MINGGU03 OTOMASI INDUSTRI - Share ITSshare.its.ac.id/pluginfile.php/30114/mod_resource/...Di level lantai produksi, CBF menggunakan sensor untuk mendeteksi pallet ID (identification

PERANCANGAN

OTOMASI INDUSTRISTUDI KASUS: COOKO-BOTTLING FACILITY

TI091209 [2 SKS]

OTOMASI INDUSTRI

MINGGU KE-3

1Jurusan Teknik Industri 1

disusun oleh:

Mokh. Suef

Yudha Prasetyawan

Maria Anityasari

OUTLINE PERTEMUAN INI

� Perancangan otomasi: studi kasus

� Pemahaman terhadap sistem yang akan dibangun

� Integrasi stasiun kerja – lini produksi

� Integrasi lini produksi – lantai produksi

� Kebutuhan jaringan data-informasi


� Kebutuhan jaringan data-informasi

� Aliran informasi

� Kebutuhan software

PEMAHAMAN TERHADAP SISTEM YANG

AKAN DIBANGUN

� Cooko-Bottling-Facility (CBF) adalah pabrik baru yang akan memproduksi softdrink (kemasan botol) untuk kelompok usaha Cooko-Cola Natural Drink Corporation (CNDC).

� Hasil produksinya juga dipakai untuk memenuhi permintaan dari retailer/wholesalers


permintaan dari retailer/wholesalers

� CBF memproduksi bahan baku (sterilized water, sugar, phenylketon, and phenylalanine) menjadi produksoftdrink (regular, diet, caffeine-free cookoo-cola), dikemas dalam botol yang di-pack dengan karton sehingga siap dikirim ke customer (CNDC dan wholesalers eksternal)

� Lantai produksi CBF terdiri dari 3 lini produksi yang dapat dipergunakan untuk memproduksi varian produk yang berbeda.

PEMAHAMAN TERHADAP SISTEM YANG

AKAN DIBANGUN

� Simbol operator warna gelap menunjukkan keharusan stand-by selama

proses, sedangkan warna terang merupakan simbol supervisi berkala

Conveyor to

IntermediateStorage

Area

Operator forpalletising cartons


Return Empty Pallet Conveyor

Carton ConveyorBottlin

g L

ine C

Bottlin

g L

ine B

Bottlin

g L

ine A

Pallet Conveyor

Operator forstation 1



Opera

tor fo

r

line s

uperv

isin

g

Opera

tor fo

r

line s

uperv

isin

g

Opera

tor fo

r

line s

uperv

isin

gOperator for

loading ingredients everyshift

INTEGRASI STASIUN KERJA –

LINI PRODUKSI

Lini produksi CBF terdiri dari 6 stasiun kerja yang berurutan

� Stasiun 1 – Inisiasi produksi, operator menekan tombol untuk memasukkan

pallet ke lini produksi yang bersangkutan

� Stasiun 2 – Pencucian dan sterilisasi botol

� Stasiun 3 – Pengisian softdrink ke dalam botol

� Stasiun 4 – Pemasangan tutup botol

Stasiun 5 – Pemasangan label


� Stasiun 5 – Pemasangan label

� Stasiun 6 – Pengemasan botol dalam karton

16 5 4 3 2

sen

sor

fillertank

ingredients

mixing

tank

sensor

sen

sor

sensor

sen

sor

line supervisor

sen

sor


LINI PRODUKSI

� Stasiun 1 merupakan feeder lini produksi, beroperasi apabila operator menekan

tombol permintaan pallet dari konveyor pallet. Operator bekerja berdasarkan jumlah

order harian dan secara otomatis terupdate order yang terpenuhi saat menekan

tombol

� Sensor (inductive proximity sensor) pallet mendeteksi lewatnya pallet, mengaktifkan

cylinder switch sehingga arah perjalanan berubah

� Saat silinder A memegang botol dengan mekanisme pneumatik, silinde B mendorong

pallet ke konveyor pengembalian pallet kosong. Silinder C mendorong botol per baris


pallet ke konveyor pengembalian pallet kosong. Silinder C mendorong botol per baris

agar dapat bergerak sesuai konveyor lini produksi

ReturnPallet

Cylinder ABottles Collector

Cylinder CBottles Feeder

Cylinder BPallet Unloader

cylinderswitch

computerconsole

PLC

Station 1

computerconsole

Cylinder

SwitchActuator

Cylinder A

Bottles CollectorActuator

Cylinder BPallet Unloader

Actuator

Cylinder CBottles Feeder

Actuator

Comm

Bus


LINI PRODUKSI

� Stasiun 2 berfungsi sebagai pencucian dan sterilisasi botol.

� Bekerja secara otomatis, botol akan dideteksi untuk menggerakkan pemegang botol

agar selanjutnya dapat dicuci (kran cairan pencuci terbuka) dan dibalik untuk

menghilangkan sisa cairan pencucian

� Sterilisasi bekerja untuk mengeringkan dan memanaskan botol untuk perlakuan

sterilisasi

Bottle


BottleDetection

at washing point

Sterilising

OutletActuator

WashingOutlet

Actuator

PLC

Station 2

BottleDetection

at sterilising point

CommBus

PLC

Sterilising

Machine

commbus

SensorTemperature(Analogue)

Heat

_D

A_

_D

A_

BottlesGraspt

Rotation

Notes:capacitive

proximity

sensor

Bottles

GraspActuator

M

sterilising machine


LINI PRODUKSI� Stasiun 3 merupakan stasiun pengisian yang paling kompleks

� Operasi pengisian bekerja ketika botol dideteksi sensor dan kran pengisian terbuka

� Stasiun ini juga harus menyiapkan ingredient siap saji/tuang, terdapat bagian mixing

(memasak adonan/campuran bahan baku) yang harus dijaga ketersediaan masing-

masing bahan baku misal dengan sensor ketinggian cairan dalam tangki



LINI PRODUKSI� Stasiun 4 Pemasangan tutup botol dan Stasiun 5 Pemasangan Label merupakan

stasiun mandiri tanpa operator

� Sensor mendeteksi botol untuk kemudian aktuator menggerakkan pemegang botol

untuk selanjutnya diberi tutup ataupun label

� PLC dalam hal ini – sebagaimana stasiun sebelumnya – sebagai pengendali integrasi

berbagai sensor dan aktuator

Cap PatcherActuator

Bottle HandlerActuator

Label Patcher

Actuator


PLCStation 4

BottleDetectioncapacitive

proximity

sensor

CommBus

PLCStation 5

BottleDetection

capacitive

proximity

sensor


CommBus


LINI PRODUKSI

•Stasiun 6 merupakan mekanisme

otomatis pengepakan dengan

menggunakan kardus (karton)

•Botol dideteksi hingga jumlah

tertentu siap di-pack

•Selanjutnya dicap kode produksi dan

tanggal kadaluarsa


tanggal kadaluarsa

STASIUN

TERAKHIR

DALAM

LINI PRODUKSI


LINI PRODUKSI� Kendali lini produksi merupakan koordinasi PLC masing-masing stasiun kerja yang

memberikan indikasi status: busy, idle, breakdown ataupun empty tank

� Informasi lainnya adalah order status, kuantitas dan spesifikasi order

� Supervisor lini produksi dapat meminta stasiun 1 atau lainnya untuk membatalkan,

menahan, menyisipkan atau merubah order (termasuk setup), menekan tombol

emergency stop dan melaporkan pada manajer produksi tentang availability lini

produksi dan order statuscomputerconsole

comm bus

ReservoirLevel

Sensors

comm busBottle

Detection

comm bus

M Power Switch

Kendali khusus konveyor


Bottle

Detection

Bottle

Detection

Bottle

Detectionat sterilising point

BottleDetection

at washing point

PLCStation 1

CylinderSwitch

Actuator

Cylinder A

Bottles CollectorActuator

Cylinder B

Pallet UnloaderActuator

Cylinder C

Bottles FeederActuator

comm bus

PLCStation 2

PLCStation 4

PLCStation 6

PLCBottling Line

comm bus

WashingOutlet

Actuator

PLCSterilising

Machine

to upper level

integration

Cap Patcher

Actuator

comm bus

comm bus

comm bus

PLC

Packaging Machine

Cylinder SwitchActuator

PLCStation 3

PLC

MixingMachine

PLCFilling

Machine

BottleDetection

operatorattend

per shift

comm bus


Label Patcher

Actuator

comm bus

PLCStation 5

PLCConveyors

M Power Switch

M Power Switch

M Power Switch

M Power Switch

M Power Switch

M Power Switch

M Power Switch


CartonDetection

BottlesGraspt

Rotation

BottlesGrasp

Actuator

M

INTEGRASI LINI PRODUKSI –

LANTAI PRODUKSI� Di level lantai produksi, CBF menggunakan sensor untuk mendeteksi pallet ID

(identification number melalui magnetic strips) yang membawa botol kosong dan sebuah sensor (dilengkapi barcode reader) di titik setelah lini produksi untuk mendeteksi carton ID (sebagai finished products). Jumlah input botol dan output botol dipakai sebagai acuan perhitungan produktivitas dan utititas � termasuk order status

� Magnetic striping di pallet identification dipergunakan agar informasi tetap terbaca meski kondisi lingkungan kotor; di sisi lain teknologi barcode dipakai untuk menangkap informasi produk yang spesifik.

� PLC Conveyor, mengendalikan konveyor yang ada di lini produksi maupun bagian lain di lantai produksi dengan adanya tombol emergency stop yang akan menghentikan laju konveyor satu per satu maupun keseluruhan pada kondisi


bagian lain di lantai produksi dengan adanya tombol emergency stop yang akan menghentikan laju konveyor satu per satu maupun keseluruhan pada kondisi darurat

PLC

Bottling Line A

Comm Bus

PLC

Bottling Line B

Production

Control

Computer

PLC

Bottling Line

C

BottlesPallet

ID

PLC

Pallet

Conveyors

BottlesCarton

ID

PLC

Carton

Conveyors

PLC

Palletizing

Carton

Conveyors

PLC

Return

Pallet

Conveyors

KEBUTUHAN JARINGAN

DATA-INFORMASI� Untuk seluruh CBF, dipergunakan referensi open system interconnection (OSI) –

untuk menyediakan fungsi kompleks berinteraksi (interface) dengan berbagai alat dari berbagai merk (pemanufaktur) yang berbeda. Open system ini memiliki keuntungan “plug-compatible” untuk mengantisipasi perkembangan mendatang ketika manajemen memutuskan untuk memasang peralatan tambahan di masa mendatang

� Secara umum seluruh lini produksi dihubungkan dengan jaringan kabel fiber optic, dengan alasan: dapat berfungsi baik untuk layer 1 (OSI ), sehingga layer di atasnya juga tidak terpengaruh; mampu mentransfer data dalam jumlah besar; tahan gangguan elektromagnetik; aman – mahal: tetapi mampu dipakai untuk mengantisipasi perkembangan mendatang


mengantisipasi perkembangan mendatangApplication

Software

Application program Application

Software

Layer 7

Application

Interface to application program Layer 7

Application

Layer 6

Presentation

Restructures data for network Layer 6

Presentation

Layer 5

Session

Data synchronization Layer 5

Session

Layer 4

Transport

End to end data transfer Layer 4

Transport

Layer 3

Network

Packet routing Layer 3

Network

Layer 2

Data link

Local data transmission Layer 2

Data link

Layer 1

Physical

Electrical signaling Layer 1

Physical

Physical transmission medium

KEBUTUHAN JARINGAN

DATA-INFORMASI� Setiap peralatan di setiap stasiun diintegrasikan dengan topologi bus menggunakan LON Works

dengan alasan:

� Topologi bus memiliki kemampuan komunikasi via induk atau setiap partisipan secara independen; aman

gangguan, utamanya jika ada salah satu elemen rusak – sehingga memungkinkan penambahan peralatan atau

pengurangan (deletion)

� LON works dapat diaplikasikan hampir di semua hardware terutama dalam sistem OSI networking lengkap; LON

works memiliki prosedur akses berbasis Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection untuk mewujudkan

real-time networking; membutuhkan biaya relatif kecil

� Mendatang dapat dikembangkan dengan menggunakan kabel transmisi energi listrik atau frekuensi

radio (misal bluetooth) untuk menghindari penggunaan kabel fisik

Bila CBF menggunakan PLC dari 4 merk berbeda (Siemens, AB, GE Fanuc, and Mitsubishi). Biaya

Cari istilah sulit pada

referensi yang

direkomendasikan


� Bila CBF menggunakan PLC dari 4 merk berbeda (Siemens, AB, GE Fanuc, and Mitsubishi). Biaya

kebutuhan jaringan tergantung merk mana yang paling banyak dipergunakan

� Di level jaringan induk, PROFIBUS dipergunakan karena dapat terkoneksi langsung dengan Siemens

dan Mitsubishi. Interface tambahan dibutuhkan untuk menghubungkan AB dan GE Fanuc dengan

PROFIBUS. PROFIBUS merupakan sistem jaringan industri terbaik karena memiliki bandwidth

terbesaris dengan kecepatan tergantung jumlah alat, jarak dan kondisi lingkungan (noisy: inverter,

solenoids, starters and dirty: solvents, corrosive substances, hot, cold)� efisien

� Di lingkungan perkantoran(highest level), CBF menggunakan ethernet untuk jaringan yang reliable

untuk transmisi data lebih besar (sampai dengan 10 Mbits per second dan 1024 network nodes).

� CBF menggunakan distributed network. Kombinasi antara hybrid, hierarchical dan heterarchical.

Mudah dijalankan dan paraktis � perlu dihitung juga waktu respon dengan penggunaan model

kombinasi ini

ALIRAN INFORMASI

� Aliran informasi yang diperlukan bersifat top-down dan bottom-up yang harus dapat di-update dengan pembatalan, penyisipan ataupun perubahan lainnya

� Menunjukkan order status, machine status dan kondisi yang diperlukan lainnya

� Order processing

� Engineering� Process Planning

Scheduling

Order Due Date

Bill of materials

Process Plans

Production Schedule

Orders


Scheduling� material

� equipment

� personnel

� time pashing

Line C (Station 1,2,3,4,5,6)

Line B (Station 1,2,3,4,5,6)

Line A (Station 1,2,3,4,5,6)

Line, Station, Machine Control Parameters

Line, Station, Machine StatusManufacturing

Equipment Status

Order Status

Control Parameters� Manufacturing order release

� Production Routes

� Line Control Parameter

� Station Control Parameter

� Machine Control Parameter

ALIRAN INFORMASI

� Operator yang diperlukan di CBF� Operator stasiun 1 di setiap lini produksi (A)

� Operator untuk ingredients loading di stasiun pengisian (B)

� Operator untuk supervisi lini produksi (C)

� Operator untuk carton palletizing (D)

� Jalannya informasi harus ditunjang dengan:� Informasi yang lengkap dan peralatan yang menunjang tercapainya hal tersebut

� Sinkronisasi (parallel ataupun berurutan)

� Verifikasi dan penentuan waktu informasi harus dicek

� Waktu durasi minimum dan maksimum


� Waktu durasi minimum dan maksimum

� Mekanisme standar jika ada permasalahan

Operator Information

A • Orders quantity and specification for the specific bottling line

• Orders change (addition, insertion, cancellation)

B • Raw ingredients quantity

• Loading time

• Raw ingredients availability

C • Orders quantity and specification for the specific bottling line

• Orders status

• Stations, machines and devices status

• Mean time to repair, mean time between failure (maintenance)

D • Product type to make easier palletizing (from barcode reader)

ALIRAN INFORMASI

� Informasi bagi manajer produksi

� Bottling lines, stations, machines status. Diperlukan untuk melakukan perubahan terhadap manufacturing order release berdasarkan availability, breakdown, dan perubahan lainnya (jika ada lini produksi rusak, demand dapat dialihkan ke lini produksi lainnya)

� Manufacturing equipments status, dapat mempengaruhi jadwal produksi


jadwal produksi

� Orders status, informasi order yang telah dipenuhi atau sedang diproses

� Products completion, menunjukkan berapa banyak produk yang siap dikirim, untuk keperluan dispatching

� Raw materials availability, dipergunakan untuk meng-updateMaterial Requirement Planning (MRP) – bila menjelang habis harus memesan kembali

� Dispatching (truck space), bagaimana pengiriman diatur agar dapat memaksimalkan utilitas space kendaraan

KEBUTUHAN SOFTWARE� CBF sebaiknya membeli elemen software secara terpisah karena tidak membutuhkan sistem yang sangat

kompleks, variasi produk kecil dan urutan proses sederhana. Elemen yang diperlukan adalah:

� Human resources (payroll accounting, organizational management, workforce planning, incentive wages,

recruitment) for enhancing human resources management to meet employees support

� Financial accounting (asset accounting, legal consolidation, general accounting, accounts payable, accounts

receivable) which is crucial regarding product life time and its manufacturing lead time are very short

� Controlling (profitability analysis, overhead cost controlling, product cost controlling) for providing cost /

expenses consideration in entire CBF

� Sales and Distribution (sales, shipping, billing, sales support and sales information system include

forecasting) which is also important because the demand will change rapidly during the time (it have peak

and low season) and the importance of utilizing distribution vehicles capacity


and low season) and the importance of utilizing distribution vehicles capacity

� Materials management (logistic information system, material requirement, purchasing, inventory

management, warehouse management, invoice verification) to provide information regarding raw materials

availability and best purchasing at any given time

� Production planning (continuous order processing, capacity planning, material requirement planning, master

planning) for providing reliable MRP, MPS and also simulation feature to analyze implication on production

change before it will be implemented

� Quality management (quality notification, planning, inspection, control, certificates) to ensure that products

will meet expected quality and minimizing returned product

� Plant maintenance (service management, preventive management, maintenance management) for providing

reliable manufacturing elements support.

Untuk integrasi CBF perlu membuat software integrasi yang mampu mengakomodir perbedaan

platform ataupun struktur database atau dengan menggunakan aplikasi database online seperti

misalnya active server pages (ASP).

KEBUTUHAN SOFTWARE� Integrasi software CBF dapat dilihat dalam gambar berikut

S E N S OR S

M AC H IN E

P L C

OU T P U T

IN P U T

M OD U L E

C P U

C OM M U .

C AR D

CENTRAL

PLC

ManagerManager

ServerServer

LineLineSupervisorSupervisor

SHOP FLOOR


OU T P U T

M OD U L E

C OM M U .

C AR D

C AR D

PLC NETWORK

PC NETWORK

IntegrationSoftware

Human

Resources

Financial

Accounting

Controlling Sales

Distribution Materials

Management

PLCs on shop floor & other

equipmentPlant

Maintenance

Quality

Management

Production

Planning

Integration

Software

SUDAH MENGERTIKAH ANDA?

� Bagaimana cara memahami alur/kerangka otomasi industri yang akan dibangun?

� Apa fungsi komponen-komponen otomasi (sensor, aktuator, pengendali, dll) dalam integrasi stasiun kerja –lini produksi?

� Bagaimana hirarki integrasi lini produksi – lantai

REVIEW QUESTIONS


� Bagaimana hirarki integrasi lini produksi – lantai produksi dibangun?

� Apa yang penting diperhatikan dalam menentukan kebutuhan jaringan (networking) dalam otomasi industri?

� Bagaimana cara membuat struktur aliran informasi?

� Apa yang penting diperhatikan dalam menentukan software yang akan dibeli/dipergunakan?

***AKHIR DARI MATERI PERTEMUAN 3***

REVIEW QUESTIONS

Documents

MINGGU03 OTOMASI INDUSTRI - Share ITSshare.its.ac.id/pluginfile.php/30114/mod_resource/...Di level lantai produksi, CBF menggunakan sensor untuk mendeteksi pallet ID (identification