Page 1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI PERANCANGAN
GELAS PLASTIK UNTUK AIR MINUM DALAM KEMASAN
DENGAN PENDEKATAN DESIGN FOR ENVIRONMENT
(DFE)
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ANGGUN TRI KUSUMANINGRUM
I 0308001
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
Page 2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 1
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang topik yang akan dibahas
pada penelitian, perumusan masalah yang digunakan, tujuan, manfaat penelitian,
batasan masalah, asumsi, serta sistematika penulisan yang digunakan dalam
pembuatan tugas akhir.
1.1 Latar Belakang
Dalam beberapa tahun belakangan ini, isu mengenai lingkungan menjadi isu
penting yang sering diperbincangkan. Seiring dengan pertambahan jumlah
manusia dan industri maka isu lingkungan semakin tersebar luas. Pemanasan
global dan penipisan lapisan ozon merupakan permasalahan lingkungan yang
membahayakan (Eltayeb dan Zailani, 2009). Isu lingkungan ini telah meningkat
dan terintegrasi dengan perdagangan internasional, sehingga permintaan pasar dan
konsumen di dunia terhadap produk yang ramah lingkungan pun meningkat
(Anbumozhi dan Kanda, 2005).
Banyak perusahaan berusaha untuk lebih ramah lingkungan selain juga
berusaha agar biaya produksi yang dibutuhkan lebih kompetitif. Keputusan
mengenai dimensi produk memberikan kontribusi terhadap biaya produksi dan
dampak lingkungan, yaitu dengan perhitungan dimensi produk yang tepat
menyebabkan tidak banyak bahan baku yang terbuang sehingga menghemat biaya
produksi dan ramah lingkungan. Keputusan ini biasanya dibuat tanpa pengetahuan
kuantitatif yang cukup terhadap efek yang ditimbulkan terhadap produksi
(Bradley dkk., 2006). Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah model desain produk
yang tidak hanya mempertimbangkan aspek manufaktur, namun juga dampak
lingkungan yang ditimbulkan.
Design for Environment (DFE) merupakan sebuah pendekatan yang
digunakan dalam merancang produk. DFE merupakan sebuah pendekatan
sistematis dengan mempertimbangkan aspek lingkungan, kesehatan, keselamatan,
serta kemampuan sustainable yang baik terhadap produk maupun siklus hidup
Page 3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 2
(Fiksel, 2009). Menurut Nowosielski dkk. (2007), DFE disebut juga dengan
ecodesign, environmental design, ecological design, sustainable product design,
atau green design. Dikarenakan pendekatan DFE lebih fokus pada permasalahan
lingkungan, maka pendekatan ini sesuai untuk digunakan dalam penelitian ini
agar dihasilkan produk yang ramah lingkungan dengan harga yang kompetitif.
DFE dapat diaplikasikan pada berbagai bidang industri. Menurut Fiksel
(2009), industri yang telah mengaplikasikan DFE adalah industri peralatan
elektronik, transportasi, kimia, farmasi, makanan dan minuman, produksi
material, produksi energi, serta jasa. Makanan dan minuman merupakan
kebutuhan pokok manusia, maka permintaan akan produk ini setiap hari akan
semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah manusia. Oleh karena
itu, dibutuhkan produksi yang besar dan berkelanjutan untuk memenuhi
permintaan masyarakat tersebut. Untuk sampai ke tangan konsumen dalam
keadaan bersih dan aman dikonsumsi, makanan dan minuman tersebut harus
dikemas dalam suatu kemasan yang bersih dan ramah lingkungan.
Kemasan bekas pakai merupakan komponen terbesar dalam sampah padat
dengan jumlah hampir sepertiga dari sampah padat perkotaan (Thurston dkk.,
1994). Material yang sering digunakan untuk membuat kemasan adalah plastik.
Plastik menjadi material yang banyak diminati karena kelebihan-kelebihan
material ini dibandingkan material lainnya. Kelebihan tersebut diantaranya adalah
plastik dapat diproses menjadi berbagai macam bentuk dan ukuran, ringan, tahan
dengan berbagai suhu (panas dan dingin), mudah dibawa, tahan air, serta mudah
didaur ulang dengan menggunakan energi dan bahan kimia yang sedikit (John,
1972). Walaupun plastik memiliki kelebihan dibandingkan material pengemasan
lainnya, plastik juga memiliki kekurangan. Kekurangan plastik adalah sulit diurai
jika dibuang ke tempat pembuangan akhir. Oleh karena itu, untuk meminimasi
dampak lingkungan dari sampah plastik, harus dilakukan daur ulang material
plastik menjadi produk yang berguna.
Penelitian ini dilakukan di PT. Supratama Aneka Industri yang merupakan
industri manufaktur yang memproduksi kemasan makanan dan minuman
berbahan baku plastik. Salah satu produk yang dihasilkan adalah gelas plastik
Page 4
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 3
dengan berbagai macam bentuk dan ukuran, seperti gelas bening, gelas putih,
gelas ukuran 200 ml, gelas ukuran 175 ml, gelas ukuran 235 ml, dan lain-lain.
Dalam penelitian ini, gelas plastik yang akan digunakan sebagai studi kasus
adalah gelas plastik berwarna putih dengan ukuran 200 ml atau di perusahaan
disebut dengan gelas PC200R. Gelas ini dipilih karena banyak diproduksi oleh
perusahaan.
Selama ini, PT. Supratama Aneka Industri tidak menggunakan standar
nasional ataupun internasional tertentu dalam merancang dan melakukan
pengujian terhadap produk yang dihasilkan. Standar yang digunakan adalah
berdasarkan pengalaman perusahaan. Padahal, terdapat SNI (Standar Nasional
Indonesia) yang mengatur tentang standar gelas plastik untuk air minum dalam
kemasan, yaitu SNI Nomor 12-4259-2004. Standar yang diatur dalam SNI
tersebut adalah standar mengenai syarat mutu, cara pengambilan contoh, cara uji,
syarat lulus uji, pengemasan, penandaan gelas plastik, dan beberapa metode
pengujian produk, seperti uji tekan, uji jatuh, uji visual, dan uji kapasitas. Uji
visual merupakan uji yang telah dilakukan oleh perusahaan dalam pengujian
terhadap produk yang mereka hasilkan. Dengan melakukan uji visual maka akan
didapatkan produk yang cacat dan tidak memenuhi standar perusahaan.
Sedangkan uji jatuh dan uji tekan hanya dilakukan jika terdapat permintaan
tertentu dari konsumen. Dalam uji tekan, terdapat standar mengenai kekuatan
minimum yang dapat diterima produk apabila diberi tekanan tertentu. Kekuatan
produk ini dipengaruhi oleh dimensi produk tersebut sehingga diperlukan
penentuan dimensi produk yang tepat agar menghasilkan kekuatan yang sesuai
dengan SNI yang berlaku. Tujuan utama perusahaan adalah memberikan kepuasan
kepada konsumen untuk menghasilkan produk dengan kualitas tinggi, higienis,
dan ramah lingkungan. Namun, permasalahan yang dihadapi perusahaan saat ini
adalah merancang gelas plastik untuk air minum dalam kemasan yang tidak hanya
memenuhi standar tetapi juga ramah lingkungan.
Selain pengujian tersebut, di perusahaan juga dilakukan pengujian suhu
terhadap produk yang telah dihasilkan. Pengujian dilakukan terhadap produk yang
nantinya akan digunakan oleh konsumen untuk diisi minuman dengan suhu yang
Page 5
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 4
tinggi. Dengan perhitungan ketebalan yang tepat maka produk dapat menahan
suhu air sehingga gelas tidak pecah atau penyok. Sehingga faktor suhu juga harus
dipertimbangan dalam menentukan ketebalan produk.
Pada penelitian sebelumnya, Giudice dkk. (2005) telah mengembangkan
sebuah model pemilihan material dengan memperhatikan siklus hidup produk
tersebut. Model tersebut digunakan untuk menentukan dampak lingkungan siklus
hidup produk. Penelitian tersebut difokuskan pada pemilihan material tanpa
mempertimbangkan variabel desain seperti ketebalan produk sebagai variabel
keputusan. Selain itu, pada penelitian tersebut dikembangkan sebuah model yang
berlaku umum, tidak ditentukan secara spesifik jenis produk yang akan dirancang.
Pada penelitian ini, akan dikembangkan suatu model optimisasi perancangan
produk untuk menentukan ketebalan gelas plastik dengan tujuan untuk
memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan yang
ditimbulkan.
Menurut penelitian yang telah dilakukan oleh Ríos (2003), material daur
ulang bukanlah material yang memiliki kualitas yang buruk. Oleh karena itu,
material daur ulang dapat digunakan untuk memproduksi suatu produk baru tanpa
mempengaruhi kualitas produk secara signifikan. Selama ini PT. Supratama
Aneka Industri telah menggunakan material campuran antara material baru dan
daur ulang sebagai bahan baku dalam pembuatan produk baru. Material baru yang
digunakan adalah bijih plastik yang dihasilkan melalui proses ekstraksi material.
Material ini diperoleh oleh PT. Supratama Aneka Industri dengan membeli ke
perusahaan lain. Sedangkan material daur ulang berasal dari produk cacat dan sisa
lembaran plastik yang tidak dapat digunakan untuk membuat produk baru pada
perusahaan tersebut. Pada penelitian ini, selain untuk menentukan ketebalan
optimal gelas plastik, juga akan ditentukan proporsi antara penggunaan material
baru dan daur ulang.
Page 6
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 5
1.2 Perumusan Masalah
Masalah yang akan diselesaikan dalam penelitian tugas akhir ini adalah:
Bagaimana model optimisasi perancangan gelas plastik untuk air minum dalam
kemasan dengan pendekatan Design for Environment (DFE) untuk menentukan
ketebalan gelas plastik dan proporsi antara penggunaan material baru dan daur
ulang sehingga dapat memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak
lingkungan?
1.3 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dengan penelitian ini adalah menghasilkan model
optimisasi perancangan gelas plastik untuk air minum dalam kemasan dengan
pendekatan Design for Environment (DFE) untuk menentukan ketebalan gelas
plastik dan proporsi antara penggunaan material baru dan daur ulang sehingga
dapat memaksimasi kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan.
1.4 Manfaat
Manfaat yang ingin diperoleh melalui penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan kontribusi terhadap permasalahan lingkungan yang terjadi saat
ini, yaitu mengenai penghematan penggunaan bahan baku dengan perhitungan
dimensi produk yang tepat sehingga tidak banyak material yang terbuang, serta
dengan menggunakan material daur ulang untuk menghasilkan produk baru.
2. Perusahaan dapat membuat model perancangan produk yang berkaitan dengan
ketebalan produk serta proporsi penggunaan antara material baru dan daur
ulang sehingga ramah lingkungan.
3. Perusahaan dapat menerapkan konsep green manufacturing dalam kegiatan
produksinya dan meningkatkan kepercayaan konsumen terhadap produk yang
dihasilkan.
Page 7
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 6
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Penaksiran dampak lingkungan yang dihasilkan dalam mendesain produk
dilakukan dengan menggunakan eco-indicator 99.
2. Produk yang akan digunakan pada studi kasus model adalah gelas plastik jenis
PC200R.
3. Ketebalan yang dihitung adalah ketebalan dinding dan alas gelas plastik.
4. Material yang akan digunakan pada studi kasus adalah polypropylene (PP).
5. Dampak lingkungan pada fase penggunaan produk oleh konsumen tidak
dihitung dalam model karena sulit dinyatakan secara jelas.
6. Prinsip DFE yang digunakan dalam pengembangan model adalah Design for
Dematerialization.
1.6 Asumsi
Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Ketebalan dinding dan alas gelas plastik adalah sama.
2. Gelas berbentuk tabung tanpa tutup.
3. Dalam daur hidup produk, pada fase akhir dinyatakan bahwa produk akan
dibuang ke tempat pembuangan akhir.
4. Modulus elastisitas polypropylene (PP) diasumsikan membentuk kurva linier
sebanding dengan proporsi material daur ulang yang digunakan sebagai
campuran bahan baku pembuatan produk gelas plastik.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini
adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan latar belakang mengenai permasalahan yang akan
dibahas, perumusan masalah yang diangkat, tujuan dan manfaat yang
ingin dicapai, serta batasan masalah dan asumsi yang digunakan.
Page 8
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I - 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan info perusahaan dan landasan teori yang merupakan
penjelasan secara terperinci mengenai teori-teori yang digunakan,
sebagai landasan pemecahan masalah, serta memberikan penjelasan
secara garis besar metode yang digunakan oleh penulis sebagai
kerangka pemecahan masalah. Tinjauan pustaka ini diambil dari
berbagai sumber.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini merupakan gambaran terstruktur tahap demi tahap proses
pelaksanaan penelitian yang digambarkan dalam bentuk flowchart dan
tiap tahapnya diberi penjelasan.
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Bab ini menguraikan data-data yang diperlukan untuk penyelesaian
masalah dan cara pengolahan data yang dilakukan untuk mencapai
tujuan penelitian.
BAB V ANALISIS
Bab ini berisi analisis berdasarkan pengolahan data sesuai permasalahan
yang dirumuskan.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari permasalahan yang dibahas dan saran-
saran untuk perbaikan maupun untuk penelitian selanjutnya.
Page 9
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan diuraikan mengenai gambaran umum perusahaan serta
teori-teori yang mendukung untuk penyelesaian masalah serta analisis pada
penelitian ini.
2.1 Gambaran Umum Perusahaan
Gambaran umum perusahaan ini berisi mengenai profil singkat perusahaan,
serta proses produksi yang dilakukan perusahaan.
2.1.1 Profil PT. Supratama Aneka Industri
PT. Supratama Aneka Industri didirikan sejak 3 Mei 1995 oleh Notaris
Mudhofir Hadi, SH dengan nomer akte notaris adalah 35. Perusahaan ini
merupakan anak perusahaan dari Poly Unggul. Dahulu, Poly Unggul memiliki 3
(tiga) divisi, yaitu:
1) Divisi I memproduksi kemasan makanan dan minuman yang berbahan baku
plastik.
2) Divisi II memproduksi pipa PVC.
3) Divisi III memproduksi kulit imitasi.
Namun sejak tahun 1995, masing-masing divisi ini berdiri sendiri dan membentuk
perusahaan baru. Divisi I menjadi PT. Supratama Aneka Industri, divisi II menjadi
PT. Lingkar Matra, sedangkan divisi III tetap menggunakan nama PT. Poly
Unggul.
PT. Supratama Aneka Industri memiliki pabrik yang beralamat di Jalan
Industri III Ujung Blok AH-8 Kompleks Industri Jatake Tangerang, Banten.
Perusahaan ini juga memiliki pabrik baru yang diresmikan pada tahun 2012
dimana pabrik ini berlokasi di daerah Solo, Jawa Tengah. Selain itu, perusahaan
ini memiliki 2 (dua) kantor pemasaran yang berada di Jakarta dan Surabaya.
Perusahaan ini telah menjadi pemimpin pasar dalam industri pengemasan
gelas plastik untuk air mineral. Selain memproduksi kemasan air mineral, PT.
Supratama Aneka Industri juga memproduksi kemasan soft drink, makanan
Page 10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 2
ringan, dan biskuit. Kemasan yang diproduksi akan dibuat sesuai dengan
permintaan konsumen, baik ukuran, warna dan label kemasan.
2.1.2 Unit Produksi
Untuk menunjang proses produksi yang dilakukan perusahaan, ada
beberapa unit produksi yang dimiliki oleh perusahaan. Unit produksi yang ada di
PT. Supratama Aneka Industri adalah sebagai berikut:
1) Sheeting line
Pada unit produksi sheeting line, lembaran plastik dibuat dengan cara
penggilingan (calendering). Penggilingan merupakan proses pembuatan
lembaran yang tipis dengan cara mendesak bahan baku biji plastik diantara rol.
Bahan baku berupa biji plastik, scrap dan masterbatch (bila diperlukan warna
tertentu) dilebur dan dipanaskan sebelum disalurkan ke mesin penggilingan.
Tebal lembaran yang dihasilkan tergantung pada celah antara kedua rol yang
menggiling plastik dan kecepatan rol tersebut. Sebelum lembaran digulung,
plastik akan melalui rol yang didinginkan dengan air, kemudian dipotong
sesuai ukuran yang dikehendaki.
2) Thermoforming
Thermoforming terutama dimanfaatkan untuk membuat produk
berdinding tipis dari bahan resin termoplastik. Pada proses ini, lembaran plastik
dari sheeting line kemudian masuk ke cetakan di mesin thermoforming. Pada
waktu cetakan ditutup, udara tekan mengembangkan lembaran plastik sehingga
melekat pada dinding cetakan. Setelah didinginkan sebentar, plastik selama itu
masih berada di bawah tekanan, tekanan udara diturunkan dan cetakan dibuka.
Produk dikeluarkan dari cetakan dan mesin terus mencetak secara kontinu
hingga lembaran habis.
Mayoritas produk yang dihasilkan adalah gelas minuman dan insert
nyam-nyam. Selain itu juga memproduksi gelas untuk diekspor. Produk yang
dihasilkan melalui proses thermoforming bisa lebih tipis dibandingkan
injection. Thermoforming juga lebih murah dibandingkan injection karena
dalam sekali produksi bisa menghasilkan produk yang lebih banyak.
Page 11
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 3
3) Injection
Pada proses injection, bahan baku berupa campuran antara biji plastik
dan scrap dimasukkan kedalam karung kemudian disalurkan ke wadah yang
berbentuk seperti corong. Selanjutnya bahan akan masuk ke ruang pemanas
untuk mengalami plastisisasi. Ruang pemanas berbentuk bulat dengan corong
mirip torpedo, sehingga bahan yang masuk merupakan lapisan yang cukup tipis
agar dapat dipanaskan dengan cepat dan merata. Suhu ruang pemanas diatur
antara 120-260°C, tergantung pada bahan yang digunakan dan besarnya
cetakan. Panas berasal dari beberapa kumparan tegangan listrik. Ruang dan
cetakan harus cukup kuat karena tekanan injeksi cukup tinggi dan dapat
mencapai 200 MPa. Setelah bahan dipanaskan di ruang pemanas, selanjutnya
diinjeksikan ke dalam cetakan tertutup di bawah tekanan yang cukup besar.
Produk cetak akan mengeras dalam rongga cetakan di bawah pengaruh
pendinginan air yang bersikulasi melalui saluran-saluran dalam cetakan.
Setelah penekanan injeksi, penekan ditarik kembali, cetakan terbuka dan
produk dikeluarkan dari cetakan (Amstead dkk., 1997).
Produk yang dihasilkan melalui proses injeksi bisa berbagai macam
bentuk dan produk yang dihasilkan tebal. Produk tersebut diantaranya priform
(bentuk awal dari toples), tutup toples, sendok dan insert nyam-nyam, gelas
beserta tali dan insert cho-cho, serta keranjang.
4) Blowing
Proses pada mesin blowing ini mirip dengan proses thermoforming,
dimana diberikan udara pada bahan baku sehingga bentuknya akan sesuai
dengan bentuk cetakan. Perbedaanya, pada proses blowing ini, bahan bakunya
adalah priform dari hasil injection yang kemudian diproses di mesin blowing
untuk menjadi toples sosis So Nice.
5) Printing
Gelas yang diproduksi dari proses thermoforming selanjutnya akan diberi
label melalui proses printing sesuai dengan desain yang diinginkan konsumen.
Page 12
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 4
6) Granulator
Semua produk cacat (dari sheeting line, thermoforming, blowing, dan
injection) serta sisa produksi yang berupa lembaran plastik dari thermoforming
akan digiling di granulator sehingga menghasilkan scrap yang dapat
digunakan lagi dalam proses produksi sebagai campuran biji plastik.
7) Finished goods
Digunakan sebagai gudang penyimpanan produk jadi yang siap dikirim
ke konsumen.
2.1.3 Proses Produksi
Untuk menghasilkan produk sesuai dengan permintaan konsumen, maka
perlu dilakukan proses produksi yang terdiri dari langkah-langkah pengerjaan
seperti pada Gambar 2.1 dan 2.2. Setiap produk yang dihasilkan akan melalui
tahapan proses yang mungkin berbeda dengan produk yang lainnya sesuai dengan
bentuk dan sifat produk yang akan dihasilkan. Gambar 2.1 dan 2.2 tersebut
menggambarkan proses produksi untuk produk yang berbentuk gelas dan melalui
proses calendering dan thermoforming.
Page 13
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 5
Gambar 2.1 Flowchart Proses Produksi
Page 14
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 6
Gambar 2.2 Flowchart Proses Produksi (lanjutan)
Page 15
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 7
2.2 Landasan Teori
Landasan teori ini berisi mengenai teori-teori yang mendukung untuk
menyelesaikan masalah dalam penelitian serta dalam analisis masalah tersebut.
2.2.1 Design for Environment (DFE)
Design for Environment (DFE) merupakan sebuah desain sistematis
dengan mempertimbangkan aspek lingkungan, kesehatan, keselamatan, serta
kemampuan sustainable yang baik terhadap produk maupun proses life cycle
(Fiksel, 2009). DFE ini terkadang juga disebut dengan Eco-Design, Life-Cycle
Design, dan Design for Eco-efficiency.
Konsep Design for Environment (DFE) dikenalkan pada awal 1990,
melalui sebuah usaha pada perusahaan dengan memperhatikan dampak
lingkungan terhadap pengembangan produk yang mereka lakukan. Secara umum,
terdapat 4 prinsip DFE, yaitu sebagai berikut:
Design for dematerialization
Hal ini meliputi minimasi material, serta yang berhubungan dengan energi dan
konsumsi bahan baku pada setiap fase siklus hidup produk. Selain itu, dapat
dilakukan dengan memperpanjang masa hidup produk, pengurangan jumlah
bahan baku, penyederhaan proses produksi, menggunakan material daur ulang,
dan mengganti proses produksi yang selama ini telah digunakan. Prinsip ini
merupakan yang terbaik untuk mengurangi konsumsi bahan baku.
Design for detoxification
Hal ini meliputi minimasi bahaya terhadap manusia dan lingkungan pada setiap
fase daur hidup produk. Selain itu, dapat dilakukan dengan menggunakan
teknologi yang dapat mengurangi waste dan emisi yang berbahaya,
memodifikasi waste, mengurangi atau mengeliminasi racun dan bahaya lainnya
yang merugikan manusia ataupun lingkungan.
Design for revalorization
Hal ini meliputi recover, recycle, atau reuse sisa material yang terdapat pada
setiap fase daur hidup produk. Selain itu, juga dilakukan dengan recovery
produk, disassembly produk, dan kemungkinan untuk dilakukan recycle.
Page 16
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 8
Design for capital protection and renewal
Hal ini meliputi desain lingkungan kerja yang aman, sehat, dan ergonomis,
serta desain pelestarian lingkungan sehingga tidak mengakibatkan perubahan
iklim, perlindungan sumber air, dan keseimbangan ekosistem. Selain itu juga
menjamin keselamatan, produktivitas, dan keberlangsungan manusia, alam,
dan ekonomi yang diperlukan untuk menopang daur hidup produk.
Langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk melakukan Design for
Environment (DFE) adalah sebagai berikut:
1) Gambarkan life cycle produk
Gambarkan life cycle produk untuk mengerti dimana dampak lingkungan
dihasilkan. Hal ini termasuk dampak selama proses produksi, penggunaan dan
pembuangan. Identifikasi pada bagian mana material dan energi digunakan,
pada bagian mana limbah dan emisi dihasilkan, baik yang beracun atau
berbahaya. Tanyakan kepada supplier atau ahli lain jika diperlukan saran.
2) Identifikasi dampak lingkungan yang utama
Identifikasi dampak lingkungan utama yang dihasilkan selama proses desain,
seperti limbah, racun, energi atau penggunaan air.
3) Pilih strategi Design for Environment (DFE) yang relevan
Pilih strategi DFE yang akan meminimasi atau mengeliminasi dampak utama.
Diskusikan konflik lainnya yang akan muncul pada proses produksi, seperti
pemasaran, produksi, atau pemenuhan produk.
4) Realisasikan konsep desain
Kembangkan ide. Berfikir lebih jauh untuk menemukan cara yang inovatif.
Evaluasi konsep desain terhadap dampak lingkungan secara singkat.
Identifikasi hubungan antara desain yang memperhatikan dampak lingkungan
terhadap biaya yang ditimbulkan.
2.2.2 Life Cycle Produk
Life cycle produk merupakan kumpulan fase umur fisik suatu produk,
termasuk proses memperoleh bahan baku, transportasi, manufaktur, penggunaan
produk, servis, dan masa akhir produk atau recycle produk (Fiksel, 2009).
Page 17
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 9
Dibawah ini kategori-kategori yang diasumsikan sebagai indikator utama dari
dampak lingkungan yang berkaitan dengan life cycle limbah plastik (Arena dkk.,
2003):
Konsumsi sumber daya alam (konsumsi bersih dan kotor; konsumsi minyak;
konsumsi air)
Polusi udara (penambahan efek greenhouse selama lebih dari 100 tahun;
keasaman udara; emisi udara dari logam dan polutan lainnya)
Polusi air (pembuangan logam dan polutan lainnya ke dalam air)
Jumlah dari limbah padat (yang berkaitan dengan volume limbah yang dibuang
ke daratan).
2.2.3 Eco-indicator 99
Untuk menghasilkan produk yang ramah lingkungan maka dibuat suatu
aturan yang dibuat di Belanda di bawah label Integrated Product Policy (IPP).
Pada IPP tersebut dikenalkan suatu sistem yang bernama Product Oriented
Environmental Management System (POEM). Tujuan POEM adalah membangun
sistem perbaikan berkelanjutan dari life cycle suatu produk yang memperhatikan
aspek lingkungan dalam keputusan yang diambil. POEM telah dilihat sebagai
suatu sistem manajemen lingkungan yang berfokus pada bidang pengembangan
produk dan redesain produk.
Keputusan untuk menghitung dampak lingkungan terkadang
membingungkan para pembuat desain produk. Walaupun Life Cycle Assesment
(LCA) merupakan alat yang baik untuk menaksir dampak lingkungan dari suatu
produk, dan walaupun ini telah banyak digunakan oleh para pembuat desain
produk, LCA ini membutuhkan waktu dan biaya yang besar. Selain itu, hasil dari
LCA tidak dapat menunjukkan secara langsung, tetapi harus diinterpretasikan
terlebih dahulu. Namun, dengan menggunakan eco-indicator maka penaksiran
dampak lingkungan dari suatu produk dapat dilakukan dengan mudah.
Eco-indicator merupakan angka yang menunjukkan total beban
lingkungan dari suatu produk atau proses. Dengan menggunakan eco-indicator
Page 18
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 10
maka desainer produk atau produk manajer dapat menganalisis beban lingkungan
suatu produk melalui life cycle produk tersebut (Goedkoop, 2000).
Nilai eco-indicators 99 terdiri dari:
1) Material
Indikator untuk proses produksi berdasarkan pada 1 kilogram material. Dengan
memasukkan kategori, jenis, dan jumlah material yang digunakan maka akan
didapat nilai indikator yang sesuai dengan dampak lingkungan yang dihasilkan.
2) Proses produksi
Menyatakan segala perlakuan dan proses yang terjadi pada material. Dengan
memasukkan kategori dan jenis proses produksi yang digunakan maka akan
didapat nilai indikator yang sesuai dengan dampak lingkungan yang dihasilkan.
3) Proses transportasi
Biasa dinyatakan dalam satuan ton-kilometer (tkm). Dengan memasukkan jenis
dan jarak tempuh untuk mengangkut masing-masing material maka akan
didapat nilai indikator yang sesuai dengan dampak lingkungan yang dihasilkan.
Proses transportasi ini digunakan pada saat transportasi material, transportasi
produk jadi, dan transportasi pembuangan produk.
4) Proses penggunaan energi
Indikator yang dihitung adalah estimasi konsumsi energi yang digunakan
selama masa hidup produk tersebut.
5) Rencana pembuangan produk.
Satuan yang digunakan adalah per kilogram material. Terdapat lima kategori
dalam penanganan limbah ini, yaitu limbah rumah tangga, limbah perkotaan,
pembakaran limbah, pembuangan ke daratan, dan recycle produk.
Semakin tinggi nilai eco-indicator yang dihasilkan maka dampak
lingkungan yang ditimbulkan akan semakin besar. Dampak lingkungan yang
didefinisikan dalam eco-indicator 99 ini terbagi dalam tiga kategori, yaitu:
1) Kesehatan manusia
Termasuk dalam kategori ini adalah jumlah dan jangka waktu terjangkit
penyakit, dan masa hidup yang berkurang karena kerusakan lingkungan. Efek
Page 19
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 11
yang ditimbulkan dapat berupa perubahan iklim, penipisan lapisan ozone, efek
karsinogenik, efek pernapasan, dan radiasi nuklir.
2) Kualitas ekosistem
Termasuk dalam kategori ini adalah efek terhadap keberagaman spesies
makhluk hidup.
3) Sumber daya alam
Termasuk dalam kategori ini adalah jumlah energi yang tersedia untuk
digunakan pada masa yang akan datang.
2.2.4 Termoplastik
Material termoplastik terdiri dari campuran karbon dan hidrogen yang
bergabung membentuk rantai panjang struktur. Struktur ini dapat menentukan
mekanikal properti dari berbagai macam termoplastik, seperti massa jenis,
kekakuan, daya rentang, fleksibilitas, kekerasan, keuletan, pemanjangan, dan
karakteristik retak (Rosato, 2003). Material termoplastik yang paling banyak
digunakan untuk membuat gelas plastik untuk air minum dalam kemasan adalah
polypropylene (PP). Material ini memiliki sifat-sifat listrik yang baik, nilai impak
dan kekuatan yang tinggi, dan sangat tahan terhadap suhu dan bahan-bahan kimia
(Amstead dkk., 1997). Produk yang terbuat dari polypropylene dibuat dengan cara
cetak injeksi (injection), cetak tiup (thermoforming dan blowing), dan
penggilingan lembaran (calendering).
2.2.5 Model Matematika
Model matematika adalah model dimana hubungan antara entitas
dinyatakan melalui bentuk ekspresi matematika, misalnya fungsi, persamaan,
ketidaksamaan dan lain-lain (Daellenbach dan McNickle, 2005). Pembuatan
model matematika berhubungan dengan pendefinisian terminologi tertentu, yaitu:
1) Variabel keputusan, merupakan aspek yang dapat dikendalikan dari masalah
yang didefinisikan atau alternatif tindakan lain.
2) Ukuran performansi, merupakan aspek yang mengukur seberapa baik tujuan
dari pembuat keputusan dapat dicapai. Jika ukuran performansi bisa dinyatakan
Page 20
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 12
sebagai fungsi dari variabel keputusan, maka disebut dengan fungsi tujuan
(objective function).
3) Koefisien atau konstanta merupakan input yang tidak dapat dikendalikan dari
masalah yang telah didefinisikan.
4) Batasan (constraints) merupakan ekspresi matematika yang membatasi range
nilai dari variabel keputusan.
2.2.6 Validitas Model
Pengujian validitas dari sebuah model bertujuan untuk mengetahui
kebenaran suatu model secara matematis, konsistensi model secara logis, serta
kedekatan model dengan keadaan nyata. Pengujian validitas dari sebuah model
terdiri atas dua bagian, yaitu pengujian validitas internal dan pengujian validitas
eksternal. Pengujian validitas internal pada umumnya dikenal sebagai verifikasi
sementara pengujian validitas eksternal dikenal sebagai validasi (Daellenbach dan
McNickle, 2005).
Verifikasi suatu model dilakukan untuk menjamin suatu model benar
secara matematis dan konsisten secara logis. Hal ini berarti verifikasi dari model
adalah pemeriksaan seluruh ekspresi matematis dalam model untuk meyakinkan
bahwa ekspresi-ekspresi tersebut merepresentasikan hubungan-hubungan yang
ada dengan benar. Verifikasi model juga meliputi pemeriksaan model untuk
meyakinkan bahwa semua ekspresi matematis dalam model memiliki dimensi
yang konsisten.
Validasi suatu model dilakukan untuk menjamin kemampuan suatu model
untuk merepresentasikan sistem nyata. Dengan demikian, validasi suatu model
merupakan suatu usaha untuk dapat menjamin kredibilitas dari sebuah model yang
dibangun.
2.2.7 Influence Diagram
Kompleksitas suatu situasi tidak terstruktur dapat dengan efektif
digambarkan dengan menggunakan influence diagram. Dengan menggunakan
influence diagram, identifikasi masalah sistem dalam rangka pengembangan
Page 21
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 13
model matematis lebih mudah dilakukan. Influence diagram disusun sebagai alat
untuk membantu dalam mendiskripsikan masalah dan mencari hubungan
keterkaitan antara variabel yang dapat dikontrol, parameter, dan konstanta dengan
kriteria performansi (Daellenbach dan McNickle, 2005).
Gambar 2.3 adalah simbol yang digunakan pada influence diagram.
Gambar 2.3 Simbol pada Influence Diagram
Sumber: Daellenbach dan McNickle, 2005
2.2.8 Pembebanan Aksial pada Sebuah Benda
Pada beban kritis, kolom yang penampangnya berbentuk lingkaran atau
tabung dapat menekuk ke samping untuk setiap arah. Dalam keadaan yang lebih
lazim, batang tekan tidak mempunyai kekakuan lentur yang sama untuk segala
arah. Bentuk tekukan yang terlihat hanya mungkin terdapat pada beban kritis atau
beban Euler, karena sebelum mendapatkan beban ini kolom masih lurus. Gaya
terkecil dimana bentuk tekukan dapat terjadi disebut gaya kritis. Rumus beban
Euler untuk kolom berujung pasak pada kedua ujungnya adalah sesuai dengan
Persamaan (2.1).
𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2𝐸𝐼
𝐿2 ..................................................................................................... (2.1)
dengan
Pcr = beban Euler
E = modulus elastisitas
Page 22
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 14
I = momen inersia terkecil dari kolom berpenampang konstan
L = panjang benda.
Dikarenakan produk yang digunakan sebagai penelitian diasumsikan
berbentuk tabung tanpa tutup, maka momen inersia untuk produk berlaku
Persamaan (2.2).
𝐼 = 𝜋𝑟3𝑡 ..................................................................................................................... (2.2)
dengan
r = jari-jari produk
t = tebal produk.
2.2.9 Penelitian Terdahulu
Penelitian yang dijadikan referensi dalam pengembangan model pada
penelitian ini adalah penelitian yang dilakukan oleh Giudice dkk. (2005). Pada
penelitian tersebut dikembangkan suatu model untuk pemilihan material yang
mempertimbangkan daur hidup produk. Model tersebut dapat menentukan
dampak lingkungan yang ditimbulkan selama daur hidup produk.
Berdasarkan penelitian tersebut, dampak lingkungan selama daur hidup
produk dapat diformulasikan dengan Persamaan (2.3).
𝐸𝐼𝐿𝐶 = 𝐸𝐼𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼𝑀𝑓𝑐𝑡 + 𝐸𝐼𝑈𝑠𝑒 + 𝐸𝐼𝐸𝑜𝐿 ........................................................ (2.3)
dengan
EILC = dampak lingkungan selama daur hidup produk,
EIMat = dampak lingkungan dari material yang digunakan untuk memproduksi
produk,
EIMfct = dampak lingkungan yang diakibatkan selama proses manufaktur produk,
EIUse = dampak lingkungan yang terjadi selama penggunaan produk,
EIEoL = dampak lingkungan pada saat masa akhir produk (didaur ulang, atau
dibuang).
Pada Persamaan (2.3), penjumlahan antara EIMat dan EIMfct dapat juga
dinyatakan dengan EIProd yang diformulasikan pada Persamaan (2.4).
𝐸𝐼𝑃𝑟𝑜𝑑 = 𝐸𝐼𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼𝑀𝑓𝑐𝑡
= 𝑒𝑖𝑀𝑎𝑡 ∙ 𝑊 + 𝑒𝑖𝑃𝑟𝑠𝑠 ∙ 𝜇 +𝑒𝑖𝑀𝑐𝑔 ∙ 𝜂 ........................................................ (2.4)
Page 23
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 15
dengan
EIprod = dampak lingkungan selama proses produksi,
eiMat = eco indicator per berat material,
W = berat material,
eiPrss = eco indicator dari proses pemesinan pertama per unit μ,
μ = parameter karakteristis dari proses atau jumlah material yang diproses,
ieMchg = eco indicator dari proses pemesinan kedua per unit parameter karakteristik dari
proses η.
Dampak lingkungan pada masa akhir produk EIEoL dapat dinyatakan dalam
Persamaan (2.5).
𝐸𝐼𝐸𝑜𝐿 = 𝑒𝑖𝐷𝑠𝑝 ∙ 1 − 𝜉 ∙ 𝑊 + 𝑒𝑖𝑅𝑐𝑙 ∙ 𝜉 ∙ 𝑊 ............................................................... (2.5)
dengan
eiDsp = eco indicator per unit berat material yang dibuang,
eiRcl = eco indicator dari proses daur ulang per unit berat material,
W = berat material,
ξ = fraksi daur ulang.
2.2.10 Permasalahan Optimisasi Multi Objectives
Menurut Marler dan Arora (2004), permasalahan optimisasi multi
objectives secara umum dinyatakan dalam Persamaan (2.6).
𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒 𝐹 𝑥 = [𝐹1 𝑥 , 𝐹2 𝑥 ,… , 𝐹𝑘 𝑥 ]𝑇
𝑠𝑢𝑏𝑗𝑒𝑐𝑡 𝑡𝑜: 𝑔𝑗 𝑥 ≤ 0, 𝑗 = 1,2, … , 𝑚,
𝑙 𝑥 = 0, 𝑙 = 1,2, … , 𝑒, ............................................................. (2.6)
dengan
k = jumlah fungsi tujuan,
m = jumlah batasan yang berbetuk persamaan,
e = jumlah batasan yang memiliki besaran tetap,
x ϵ En = variabel keputusan.
Untuk menyelesaikan permasalahan optimisasi multi objectives, salah satu
metode yang dapat digunakan adalah transformasi fungsi. Menurut Marler dan
Arora (2004) ada beberapa pendekatan dalam transformasi fungsi. Namun
Page 24
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II - 16
pendekatan yang paling robust adalah sesuai dengan Persamaan (2.7) yang juga
bisa disebut dengan normalisasi. Normalisasi ini nilainya antara 0 sampai 1.
𝐹𝑖𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 =
𝐹𝑖 𝑥 −𝐹𝑖0
𝐹𝑖𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑖
0 ............................................................................................ (2.7)
dengan
Fitrans
= transformasi fungsi,
Fi(x) = fungsi tujuan,
Fio = minimasi fungsi tujuan,
Fimax
= maksimasi fungsi tujuan.
Page 25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 1
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan diuraikan mengenai tahapan-tahapan yang dilakukan
selama penelitian. Tahapan-tahapan tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.1 dan
3.2.
Gambar 3.1 Metodologi Penelitian
Page 26
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 2
Gambar 3.2 Metodologi Penelitian (lanjutan)
Berdasarkan flowchart diatas maka akan dijelaskan mengenai tahapan-
tahapan yang dilakukan pada sub bab di bawah ini.
3.1 Identifikasi Masalah
Tahap ini merupakan tahap awal dalam penelitian yang dilakukan. Adapun
kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah sebagai berikut:
3.1.1 Studi Pustaka
Tahap ini dilakukan untuk memahami teori-teori yang digunakan selama
penelitian. Dengan melakukan studi pustaka maka akan didapatkan informasi
yang lebih akurat secara teoritis dan digunakan untuk menunjang penyelesaian
masalah yang diangkat dalam penelitian.
Page 27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 3
3.1.2 Observasi Awal
Observasi awal dilakukan untuk menggali informasi lebih dalam mengenai
permasalahan yang terjadi di perusahaan. Observasi awal ini dilakukan dengan
melakukan wawancara terhadap karyawan yang bekerja di perusahaan yang akan
dijadikan tempat penelitian, yaitu PT. Supratama Aneka Industri.
3.1.3 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dilakukan untuk menentukan permasalahan-
permasalahan yang harus diselesaikan dalam penelitian ini. Dengan merumuskan
permasalahan berarti dapat memfokuskan perhatian pada permasalahan yang telah
dirumuskan.
3.1.4 Penetapan Tujuan
Setelah permasalahan dirumuskan, kemudian ditetapkan tujuan untuk
mengetahui apa saja yang ingin dicapai dalam penelitian. Tujuan penelitian ini
adalah menentukan ketebalan gelas plastik yang dapat memaksimasi kekuatan
produk dan meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan. Selain itu juga
menentukan proporsi antara material baru dan daur ulang yang akan digunakan
dalam pembuatan produk.
3.2 Pengumpulan Data
Data yang dikumpulkan adalah data yang dibutuhkan dalam proses
pengolahan data. Pengumpulan data dilakukan melalui observasi langsung di
perusahaan serta wawancara dengan karyawan tempat penelitian dilakukan. Selain
itu, juga dilakukan pengambilan data sekunder dari sumber data yang dimiliki
perusahaan. Pengumpulan data ini dilakukan pada bulan April – Mei 2012 di PT.
Supratama Aneka Industri, Tangerang, Banten.
Data yang didapatkan dengan melakukan observasi langsung dan
wawancara, yaitu:
1. Profil perusahaan, mengenai sejarah berdiri perusahaan serta susunan
organisasi yang ada di perusahaan tempat dilakukan penelitian.
2. Stasiun kerja yang ada di perusahaan serta proses produksi yang dilakukan oleh
perusahaan untuk menghasilkan suatu produk. Selain itu juga diperoleh data
Page 28
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 4
mengenai mesin yang digunakan oleh perusahaan beserta cara kerja dari
masing-masing mesin tersebut.
3. Macam-macam produk yang dihasilkan oleh perusahaan beserta proses yang
dilalui oleh produk yang dihasilkan tersebut. Hal ini dilakukan karena tidak
semua produk akan mengalami proses yang sama.
4. Proses pengujian kualitas yang dilakukan oleh perusahaan. Meliputi uji tekan
(top load test), uji jatuh (drop test), uji suhu, uji dimensi, serta uji visual
produk, seperti retak, bocor, penyok, warna tidak rata, dan lain-lain.
5. Proses pemesanan produk oleh konsumen, dari mulai pemesanan produk ke
bagian marketing hingga terjadi penandatanganan kontrak antara perusahaan
dengan konsumen.
Sedangkan untuk data sekunder yang didapat dari perusahaan tempat
penelitian adalah:
1. Identitas produk yang dihasilkan, meliputi berat, warna, diameter, tinggi,
konsumen, dan lain-lain.
2. Jumlah produksi harian dan jumlah produk yang cacat.
3. Harga produk jadi.
4. Supplier material.
5. Cetificate of analysis material.
3.3 Pengolahan Data
Pada tahap ini dilakukan pengolahan data terhadap data yang telah
dikumpulkan pada tahap sebelumnya. Adapun kegiatan yang dilakukan pada
tahap ini adalah sebagai berikut:
3.3.1 Identifikasi Daur Hidup Produk
Tahap awal yang dilakukan adalah mengidentifikasi daur hidup dari
produk tersebut dari mulai proses penyediaan bahan baku hingga produk tersebut
sudah tidak digunakan (apakah digunakan kembali atau dibuang). Berdasarkan
daur hidup tersebut maka dapat ditentukan prinsip mana yang cocok digunakan
untuk pengembangan model sesuai dengan pendekatan design for environment
(DFE).
Page 29
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 5
3.3.2 Penentuan Karakteristik Model
Sebelum dilakukan pengembangan model, maka dilakukan penentuan
karakteristik model tersebut, sehingga dapat diketahui faktor-faktor yang dapat
mempengaruhi permasalahan yang ada serta hubungan antar faktor tersebut.
Penentuan karakteristik model tersebut dilakukan dengan menggunakan influence
diagram. Influence diagram adalah suatu diagram yang menggambarkan proses
transformasi sistem (Daellenbach dan McNickle, 2005). Terdapat lima notasi
yang digunakan dalam influence diagram, yaitu cloud (awan), rectangle (persegi
panjang), oval, circle (lingkaran), dan arrow (panah). Notasi cloud (awan)
digunakan untuk menunjukkan input, data, dan batasan yang tidak dapat
dikendalikan. Notasi rectangle (persegi panjang) digunakan untuk menunjukkan
input yang dapat dikendalikan, yaitu keputusan dan aturan keputusan. Notasi oval
digunakan untuk menunjukkan output. Notasi circle (lingkaran) digunakan untuk
menunjukkan variabel sistem yang terdiri dari atribut komponen dan nilai
variabel. Sedangkan notasi arrow (panah) digunakan untuk menunjukkan
hubungan pengaruh antara dua notasi.
3.3.3 Pengembangan Model
Langkah selanjutnya yang dilakukan adalah pengembangan model
optimisasi perancangan gelas plastik untuk air minum dalam kemasan.
Pengembangan model meliputi penentuan fungsi tujuan dan batasan model. Pada
penelitian sebelumnya, Giudice dkk. (2005) telah mengembangkan suatu model
pemilihan material untuk memproduksi suatu produk dengan memperhatikan daur
hidup produk sehingga dapat diketahui dampak lingkungan yang ditimbulkan
selama daur hidup produk tersebut. Pada penelitian ini, dalam pengembangan
model akan ditambahkan variabel keputusan yang berupa ketebalan gelas plastik
sehingga dapat memaksimasi kekuatan gelas plastik dan sekaligus meminimasi
dampak lingkungan yang dihasilkan. Selain itu, juga akan ditentukan proporsi
penggunaan antara material baru dan daur ulang. Sedangkan kendala model ini
adalah biaya material, stress produk, kekuatan produk sesuai standar SNI, biaya
untuk melakukan proses daur ulang, penggunaan material daur ulang maksimal
Page 30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 6
sebanyak 50% dari total penggunaan bahan baku, serta modulus elastisitas plastik
pada saat diisi air minuman dengan suhu tertentu.
3.3.4 Validasi Model
Setelah mendapatkan model matematis untuk perancangan produk,
selanjutnya dilakukan validasi internal atau verifikasi model. Verifikasi suatu
model dilakukan untuk menjamin suatu model benar secara matematis dan
konsisten secara logis. Hal ini berarti verifikasi model adalah pemeriksaan seluruh
ekspresi matematis dalam model untuk meyakinkan bahwa ekspresi-ekspresi
tersebut merepresentasikan hubungan-hubungan yang ada dengan benar.
Verifikasi model juga meliputi pemeriksaan model untuk meyakinkan bahwa
semua ekspresi matematis yang digunakan dalam model memiliki satuan yang
sama (persamaan pada ruas kanan sebanding dengan persamaan pada ruas kiri).
Apabila model sudah valid maka dapat dilakukan conoh numerik. Namun apabila
ternyata model belum valid, maka harus dilakukan pemeriksaan kembali terhadap
model yang telah dikembangkan. Validasi terhadap model juga dilakukan secara
eksternal dengan membandingkan hasil optimisasi model dengan kondisi yang
saat ini terjadi di perusahaan.
3.3.5 Contoh Numerik
Langkah terakhir yang dilakukan dalam pengolahan data dalam penelitian
ini adalah contoh numerik. Contoh numerik dilakukan dengan memasukkan nilai
dimensi produk dan nilai besaran lainnya ke dalam model kemudian model
dijalankan dengan menggunakan software LINGO 9.0 sehingga didapatkan
ketebalan gelas plastik serta proporsi penggunaan material baru dan daur ulang
sesuai dengan fungsi tujuan yang diinginkan. Dikarenakan model ini memiliki dua
fungsi tujuan maka multi objectives optimization method dapat diterapkan untuk
memecahkan persoalan yang ada.
3.4 Analisis Model
Setelah dilakukan pengembangan model dan contoh numerik, maka
selanjutnya dilakukan analisis terhadap model yang dikembangkan. Analisis yang
dilakukan adalah analisis sensitivitas. Menurut Daellenbach dan McNickle (2005),
Page 31
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III - 7
analisis sensitivitas dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh perubahan
suatu input dengan input yang lainnya tidak diubah nilainya terhadap solusi
optimal yang dihasilkan model tersebut.
3.5 Kesimpulan dan Saran
Langkah akhir dalam penelitian ini adalah menarik kesimpulan dan saran.
Pada tahap ini akan diambil kesimpulan mengenai ketebalan produk yang
digunakan serta proporsi penggunaan material baru dan daur ulang sehingga dapat
memaksimasi kekuatan produk serta meminimasi dampak lingkungan yang
dihasilkan. Selain itu, pada tahap ini peneliti juga akan memberikan saran untuk
penelitian selanjutnya.
Page 32
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 1
BAB IV
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Pada bab ini akan diuraikan mengenai pengumpulan data yang diperoleh
dari perusahaan dan literatur-literatur. Selain itu, juga diuraikan mengenai
pengolahan data yang dilakukan, meliputi pengembangan model optimisasi
perancangan gelas plastik untuk air minum dalam kemasan dengan pendekatan
design for environment (DFE) serta penerapannya dalam studi kasus model.
4.1 Pengumpulan Data
4.1.1 Sifat Material Polypropylene
Material yang digunakan oleh perusahaan dalam pembuatan gelas plastik
untuk air dalam kemasan adalah polypropylene (PP). PP digunakan karena sifat
materialnya yang termasuk dalam food grade dan dan dapat menghasilkan produk
dengan sifat-sifat yang sesuai dengan keinginan perusahaan. Tabel 4.1
menunjukkan sifat-sifat material PP yang akan digunakan dalam contoh numerik
model yang dikembangkan.
Tabel 4.1 Sifat Material Polypropylene
Sifat Material Besar
EI Virgin Material 330 mPt/kg
EI Recycled Material 86 mPt/kg
EI Calandering 3,7 mPt/kg
EI Thermoforming 6,4 mPt/kg
EI Disposal (Landfill) 3,8 mPt/kg
4.2 Pengolahan Data
Pada pengolahan data ini akan diuraikan langkah-langkah yang dilakukan
dalam mengolah data sehingga dapat menjawab permasalahan yang terdapat
dalam penelitian.
Page 33
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 2
4.2.1 Identifikasi Daur Hidup Produk
Gambar 4.1 Daur Hidup Produk
Berdasarkan daur hidup produk seperti yang digambarkan pada Gambar
4.1 di atas, terdapat 4 (empat) fase produk yang akan dijelaskan sebagai berikut:
1. Input
Pada fase ini dilakukan proses ekstraksi material yang berupa polypropylene
(PP). PP yang digunakan ada 2 (dua) jenis, yaitu material baru dan material
daur ulang dengan komposisi tertentu seperti yang telah ditetapkan perusahaan.
2. Value creation
Fase selanjutnya adalah value creation dimana pada fase ini dilakukan proses
produksi terhadap material yang merupakan input proses. Proses produksi
secara umum terdiri dari proses calandering dan thermoforming. Namun proses
produksi yang dilakukan oleh perusahaan secara lengkap telah digambarkan
pada Gambar 2.1 dan 2.2 yang terdapat pada Bab II.
3. Output
Dari proses produksi yang telah dilakukan maka akan dihasilkan output yang
berupa produk dan non produk. Output berupa produk adalah gelas plastik
untuk air minum dalam kemasan, sedangkan non produk yang dihasilkan
selama proses produksi berlangsung, yaitu produk yang ditolak dan sisa
Page 34
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 3
material yang tidak dapat diolah. Produk yang ditolak dan sisa material
selanjutnya akan dilakukan proses daur ulang sehingga menjadi material daur
ulang yang akan digunakan sebagai campuran material untuk pembuatan
produk baru.
4. Value extraction
Pada value extraction ini akan dilakukan proses konsumsi dimana akan
menghasilkan waste yang selanjutnya akan dibuang ke tempat pembuangan
akhir.
4.2.2 Penentuan Karakteristik Model
Penentuan karakteristik model dilakukan untuk mengetahui faktor-faktor
yang dapat mempengaruhi permasalahan yang ada serta hubungan antar faktor
tersebut. Penentuan karakteristik model tersebut dilakukan dengan menggunakan
influence diagram. Menurut Daellenbach dan McNickle (2005), influence
diagram adalah suatu diagram yang menggambarkan proses transformasi sistem.
Gambar dari influence diagram ditampilkan pada Gambar 4.2.
Berdasarkan influence diagram tersebut, dapat diketahui bahwa model
yang akan dikembangkan memiliki dua fungsi tujuan, yaitu kekuatan produk dan
dampak lingkungan yang dihasilkan selama siklus hidup produk tersebut.
Kekuatan produk, sesuai dengan rumus Euler, dipengaruhi oleh modulus
elastisitas, momen inersia, dan tinggi produk. Momen inersia untuk produk yang
berbentuk tabung dipengaruhi oleh jari-jari dan tebal produk tersebut. Besarnya
tinggi dan jari-jari produk telah ditentukan oleh perusahaan, sedangkan tebal
produk akan menjadi variabel keputusan dalam model ini. Jari-jari produk juga
akan mempengaruhi luas alas permukaan produk, dimana luas permukaan produk
dan gaya yang diberikan terhadap produk akan mempengaruhi stress produk.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Ríos (2003), modulus elastisitas
untuk produk yang terbuat dari campuran antara material baru dan daur ulang,
maka besar modulus elastisitas akan sebanding dengan proporsi penggunaan
material daur ulang dimana proporsi ini akan menjadi variabel keputusan dalam
model ini. Modulus elastisitas ini juga dipengaruhi oleh suhu yang diatur
Page 35
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 4
Gambar 4.2 Influence Diagram
pada saat dilakukan pengujian suhu terhadap produk yang dihasilkan.
Dampak lingkungan yang dihasilkan selama siklus hidup produk secara
garis besar terdiri dari dampak lingkungan dari material, dampak lingkungan dari
Page 36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 5
proses produksi, dampak lingkungan pada fase penggunaan, dan dampak
lingkungan pada fase akhir hidup produk. Besarnya dampak lingkungan yang
dihasilkan dinyatakan dalam eco indicator 99 dengan satuan millipoints per kg.
Dampak lingkungan dari material diakibatkan dari penggunaan material baru dan
daur ulang dengan proporsi tertentu. Dampak lingkungan dari proses produksi
diakibatkan dari proses calandering dan thermoforming material polypropylene
(PP). Dampak lingkungan pada fase penggunaan tidak dihitung dalam model ini
karena sulit dinyatakan secara jelas. Dampak lingkungan pada fase akhir hidup
terjadi pada saat produk selesai digunakan oleh konsumen, dikarenakan sulit
dihitung jumlah yang akan didaur ulang sehingga seluruh material diasumsikan
dibuang ke tempat pembuangan akhir.
Untuk menentukan besar tebal produk dan proporsi material yang
digunakan, perusahaan juga harus memperhatikan biaya material yang dibutuhkan
jika perusahaan akan mengaplikasikan penggunaan tebal produk serta proporsi
material daur ulang dan daur ulang. Total biaya material ini terdiri dari biaya
material baru dan daur ulang. Biaya material diperoleh dari perkalian antara
proporsi material, harga material dan berat material. Walaupun material daur
ulang didapat dari produk cacat perusahaan, namun harga material daur ulang
pada model ini didapat dengan mengkonversi material tersebut ke dalam rupiah
sesuai dengan harga material daur ulang di pasaran. Adapun berat material
diperoleh dengan mengalikan volume produk dan massa jenis material. Volume
produk didapat dari perkalian tebal produk dan luas permukaan produk.
4.2.3 Pengembangan Model
Pada pengembangan model ini ditentukan fungsi tujuan model yang
dikembangkan dan kendala yang digunakan.
a. Fungsi Tujuan
Dalam model ini terdapat dua fungsi tujuan, yaitu memaksimasi kekuatan
produk dan meminimasi dampak lingkungan selama daur hidup produk.
Page 37
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 6
1) Memaksimasi kekuatan produk
Kekuatan produk dihitung untuk mengetahui seberapa kuat produk
dapat menahan beban aksial yang diberikan. Beban tersebut diberikan pada
saat dilakukan top load test terhadap produk. Kekuatan produk dihitung
hingga produk mengalami tekukan. Bentuk tekukan yang terlihat hanya
mungkin terdapat pada beban kritis atau beban Euler, karena sebelum
mendapatkan beban ini produk masih dalam keadaan lurus (Popov, 1978).
Persamaan untuk menghitung kekuatan produk sesuai dengan Persamaan
(4.1).
𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2𝐸𝐼
2 ............................................................................................ (4.1)
dengan
Pcr = beban Euler,
E = modulus elastisitas,
I = momen inersia terkecil dari kolom berpenampang konstan,
h = tinggi produk.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Ríos (2003),
modulus elastisitas material akan sebanding dengan proporsi penggunaan
material daur ulang sesuai dengan Persamaan (4.2).
𝐸 = 1200 − 0,3𝑥 .................................................................................. (4.2)
dengan
E = modulus elastisitas,
x = proporsi material daur ulang.
Dikarenakan produk yang digunakan sebagai penelitian diasumsikan
berbentuk tabung tanpa tutup, maka momen inersia untuk produk berlaku
Persamaan (4.3).
𝐼 = 𝜋𝑟3𝑡................................................................................................. (4.3)
dengan
r = jari-jari produk,
t = tebal produk.
Page 38
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 7
2) Meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan
Dampak lingkungan selama daur hidup produk terdiri dari dampak
lingkungan pada empat fase produk. Persamaan (4.4) menunjukkan dampak
lingkungan yang dihasilkan selama siklus hidup produk, dimana persamaan
ini berlaku secara umum dan dapat diaplikasikan untuk berbagai macam
produk, tidak hanya untuk produk berupa gelas plastik saja. Persamaan ini
merupakan persamaan yang telah dibuat oleh Giudice dkk. (2005).
𝐸𝐼𝐿𝐶 = 𝐸𝐼𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼𝑀𝑓𝑐𝑡 + 𝐸𝐼𝑈𝑠𝑒 + 𝐸𝐼𝐸𝑜𝐿 ............................................... (4.4)
dengan
EILC = dampak lingkungan selama daur hidup produk,
EIMat = dampak lingkungan dari material yang digunakan untuk
memproduksi produk,
EIMfct = dampak lingkungan yang diakibatkan selama proses manufaktur
produk,
EIUse = dampak lingkungan yang terjadi selama penggunaan produk,
EIEoL = dampak lingkungan pada saat masa akhir produk (didaur ulang,
atau dibuang).
Pada Persamaan (4.4), penjumlahan antara EIMat dan EIMfct dapat juga
dinyatakan dengan EIProd yang diformulasikan pada Persamaan (4.5).
𝐸𝐼𝑃𝑟𝑜𝑑 = 𝐸𝐼𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼𝑀𝑓𝑐𝑡
= (𝑒𝑖𝑀𝑎𝑡 𝑏𝑎𝑟𝑢 ∙ (1 − 𝑥) ∙ 𝑊) + (𝑒𝑖𝑀𝑎𝑡 𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ∙ 𝑥 ∙ 𝑊) + 𝑒𝑖𝑃𝑟𝑠𝑠 1 ∙ 𝑊 +
𝑒𝑖𝑃𝑟𝑠𝑠 2 ∙ 𝑊 ..................................................................................... (4.5)
dengan
EIprod = dampak lingkungan selama proses produksi,
eiMat baru = eco indicator material baru per berat material,
eiMat daur ulang = eco indicator material daur ulang per berat material,
x = proporsi material daur ulang,
W = berat material,
eiPrss 1 = eco indicator dari proses calandering per berat material,
eiPrss 2 = eco indicator dari proses thermoforming per berat material.
Page 39
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 8
Dampak lingkungan pada masa akhir produk EIEoL dapat dinyatakan
dalam Persamaan (4.6).
𝐸𝐼𝐸𝑜𝐿 = 𝑒𝑖𝐷𝑠𝑝 ∙ 𝑊 ..................................................................................... (4.6)
dengan
eiDsp = eco indicator per unit berat material yang dibuang,
W = berat material.
3) Transformasi Fungsi Tujuan
Dalam model ini terdapat dua fungsi tujuan, yaitu maksimasi kekuatan
produk dan minimasi dampak lingkungan yang dihasilkan selama daur
hidup produk tersebut. Kedua fungsi tujuan tersebut memiliki satuan yang
berbeda. Oleh karena itu, perlu dilakukan normalisasi atau transformasi
fungsi tujuan seperti yang ditunjukkan pada Persamaan (4.7).
𝐹𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 =
𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑥
𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘
0 +𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑥 −𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
0
𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
0 (4.7)
dengan
Ftrans
= transformasi fungsi tujuan,
Fkekuatan produk (x) = persamaan fungsi tujuan kekuatan produk,
Fkekuatan produk o = minimasi fungsi tujuan kekuatan produk,
Fkekuatan produk max
= maksimasi fungsi tujuan kekuatan produk,
Fdampak lingkungan (x) = persamaan fungsi tujuan dampak lingkungan,
Fdampak lingkungan o = minimasi fungsi tujuan dampak lingkungan,
Fdampak lingkungan max
= maksimasi fungsi tujuan dampak lingkungan.
b. Kendala
Dalam model ini terdapat enam kendala, yaitu biaya material, stress produk,
kekuatan produk sesuai standar SNI, biaya untuk melakukan proses daur ulang,
penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50% dari total
penggunaan bahan baku, serta modulus elastisitas plastik pada saat diisi air
minuman dengan suhu tertentu. Berikut ini merupakan penjabaran mengenai
masing-masing kendala tersebut:
Page 40
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 9
1) Biaya material
Untuk menghasilkan suatu produk, maka perusahaan membutuhkan
biaya material. Biaya material ini adalah perkalian antara berat material
yang dibutuhkan dengan harga material tersebut. Berat material didapat dari
perkalian luas permukaan seluruh bidang produk dengan massa jenis
material. Material yang digunakan terdiri dari dua jenis, yaitu material baru
dan material daur ulang. Kendala model mengenai biaya material
ditunjukkan pada Persamaan (4.8).
𝑊 × 𝑐 ≤ 𝑞
𝑣 × 𝑑 × 𝑐 ≤ 𝑞
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐𝑏𝑎𝑟𝑢 + 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 ×
𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞 .................................................................................... (4.8)
dengan
W = berat material,
c = harga material,
q = biaya material,
v = volume produk,
d = massa jenis material,
r = jari-jari produk,
t = tebal produk,
h = tinggi produk,
x = proporsi material daur ulang,
cbaru = harga material baru,
cdaur ulang = harga material daur ulang.
2) Stress produk
Untuk produk yang diberikan tekanan, maka tekanan tersebut akan
menekan ke segala arah pada dinding produk tersebut dengan besaran yang
sama. Apabila tekanan diberikan secara terus-menerus maka produk akan
mengalami stress sebelum akhirnya mengalami tekukan pada dinding
Page 41
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 10
produk. Stress produk tersebut besarnya harus lebih kecil sama dengan yield
stress material, agar produk tidak mengalami tekukan ketika diberikan
tekanan. Kendala model mengenai stress produk ditunjukkan pada
Persamaan (4.9).
𝜎𝑙 = 𝑝𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
𝐹
𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑 ....................................................................................... (4.9)
dengan
F = tekanan yang diberikan,
Aalas = luas alas produk,
r = jari-jari produk,
t = tebal produk,
σyield = yield stress.
3) Kekuatan produk sesuai standar SNI
Sesuai dengan SNI Nomor 12-4259-2004 tentang standar gelas plastik
untuk air minum dalam kemasan, apabila dilakukan uji kompresi (top load
test) terhadap produk, maka syarat minimal kekuatan gelas plastik terhadap
tekanan adalah sebesar 4,5 kgf atau 44,217 N. Kendala model mengenai
kekuatan produk sesuai standar SNI ditunjukkan pada Persamaan (4.10).
𝜋2𝐸𝐼
2 ≥ 𝑗 ................................................................................................. (4.10)
dengan
E = modulus elastisitas,
I = momen inersia,
h = tinggi produk,
j = kekuatan sesuai standar SNI.
4) Biaya untuk melakukan proses daur ulang material (biaya recycle)
Untuk melakukan proses daur ulang terhadap produk yang ditolak dan
sisa material dalam pembuatan produk baru dibutuhkan biaya. Besarnya
Page 42
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 11
biaya tersebut ditentukan oleh perusahaan. Kendala model mengenai biaya
untuk melakukan proses daur ulang ditunjukkan apada Persamaan (4.11).
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧 .......................................... (4.11)
dengan
r = jari-jari produk,
t = tebal produk,
h = tinggi produk,
d = massa jenis material,
x = proporsi material daur ulang,
cdaur ulang = harga material daur ulang,
z = biaya recycle.
5) Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%
Perusahaan menggunakan dua macam material yang digunakan
sebagai bahan baku pembuatan gelas plastik, yaitu material baru dan
material daur ulang dengan proporsi tertentu. Besarnya proporsi tersebut
berpengaruh terhadap kualitas produk yang dihasilkan. Perusahaan
menetapkan bahwa material daur ulang dapat digunakan sebagai campuran
bahan baku selama produk yang dihasilkan memenuhi standar kualitas
perusahaan dengan material daur ulang tersebut tidak boleh melebihi 50%
dari total penggunaan bahan baku. Apabila material daur ulang yang
digunakan melebihi 50% dari total penggunaan bahan baku maka kualitas
produk yang dihasilkan tidak akan memenuhi standar, sesuai dengan hasil
percobaan perusahaan. Penggunaan material tersebut dapat dinyatakan
dengan Persamaan (4.12).
0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5 ......................................................................................... (4.12)
dengan
x = proporsi material daur ulang.
Page 43
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 12
6) Modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu tertentu
Untuk gelas plastik yang akan diisi minuman bersuhu tinggi pada saat
proses pengisian, membutuhkan ketebalan gelas yang mampu menahan suhu
tinggi sehingga gelas tidak bocor atau penyok ketika diisi air minum.
McKeen (2008) menyatakan bahwa modulus elastisitas plastik
polypropylene (PP) akan berkurang seiring dengan meningkatnya suhu
plastik tersebut. Umumnya, minuman yang diisi ke dalam gelas plastik
adalah sebesar 80°C, sehingga modulus elastisitas gelas harus lebih kecil
dari modulus elastisitas gelas pada suhu tersebut, sehingga gelas tidak akan
rusak ketika akan diisi minuman dengan suhu 80°C.
Menurut Nielsen dan Landel (1994), modulus elastisitas tersebut dapat
diperoleh dengan Persamaan (4.13).
𝐹×
𝐴×∆ ≤ 𝑘 ............................................................................................... (4.13)
dengan
F = gaya yang diberikan,
h = tinggi produk,
A = luas permukaan produk,
Δh = perubahan tinggi produk,
k = modulus elastisitas pada suhu 80°C.
4.2.4 Validasi Model
Untuk membuktikan bahwa model yang dibuat valid atau tidak maka
selanjutnya dilakukan validasi internal atau verifikasi model. Verifikasi suatu
model dilakukan untuk menjamin suatu model benar secara matematis dan
konsisten secara logis. Hal ini berarti verifikasi model adalah pemeriksaan seluruh
ekspresi matematis dalam model untuk meyakinkan bahwa ekspresi-ekspresi
tersebut merepresentasikan hubungan-hubungan yang ada dengan benar.
Verifikasi model juga meliputi pemeriksaan model untuk meyakinkan bahwa
semua ekspresi matematis yang digunakan dalam model memiliki satuan yang
sama (persamaan pada ruas kanan sebanding dengan persamaan pada ruas kiri).
Page 44
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 13
a. Fungsi Tujuan
1) Memaksimasi kekuatan produk
𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2𝐸𝐼
2
dengan
Pcr = beban Euler (N),
E = modulus elastisitas (MPa),
I = momen inersia terkecil dari kolom berpenampang konstan (mm4),
h = tinggi produk (mm).
Validasi:
𝑁 = 𝑀𝑃𝑎 ∙ 𝑚𝑚4
𝑚𝑚2
𝑁 =
𝑁𝑚𝑚2 ∙ 𝑚𝑚4
𝑚𝑚2
𝑁 =
𝑁𝑚𝑚2 ∙ 𝑚𝑚4 𝑚𝑚2
𝑚𝑚2
𝑁 = 𝑁 ∙ 𝑚𝑚2
𝑚𝑚2
𝑁 = 𝑁 ∙ 𝑚𝑚2
𝑚𝑚2
𝑁 = 𝑁 (Valid)
2) Meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan
𝐸𝐼𝐿𝐶 = 𝐸𝐼𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼𝑀𝑓𝑐𝑡 + 𝐸𝐼𝑈𝑠𝑒 + 𝐸𝐼𝐸𝑜𝐿
dengan
EILC = dampak lingkungan selama daur hidup produk (millipoints per kg),
EIMat = dampak lingkungan dari material yang digunakan untuk
memproduksi produk (millipoints per kg),
EIMfct = dampak lingkungan yang diakibatkan selama proses manufaktur
produk (millipoints per kg),
EIUse = dampak lingkungan yang terjadi selama penggunaan produk
(millipoints per kg),
Page 45
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 14
EIEoL = dampak lingkungan pada saat masa akhir produk baik didaur ulang
maupun dibuang (millipoints per kg).
Validasi:
𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠 = 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠 + 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠 + 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠 + 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠
𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠 = 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑖𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠 (Valid)
b. Kendala
Kendala yang digunakan dalam model ini adalah sebagai berikut:
1) Biaya material
𝑊 × 𝑐 ≤ 𝑞
𝑣 × 𝑑 × 𝑐 ≤ 𝑞
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐𝑏𝑎𝑟𝑢 + 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞
dengan
r = jari-jari produk (mm),
t = tebal produk (mm),
h = tinggi produk (mm),
d = massa jenis material (kg / mm3),
x = proporsi material daur ulang,
cbaru = harga material baru (Rp/kg),
cdaur ulang = harga material daur ulang (Rp/kg),
q = biaya material (Rp).
Validasi:
𝑚𝑚 ∙ 𝑚𝑚 𝑚𝑚 + 𝑚𝑚 ×𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 + 𝑚𝑚 ∙ 𝑚𝑚 𝑚𝑚 + 𝑚𝑚 ×
𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 ≤ 𝑅𝑝
𝑚𝑚3 ×𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 + 𝑚𝑚3 ×
𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 ≤ 𝑅𝑝
𝑚𝑚3 ×𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 + 𝑚𝑚3 ×
𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 ≤ 𝑅𝑝
𝑅𝑝 + 𝑅𝑝 ≤ 𝑅𝑝
𝑅𝑝 ≤ 𝑅𝑝 (Valid)
Page 46
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 15
2) Stress produk
𝜎𝑙 = 𝑝𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
𝐹
𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
dengan
F = tekanan yang diberikan (N),
Aalas = luas alas produk (mm2),
r = jari-jari produk (mm),
t = tebal produk (mm),
σyield = yield stress (MPa).
Validasi:
𝑁
𝑚𝑚 2 ∙𝑚𝑚
𝑚𝑚 ≤ 𝑀𝑃𝑎
𝑁
𝑚𝑚 2 ∙𝑚𝑚
𝑚𝑚 ≤
𝑁
𝑚𝑚 2
𝑁
𝑚𝑚 2 ∙𝑚𝑚
𝑚𝑚 ≤
𝑁
𝑚𝑚 2
𝑁
𝑚𝑚 2 ≤ 𝑁
𝑚𝑚 2 (Valid)
3) Kekuatan produk sesuai standar SNI
𝜋2𝐸𝐼
2 ≥ 𝑗
dengan
E = modulus elastisitas (MPa),
I = momen inersia (mm4),
h = tinggi produk (mm),
j = kekuatan sesuai standar SNI (N).
Validasi:
𝑀𝑃𝑎 ∙𝑚𝑚 4
𝑚𝑚 2 ≥ 𝑁
𝑁
𝑚𝑚 2 ∙𝑚𝑚4
𝑚𝑚 2 ≥ 𝑁
𝑁
𝑚𝑚 2 ∙𝑚𝑚 4 𝑚𝑚 2
𝑚𝑚 2 ≥ 𝑁
Page 47
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 16
𝑁 𝑚𝑚 2
𝑚𝑚 2 ≥ 𝑁
𝑁 𝑚𝑚 2
𝑚𝑚 2≥ 𝑁
𝑁 ≥ 𝑁 (Valid)
4) Biaya untuk melakukan proses daur ulang material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧
dengan
r = jari-jari produk (mm),
t = tebal produk (mm)
h = tinggi produk (mm)
d = massa jenis material (kg/mm3)
x = proporsi material daur ulang
cdaur ulang = harga material daur ulang (Rp/kg)
z = biaya recycle (Rp)
Validasi:
𝑚𝑚 ∙ 𝑚𝑚 𝑚𝑚 + 𝑚𝑚 ×𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 ≤ 𝑅𝑝
𝑚𝑚3 ×𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 ≤ 𝑅𝑝
𝑚𝑚3 ×𝑘𝑔
𝑚𝑚 3 ×𝑅𝑝
𝑘𝑔 ≤ 𝑅𝑝
𝑅𝑝 ≤ 𝑅𝑝 (Valid)
5) Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%
0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5
dengan
x = proporsi material daur ulang (tanpa satuan).
Validasi:
𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 ≤ 𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 ≤ 𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 (Valid)
Page 48
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 17
6) Modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu tertentu
𝐹×
𝐴×∆ ≤ 𝑘
dengan
F = gaya yang diberikan (N),
h = tinggi produk (mm),
A = luas permukaan produk (mm2),
Δh = perubahan tinggi produk (mm),
k = modulus elastisitas pada suhu 80°C (MPa).
Validasi:
𝑁×𝑚𝑚
𝑚𝑚 2×𝑚𝑚 ≤ 𝑀𝑃𝑎
𝑁×𝑚𝑚
𝑚𝑚 2×𝑚𝑚 ≤
𝑁
𝑚𝑚 2
𝑁
𝑚𝑚 2 ≤ 𝑁
𝑚𝑚 2 (Valid)
4.2.5 Contoh numerik
Berdasarkan validasi yang telah dilakukan pada subbab sebelumnya,
ternyata model secara keseluruhan sudah valid. Maka selanjutnya dapat dilakukan
contoh numerik pada model tersebut. Contoh numerik dilakukan dengan
menggunakan data yang diperoleh dari perusahaan serta dari literatur-literatur
yang ada. Dengan contoh numerik diharapkan dapat memperoleh hasil berupa
ketebalan produk serta proporsi penggunaan daur ulang.
1) Spesifikasi produk
Produk yang digunakan dalam contoh numerik adalah gelas plastik
PC200R dengan spesifikasi seperti pada Tabel 4.2 dan 4.3.
Tabel 4.2 Spesifikasi Produk
Parameter Keterangan
Jari-jari produk 32,75 mm
Tinggi produk 92,5 mm
Massa jenis polypropylene (PP) 9,03 × 10-7
kg/mm3
Page 49
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 18
Tabel 4.3 Spesifikasi Produk (Lanjutan)
Parameter Keterangan
Biaya material Rp 50,00
Biaya recycle Rp 25,00
Harga material baru Rp 10.470,00
Harga material daur ulang Rp 5.000,00
Gaya yang diberikan 44,217 N
σyield 35 MPa
Kekuatan sesuai standar SNI 4,5 kgf
Modulus elastisitas PP pada suhu 80°C 400 MPa
ketebalan dinding tengah
ketebalan dinding bawah
ketebalan alas
Gambar 4.3 Sketsa produk gelas plastik
Gambar 4.3 menunjukkan sketsa produk yang akan digunakan pada
contoh numerik ini. Di perusahaan, gelas yang akan dibuat memiliki tiga
macam ketebalan, yaitu ketebalan dinding tengah, dinding bawah, dan alas.
Namun, pada model ini ketebalan dinding dan alas gelas diasumsikan sama
besarnya. Selain itu, gelas diasumsikan berbentuk tabung tanpa tutup.
2) Penyelesaian
Untuk penyelesaian masalah dalam penelitian ini digunakan software
LINGO 9.0. Dikarenakan model ini memiliki dua fungsi tujuan, maka perlu
dilakukan transformasi fungsi tujuan.
Page 50
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 19
Memaksimasi kekuatan produk
Fungsi tujuan:
𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2𝐸𝐼
2
𝑀𝑎𝑥 𝑃𝑐𝑟 = 3,142× 1200−0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52
Kendala:
a. Biaya material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐𝑏𝑎𝑟𝑢 + 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 ×
𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × 9,03 × 10−7 × (1 −
𝑥) × 10.470 + 3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 ×
10−7) × 𝑥 × 5.000 ≤ 50
b. Stress produk
𝐹
𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
44,127
(3,14×32,752) × 32,75
2𝑡 ≤ 35
c. Kekuatan sesuai standar SNI
𝜋2𝐸𝐼
2≥ 𝑗
3,142× 1200−0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52 ≥ 44,127
d. Biaya untuk melakukan proses daur ulang material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7) × 𝑥 ×
5.000 ≤ 25
e. Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%
0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5
Page 51
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 20
f. Modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu
tertentu
𝐹×
𝐴×∆ ≤ 𝑘
𝐹×
𝜋𝑟𝑡 2+𝑟 ×∆ ≤ 𝑘
44,127×92,5
3,14×32,75×𝑡 × (2×92,5)+32,75 ×42,5 ≤ 400
Dengan menggunakan software LINGO 9.0 maka diperoleh hasil kekuatan
produk maksimal adalah sebesar 48.751,63 N dengan ketebalan produk sebesar
0,3196854 mm dan proporsi penggunaan material daur ulang sebesar 0,5 sehingga
campuran material untuk membuat gelas plastik baru adalah material baru
sebanyak 50% dan material daur ulang sebanyak 50%.
Meminimasi kekuatan produk
Fungsi tujuan:
𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2𝐸𝐼
2
𝑀𝑖𝑛 𝑃𝑐𝑟 = 3,142× 1200−0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52
Kendala:
a. Biaya material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐𝑏𝑎𝑟𝑢 + 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 ×
𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × 9,03 × 10−7 × (1 −
𝑥) × 10.470 + 3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 ×
10−7) × 𝑥 × 5.000 ≤ 50
b. Stress produk
𝐹
𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
Page 52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 21
44,127
(3,14×32,752) × 32,75
2𝑡 ≤ 35
c. Kekuatan sesuai standar SNI
𝜋2𝐸𝐼
2 ≥ 𝑗
3,142× 1200−0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52 ≥ 44,127
d. Biaya untuk melakukan proses daur ulang material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7) × 𝑥 ×
5.000 ≤ 25
e. Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%
0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5
f. Modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu
tertentu
𝐹×
𝐴×∆ ≤ 𝑘
𝐹×
𝜋𝑟𝑡 2+𝑟 ×∆ ≤ 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑢𝑠 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑢 80℃
44,127×92,5
3,14×32,75×𝑡 × (2×92,5)+32,75 ×42,5 ≤ 400
Dengan menggunakan software LINGO 9.0 maka diperoleh hasil kekuatan
produk minimal adalah sebesar 934,8281 N dengan ketebalan produk sebesar
0,006130070 mm dan proporsi penggunaan material daur ulang sebesar 0,5, yang
berarti produk terbuat dari campuran material baru sebanyak 50% dan material
daur ulang sebanyak 50%.
Memaksimasi dampak lingkungan yang dihasilkan
Fungsi tujuan:
𝐸𝐼𝐿𝐶 = 𝐸𝐼𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼𝑀𝑓𝑐𝑡 + 𝐸𝐼𝑈𝑠𝑒 + 𝐸𝐼𝐸𝑜𝐿
𝑀𝑎𝑥 𝐸𝐼𝐿𝐶 = 330 × 𝑊 × (1 − 𝑥 + 86 × 𝑊 × 𝑥 + 3,7 × 𝑊 +
6,4 × 𝑊 + 3,8 × 𝑊
Page 53
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 22
dengan
𝑊 = 𝐴𝑘𝑒𝑠𝑒𝑙𝑢𝑟𝑢 𝑎𝑛 × 𝑑
= 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑
= 3,14 × 32,75 × 𝑡 (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7)
Kendala:
a. Biaya material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐𝑏𝑎𝑟𝑢 + 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 ×
𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × 9,03 × 10−7 × (1 −
𝑥) × 10.470 + 3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 ×
10−7) × 𝑥 × 5.000 ≤ 50
b. Stress produk
𝐹
𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
44,127
(3,14×32,752) × 32,75
2𝑡 ≤ 35
c. Kekuatan sesuai standar SNI
𝜋2𝐸𝐼
2 ≥ 𝑗
3,142× 1200−0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52≥ 44,127
d. Biaya untuk melakukan proses daur ulang material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7) × 𝑥 ×
5.000 ≤ 25
e. Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%
0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5
Page 54
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 23
f. Modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu
tertentu
𝐹×
𝐴×∆ ≤ 𝑘
𝐹×
𝜋𝑟𝑡 2+𝑟 ×∆ ≤ 𝑘
44,127×92,5
3,14×32,75×𝑡 × (2×92,5)+32,75 ×42,5 ≤ 400
Dengan menggunakan software LINGO 9.0 maka diperoleh hasil dampak
lingkungan maksimal adalah sebesar 1,642311 millipoints dengan ketebalan
produk sebesar 0,2361764 mm dan proporsi penggunaan material daur ulang
sebesar 0, yang berarti produk 100% terbuat dari material baru tanpa campuran
dengan material daur ulang.
Meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan
Fungsi tujuan:
𝐸𝐼𝐿𝐶 = 𝐸𝐼𝑀𝑎𝑡 + 𝐸𝐼𝑀𝑓𝑐𝑡 + 𝐸𝐼𝑈𝑠𝑒 + 𝐸𝐼𝐸𝑜𝐿
𝑀𝑖𝑛 𝐸𝐼𝐿𝐶 = 330 × 𝑊 × (1 − 𝑥 + 86 × 𝑊 × 𝑥 + 3,7 × 𝑊 +
6,4 × 𝑊 + 3,8 × 𝑊
dengan
𝑊 = 𝐴𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑑𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑎𝑠 × 𝑑
= 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑
= 3,14 × 32,75 × 𝑡 (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7)
Kendala:
a. Biaya material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐𝑏𝑎𝑟𝑢 + 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 ×
𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞
Page 55
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 24
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × 9,03 × 10−7 × (1 −
𝑥) × 10.470 + 3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 ×
10−7) × 𝑥 × 5.000 ≤ 50
b. Stress produk
𝐹
𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
44,127
(3,14×32,752) × 32,75
2𝑡 ≤ 35
c. Kekuatan sesuai standar SNI
𝜋2𝐸𝐼
2 ≥ 𝑗
3,142× 1200−0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52 ≥ 44,127
d. Biaya untuk melakukan proses daur ulang material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7) × 𝑥 ×
5.000 ≤ 25
e. Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%
0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5
f. Modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu
tertentu
𝐹×
𝐴×∆ ≤ 𝑘
𝐹×
𝜋𝑟𝑡 2+𝑟 ×∆ ≤ 𝑘
44,127×92,5
3,14×32,75×𝑡 × (2×92,5)+32,75 ×42,5 ≤ 400
Dengan menggunakan software LINGO 9.0 maka diperoleh hasil dampak
lingkungan minimal adalah sebesar 0,02750487 millipoints dengan ketebalan
produk sebesar 0,006130070 mm dan proporsi penggunaan material baru sebesar
Page 56
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 25
0,5, yang berarti produk terbuat dari campuran material daur baru sebanyak 50%
dan material daur ulang sebanyak 50%.
Transformasi Fungsi Tujuan
Dikarenakan model ini memiliki dua fungsi tujuan maka harus dilakukan
normalisasi atau transformasi fungsi tujuan. Dengan melakukan normalisasi maka
model tersebut akan menjadi seperti di bawah ini:
Fungsi Tujuan:
𝐹𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 =𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑥
𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘
𝑚𝑖𝑛 +𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑥 −𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
𝑚𝑖𝑛
𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛𝑚𝑎𝑥 −𝐹𝑑𝑎𝑚𝑝𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑛𝑔𝑘𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
𝑚𝑖𝑛
𝐹𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 =
48.751,63 − 3,142× 1200 −0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52
48.751,63−936,7347 +
330×𝑊×(1−𝑥) + 86×𝑊×𝑥 + 3,7×𝑊 + 6,4×𝑊 + 3,8×𝑊 – 0,02756097
1,642311− 0,02756097
Kendala:
a. Biaya material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × (1 − 𝑥) × 𝑐𝑏𝑎𝑟𝑢 + 𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 ×
𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑞
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × 9,03 × 10−7 × (1 − 𝑥) ×
10.470 + 3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7) ×
𝑥 × 5.000 ≤ 50
b. Stress produk
𝐹
𝐴𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑟
2𝑡 ≤ 𝜎𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑
44,127
(3,14×32,752) × 32,75
2𝑡 ≤ 35
Page 57
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 26
c. Kekuatan sesuai standar SNI
𝜋2𝐸𝐼
2≥ 𝑗
3,142× 1200−0,3𝑥 ×(3,14×32,753×𝑡)
92,52 ≥ 44,127
d. Biaya untuk melakukan proses daur ulang material
𝜋𝑟𝑡 2 + 𝑟 × 𝑑 × 𝑥 × 𝑐𝑑𝑎𝑢𝑟 𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔 ≤ 𝑧
3,14 × 32,75 × 𝑡 × (2 × 92,5) + 32,75 × (9,03 × 10−7) × 𝑥 ×
5.000 ≤ 25
e. Penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50%
0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5
f. Modulus elastisitas plastik pada saat diisi air minuman dengan suhu tertentu
𝐹×
𝐴×∆ ≤ 𝑘
𝐹×
𝜋𝑟𝑡 2+𝑟 ×∆ ≤ 𝑘
44,127×92,5
3,14×32,75×𝑡 × (2×92,5)+32,75 ×42,5 ≤ 400
Dengan menggunakan software LINGO 9.0 diperoleh nilai normalisasi sebesar
0,8712403. Sehingga untuk menghasilkan produk yang dapat memaksimalkan
kekuatan produk dan meminimalkan dampak lingkungan yang dihasilkan maka
diperlukan ketebalan produk sebesar 0,3196854 mm dan proporsi penggunaan
material daur ulang sebesar 0,5, yang berarti produk terbuat dari campuran
material baru sebanyak 50% dan material daur ulang sebanyak 50%. Berdasarkan
normalisasi fungsi tujuan, diperoleh bahwa kekuatan produk adalah sebesar
48.751,63 N dan dampak lingkungan yang dihasilkan sebesar 1,434389
millipoints. Hasil normalisasi fungsi tujuan dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Page 58
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV - 27
Tabel 4.4 Hasil Normalisasi Fungsi Tujuan
Keterangan Hasil
Nilai Normalisasi 0,8712403
Ketebalan Produk 0,3196854 mm
Proporsi Material Daur Ulang 0,5
Kekuatan Produk 48.751,63 N
Dampak Lingkungan 1,434389 millipoints
Page 59
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 1
BAB V
ANALISIS
Pada bab ini akan diuraikan analisis yang dilakukan terhadap model yang
telah dikembangkan. Analisis tersebut berupa analisis sensitivitas dan analisis
perbandingan hasil contoh numerik model dengan kondisi yang saat ini terjadi di
perusahaan.
5.1 Analisis Sensitivitas
Analisis sensitivitas dilakukan dengan mengubah parameter yang terdapat
dalam model, yaitu biaya material dan biaya untuk melakukan proses daur ulang
material atau selanjutnya disebut biaya recycle. Pada analisis sensitivitas terdapat
tiga macam skenario yaitu dengan mengubah biaya material dan biaya recycle
secara bersamaan, mengubah biaya material tanpa mengubah biaya recycle, dan
mengubah biaya recycle tanpa mengubah biaya material.
Skenario pertama adalah dengan mengubah biaya material dan biaya recycle
secara bersamaan. Pada kondisi awal, yaitu pada kasus 1 merupakan kasus yang
telah dijalankan pada contoh numerik di Bab IV, dengan menggunakan biaya
material sebesar Rp 50 dan biaya recycle sebesar Rp 25. Pada kasus selanjutnya,
yaitu pada kasus 2-4, kedua biaya tersebut akan dinaikkan sebesar 2x, 3x, dan 5x
lebih besar dari kasus 1 dimana biaya recycle besarnya ½ dari biaya material.
Pada kasus 2, biaya material naik menjadi Rp 100 dan biaya recycle menjadi Rp
50. Pada kasus 3, biaya material naik menjadi Rp 150 dan biaya recycle menjadi
Rp 75. Sedangkan pada kasus 4, biaya material menjadi Rp 250 dan biaya recycle
menjadi Rp 125. Skenario perubahan ini dapat dilihat pada Tabel 5.1.
Tabel 5.1 Skenario Perubahan Parameter Biaya Material dan Biaya Recycle
Skenario Kasus Biaya Material (Rp) Biaya Recycle (Rp)
Biaya material
dan biaya recycle
diubah
Kasus 1 50 25
Kasus 2 100 50
Kasus 3 150 75
Kasus 4 250 125
Page 60
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 2
Pada skenario selanjutnya akan dilakukan perubahan pada biaya material
dengan biaya recycle tetap pada kondisi awal sebesar Rp 25. Pada kasus 5, biaya
material akan diubah menjadi Rp 25. Pada kondisi 6, biaya material diubah
menjadi Rp 75. Pada kondisi 7, biaya material menjadi Rp 100. Pada kondisi 8,
biaya material menjadi Rp 150. Pada kasus 9, biaya material naik menjadi Rp 250.
Dan pada kasus 10, biaya material dinaikkan menjadi Rp 500. Skenario perubahan
ini dapat dilihat pada Tabel 5.2.
Tabel 5.2 Skenario Perubahan Parameter Biaya Material
Skenario Kasus Biaya material (Rp) Biaya Recycle (Rp)
Biaya material
diubah
Kasus 5 25 25
Kasus 6 75 25
Kasus 7 100 25
Kasus 8 150 25
Kasus 9 250 25
Kasus 10 500 25
Pada skenario selanjutnya akan dilakukan perubahan pada biaya recycle
dengan biaya material tetap pada kondisi awal sebesar Rp 50. Pada kasus 11,
biaya recycle akan diubah menjadi Rp 10. Pada kondisi 12, biaya recycle diubah
menjadi Rp 15. Pada kondisi 13, biaya recycle menjadi Rp 20. Pada kondisi 14,
biaya recycle menjadi Rp 30. Pada kasus 15, biaya recycle naik menjadi Rp 50.
Dan pada kasus 16, biaya recycle dinaikkan menjadi Rp 75. Skenario perubahan
ini dapat dilihat pada Tabel 5.3 berikut.
Tabel 5.3 Skenario Perubahan Parameter Biaya Recycle
Skenario Kasus Biaya material (Rp) Biaya Recycle (Rp)
Biaya recycle
diubah
Kasus 11 50 10
Kasus 12 50 15
Kasus 13 50 20
Kasus 14 50 30
Kasus 15 50 50
Kasus 16 50 75
Page 61
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 3
5.1.1 Analisis Sensitivitas Berdasarkan Perubahan Biaya Material Dan
Biaya Recycle
Perubahan biaya material dan biaya recycle akan menghasilkan perubahan
yang sebanding dengan ketebalan produk, kekuatan produk, dan dampak
lingkungan yang dihasilkan. Namun perubahan tersebut tidak berpengaruh
terhadap proporsi penggunaan material daur ulang yang digunakan sebagai
campuran dalam pembuatan produk baru, dimana besarnya proporsi tersebut
adalah 0,5, sehingga produk akan dibuat dari campuran material baru sebanyak
50% dan material daur ulang sebanyak 50%.
Kasus 1 merupakan kasus awal model, yaitu sesuai dengan kondisi yang
terjadi di perusahaan dan telah dilakukan perhitungan pada contoh numerik di Bab
IV. Pada kasus 2 dilakukan perubahan terhadap biaya material menjadi Rp 100
dan biaya recycle menjadi Rp 50. Setelah dilakukan running terhadap model maka
diperoleh hasil ketebalan produk sebesar 0,6393708 mm. Pada kasus 3 dilakukan
perubahan terhadap biaya material menjadi Rp 150 dan biaya recycle menjadi Rp
75, sehingga setelah dilakukan running model diperoleh hasil ketebalan produk
sebesar 0,9590562 mm. Pada kasus 4 dilakukan perubahan terhadap biaya
material menjadi Rp 250 dan biaya recycle menjadi Rp 125, sehingga diperoleh
hasil ketebalan produk sebesar 1,598427 mm. Hasil lengkap terhadap kasus 1
sampai dengan 4 ditampilkan pada Tabel 5.4 dan 5.5 yang menunjukkan
ketebalan dan proporsi material daur ulang beserta pencapaian kedua tujuan
model yang dihasilkan setelah dilakukan transformasi terhadap model tersebut.
Tabel 5.4 Hasil Perubahan Parameter Biaya Material dan Biaya Recycle
Biaya
material,
biaya recycle
Fungsi
Tujuan Tebal (mm) x Nilai Pencapaian Tujuan
Kasus 1:
50 , 25
max strength 0,3196854 0,5 48751,63
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,3196854 0,5 0,8712403 tujuan 1 48751,63
tujuan 2 1,434389
Page 62
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 4
Tabel 5.5 Hasil Perubahan Parameter Biaya Material dan Biaya Recycle
(Lanjutan)
Biaya
material,
biaya recycle
Fungsi
Tujuan Tebal (mm) x Nilai Pencapaian Tujuan
Kasus 2:
100 , 50
max strength 0,6393708 0,5 97503,27
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,4723528 0 3,284623
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,6393708 0,5 0,8723274 tujuan 1 97503,27
tujuan 2 2,868778
Kasus 3:
150 , 75
max strength 0,9590562 0,5 146254,9
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,7085291 0 4,926934
min envir 0,006130072 0,5 0,02750488
transformasi 0,9590562 0,5 0,8726859 tujuan 1 146254,9
tujuan 2 4,303167
Kasus 4:
250 , 125
max strength 1,598427 0,5 243758,2
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 1,180882 0 8,211557
min envir 0,006130071 0,5 0,02750487
transformasi 1,598427 0,5 0,8729712 tujuan 1 243758,2
tujuan 2 7,171946
Keterangan:
x = proporsi material daur ulang,
Tujuan 1 = maksimasi kekuatan produk (dalam N),
Tujuan 2 = minimasi dampak lingkungan yang dihasilkan (dalam millipoints).
Page 63
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 5
Gambar 5.1 Grafik Ketebalan Produk dengan Biaya Material dan Biaya Recycle
Berdasarkan Gambar 5.1 dapat dilihat bahwa ketebalan produk akan
meningkat sebanding dengan perubahan biaya material dan biaya recycle. Hal ini
dikarenakan model akan menyesuaikan dengan besarnya biaya tersebut. Semakin
besar biaya, maka interval batasan model akan semakin besar, sehingga
menghasilkan ketebalan produk yang semakin besar pula.
Gambar 5.2 Grafik Kekuatan Produk dengan Biaya Material dan Biaya Recycle
00,20,40,60,8
11,21,41,61,8
Rp50 Rp100 Rp150 Rp250
Rp25 Rp50 Rp75 Rp125
Ketebalan(mm)
Biaya material
Biaya recycle
Ketebalan
Ketebalan
050000
100000150000200000250000300000
Rp50 Rp100 Rp150 Rp250
Rp25 Rp50 Rp75 Rp125
Kekuatan(N)
Biaya material
Biaya recycle
Kekuatan
Kekuatan
Page 64
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 6
Berdasarkan Gambar 5.2 dapat diketahui bahwa kekuatan gelas plastik
akan mengalami peningkatan sebanding dengan peningkatan biaya material dan
biaya recycle. Hal ini dikarenakan ketebalan produk meningkat, sehingga
kekuatan produk juga akan meningkat.
Gambar 5.3 Grafik Dampak Lingkungan dengan Biaya Material dan Biaya
Recycle
Berdasarkan Gambar 5.3, dapat diketahui bahwa dampak lingkungan akan
meningkat sebanding dengan peningkatan biaya material dan biaya recycle.
Walaupun tujuan model adalah untuk meminimasi dampak lingkungan, namun
setelah model dijalankan, dampak lingkungan akan meningkat seiring dengan
peningkatan biaya material dan biaya recycle. Hal ini dikarenakan model berusaha
untuk menyesuaikan agar kedua tujuan dapat tercapai.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Rp50 Rp100 Rp150 Rp250
Rp25 Rp50 Rp75 Rp125
Dampak lingkungan
(millipoints)
Biaya material
Biaya recycle
Dampak Lingkungan
Dampak Lingkungan
Page 65
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 7
Gambar 5.4 Grafik Proporsi Material Daur Ulang dengan Biaya Material dan
Biaya Recycle
Berdasarkan Gambar 5.4, dapat diketahui bahwa untuk proporsi material
daur ulang, untuk semua kasus memperoleh hasil yang sama sebesar 0,5. Hal ini
dikarenakan model berusaha menyeimbangkan antara kedua tujuan model, yaitu
maksimasi kekuatan produk dan minimasi dampak lingkungan. Oleh karena itu,
untuk membuat produk baru dengan biaya berapapun, agar dapat memaksimasi
kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan, maka dibutuhkan
campuran material baru sebanyak 50% dan material daur ulang sebanyak 50%.
5.1.2 Analisis Sensitivitas Berdasarkan Perubahan Biaya Material
Perubahan biaya material, tanpa mengubah biaya recycle akan
mempengaruhi ketebalan, kekuatan produk, dan dampak lingkungan yang
dihasilkan. Namun perubahan tersebut tidak berpengaruh terhadap proporsi
penggunaan material daur ulang yang digunakan sebagai campuran dalam
pembuatan produk baru, dimana besarnya proporsi tersebut adalah 0,5, sehingga
produk akan dibuat dari campuran material baru sebanyak 50% dan material daur
ulang sebanyak 50%.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Rp50 Rp100 Rp150 Rp250
Rp25 Rp50 Rp75 Rp125
Proporsi material daur ulang
Biaya material
Biaya recycle
Proporsi Material Daur Ulang
proporsi material daur ulang
Page 66
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 8
Pada kasus berikut, biaya material diubah menjadi Rp 25, Rp 75, Rp 100,
Rp 150, Rp 250, dan Rp 500, tanpa mengubah biaya recycle yang terdapat pada
model. Pada kasus 5 dimana biaya material diubah menjadi Rp 25 menghasilkan
nilai ketebalan produk sebesar 0,1598427 mm. Hal ini dikarenakan biaya material
diubah menjadi ½ dari biaya material awal, sehingga menyebabkan ketebalan
produk juga berubah menjadi ½ dari ketebalan produk awal.
Perubahan ketebalan produk juga terjadi ketika biaya material diubah
menjadi Rp 75 dan Rp 100. Ketebalan produk ketika biaya material Rp 75
mengalami kenaikan menjadi 0,4795281 mm. Hal ini dikarenakan biaya material
naik ½ x lebih besar dibandingkan biaya material awal, sehingga menyebabkan
ketebalan produk juga mengalami peningkatan secara linier sebesar ½ dari
ketebalan awal. Pada saat biaya material diubah menjadi Rp 100, juga didapat
hasil bahwa ketebalan produk mengalami perubahan menjadi 0,4945533 mm.
Namun, pada saat biaya material diubah menjadi Rp 150, Rp 250, dan Rp
500, perubahan ketebalan produk yang terjadi adalah sama dengan ketebalan
produk ketika biaya material sebesar Rp 100. Hal ini dikarenakan model
menyesuaikan agar kedua tujuan model dapat tercapai. Hasil lengkap mengenai
pengaruh perubahan biaya material terhadap tujuan model diberikan pada Tabel
5.6 dan 5.7.
Tabel 5.6 Hasil Perubahan Parameter Biaya Material
Biaya
Material
Fungsi
Tujuan Tebal x Nilai Pencapaian Tujuan
Rp25
max strength 0,1598427 0,5 24375,82
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,1180882 0 0,8211557
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,1598427 0,5 0,8690091 tujuan 1 24375,82
tujuan 2 0,7171946
Rp50
max strength 0,3196854 0,5 48751,63
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
Page 67
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 9
Tabel 5.7 Hasil Perubahan Parameter Biaya Material (Lanjutan)
Biaya
Material
Fungsi
Tujuan Tebal x Nilai Pencapaian Tujuan
Rp 50 transformasi 0,3196854 0,5 0,8712403 tujuan 1 48751,63
tujuan 2 1,434389
Rp75
max strength 0,4795281 0,5 73127,45
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,3542646 0 2,463467
min envir 0,006130071 0,5 0,02750487
transformasi 0,4795281 0,5 0,8719671 tujuan 1 73127,45
tujuan 2 2,151584
Rp100
max strength 0,6015412 0,4110718 91736,34
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,4723528 0 3,284623
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,4945533 0,5 0,8525384 tujuan 1 75418,78
tujuan 2 2,219000
Rp150
max strength 0,8377176 0,2951790 127757,4
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,7085291 0 4,926934
min envir 0,006130069 0,5 0,02750487
transformasi 0,4945533 0,5 0,8599877 tujuan 1 75418,78
tujuan 2 2,219000
Rp250
max strength 1,310070 0,1887507 199799,7
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 1,180882 0 8,211557
min envir 0,006130069 0,5 0,02750487
transformasi 0,4945533 0,5 0,8932308 tujuan 1 75418,78
tujuan 2 2,219000
Rp500
max strength 2,490952 0,0992699 379905,2
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 2,361764 0 16,42311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,4945533 0,5 0,9371206 tujuan 1 75418,78
tujuan 2 2,219000
Page 68
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 10
Keterangan:
x = proporsi material daur ulang,
Tujuan 1 = maksimasi kekuatan produk (dalam N),
Tujuan 2 = minimasi dampak lingkungan yang dihasilkan (dalam millipoints).
Gambar 5.5 Grafik Ketebalan Produk dengan Biaya Material
Berdasarkan Gambar 5.5 dapat diketahui bahwa ketebalan produk akan
mengalami peningkatan secara linear saat biaya material sebesar Rp 25 hingga Rp
75. Ketika biaya material naik menjadi Rp 100, ketebalan juga meningkat, namun
peningkatan ini tidak terjadi secara linear, hanya memiliki sedikit perbedaan
dengan ketebalan produk ketika biaya material sebesar Rp 75. Ketika biaya
material lebih besar dari Rp 100, ketebalan produk sama besarnya ketika biaya
material sebesar Rp 100.
Ketebalan produk tidak sensitif terhadap kendala biaya material dikarenakan
pada model ini sudah mencapai nilai biaya material maksimal ketika Rp 100.
Sehingga jika biaya material dinaikkan menjadi lebih besar dari Rp 100, maka hal
itu tidak akan mempengaruhi besarnya ketebalan produk yang dibutuhkan agar
kedua fungsi tujuan model dapat tercapai.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Rp25 Rp50 Rp75 Rp100 Rp150 Rp250 Rp500
Ketebalan(mm)
Biaya material
Ketebalan
Ketebalan
Page 69
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 11
Gambar 5.6 Grafik Kekuatan Produk dengan Biaya Material
Gambar 5.7 Grafik Dampak Lingkungan dengan Biaya Material
Berdasarkan Gambar 5.6 dan 5.7 dapat dilihat bahwa kekuatan produk dan
dampak lingkungan akan memiliki pola yang sama dengan ketebalan produk. Hal
ini dikarenakan kedua tujuan model akan meyesuaikan dengan ketebalan produk
tersebut. Semakin besar ketebalan produk, maka kekuatan produk dan dampak
lingkungan yang dihasilkan juga semakin besar.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
Rp25 Rp50 Rp75 Rp100 Rp150 Rp250 Rp500
Kekuatan(N)
Biaya material
Kekuatan
Kekuatan
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Rp25 Rp50 Rp75 Rp100 Rp150 Rp250 Rp500
Dampak lingkungan
(millipoints)
Biaya material
Dampak Lingkungan
Dampak Lingkungan
Page 70
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 12
Gambar 5.8 Grafik Proporsi Material Daur Ulang dengan Biaya Material
Berdasarkan Gambar 5.8, dapat dilihat bahwa untuk proporsi material daur
ulang, untuk semua kasus memperoleh hasil yang sama sebesar 0,5. Walaupun
pada saat biaya material diubah menjadi Rp 100, Rp 150, Rp 250, dan Rp 500
menunjukkan bahwa proporsi material daur ulang kurang dari 0,5 pada saat
maksimasi kekuatan produk, namun pada akhirnya setelah dilakukan normalisasi
terhadap model, diperoleh hasil bahwa proporsi material daur ulang untuk semua
perubahan biaya material adalah sama, yaitu sebesar 0,5. Hal ini dikarenakan
model berusaha menyeimbangkan antara kedua tujuan model, yaitu maksimasi
kekuatan produk dan minimasi dampak lingkungan.
5.1.3 Analisis Sensitivitas Berdasarkan Perubahan Biaya Recycle
Perubahan biaya recycle, tanpa mengubah biaya material akan
mempengaruhi ketebalan, kekuatan produk, dan dampak lingkungan yang
dihasilkan. Namun perubahan tersebut tidak berpengaruh terhadap proporsi
penggunaan material daur ulang yang digunakan sebagai campuran dalam
pembuatan produk baru, dimana besarnya proporsi tersebut adalah 0,5, sehingga
produk akan dibuat dari campuran material baru sebanyak 50% dan material daur
ulang sebanyak 50%.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Rp25 Rp50 Rp75 Rp100 Rp150 Rp250 Rp500
Proporsi material daur ulang
Biaya material
Proporsi material daur ulang
Proporsi material daur ulang
Page 71
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 13
Pada saat biaya recycle diubah menjadi Rp 10, maka ketebalan produk
juga mengalami perubahan menjadi lebih kecil dari ketebalan awal, yaitu menjadi
0,1978213 mm. Pengurangan ketebalan produk juga terjadi ketika biaya recycle
diubah menjadi Rp 15, dimana ketebalan produk berkurang menjadi 0,2967320
mm. Hal ini dikarenakan model menyesuaikan dengan biaya recycle yang
semakin kecil, sehingga ketebalan produk juga semakin kecil.
Namun, ketika biaya recycle diubah menjadi Rp 20, Rp 30, Rp 50, dan Rp
75, ketebalan produk memiliki nilai yang sama ketika biaya recycle Rp 25, yaitu
sebesar 0,3196854 mm. Hal ini dikarenakan model berusaha menyeimbangkan
antar kedua tujuan model sehingga diperoleh hasil sesuai tujuan yang diinginkan.
Hasil lengkap mengenai pengaruh perubahan biaya recycle terhadap ketebalan,
kekuatan, dan dampak lingkungan produk dapat dilihat pada Tabel 5.8 dan 5.9.
Tabel 5.8 Hasil Perubahan Parameter Biaya Recycle
Biaya
Recycle
Fungsi
Tujuan Tebal x Nilai Pencapaian Tujuan
Rp10
max strength 0,2878518 0,3436167 43898,76
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,1978213 0,5 0,8522300 tujuan 1 30167,51
tujuan 2 0,8876000
Rp15
max strength 0,3136895 0,4729709 47837,58
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130068 0,5 0,02750486
transformasi 0,2967320 0,5 0,8628058 tujuan 1 45251,27
tujuan 2 1,331400
Rp20
max strength 0,3196854 0,5 48751,63
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,3196854 0,5 0,8712403 tujuan 1 48751,63
tujuan 2 1,434389
Page 72
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 14
Tabel 5.9 Hasil Perubahan Parameter Biaya Recycle (Lanjutan)
Biaya
Recycle
Fungsi
Tujuan Tebal x Nilai Pencapaian Tujuan
Rp25
max strength 0,3196854 0,5 48751,63
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,3196854 0,5 0,8712403 tujuan 1 48751,63
tujuan 2 1,434389
Rp30
max strength 0,3196854 0,5 48751,63
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,3196854 0,5 0,8712403 tujuan 1 48751,63
tujuan 2 1,434389
Rp50
max strength 0,3196854 0,5 48751,63
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,3196854 0,5 0,8712403 tujuan 1 48751,63
tujuan 2 1,434389
Rp75
max strength 0,3196854 0,5 48751,63
min strength 0,006130070 0,5 934,8281
max envir 0,2361764 0 1,642311
min envir 0,006130070 0,5 0,02750487
transformasi 0,3196854 0,5 0,8712403 tujuan 1 48751,63
tujuan 2 1,434389
Keterangan:
x = proporsi material daur ulang,
Tujuan 1 = maksimasi kekuatan produk (dalam N),
Tujuan 2 = minimasi dampak lingkungan yang dihasilkan (dalam millipoints).
Page 73
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 15
Gambar 5.9 Grafik Ketebalan Produk dengan Biaya Recycle
Kasus awal model ini adalah biaya recycle sebesar Rp 25. Kemudian pada
analisis sensitivitas ini, biaya recycle diubah menjadi lebih kecil maupun lebih
besar dari biaya recycle pada kasus awal. Berdasarkan Gambar 5.9 dapat dilihat
bahwa ketika biaya recycle sebesar RP 10 dan Rp 15, ketebalan produk memiliki
nilai yang lebih kecil dibandingkan ketebalan ketika biaya recycle Rp 25. Namun
ketebalan produk bernilai sama ketika biaya recycle sebesar Rp 20, Rp 25, Rp 30,
Rp 50, dan Rp 75. Hal ini dikarenakan model menyesuaikan dengan batasan-
batasan model yang lain agar kedua fungsi tujuan model dapat tercapai sesuai
dengan yang diharapkan.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
Rp10 Rp15 Rp20 Rp25 Rp30 Rp50 Rp75
Ketebalan(mm)
Biaya recycle
Ketebalan
Ketebalan
Page 74
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 16
Gambar 5.10 Grafik Kekuatan Produk dengan Biaya Recycle
Gambar 5.11 Grafik Dampak Lingkungan dengan Biaya Recycle
Berdasarkan Gambar 5.10 dan 5.11 dapat diketahui bahwa kekuatan produk
dan dampak lingkungan memiliki pola yang sama dengan ketebalan produk. Hal
ini dikarenakan ketebalan produk berpengaruh terhadap kekuatan produk dan
dampak lingkungan yang dihasilkan. Semakin besar nilai ketebalan produk, maka
kekuatan produk dan dampak lingkungan juga semakin besar nilainya.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Rp10 Rp15 Rp20 Rp25 Rp30 Rp50 Rp75
Kekuatan(N)
Biaya recycle
Kekuatan
Kekuatan
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
Rp10 Rp15 Rp20 Rp25 Rp30 Rp50 Rp75
Dampak lingkungan
(millipoints)
Biaya recycle
Dampak Lingkungan
Dampak Lingkungan
Page 75
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 17
Gambar 5.12 Grafik Proporsi Material Daur Ulang dengan Biaya Recycle
Berdasarkan Gambar 5.12 dapat diketahui bahwa untuk proporsi material
daur ulang, untuk semua kasus memperoleh hasil yang sama sebesar 0,5.
Walaupun pada saat biaya recycle diubah menjadi Rp 10 dan Rp 15 menunjukkan
bahwa proporsi material daur ulang kurang dari 0,5 pada saat maksimasi kekuatan
produk, namun pada akhirnya setelah dilakukan normalisasi terhadap model,
diperoleh hasil bahwa proporsi material daur ulang untuk semua perubahan biaya
recycle adalah sama, yaitu sebesar 0,5. Hal ini dikarenakan model berusaha
menyeimbangkan antara kedua tujuan model, yaitu memaksimasi kekuatan
produk dan meminimasi dampak lingkungan.
5.2 Analisis Perbandingan Hasil Contoh Numerik Model dengan Kondisi
yang Saat Ini Terjadi di Perusahaan
Berdasarkan contoh numerik yang telah dilakukan pada Bab IV diperoleh
hasil bahwa ketebalan produk yang dapat memaksimasi kekuatan produk dan
meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan adalah sebesar 0,3196854 mm.
Hal ini memiliki perbedaan dengan kondisi yang terjadi di perusahaan. Perbedaan
tersebut dapat dilihat pada Tabel 5.10 berikut ini.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Rp10 Rp15 Rp20 Rp25 Rp30 Rp50 Rp75
Proporsi material daur ulang
Biaya recycle
Proporsi material daur ulang
Proporsi material daur ulang
Page 76
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 18
Tabel 5.10 Perbandingan Ketebalan Produk antara Hasil Model dengan Kondisi
di Perusahaan
Keterangan Ketebalan (mm)
Model Perusahaan Perbandingan
Dinding tengah 0,3196854 0,21 52%
Dinding bawah 0,3196854 0,35 -9%
Alas 0,3196854 0,45 -29%
Pada perusahaan terdapat tiga macam ketebalan gelas plastik, yaitu dinding
tengah, dinding bawah, dan alas. Tetapi pada model hanya terdapat satu macam
ketebalan gelas, karena pada Bab I telah diasumsikan bahwa ketebalan alas dan
dinding gelas adalah sama besarnya. Ketebalan produk model pada bagian
dinding tengah lebih tebal 52% dibandingkan milik perusahaan. Sedangkan untuk
dinding bawah memiliki ketebalan yang lebih tipis 9% dari perusahaan. Dan
untuk ketebalan alas lebih tipis 29% dibandingkan perusahaan. Adanya perbedaan
antar hasil model dengan kondisi yang terjadi di perusahaan disebabkan pada
perusahaan juga mempertimbangkan faktor-faktor lain yang tidak
dipertimbangkan dalam model ini, seperti oksigen barrier serta sum of life produk
tersebut ketika sudah diisi minuman. Sum of life produk merupakan batas umur
produk dapat digunakan ketika produk tersebut telah diisi air minuman.
Setelah mendapatkan hasil berupa ketebalan produk, maka kekuatan produk
dan dampak lingkungan juga dapat dibandingkan untuk mengetahui apakah model
yang dikembangkan memiliki hasil yang lebih baik dibanding yang telah dipakai
oleh perusahaan saat ini. Di bawah ini merupakan hasil perbandingan antara
kekuatan produk hasil model dengan kondisi yang saat ini terjadi di perusahaan
yang akan disajikan pada Tabel 5.11.
Page 77
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 19
Tabel 5.11 Perbandingan Kekuatan Produk antara Hasil Model dengan Kondisi di
Perusahaan
Keterangan Kekuatan (N)
Model Perusahaan Perbandingan
Dinding tengah 48751,63 32024,74 52%
Dinding bawah 48751,63 53374,57 -9%
Alas 48751,63 68624,45 -29%
Berdasarkan Tabel 5.11 dapat diketahui bahwa terdapat perbedaan kekuatan
produk antara hasil model dengan kondisi yang terjadi di perusahaan saat ini.
Untuk kekuatan pada dinding tengah, model yang dikembangkan pada penelitian
ini memiliki kekuatan 52% lebih besar dibandingkan perusahaan. Namun untuk
dinding bawah, hasil perusahaan memiliki kekuatan produk 9% lebih besar
dibandingkan model. Sedangkan untuk kekuatan alas produk, hasil model
memiliki kekuatan 29% lebih kecil dibandingkan perusahaan. Hal ini dikarenakan
perusahaan mempertimbangkan bahwa alas gelas membutuhkan kekuatan yang
lebih besar akibat tekanan yang diberikan dari atas, sementara dalam model
diasumsikan bahwa seluruh permukaan gelas memiliki ketebalan yang sama
sehingga kekuatan produk di seluruh permukaan gelas pun akan sama besarnya.
Tabel 5.12 Perbandingan Dampak Lingkungan antara Hasil Model dengan
Kondisi di Perusahaan
Keterangan Dampak lingkungan (millipoints)
Model Perusahaan Perbandingan
Dinding tengah 39,91 26,22 52%
Dinding bawah 39,91 43,70 -9%
Alas 39,91 56,18 -29%
Berdasarkan Tabel 5.12 dapat diketahui bahwa untuk dinding tengah,
perusahaan memiliki dampak lingkungan 52% sedikit dibandingkan model yang
dikembangkan dalam penelitian ini. Tetapi untuk dinding bawah, model yang
dikembangkan 9% lebih ramah lingkungan dibandingkan hasil perusahaan.
Sedangkan untuk alas pada model memiliki dampak lingkungan yang lebih sedikit
Page 78
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V - 20
29% dibandingkan perusahaan. Jadi, semakin kecil ketebalan produk, maka
dampak lingkungan yang dihasilkan juga semakin kecil. Sebaliknya, jika semakin
besar ketebalan produk maka dampak lingkungan yang dihasilkan juga semakin
besar.
Page 79
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
VI - 1
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan diuraikan mengenai kesimpulan yang didapat berdasarkan
penelitian mengenai pengembangan model optimisasi perancangan gelas plastik
untuk air minum dalam kemasan. Selain itu juga terdapat saran yang dapat
dilakukan untuk penelitian selanjutnya.
6.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh adalah sebagai berikut:
1. Penelitian ini menghasilkan model optimisasi perancangan gelas plastik untuk
air minum dalam kemasan yang dapat digunakan untuk memaksimasi kekuatan
produk dan meminimasi dampak lingkungan yang dihasilkan dengan
mempertimbangkan biaya material, stress produk, kekuatan produk sesuai
standar SNI, biaya untuk melakukan proses daur ulang atau biaya recycle,
penggunaan material daur ulang maksimal sebanyak 50% dari total
penggunaan bahan baku, dan modulus elastisitas plastik pada saat diisi air
minuman dengan suhu 80°C.
2. Dalam merancang gelas plastik untuk air minum dalam kemasan ukuran 200
ml yang terbuat dari material polypropylene (PP), agar dapat memaksimasi
kekuatan produk dan meminimasi dampak lingkungan dibutuhkan ketebalan
gelas plastik sebesar 0,3196854 mm dan proporsi material daur ulang sebesar
0,5 sehingga produk akan terbuat dari campuran material baru sebanyak 50%
dan material daur ulang sebanyak 50%.
3. Ketebalan, kekuatan produk, dan dampak lingkungan akan berubah secara
linier dengan perubahan biaya material dan biaya recycle dengan besar biaya
recycle sebesar ½ dari biaya material.
4. Proporsi material daur ulang yang digunakan tidak akan berubah walaupun
biaya material dan biaya recycle telah diubah karena model akan menyesuaikan
agar kedua tujuan dapat tercapai.
Page 80
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
VI - 2
5. Pada model yang dikembangkan dalam penelitian ini, untuk kekuatan dinding
tengah memiliki nilai 52% lebih besar dibandingkan kondisi perusahaan saat
ini. Namun, kekuatan dinding bawah memiliki kekuatan 9% lebih kecil
dibandingkan kondisi perusahaan saat ini. Sedangkan untuk kekuatan alas pada
model memiliki kekuatan 29% lebih kecil dibandingkan perusahaan.
6. Untuk dampak lingkungan yang dihasilkan, model yang dikembangkan pada
penelitian ini menghasilkan dampak lingkungan 52% lebih besar pada bagian
dinding tengah dibandingkan kondisi perusahaan saat ini. Namun
menghasilkan dampak lingkungan 9% lebih kecil pada dinding bawah dan 29%
lebih kecil pada alas dibandingkan kondisi perusahaan saat ini.
7. Adanya perbedaan ketebalan, kekuatan produk, dan dampak lingkungan antara
model dan kondisi perusahaan saat ini disebabkan karena pada perusahaan
mempertimbangkan faktor-faktor lain yang tidak dipertimbangkan dalam
model ini, seperti oksigen barrier serta sum of life produk tersebut ketika sudah
diisi minuman. Sum of life produk merupakan batas umur produk dapat
digunakan ketika produk tersebut telah diisi air minuman.
6.2 Saran
Saran yang dapat diberikan untuk pengembangan penelitian selanjutnya
adalah dilakukannya eksperimen mengenai pengaruh beban terhadap ketebalan
gelas plastik, pengaruh suhu terhadap modulus elastisitas, dan proporsi material
untuk mendapatkan persamaan yang tepat.