkan ....................................................................

V-27

5.16. Elemen Kegiatan Bottleneck ..............................................................

V-28

5.17. Penjadwalan Backward ......................................................................

V-30

5.18. Penjadwalan Bottleneck .....................................................................

V-31

5.19. Penjadwalan Foreward ......................................................................

V-32

5.20. Hasil Penjadwalan Backward, Bottleneck, Foreward, dan Waktu
Standar.................................................................................................

V-32

5.21. Penentuan Tugas Tiap Stasiun Kerja Sesuai Kondisi Aktual ..........

V-33

5.22. Penentuan Bobot Tiap Stasiun ...........................................................

V-35

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL (LANJUTAN)
TABEL

HALAMAN

5.23. Pengurutan Ranking Stasiun ..............................................................

V-36

5.24. Penentuan Tugas Tiap Stasiun Kerja.................................................

V-37

5.25. Iterasi 0 ................................................................................................

V-40

5.26. Iterasi 1 ................................................................................................

V-42

5.27. Iterasi 2 ................................................................................................

V-44

5.28. Alternatif I ...........................................................................................

V-46

5.29. Alternatif II .........................................................................................

V-47

5.30. Alternatif III ........................................................................................

V-49

5.31. Hasil Perbandingan Tiga Solusi.........................................................

V-51

5.32. Data yang Telah diurutkan .................................................................

V-51

5.33. Hasil Perhitungan Nilai-Nilai Uji Kolmogorov- Smirnov................

V-53

5.34. Rekapitulasi Alternatif Terbaik .........................................................

V-54

5.35. Hasil Penyeimbangan Lintasan..........................................................

V-55

6.1. Perbandingan Parameter Performansi ...............................................

VI-3

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR

HALAMAN

1.1.

Roda Lorry ......................................................................................

I-2

1.2.

Lintasan Produksi Pembuatan Roda Lorry ...................................

I-3

2.1.

Lokasi PT. Cipta Baja Raya ...........................................................

II-2

2.2.

Struktur Organisasi PT. Cipta Baja Raya......................................

II-4

2.3.

Blok Diagram Proses Produksi Roda Lorry..................................

II-10

3.1.

Elemen Simbol................................................................................

III-4

3.2.

Hubungan Antar Simbol ................................................................

III-4

3.3.

Diagram Precedence untuk Menerangkan Metode RPW ............

III-7

3.4.

Current Reality Tree....................................................................... III-28

3.5.

Conflict Resolution Diagram ......................................................... III-29

3.6.

Kurva Normal ................................................................................. III-33

4.1.

Kerangka Konseptual Penelitian ...................................................

IV-3

4.2.

Blok Diagram Prosedur Penelitian ................................................

IV-7

5.1.

Precedence Diagram Proses Produksi Roda Lorry......................

V-11

5.2.

Uji Keseragaman Data Pembuatan Drag Atas .............................

V-17

5.3.

Current Reality Tree (CRT) ...........................................................

V-23

5.4.

Conflict Resolution Diagram .........................................................

V-25

5.5.

Hasil Penyeimbangan Lintasan Sesuai Kondisi Aktual ...............

V-35

5.6.

Lintasan Menggunakan Metode Rank Positonal Weight (RPW)

V-39

5.7.

Iterasi 0 ............................................................................................

V-41

5.8.

Iterai I ..............................................................................................

V-43

5.9.

Iterasi II ...........................................................................................

V-45

5.10.

Alternatif I .......................................................................................

V-47

5.11.

Alternatif II .....................................................................................

V-49

5.12.

Alternatif III ....................................................................................

V-50

5.13.

Kondisi Steady State.......................................................................

V-53

5.14.

Grafik Distribusi Normal ...............................................................

V-54

5.15.

Lintasan Menggunakan Algoritma Tabu Search..........................

V-56

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

6.1.

Keseimbangan Lintasan pada Kondisi Aktual ..............................

VI-1

6.2.

Lintasan Menggunakan Metode Tabu Search ..............................

VI-2

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN
1.

Uraian Tugas dan Tanggung Jawab .................................................

L-1

2.

Keterampilan dan Skill ......................................................................

L-2

3.

Usaha atau Effort ...............................................................................

L-3

4.

Rating Factor Operator untuk Setiap Elemen Kegiatan .................

L-4

5.

Allowance Operator untuk Setiap Elemen Kegiatan.......................

L-5

6.

Surat Permohonan Tugas Sarjana Halaman 1 ....................................

L-6

7.

Surat Permohonan Tugas Sarjana Halaman 2 ....................................

L-7

8.

Surat Permohonan Riset Tugas Sarjana di PT. Cipta Baja Raya .......

L-8

9.

Surat Balasan Penerimaan Riset Tugas Sarjana di PT. Cipta Baja
Raya....................................................................................................

L-9

10. Surat Keputusan Tugas Sarjana Mahasiswa .......................................

L-10

11. Form Asistensi Dosen Pembimbing I .................................................

L-11

12. Form Asistensi Dosen Pembimbing II ...............................................

L-12

Universitas Sumatera Utara