PERANCANGAN OTOMASI INDUSTRI STUDI KASUS: COOKO-BOTTLING FACILITY TI091209 [2 SKS] OTOMASI INDUSTRI MINGGU KE-3 1 Jurusan Teknik Industri 1 disusun oleh: Mokh. Suef Yudha Prasetyawan Maria Anityasari
PERANCANGAN
OTOMASI INDUSTRISTUDI KASUS: COOKO-BOTTLING FACILITY
TI091209 [2 SKS]
OTOMASI INDUSTRI
MINGGU KE-3
1Jurusan Teknik Industri 1
disusun oleh:
Mokh. Suef
Yudha Prasetyawan
Maria Anityasari
OUTLINE PERTEMUAN INI
� Perancangan otomasi: studi kasus
� Pemahaman terhadap sistem yang akan dibangun
� Integrasi stasiun kerja – lini produksi
� Integrasi lini produksi – lantai produksi
� Kebutuhan jaringan data-informasi
2Jurusan Teknik Industri 2
� Kebutuhan jaringan data-informasi
� Aliran informasi
� Kebutuhan software
PEMAHAMAN TERHADAP SISTEM YANG
AKAN DIBANGUN
� Cooko-Bottling-Facility (CBF) adalah pabrik baru yang akan memproduksi softdrink (kemasan botol) untuk kelompok usaha Cooko-Cola Natural Drink Corporation (CNDC).
� Hasil produksinya juga dipakai untuk memenuhi permintaan dari retailer/wholesalers
3Jurusan Teknik Industri 3
permintaan dari retailer/wholesalers
� CBF memproduksi bahan baku (sterilized water, sugar, phenylketon, and phenylalanine) menjadi produksoftdrink (regular, diet, caffeine-free cookoo-cola), dikemas dalam botol yang di-pack dengan karton sehingga siap dikirim ke customer (CNDC dan wholesalers eksternal)
� Lantai produksi CBF terdiri dari 3 lini produksi yang dapat dipergunakan untuk memproduksi varian produk yang berbeda.
PEMAHAMAN TERHADAP SISTEM YANG
AKAN DIBANGUN
� Simbol operator warna gelap menunjukkan keharusan stand-by selama
proses, sedangkan warna terang merupakan simbol supervisi berkala
Conveyor to
IntermediateStorage
Area
Operator forpalletising cartons
4Jurusan Teknik Industri 4
Return Empty Pallet Conveyor
Carton ConveyorBottlin
g L
ine C
Bottlin
g L
ine B
Bottlin
g L
ine A
Pallet Conveyor
Operator forstation 1
Operator forstation 1
Operator forstation 1
Opera
tor fo
r
line s
uperv
isin
g
Opera
tor fo
r
line s
uperv
isin
g
Opera
tor fo
r
line s
uperv
isin
gOperator for
loading ingredients everyshift
INTEGRASI STASIUN KERJA –
LINI PRODUKSI
Lini produksi CBF terdiri dari 6 stasiun kerja yang berurutan
� Stasiun 1 – Inisiasi produksi, operator menekan tombol untuk memasukkan
pallet ke lini produksi yang bersangkutan
� Stasiun 2 – Pencucian dan sterilisasi botol
� Stasiun 3 – Pengisian softdrink ke dalam botol
� Stasiun 4 – Pemasangan tutup botol
Stasiun 5 – Pemasangan label
5Jurusan Teknik Industri 5
� Stasiun 5 – Pemasangan label
� Stasiun 6 – Pengemasan botol dalam karton
16 5 4 3 2
sen
sor
fillertank
ingredients
mixing
tank
sensor
sen
sor
sensor
sen
sor
line supervisor
sen
sor
INTEGRASI STASIUN KERJA –
LINI PRODUKSI
� Stasiun 1 merupakan feeder lini produksi, beroperasi apabila operator menekan
tombol permintaan pallet dari konveyor pallet. Operator bekerja berdasarkan jumlah
order harian dan secara otomatis terupdate order yang terpenuhi saat menekan
tombol
� Sensor (inductive proximity sensor) pallet mendeteksi lewatnya pallet, mengaktifkan
cylinder switch sehingga arah perjalanan berubah
� Saat silinder A memegang botol dengan mekanisme pneumatik, silinde B mendorong
pallet ke konveyor pengembalian pallet kosong. Silinder C mendorong botol per baris
6Jurusan Teknik Industri 6
pallet ke konveyor pengembalian pallet kosong. Silinder C mendorong botol per baris
agar dapat bergerak sesuai konveyor lini produksi
ReturnPallet
Cylinder ABottles Collector
Cylinder CBottles Feeder
Cylinder BPallet Unloader
cylinderswitch
computerconsole
PLC
Station 1
computerconsole
Cylinder
SwitchActuator
Cylinder A
Bottles CollectorActuator
Cylinder BPallet Unloader
Actuator
Cylinder CBottles Feeder
Actuator
Comm
Bus
INTEGRASI STASIUN KERJA –
LINI PRODUKSI
� Stasiun 2 berfungsi sebagai pencucian dan sterilisasi botol.
� Bekerja secara otomatis, botol akan dideteksi untuk menggerakkan pemegang botol
agar selanjutnya dapat dicuci (kran cairan pencuci terbuka) dan dibalik untuk
menghilangkan sisa cairan pencucian
� Sterilisasi bekerja untuk mengeringkan dan memanaskan botol untuk perlakuan
sterilisasi
Bottle
7Jurusan Teknik Industri 7
BottleDetection
at washing point
Sterilising
OutletActuator
WashingOutlet
Actuator
PLC
Station 2
BottleDetection
at sterilising point
CommBus
PLC
Sterilising
Machine
commbus
SensorTemperature(Analogue)
Heat
_D
A_
_D
A_
BottlesGraspt
Rotation
Notes:capacitive
proximity
sensor
Bottles
GraspActuator
M
sterilising machine
INTEGRASI STASIUN KERJA –
LINI PRODUKSI� Stasiun 3 merupakan stasiun pengisian yang paling kompleks
� Operasi pengisian bekerja ketika botol dideteksi sensor dan kran pengisian terbuka
� Stasiun ini juga harus menyiapkan ingredient siap saji/tuang, terdapat bagian mixing
(memasak adonan/campuran bahan baku) yang harus dijaga ketersediaan masing-
masing bahan baku misal dengan sensor ketinggian cairan dalam tangki
8Jurusan Teknik Industri 8
INTEGRASI STASIUN KERJA –
LINI PRODUKSI� Stasiun 4 Pemasangan tutup botol dan Stasiun 5 Pemasangan Label merupakan
stasiun mandiri tanpa operator
� Sensor mendeteksi botol untuk kemudian aktuator menggerakkan pemegang botol
untuk selanjutnya diberi tutup ataupun label
� PLC dalam hal ini – sebagaimana stasiun sebelumnya – sebagai pengendali integrasi
berbagai sensor dan aktuator
Cap PatcherActuator
Bottle HandlerActuator
Label Patcher
Actuator
9Jurusan Teknik Industri 9
PLCStation 4
BottleDetectioncapacitive
proximity
sensor
CommBus
PLCStation 5
BottleDetection
capacitive
proximity
sensor
Bottle HandlerActuator
CommBus
INTEGRASI STASIUN KERJA –
LINI PRODUKSI
•Stasiun 6 merupakan mekanisme
otomatis pengepakan dengan
menggunakan kardus (karton)
•Botol dideteksi hingga jumlah
tertentu siap di-pack
•Selanjutnya dicap kode produksi dan
tanggal kadaluarsa
10Jurusan Teknik Industri 10
tanggal kadaluarsa
STASIUN
TERAKHIR
DALAM
LINI PRODUKSI
INTEGRASI STASIUN KERJA –
LINI PRODUKSI� Kendali lini produksi merupakan koordinasi PLC masing-masing stasiun kerja yang
memberikan indikasi status: busy, idle, breakdown ataupun empty tank
� Informasi lainnya adalah order status, kuantitas dan spesifikasi order
� Supervisor lini produksi dapat meminta stasiun 1 atau lainnya untuk membatalkan,
menahan, menyisipkan atau merubah order (termasuk setup), menekan tombol
emergency stop dan melaporkan pada manajer produksi tentang availability lini
produksi dan order statuscomputerconsole
comm bus
ReservoirLevel
Sensors
comm busBottle
Detection
comm bus
M Power Switch
Kendali khusus konveyor
11Jurusan Teknik Industri 11
Bottle
Detection
Bottle
Detection
Bottle
Detectionat sterilising point
BottleDetection
at washing point
PLCStation 1
CylinderSwitch
Actuator
Cylinder A
Bottles CollectorActuator
Cylinder B
Pallet UnloaderActuator
Cylinder C
Bottles FeederActuator
comm bus
PLCStation 2
PLCStation 4
PLCStation 6
PLCBottling Line
comm bus
WashingOutlet
Actuator
PLCSterilising
Machine
to upper level
integration
Cap Patcher
Actuator
comm bus
comm bus
comm bus
PLC
Packaging Machine
Cylinder SwitchActuator
PLCStation 3
PLC
MixingMachine
PLCFilling
Machine
BottleDetection
operatorattend
per shift
comm bus
Bottle HandlerActuator
Label Patcher
Actuator
comm bus
PLCStation 5
PLCConveyors
M Power Switch
M Power Switch
M Power Switch
M Power Switch
M Power Switch
M Power Switch
M Power Switch
Bottle HandlerActuator
CartonDetection
BottlesGraspt
Rotation
BottlesGrasp
Actuator
M
INTEGRASI LINI PRODUKSI –
LANTAI PRODUKSI� Di level lantai produksi, CBF menggunakan sensor untuk mendeteksi pallet ID
(identification number melalui magnetic strips) yang membawa botol kosong dan sebuah sensor (dilengkapi barcode reader) di titik setelah lini produksi untuk mendeteksi carton ID (sebagai finished products). Jumlah input botol dan output botol dipakai sebagai acuan perhitungan produktivitas dan utititas � termasuk order status
� Magnetic striping di pallet identification dipergunakan agar informasi tetap terbaca meski kondisi lingkungan kotor; di sisi lain teknologi barcode dipakai untuk menangkap informasi produk yang spesifik.
� PLC Conveyor, mengendalikan konveyor yang ada di lini produksi maupun bagian lain di lantai produksi dengan adanya tombol emergency stop yang akan menghentikan laju konveyor satu per satu maupun keseluruhan pada kondisi
12Jurusan Teknik Industri 12
bagian lain di lantai produksi dengan adanya tombol emergency stop yang akan menghentikan laju konveyor satu per satu maupun keseluruhan pada kondisi darurat
PLC
Bottling Line A
Comm Bus
PLC
Bottling Line B
Production
Control
Computer
PLC
Bottling Line
C
BottlesPallet
ID
PLC
Pallet
Conveyors
BottlesCarton
ID
PLC
Carton
Conveyors
PLC
Palletizing
Carton
Conveyors
PLC
Return
Pallet
Conveyors
KEBUTUHAN JARINGAN
DATA-INFORMASI� Untuk seluruh CBF, dipergunakan referensi open system interconnection (OSI) –
untuk menyediakan fungsi kompleks berinteraksi (interface) dengan berbagai alat dari berbagai merk (pemanufaktur) yang berbeda. Open system ini memiliki keuntungan “plug-compatible” untuk mengantisipasi perkembangan mendatang ketika manajemen memutuskan untuk memasang peralatan tambahan di masa mendatang
� Secara umum seluruh lini produksi dihubungkan dengan jaringan kabel fiber optic, dengan alasan: dapat berfungsi baik untuk layer 1 (OSI ), sehingga layer di atasnya juga tidak terpengaruh; mampu mentransfer data dalam jumlah besar; tahan gangguan elektromagnetik; aman – mahal: tetapi mampu dipakai untuk mengantisipasi perkembangan mendatang
13Jurusan Teknik Industri 13
mengantisipasi perkembangan mendatangApplication
Software
Application program Application
Software
Layer 7
Application
Interface to application program Layer 7
Application
Layer 6
Presentation
Restructures data for network Layer 6
Presentation
Layer 5
Session
Data synchronization Layer 5
Session
Layer 4
Transport
End to end data transfer Layer 4
Transport
Layer 3
Network
Packet routing Layer 3
Network
Layer 2
Data link
Local data transmission Layer 2
Data link
Layer 1
Physical
Electrical signaling Layer 1
Physical
Physical transmission medium
KEBUTUHAN JARINGAN
DATA-INFORMASI� Setiap peralatan di setiap stasiun diintegrasikan dengan topologi bus menggunakan LON Works
dengan alasan:
� Topologi bus memiliki kemampuan komunikasi via induk atau setiap partisipan secara independen; aman
gangguan, utamanya jika ada salah satu elemen rusak – sehingga memungkinkan penambahan peralatan atau
pengurangan (deletion)
� LON works dapat diaplikasikan hampir di semua hardware terutama dalam sistem OSI networking lengkap; LON
works memiliki prosedur akses berbasis Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection untuk mewujudkan
real-time networking; membutuhkan biaya relatif kecil
� Mendatang dapat dikembangkan dengan menggunakan kabel transmisi energi listrik atau frekuensi
radio (misal bluetooth) untuk menghindari penggunaan kabel fisik
Bila CBF menggunakan PLC dari 4 merk berbeda (Siemens, AB, GE Fanuc, and Mitsubishi). Biaya
Cari istilah sulit pada
referensi yang
direkomendasikan
14Jurusan Teknik Industri 14
� Bila CBF menggunakan PLC dari 4 merk berbeda (Siemens, AB, GE Fanuc, and Mitsubishi). Biaya
kebutuhan jaringan tergantung merk mana yang paling banyak dipergunakan
� Di level jaringan induk, PROFIBUS dipergunakan karena dapat terkoneksi langsung dengan Siemens
dan Mitsubishi. Interface tambahan dibutuhkan untuk menghubungkan AB dan GE Fanuc dengan
PROFIBUS. PROFIBUS merupakan sistem jaringan industri terbaik karena memiliki bandwidth
terbesaris dengan kecepatan tergantung jumlah alat, jarak dan kondisi lingkungan (noisy: inverter,
solenoids, starters and dirty: solvents, corrosive substances, hot, cold)� efisien
� Di lingkungan perkantoran(highest level), CBF menggunakan ethernet untuk jaringan yang reliable
untuk transmisi data lebih besar (sampai dengan 10 Mbits per second dan 1024 network nodes).
� CBF menggunakan distributed network. Kombinasi antara hybrid, hierarchical dan heterarchical.
Mudah dijalankan dan paraktis � perlu dihitung juga waktu respon dengan penggunaan model
kombinasi ini
ALIRAN INFORMASI
� Aliran informasi yang diperlukan bersifat top-down dan bottom-up yang harus dapat di-update dengan pembatalan, penyisipan ataupun perubahan lainnya
� Menunjukkan order status, machine status dan kondisi yang diperlukan lainnya
� Order processing
� Engineering� Process Planning
Scheduling
Order Due Date
Bill of materials
Process Plans
Production Schedule
Orders
15Jurusan Teknik Industri 15
Scheduling� material
� equipment
� personnel
� time pashing
Line C (Station 1,2,3,4,5,6)
Line B (Station 1,2,3,4,5,6)
Line A (Station 1,2,3,4,5,6)
Line, Station, Machine Control Parameters
Line, Station, Machine StatusManufacturing
Equipment Status
Order Status
Control Parameters� Manufacturing order release
� Production Routes
� Line Control Parameter
� Station Control Parameter
� Machine Control Parameter
ALIRAN INFORMASI
� Operator yang diperlukan di CBF� Operator stasiun 1 di setiap lini produksi (A)
� Operator untuk ingredients loading di stasiun pengisian (B)
� Operator untuk supervisi lini produksi (C)
� Operator untuk carton palletizing (D)
� Jalannya informasi harus ditunjang dengan:� Informasi yang lengkap dan peralatan yang menunjang tercapainya hal tersebut
� Sinkronisasi (parallel ataupun berurutan)
� Verifikasi dan penentuan waktu informasi harus dicek
� Waktu durasi minimum dan maksimum
16Jurusan Teknik Industri 16
� Waktu durasi minimum dan maksimum
� Mekanisme standar jika ada permasalahan
Operator Information
A • Orders quantity and specification for the specific bottling line
• Orders change (addition, insertion, cancellation)
B • Raw ingredients quantity
• Loading time
• Raw ingredients availability
C • Orders quantity and specification for the specific bottling line
• Orders status
• Stations, machines and devices status
• Mean time to repair, mean time between failure (maintenance)
D • Product type to make easier palletizing (from barcode reader)
ALIRAN INFORMASI
� Informasi bagi manajer produksi
� Bottling lines, stations, machines status. Diperlukan untuk melakukan perubahan terhadap manufacturing order release berdasarkan availability, breakdown, dan perubahan lainnya (jika ada lini produksi rusak, demand dapat dialihkan ke lini produksi lainnya)
� Manufacturing equipments status, dapat mempengaruhi jadwal produksi
17Jurusan Teknik Industri 17
jadwal produksi
� Orders status, informasi order yang telah dipenuhi atau sedang diproses
� Products completion, menunjukkan berapa banyak produk yang siap dikirim, untuk keperluan dispatching
� Raw materials availability, dipergunakan untuk meng-updateMaterial Requirement Planning (MRP) – bila menjelang habis harus memesan kembali
� Dispatching (truck space), bagaimana pengiriman diatur agar dapat memaksimalkan utilitas space kendaraan
KEBUTUHAN SOFTWARE� CBF sebaiknya membeli elemen software secara terpisah karena tidak membutuhkan sistem yang sangat
kompleks, variasi produk kecil dan urutan proses sederhana. Elemen yang diperlukan adalah:
� Human resources (payroll accounting, organizational management, workforce planning, incentive wages,
recruitment) for enhancing human resources management to meet employees support
� Financial accounting (asset accounting, legal consolidation, general accounting, accounts payable, accounts
receivable) which is crucial regarding product life time and its manufacturing lead time are very short
� Controlling (profitability analysis, overhead cost controlling, product cost controlling) for providing cost /
expenses consideration in entire CBF
� Sales and Distribution (sales, shipping, billing, sales support and sales information system include
forecasting) which is also important because the demand will change rapidly during the time (it have peak
and low season) and the importance of utilizing distribution vehicles capacity
18Jurusan Teknik Industri 18
and low season) and the importance of utilizing distribution vehicles capacity
� Materials management (logistic information system, material requirement, purchasing, inventory
management, warehouse management, invoice verification) to provide information regarding raw materials
availability and best purchasing at any given time
� Production planning (continuous order processing, capacity planning, material requirement planning, master
planning) for providing reliable MRP, MPS and also simulation feature to analyze implication on production
change before it will be implemented
� Quality management (quality notification, planning, inspection, control, certificates) to ensure that products
will meet expected quality and minimizing returned product
� Plant maintenance (service management, preventive management, maintenance management) for providing
reliable manufacturing elements support.
Untuk integrasi CBF perlu membuat software integrasi yang mampu mengakomodir perbedaan
platform ataupun struktur database atau dengan menggunakan aplikasi database online seperti
misalnya active server pages (ASP).
KEBUTUHAN SOFTWARE� Integrasi software CBF dapat dilihat dalam gambar berikut
S E N S OR S
M AC H IN E
P L C
OU T P U T
IN P U T
M OD U L E
C P U
C OM M U .
C AR D
CENTRAL
PLC
ManagerManager
ServerServer
LineLineSupervisorSupervisor
SHOP FLOOR
19Jurusan Teknik Industri 19
OU T P U T
M OD U L E
C OM M U .
C AR D
C AR D
PLC NETWORK
PC NETWORK
IntegrationSoftware
Human
Resources
Financial
Accounting
Controlling Sales
Distribution Materials
Management
PLCs on shop floor & other
equipmentPlant
Maintenance
Quality
Management
Production
Planning
Integration
Software
SUDAH MENGERTIKAH ANDA?
� Bagaimana cara memahami alur/kerangka otomasi industri yang akan dibangun?
� Apa fungsi komponen-komponen otomasi (sensor, aktuator, pengendali, dll) dalam integrasi stasiun kerja –lini produksi?
� Bagaimana hirarki integrasi lini produksi – lantai
REVIEW QUESTIONS
20Jurusan Teknik Industri 20
� Bagaimana hirarki integrasi lini produksi – lantai produksi dibangun?
� Apa yang penting diperhatikan dalam menentukan kebutuhan jaringan (networking) dalam otomasi industri?
� Bagaimana cara membuat struktur aliran informasi?
� Apa yang penting diperhatikan dalam menentukan software yang akan dibeli/dipergunakan?
***AKHIR DARI MATERI PERTEMUAN 3***
REVIEW QUESTIONS