pengembangan model optimisasi multi objektif€¦ · tujuan dengan prioritas berbeda dalam...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI MULTI OBJEKTIF

MULTI PASS TURNING UNTUK MINIMASI ENERGI, EMISI

KARBON DAN BIAYA DALAM MENDUKUNG

SUSTAINABLE MANUFACTURING

Skripsi

APRILIA DITYARINI

I0315013

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2020






Skripsi

Sebagai Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

APRILIA DITYARINI

I0315013



SURAKARTA

2020






Skripsi

APRILIA DITYARINI

I0315013



SURAKARTA

2020


v

ABSTRAK

Aprilia Dityarini, I0315013. PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI

MULTI OBJEKTIF MULTI PASS TURNING UNTUK MINIMASI

ENERGI, EMISI KARBON DAN BIAYA DALAM MENDUKUNG

SUSTAINABLE MANUFACTURING. Skripsi. Surakarta: Program Studi

Sarjana Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret

Dalam sustainable manufacturing terdapat tiga aspek penting yaitu aspek

lingkungan, aspek ekonomi dan aspek sosial. Aspek-aspek tersebut dapat

diterapkan dalam proses pemesinan. Salah satu caranya dengan mengoptimalkan

nilai parameter pemotongan. Model optimisasi diperlukan untuk menentukan nilai

optimal parameter pemotongan. Pada penelitian ini bertujuan mengembangkan

model optimisasi multi objektif yang dapat mengoptimalkan parameter pemotong

dengan mempertimbangkan kriteria biaya, energi dan emisi karbon pada multi-

pass turning. Variabel keputusan antara lain kecepatan potong roughing, gerak

pemakanan roughing, kedalaman potong roughing, kecepatan potong finishing,

gerak pemakanan finishing dan kedalaman potong finishing. Pada penelitian ini

memiliki tiga fungsi tujuan yaitu minimasi energi, minimasi emisi karbon dan

minimasi biaya. Ketiga fungsi tersebut dicari nilai optimal dengan menggunakan

package python GEKKO dan metode interior point. Setelah diketahui hasilnya,

kemudian diolah menggunakan goal programming untuk menggabungkan ketiga

tujuan dengan prioritas berbeda dalam persamaan objektif. Berdasarkan contoh

numerik yang diberikan, nilai kecepatan potong roughing sebesar 50,0 m/menit,

kecepatan potong finishing sebesar 374,3871 m/menit, gerak pemakanan roughing

sebesar 0,2499 mm/rev, gerak pemakanan roughing sebesar 0,1 mm/rev,

kedalaman potong roughing sebesar 3,0 mm dan kedalaman potong finishing

sebesar 2,9999 mm. Berdasarkan hasil dari analisis sensitivitas, gerak pemakanan

roughing sensitif pada parameter diameter pada benda kerja sedangkan paramater

pemotongan lainnya tidak sensitif.

Kata Kunci : goal programing, energi, emisi karbon, biaya, sustainable

manufacturing.

xv + 88 halaman; 11 gambar; 26 tabel; 8 lampiran

Daftar Pustaka : 32 (1978-2019)


vi

ABSTRACT

Aprilia Dityarini, I0315013. MULTI OBJECTIVE OPTIMIZATION

MODELING MULTI-PASS TURNING TO MINIMIZE ENERGY,

CARBON EMISSIONS AND COST IN SUSTAINABLE

MANUFACTURING. Undergraduate Thesis. Surakarta: Department of

Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University.

The sustainable manufacturing has three important aspects. There are

environmental aspects, economic aspects and social aspects. These aspects can be

applied in the machining process by optimizing the cutting parameters. An

optimization model is needed to determine the optimum cutting parameters. This

research, developing a multi objective optimization model that can optimize

cutting parameters by considering costs, energy and carbon emissions on a multi-

pass turning. Decision variables are cutting speed roughing , feed rate roughing,

depth of cut roughing, cutting speed finishing, feed rate finishing, and depth of cut

finishing. This research has three objective functions. There are minimizing

energy, minimizing carbon emissions and minimizing costs. Three functions are

searched for optimal values using the GEKKO python package and the interior

point algorithm. After the results are known, the results was processed using goal

programming to combine goals with different priorities according to objectives

function. Based on the numerical example, the cutting speed roughing is 50,0 m/

min, cutting speed finishing is 374,3871 m / min, feed rate roughing is 0,2499 mm

/ rev, feed rate finishing is 0,1 mm / rev, depth of cut roughing is 3,0 mm and

depth of cut finishing is 2,9999 mm. The results of sensitivity analysis show that

only feed rate roughing sensitive to diameter workpiece.

Keyword : goal programing, energy, carbon emissions, cost, sustainable

manufacturing

xv +88 pages; 11 figures; 26 tables, 8 attachments

Reference: 32 (1978-2019)


vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas

kuasa dan kehendak-Nya serta sholawat dan salam kepada Nabi Muhammad

SAW sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan Skripsi dengan judul

“Pengembangan Model Optimisasi Multi Objektif Multi Pass Turning untuk

Minimasi Energi, Emisi Karbon dan Biaya Dalam Mendukung Sustainable

Manufacturing.” Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima

kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu selama pelaksanaan

penelitian hingga penyusunan laporan skripsi ini, yaitu:

1. Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang selalu memberikan kekuatan,

penyertaan, dan pertolongan-Nya yang luar biasa dan tak berkesudahan

sehingga penulis dapat melaksanakan penelitian dan menyelesaikan

laporan Skripsi ini tepat pada waktu indah-Nya.

2. Kedua orang tua tercinta, Bapak (Suhartono) dan Ibu (Sukasih) yang selalu

menyayangi dan mendoakan penulis dengan tulus dan ikhlas, memberikan

semangat dan motivasi baik moril maupun materil yang tak terhingga dan

menjadi sosok orang tua sempurna dimata penulis sehingga skripsi ini

dapat terselesaikan tepat pada waktu-Nya.

3. Saudara yang sangat saya sayangi. Kakak saya Tiara Hardani, Shinta

Nurul Khotimah, Ilham Satria Nur Hakim, Mas Mansyur, Dedek Rafazza

Narendra Z A dan saudara-saudaraku lainnya yang juga memberikan doa

dan motivasi kepada penulis.

4. Bapak Dr. Eko Liquiddanu S.T.,M.T., selaku Kepala Program Studi

Sarjana Teknik Industri UNS yang telah memberikan motivasi, semangat

dan dukungan.

5. Bapak Dr. Eko Pujiyanto S.Si., M.T., selaku Pembimbing I dan Bapak I

Wayan Suletra S.T.,M.T. selaku Pembimbing II yang telah meluangkan

waktunya untuk memberikan bimbingan, bantuan, dukungan, pengarahan,

masukan selama masa bimbingan kepada penulis dalam penyusunan

skripsi ini. Terimakasih banyak Pak, mohon maaf apabila penulis telah

melakukan kesalahan selama ini.


viii

6. Ibu Ir. Munifah M.S.I.E., M.T dan Bapak Dr.Ir. R Hari Setyanto M.Si

selaku penguji yang telah memberikan masukan, kritik dan saran

membangun yang diberikan dalam penelitian ini.

7. Ibu Dr. Muh. Hisjam S.T.P.,M.T., selaku Pembimbing Akademik atas

dukungan dan nasihat yang diberikan selama proses perkuliahan.

8. Ibu Fakhrina Fahma S.T.P.,M.T., selaku ketua Laboratorium Sistem

Kualitas yang telah memberikan semangat dan motivasi pada penulis.

9. Seluruh Bapak/ Ibu Dosen Program Studi Sarjana Teknik Industri atas

waktu, bimbingan, motivasi, ilmu, dan wawasan yang diberikan selama

proses perkuliahan.

10. Bagian Tata Usaha Teknik Industri (TU-TI) antara lain Pak Agus, Mbak

Rina, Mbak Yayuk dan Mas Agus atas bantuan dan keramahannya dalam

melengkapi berkas-berkas selama proses perkuliahan hingga skripsi.

11. Sahabat seperjuangan dan seperbimbingan yang penulis sayangi, Eki

Septiani dan Dinnur Swaraswati yang telah menemani berjuang bersama,

dari awal hingga detik ini. Yang selalu ada dalam suka dan duka setiap

perjuangan penulis mengerjakan skripsi maupun sehari-hari. Terima kasih

banyak atas dukungan, semangat, dan bantuan selama ini. Semoga kita

semua tetap dapat menjaga hubungan baik sampai kapanpun. Semoga

keberkahan dan keberuntungan hidup menyertai kalian berdua.

12. Teman-teman kesebelasan Alyssa Sekar, Eki Septiani, Dinnur Swaraswati,

Frisheila Sely, Ida Maulia, Intan Permata, Sarah Putri, Sekar Riqaa, Sulvi

Fitriani, dan Yuka Sato. Terima kasih telah menjadi teman, sahabat,

keluarga dari awal kuliah hingga detik ini dan selamanya. Semoga kita

semua diberikan kesuksesan dan dapat menjaga hubungan pertemanan,

persahabatan, dan kekeluargaan ini sampai kapanpun.

13. Dr. John D. Hedengren yang telah membantu dan memberikan solusi

tentang paket python GEKKO.

14. Teman-teman asisten asisten Laboratorium Sistem Kualitas Devi Putri R,

Kurnia Tri Atmojo, Syifa Lutfiana A, Kristy Permata, Phalitatyasetri dan

Asisten LSK 2016 yang telah memberi semangat dan telah bekerja sama

membangun Laboratorium Sistem Kualitas.


ix

15. Maulana Ichwan Anshory yang telah membantu penulis mengenal bahasa

pemogramaan python.

16. Arden Ridho Ilham Syawalaxa yang telah baik dan sangat berjasa dalam

seminar kerja praktek penulis.

17. Teman-teman satu pembimbing, Yosua Natalianto, Ananda Noor S,

Yasmine Arsyif yang telah sama-sama berjuang, bertukar kabar dan

berbagi semangat selama proses bimbingan.

18. Teman-teman yang telah membantu penulis, Fira, Niimas, Dewi, Habib,

Arum dan Rizqy yang telah membantu dan direpotkan oleh penulis.

19. Teman-temanku Anita, Avia, Mega, Arga dan Saris. Terima kasih atas

semangat dan sama-sama berjuang dengan penulis.

20. Keluarga KKN UNS Desa Watupawon Januari - Februari 2019 terutama

Jihan Annisa dan Mas Azhar Najib Arraid P atas dukungan dan doa yang

diberikan kepada penulis. Sukses untuk kalian semua keluargaku.

21. Teman-teman Teknik Industri UNS angkatan 2015 (AMIEN 2015) yang

tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Terima kasih telah menjadi teman

seperjuangan yang memberikan dukungan, semangat, dan bantuan selama

ini. Semoga kita semua tetap dapat menjaga hubungan baik dan terus

selalu mengabadikan persahabatan kita sampai kapanpun. Terimakasih

banyak.

22. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih

atas segala bantuan dan pertolongan yang telah diberikan.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih terdapat

kekurangan. Untuk itu, adanya kritik dan saran yang membangun diperlukan agar

Skripsi ini menjadi lebih baik. Semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi

semua pihak.

Surakarta, 17 Desember 2019

Penulis


x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

ABSTRAK .................................................................................................. v

ABSTRACT ................................................................................................. vi

KATA PENGANTAR .................................................................................. vii

DAFTAR ISI ................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................. I-1

1.2 Perumusan Masalah .......................................................... I-5

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................. I-5

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................ I-5

1.5 Batasan Masalah ............................................................... I-6

1.6 Asumsi Penelitian ............................................................. I-6

1.7 Sistematika Penulisan ....................................................... I-6

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Sustainable Manufacturing............................................... II-1

2.2 Mesin CNC Turning ......................................................... II-3

2.3 Dry Cutting Turning ......................................................... II-4

2.4 Metode Interior Point ....................................................... II-4

2.5 Multi-Objective Optimization ........................................... II-7

2.5.1 Metode Pembobotan ............................................. II-7

2.5.2 Goal Programming ............................................... II-7

2.6 Model Acuan Penelitian ................................................... II-9

2.6.1 Pendekatan Simulasi Anneling untuk Optimisasi

Operasi Multi-Pass Turning ................................... I-9

2.6.2 Analisis Kuantitatif Emisi Karbon Sistem

Permesinan CNC .................................................... II-13


xi

2.6.3 Efisiensi Energi Proses Multi-Pass menggunakan

Multi Objective Backtracking Search Algorithm ... II-17

2.6.4 Model Optimisasi Multi Objektif Integrasi Energi

dan Biaya dalam Rangka Mendukung

Sustainable Proses Turning ................................. II-25

2.7 Posisi Penelitian ................................................................. II-28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tahap Identifikasi Awal ................................................... III-2

3.1.1 Studi Literatur ........................................................ III-3

3.1.2 Identifikasi dan Perumusan Masalah ..................... III-3

3.1.3 Penentuan Tujuan dan Manfaat Penelitian ............ III-5

3.1.4 Penentuan Batasan Masalah dan Asumsi .............. III-5

3.2 Tahap Pengembangan Model ........................................... III-5

3.2.1 Deskripsi Sistem .................................................... III-5

3.2.2 Komponen Model .................................................. III-5

3.2.3 Tahap Verifikasi .................................................... III-6

3.2.5 Contoh Numerik .................................................... III-6

3.2.4 Tahap Pencarian Solusi Model .............................. III-6

3.3 Analisis Model .................................................................. III-8

3.4 Tahap Kesimpulan dan Saran ........................................... III-8

BAB IV PENGEMBANGAN MODEL

4.1 Deskripsi Sistem ............................................................... IV-1

4.1.1. Komponen dalam Sistem ...................................... IV-3

4.2 Formulasi Model............................................................... IV-7

4.2.1. Fungsi Tujuan ...................................................... IV-7

4.2.2. Fungsi Kendala ..................................................... IV-15

4.2.3. Goal Programming ............................................... IV-16

4.3 Verifikasi Model ............................................................... IV-20

4.3.1. Fungsi Tujuan Minimasi Energi P ..................................... IV-20

4.3.2. Fungsi Tujuan Minimasi Emisi Karbon EK ......... IV-22

4.3.3. Fungsi Tujuan Minimasi Biaya C ........................ IV-23

4.4 Contoh Numerik ............................................................... IV-24


xii

4.5 Tahap Pencarian Solusi Model ........................................ IV-27

BAB V ANALISIS MODEL

5.1 Analisis Optimisasi ......................................................... V-1

5.2 Analisis Goal Programming .......................................... V-2

5.3 Analisis Sensitivitas ....................................................... V-2

5.4 Perbandingan Seluruh Perubahan Parameter Terhadap

Variabel Keputusan ........................................................ V-9

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ..................................................................... VI-1

6.2 Saran ............................................................................... VI-2

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR LAMPIRAN


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Parameter Model Chen & Tsai ............................................. II-12

Tabel 2.2 Standar Konversi Energi........................................................ II-14

Tabel 2.3 Standar Konversi Jenis Geram .............................................. II-15

Tabel 2.4 Parameter Li, Tang, Cui & Yi .............................................. II-16

Tabel 2.5 Parameter Lu, Gao, Li & Chen ............................................ II-22

Tabel 2.6 Posisi Penelitian..................................................................... II-29

Tabel 4.1 Fungsi Tujuan Penelitian ....................................................... IV-3

Tabel 4.2 Variabel Keputusan Penelitian .............................................. IV-3

Tabel 4.3 Parameter-Parameter Penelitian ............................................ IV-4

Tabel 4.4 Persamaan Proses Multi-Pass Turning .................................. IV-14

Tabel 4.5 Model Goal Programming .................................................... IV-17

Tabel 4.6 Spesifikasi Alat Potong ......................................................... IV-25

Tabel 4.7 Konstanta Pada Persamaan Umur Pahat................................ IV-25

Tabel 4.8 Konstanta dan Koefisien........................................................ IV-25

Tabel 4.9 Batas Atas dan Batas Bawah Variabel Keputusan ................ IV-26

Tabel 4.10 Parameter Energi Pemesinan ................................................. IV-26

Tabel 4.11 Parameter Biaya Produksi Per Unit ....................................... IV-27

Tabel 4.12 Parameter Emisi Karbon........................................................ IV-27

Tabel 4.13 Hasil Optimisasi Minimasi Energi ........................................ IV-28

Tabel 4.14 Hasil Optimisasi Minimasi Emisi Karbon ............................. IV-28

Tabel 4.15 Hasil Optimisasi Minimasi Biaya .......................................... IV-29

Tabel 4.16 Hasil Optimisasi Goal Programming .................................... IV-29

Tabel 5.1 Skenario Perubahan Nilai Parameter ..................................... V-3

Tabel 5.2 Pengaruh Perubahan Diameter Benda Kerja (D) terhadap

Variabel Keputusan ............................................................... V-3

Tabel 5.3 Pengaruh Pengaruh Perubahan Diameter Benda Kerja (D)

Terhadap Variabel Keputusan dalam Satuan (%) ................. V-4

Tabel 5.4 Pengaruh Perbandingan Hasil Analisis Sensitivitas

Parameter terhadap Variabel Keputusan ............................... V-9


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Metrics for Sustainable Manufacturing................................. II-2

Gambar 2.2 Tahap Pencarian Solusi Metode Interior Point ..................... II-6

Gambar 3.1 Flowchart Metodologi Penelitian ......................................... III-1

Gambar 3.2 Skema Perumusan Masalah ................................................... III-4

Gambar 4.1 Sistem Permesinan Mesin CNC Turning .............................. IV-2

Gambar 5.1 Pengaruh Perubahan Parameter D Terhadap Kedalaman

Potong Roughing (dr) ............................................................ V-4

Gambar 5.2 Pengaruh Perubahan Parameter D Terhadap Kedalaman

Potong Finishing (ds) ............................................................. V-4

Gambar 5.3 Pengaruh Perubahan Parameter D Terhadap Gaya

Pemakanan Roughing (fr) ...................................................... V-6

Gambar 5.4 Pengaruh Perubahan Parameter D Terhadap Gaya

Pemakanan Finishing (fs) ...................................................... V-7

Gambar 5.5 Pengaruh Perubahan Parameter D Terhadap Kecepatan

Potong Roughing (vr) ............................................................ V-7

Gambar 5.6 Pengaruh Perubahan Parameter D Terhadap Kecepatan

Potong Finishing (vs) ............................................................. V-8


xv

pengembangan model optimisasi multi objektif€¦ · tujuan dengan prioritas berbeda dalam...

Documents