#3 interaksi manusia mesin - an industrial...

DEWI HARDININGTYAS, ST, MT, MBA

#3_INTERAKSI MANUSIA

MESINANALISA DAN PENGUKURAN KERJA

OU

TL

IN

E

Combination Servicing

Sistem Manusia Mesin

Synchronous Servicing

Completely Random Servicing

Manusia vs MesinKecepatan CepatLambat

Kekuatan Kecil, terbatas, berubah-ubahDapat diatur dengan baik, bisa

diperbesar, tetap

Keseragaman Tidak dapat diandalkan, perludi-monitor

Seragam / standar, cocokuntuk pekerjaan massal

Memory Mengingat segala macam, persepsi, dasar & strategis

Sesuai perintah, jangkapanjang / jangka pendek

Berpikir Induktif baik Deduktif baik

Kalkulasi Lambat, mungkin ada error, kemampuan koreksi

Cepat, tepat, tidak ada koreksi

Overload Degradasi, kemampuan turunperlahan

Kerusakan tiba-tiba

Kepintaran Kemampuan adaptasi, meramal, menganalisa

Keputusan Ya/Tidak sesuaiprogram

Kombinasi 1 atau beberapamanusia dengan 1 atau

beberapa mesin yang salingberinteraksi untuk

menghasilkan output berdasarkan input tertentu.

SISTEM MANUSIA MESIN

semua objek fisik termasukperalatan, perlengkapan,

fasilitas & benda-benda yang digunakan manusia dalammelakukan pekerjaannya

MESIN

Man Machine Interface

MAN MACHINE

PERCEPTION & CONTROL

Simple Ergo System

H

e e

e = Environment

= Human = Machine

H M

H M

Complex Ergo System

H

e e

e = Environment

= Human = Machine

HM

H M

MM M

M

HH

H

PERFORMING TASK

FirmwareSoftware-Loaded Hardware for

Proper IdentificationHardwareDisplay Control,

Machine, Equipment , etc Human Operator

Age, Sex, Education, Experience, etc

SoftwareMan,

Manuals, Information

, etc

Feedback

INPUTOUTPUT

ENVIRONMENTHeat/Cold, Noise, Lighting, Vibration, etc

TASK

Model Hubungan Manusia - Mesin

Manual

Semi-Otomatis

Otomatis

M A N U A L

(Human)

Information Storage

Sensing

Processing

Action

Feedback

INPUT OUTPUT

SEMI - OTOMATIS

(Human)

Information Storage

Processing

Sensing Action

Dis

pla

y

Co

ntr

ol

Mech

an

ism

ProcessINPUT

OUTPUT

Feedback

O T O M A T I S

Information Storage

Processing

Sensing ActionINPUT Process OUTPUT

Dis

pla

y

Co

ntr

ol

mech

an

ism

(Machine)

Human( Monitor)

Feed back

ME

CH

AN

ISM

SRecording display : memberi informasi tentang progress dari proses kerja yang berlangsung ( kinerja mesin )

Perception : operator yang menyerap / menangkap informasi dari display secara visual

Interpretation Decision : menginterpretasikan dan mengartikan informasi yang masuk dan selanjutnya membuat keputusan

Handing of Controls : mengkomunikasikan keputusan yang diambil ke sub-sistem mesin melalui rancangan mekanisme kendali

Control Display : memberikan petunjuk kepada operator hasil dari keputusan dan tindakannya. Selanjutnya mesin akan membawa ke dalam bentuk aktivitas kerja

ANALISA SISTEM MANUSIA - MESIN

KUALITATIF :Peta Manusia - Mesin ( Man -Machine Process Chart )

Menentukan berapa jumlahmesin / fasilitas kerja yang bisadioperasikan oleh seorangoperator.

Sederhana, praktis dan cepat.

Kendala : Ketelitian dalammenggambar peta manusia-mesin

KUANTITATIF :Pengembangan model matematis.

Lebih teliti, akurat, danmemasukkan variabelbiaya dalam proses analisanya.

Analisa Kualitatif Manusia - Mesin





Kondisi kerja ideal

Operator dan mesin bekerjasecara penuh dalam sikluswaktu yang tersedia.

Operator lebih sering beradadalam kondisi “idle”, sehinggauntuk itu bisa dibebani kerjadengan melayani operasi mesinyang kedua, ketiga, dst-nya.


1 operator menangani >1 mesinDALAM KONDISI IDEAL SINKRON.

Formulasi :

Dimana :N = mesin yang harus dilayani

(unit mesin)L = total operator servicing time

(loading & unloading) (jam)m = total machining time (jam)

L

m L

time operator

time machine N


St St

St St

St St

St

St

St

St

Cycle time - Ct

Ct

Ct

Ct

Ct

m/c # 1

m/c # 2

m/c # 3

m/c # 4

m/c # 5

St = L = service time (loading & unloading); Ct = m = cycle time atau machining time


Kondisi ideal sulit untuk bisa dicapai; bilamana N > 5 atau N < 5 (daricontoh) maka akan dijumpai situasi adanya idle atau delay yang bisaterjadi pada mesin atau operator.

Kondisi idle atau delay bisa terjadi manakala nilai N dari perhitungan akanmenghasilkan bilangan pecahan; sedangkan banyaknya mesin yang harusdioperasikan merupakan bilangan bulat.

Pertimbangan manakah yang sebaiknya “idle”? (Idle machine or idleoperator?)

Formulasi perhitungan jumlah mesin yang dioperasikan oleh seorangoperator perlu modifikasi dengan memperhitungkan waktu (w) yangdiperlukan oleh operator untuk bergerak-pindah dari satu mesinmenuju ke mesin berikutnya. Pada formulasi terdahulu, dalam kondisiyang ideal waktu (w) dianggap = NOL (?)

Synchronous Servicing Dengan memperhitungkan waktu bergerak-pindahnya operator (w);

maka jumlah mesin yang harus dilayani bisa dihitung dengan formulasibaru sbb :

Nilai N merupakan bilangan bulat. Bilamana dijumpai nilai N merupakanbilangan pecah misalkan N = 4.57); maka perlu untuk dibulatkan kebawah(N1 = 4) atau dibulatkan keatas (N2 = N1 + 1 = 5).

Untuk menetapkan berapa jumlah mesin yang seharusnya dioperasikanoleh seorang operator dapat ditetapkan berdasarkan pertimbangan(analisa biaya) yang didasarkan pada The Expected Cost (TEC) yang palingekonomis dilihat dari aspek idle/delay costs yang terjadi pada mesin atauoperator.

w L

m L N

The Expected Cost The Expected Cost :

CM = machining cost (Rp/jam/mesin)

CO = operator cost (Rp/jam/operator)

N1 = idle mesin ( ), waktu siklus waktu siklus mesin

N2 = idle operator ( ), waktu siklus waktu siklus operator

Keputusan : Pilih jumlah mesin yang memberikan nilai TEC terkecil

TECN1 < TECN2 Pilih N1 ; TECN1>TECN2 Pilih N2

1

M1oN1

N

).CNm)(C(LTEC

).CNw)(C(LTEC M2ON2

Let’s Try!

Berapakah jumlah mesin yang seharusnya bisa dilayanioleh seorang operator, bilamana diketahui :

Waktu yang dibutuhkan untuk kegiatan loading & unloading adalah 1,41 menit.

Waktu yang dibutuhkan untuk operator bergerakberpindah dari satu mesin ke mesin lainnya 0,08 menit.

Waktu permesinan 4,34 menit.

Biaya operator Rp. 8500 / jam/operator.

Biaya operasi mesin Rp. 15000 / jam/mesin.

LATIH

AN

SOA

L

J A W

A B

A N

3,860,08 1,41

4,34 1,41

w L

m L N

N1 = 3 ; N2 = 4

Rp.1.709

3

3x15000)(8500(5,75/60)

N

).CNm)(C(LTEC

1

M1ON1

Rp.1.701

4x15000)8500(1,49/60)(

).CNw)(C(LTEC M2ON2


Diaplikasikan untuk menghadapi kondisi :

Kapan suatu fasilitas kerja memerlukan pelayananoperator TIDAK DIKETAHUI;

Berapa lama pelayanan terhadap fasilitas kerja tersebutharus berlangsung juga TIDAK DIKETAHUI.

Mesin dapat berhenti (down) karena:

Siklus kerja selesai (dan ada proses loading atauunloading yang dilakukan oleh operator).

Mesin rusak sehingga operator harus melakukanperbaikan (maintenance services)


Probabilitas mesin down (memerlukan pelayanan operator) :0, 1, 2, 3 … n (n relatif kecil).

Kapan pelayanan dikehendaki dan berapa lama waktupelayanan (service) bersifat acak (random).

Pendekatan Distribusi Binomial digunakan untukpenyelesaiannya.

Di-ASUMSI-kan bahwa mesin akan down / idle secararandom selama siklus kerja berlangsung

p = probability of running time

q = probability of down/idle time

p + q = 1

Teorema Ekspansi Binomial

nxnxnx

2n2n2

1nn1

nn q....pq....pqqppq)(p

Binomial Distribution

Proporsi waktu mesin yang hilang (d):

Jika prosentase jam yang hilang 10% maka dapat dikatakan bahwapenugasan sudah baik.Sedangkan bila prosentase jam mesin yang hilang terlalu besar,maka dapat ditambah operator yang menangani mesin down.

100%mesin kerja jam Total

hi lang yang mesin kerja jam Total

• Tentukan porsi minimal dariwaktu permesinan yang akanhilang untuk pengoperasian 3 (tiga) mesin yang harusdilayani oleh seorang operator bila diketahui :

Rata-rata running time = 60%

Rata-rata operator attention time = 40% (irregular intervals).

C O N T O H

• Kemungkinan (probabilitas) adanya mesin running (p)dan down/idle (q) untuk 3 mesin yang harus dilayanioleh seorang operator dapat ditunjukkan sebagaiberikut :

(p + q)n = (p + q)3

= p3 + 3p2q + 3pq2 + q3

= (0.60)3 + 3(0.60)2(0.40) + 3(0.60)(0.40)2 + (0.40)3

= (0.216) + (0.432) + (0.288) + (0.064)

Perhitungan Distribusi Binomial

Mesin 1 Mesin 2 Mesin 3 Probabilitas

R = 0.60R = 0.60 (0.60)(0.60)(0.60) = 0.216D = 0.40 (0.60)(0.60)(0.40) = 0.144

D = 0.40R = 0.60 (0.60)(0.40)(0.60) = 0.144D = 0.40 (0.60)(0.40)(0.40) = 0.096

R = 0.60

R = 0.60R = 0.60 (0.40)(0.60)(0.60) = 0.144D = 0.40 (0.40)(0.60)(0.40) = 0.096

D = 0.40R = 0.60 (0.40)(0.40)(0.60) = 0.096D = 0.40 (0.40)(0.40)(0.40) = 0.064

D = 0.40

1.000

Tree Diagram

• Dari perhitungan tersebut diatas, maka proporsi waktu mesin down/idlebisa ditentukan. Waktu yang hilang untuk melayani 3 mesin dapatdihitung sebagai berikut:

# mesin

down/idle

Probability Jam mesin yang hilang

karena 1 operator

Jam mesin yang hilangkarena 2 operator

0 0.216 0 0

1 0.432 0*) 0

2 0.288 (1)(0.288)(8) = 2.304 0

3 0.064 (2)(0.064)(8) = 1.024 (1)(0.064)(8) = 0.512

*) Karena hanya 1 (satu) mesin yang down maka operator dapat melayani mesin tersebut, sehingga secarakeseluruhan tidak ada mesin yang “down/ idle”.

• Proporsi waktu permesinan yang hilang karena hanya 1 (orang) operator sajayang ditugaskan melayani 3 (tiga) mesin = (2.304 + 1.024)

3 x 8x 100% = 13.9%

Proporsi Waktu Hilang

The Expected CostAsumsi :• Biaya operator = Rp 10.000/jam• Biaya permesinan = Rp 80.000/jam• Output produksi = 250 unit/jam

Untuk 1 operator :Produksi selama 8 jam = (24 – 3,328) x 250 = 5168 unitBiaya selama 8 jam = (10000 x 8) + (80000 x 3 x 8) = Rp 2.000.000Biaya per unit = 2000000 / 5168 = Rp 386,9

Untuk 2 operator :Produksi selama 8 jam = (24 – 0,512) x 250 = 5872 unitBiaya selama 8 jam = (10000 x 8 x 2) + (80000 x 3 x 8) = Rp 2.080.000Biaya per unit = 2080000 / 5872 = Rp 354,2

Untuk 3 operator :Produksi selama 8 jam = (24 – 0) x 120 = 6000 unitBiaya selama 8 jam = (10000 x 8 x 3) + (80000 x 3 x 8) = Rp 2.160.000Biaya per unit = 2160000 / 6000 = Rp 360

Let’s Try!

Tentukan minimum prosentase dari waktu permesinanyang akan hilang dan jumlah operator optimum untukmenangani 4 (empat) mesin, bila rata-rata runningtime 70% dan rata-rata operator attention timesebesar 30%.

Asumsi :

Biaya tenaga kerja langsung : Rp 12.500/jam

Biaya permesinan : Rp 85.000/jam

Output produksi : 300 unit/jam

LATIH

AN

SOA

L

• Servicing Time Constant

• Machine Down Time Random

• Sebuah tipikal umum dari sistemmanusia mesin.

• Problem teori antrian (QueuingTheory) yang bisa dijumpai carapenyelesaiannya dalam OR(Operation Research)


“The best way to predict the future is

to invent it”

- Alan Kay -

#3 interaksi manusia mesin - an industrial...

Documents