Abstrak —  Pada  industri  manufaktur  sebuah  joran  pancing berbahan fiber ,  proses  awal  yang  dilakukan  adalah  perekatan lapisan  serat fiber pada mandrel .  Proses  perekatan  lapisan  serat fiber ini  masih  dilakukan  secara  manual,  yaitu  operator  yang meletakkan  lapisan  serat fiber ke mandrel dan  merekatkannya menggunakan  setrika  ( iron ).  Berdasarkan  data  produksi,  hasil produksi  tidak  mencapai  target output dan  tingkat  kecacatan produk  yang  terjadi  sangat  tinggi  dikarenakan  kesalahan  yang dilakukan oleh operator. Hal ini memiliki dampak besar terhadap produktivitas yaitu kecacatan pada produk, rendahnya efektivitas proses  produksi,  dan  waktu  produksi  yang  kurang  efisien. Peningkatan produktivitas dalam proses produksi dapat dilakukan dengan  menggunakan  mesin  berbasis Programmable  Logic Controller ( PLC )  yang  dapat  mengontrol  aktuator  seperti pneumatik  dan  motor servo secara  otomatis  serta  menggunakan media  kontrol Human-Machine  Interface (HMI).  Dari  segi produktivitas, proses produksi yang dilakukan menggunakan mesin dapat mengurangi cycle time proses produksi sebesar 105 detik dan menurunkan jumlah cacat produk yang dihasilkan sebesar 15,76% sehingga meningkatkan output produksi sebesar 33%.
Kata  kunci:  PLC , pneumatik , produktivitas ,  cycle  time, cacat produk.

## I. PENDAHULUAN
PADA  industri  manufaktur  sebuah  joran  pancing  berbahan fiber , proses awal yang dilakukan adalah perekatan lapisan dari serat fiber pada mandrel . Perekatan lapisan serat fiber saat ini masih  dilakukan  manual  oleh  operator  dengan  meletakkan lapisan  serat fiber ke mandrel atau jig batang  joran  dan merekatkannya menggunakan setrika (iron) .
Berdasarkan  data  produksi,  hasil  produksi  tidak  mencapai target output dan tingkat kecacatan produk yang terjadi sangat tinggi dikarenakan kesalahan yang dilakukan oleh operator. Hal ini  disebabkan  oleh  penekanan  saat  peletakan  serat fiber pada mandrel yang  tidak  stabil  dan  penggunaan  setrika  untuk memanaskan lapisan yang kurang telaten oleh operator. Hal ini memiliki  dampak  besar  terhadap  produktivitas,  yakni bertambahnya  jumlah  produk  cacat,  rendahnya  efektivitas kinerja proses produksi, dan waktu proses produksi yang kurang efisien.  Untuk  mengatasi  hal  tersebut,  dilakukan  sebuah
pengembangan  metode  kerja  dengan  melibatkan  penggunaan mesin.  Di  dunia  industri,  penggunaan  mesin  memiliki  banyak keuntungan, seperti efisiensi kerja yang tinggi, waktu produksi yang lebih efektif, dan kualitas produk yang lebih baik.
Berdasarkan permasalahan tersebut,  Penulis membuat suatu alat untuk membantu meningkatkan produksi perekatan lapisan serat fiber dalam  pembuatan joran pancing  yang  dinamakan mesin monokork  rolling .  Mesin  ini  berbasis  kontrol Programmable  Logic  Controller (PLC).  PLC  dapat  bekerja secara  otomatis  berdasarkan  pada  program  yang  dibuat, sehingga  penggunaannya  dapat  membantu  mencapai  kinerja mesin terbaik. PLC dengan segala fasilitas di dalamnya mampu menggantikan  peran  manusia  dalam  mengoperasikan  kendali dengan sistem otomatis.

## II. T INJAUAN P USTAKA
PLC menurut National Electrical Manufacturers Association (NEMA) merupakan perangkat elektronik yang bekerja secara digital yang  menggunakan programmable  memory untuk penyimpanan instruksi internal guna menerapkan fungsi-fungsi khusus  seperti logic , sequencing ,  pengukuran  waktu  dan perhitungan  dasar  aritmatik  untuk  mengontrol  modul-modul input / output secara  analog  atau digital serta  berbagai  jenis mesin atau proses tertentu [1].
PLC  dapat  menciptakan  ruang  kontrol  secara real  time dimana  semua  informasi  tersimpan.  Keuntungan  dalam menggunakan PLC sebagai sistem kontrol untuk sebuah mesin adalah  ketelitian  dalam  pembacaan  program,  kecepatan  data transfer ,  dan  kemudahan  dalam  pemakaiannya.  Menurut  W. Bolton (2004), PLC dapat memantau sinyal masukan maupun sinyal keluaran sesuai dengan instruksi di dalam program dan melaksanakan aturan kontrol yang telah diprogram [2].
Motor servo adalah  sebuah  perangkat  atau  aktuator  putar yang  dirancang  dengan  sistem  kontrol  umpan  balik loop tertutup  ( closed-loop  feedback )  sehingga  dapat  diatur  untuk menentukan  dan  memastikan  posisi  sudut  dari output poros motor. Sistem kontrol closed-loop feedback pada motor servo berguna untuk mengontrol putaran motor dan posisi akhir.
Controller motor servo adalah  sebuah  perangkat  yang
* Email: syafei@polibatam.ac.id

## Peningkatan Produksi Perekatan Lapisan Serat

## Fiber untuk Pembuatan Joran Pancing Menggunakan Mesin Monokork Rolling
Rahmat Suryadi dan Syafei Gozali *
Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
digunakan  sebagai driver dari  sebuah  motor servo ,  yang berfungsi  untuk  pengontrolan  posisi,  pengontrolan  kecepatan dan pengontrolan mode torsi pada motor servo . Controller ini dapat  dikonfigurasikan  dengan  alat  kontrol  lain,  seperti  PLC dan mikrokontroler. Komunikasi antara controller dan kontrol lain  dapat  dilakukan  melalui port USB,  serial  atau  RS-422. Personal  Computer (PC)  juga  dapat  dikonfigurasikan  untuk mengatur  parameter,  monitoring  status,  dan  melakukan adjustment .
Pneumatik  adalah  sistem  penggerak  yang  bekerja memanfaatkan udara bertekanan sebagai tenaga penggeraknya. Prinsip  kerjanya  adalah  udara  bertekanan  disalurkan  kedalam tabung cylinder yang  kemudian  mendorong piston mekanikal yang ada didalam tabung cylinder dan mengubah tekanan udara menjadi tenaga mekanik.

## III. M ETODE

## A. Programmable Logic Controller
Pada  penelitian  ini,  PLC  yang  digunakan  adalah  FX3U- 32MT/ES  dan software yang  digunakan  untuk programming adalah GX-Works2 khusus untuk PLC dengan merk Mitsubishi (lihat Gambar 1 dan Gambar 2).
Gambar 1. PLC FX3U-32MT/ES dengan common output transistor [3]
Gambar 2. Software program GX-Works2

## B. Motor Servo
Jenis motor servo yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah  HF-KP23  buatan  Mitsubishi yang  merupakan servo rotation  continuous .  Motor servo rotation  continuous adalah tipe servo yang perputaran porosnya tanpa batas, yakni mampu berputar  360 o secara clockwise (CW)  atau counter  clockwise (CCW). Gambar 3 dan Tabel I menjelaskan tentang HF-KP23 [4].
Gambar 3. Mitsubishi Servo motor HF-KP23
T ABEL I S PESIFIKASI HF-KP23
Parameter Nilai Model HF-KP23 Input 3AC/111V/1.4 A Weight 0.94 kg Rated speed 3000 r/min C. Controller Motor Servo
Controller motor servo yang digunakan dalam penelitian ini adalah  Melservo  MR-J3  20A  buatan  Mitsubishi  [5] (lihat Gambar 4):
Gambar 4. Melservo MR-J3 20A

## D. Sensor
Sistem sensor yang diimplementasikan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 5 [6].
Gambar 5. Diagram blok sistem pada sensor [6] T ABEL II P RINSIP K ERJA U NIT P NEUMATIK Nama Unit Pneumatik Simbol Prinsip kerja Air Supply Unit Udara  masuk ke dalam katup IN dan diatur tekanan udaranya.  Kemudian  udara yang  tekanannya  telah  diatur tersebut  disalurkan  melalui katup OUT. Solenoid valve Udara  bertekanan  disalurkan ke  dalam  ruang  di  dalam valve , kemudian disalurkan ke dalam tabung cylinder (tergantung pada kontrol yang dilakukan  oleh  PLC).  Ketika solenoid ON,  ruang  berganti dan udara bertekanan disalurkan  menuju  tabung cylinder . Double acting air cylinder
Saat  salah  satu  sisi  tabung cylinder berisi tekanan, maka sisi  lain  akan  terdorong menyempit  dan  membuang udara  sehingga  posisi rod cylinder berubah.

## E. Pneumatik
Komponen  pneumatik  yang  digunakan  pada  penelitian  ini terdiri atas 3 unit: Air Supply Unit (ASU), solenoid valve , dan double acting cylinder seperti dijelaskan dalam Tabel II.
F. Human Machine Interface
Human  Machine  Interface (HMI)  adalah  sistem  yang menghubungkan antara manusia dan mesin (lihat Gambar. 6). HMI dapat berupa pengendali dan visualisasi status, baik secara manual maupun melalui visualisasi komputer yang bersifat real time . HMI biasanya bekerja secara online dan real time dengan membaca  data  yang  dikirimkan  melalui I/O  port yang digunakan  oleh system  controller -nya. Port yang  biasanya digunakan untuk controller dan akan dibaca oleh HMI antara lain adalah COM port , port USB, dan port RS232. HMI memiliki fungsi sebagai berikut:
 Memberikan  informasi  yang  terbaru  kepada  operator melalui graphical user interface
 Menerjemahkan instruksi operator ke mesin
 Memonitor keadaan plant
 Mengatur nilai pada parameter yang ada di plant
 Mengambil  tindakan  yang  sesuai  dengan  keadaan  yang terjadi
 Memunculkan  tanda  peringatan  dengan  menggunakan alarm jika terjadi sesuatu yang tidak normal
Gambar 6. Tampilan Software Program HMI
Gambar 7. Diagram blok dari sistem kontrol

## G. Sistem Kontrol
Sistem kontrol merupakan suatu bentuk kendali yang terdiri atas input maupun output yang  diterima  oleh  kendali  utama untuk  diproses  sebagai  gerakan  atau  indikator.  Proses
pengendalian input atau output ini  dilakukan  oleh controller yang dipakai. Di dalam penelitian ini, PLC digunakan sebagai controller yang  digunakan  untuk  memantau device input , seperti  tombol,  sensor,  dan encoder .  PLC  kemudian  akan melakukan  eksekusi  program  dengan  kontrol output yang digunakan  seperti  pneumatik, heater ,  lampu  indikator,  dan driver servo yang  akan  mengontrol  motor servo .  Gambar  7 merupakan diagram blok dari sistem kontrol yang dibuat.

## H. Rangkaian dan Pemrograman
Rangkaian  pneumatik  dan  elektrikal  pada  penelitian  ini digambarkan  dalam  Gambar  8  dan  Gambar  9.  Sedangkan flowchart  pemrograman  PLC  dan  HMI  dapat  dilihat  pada Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar 8. Rangkaian pneumatik
Gambar 9. Rangkaian elektrikal berupa skematik dari motor servo controller
Gambar 10. Flowchart pemrograman PLC
Gambar 11. Flowchart pemrograman HMI

## I. Pengujian
Untuk menguji hasil rancangan, dilakukan pengujian dengan melakukan tahap-tahap sebagai berikut:
 Pengambilan  data cycle  time proses  produksi  sebelum menggunakan  mesin  otomatis  ( manual t )  dan  setelah menggunakan mesin ( auto t ) dengan sampling 30 pcs produk.
Pengurangan cycle  time ( time  )  dihitung  menggunakan (1).
manual auto time t t    (1)
 Pengambilan  data output produksi  sebelum  menggunakan mesin pada bulan November 2018 ( manual Output ) dan output produksi setelah menggunakan mesin pada bulan Desember 2018 ( auto Output ). Persentase peningkatan output produksi ( % Output  ) dihitung menggunakan (2):
% 100%
auto manual manual Output Output
Output Output     (2)
 Pengukuran dimensi produk dengan melakukan pengukuran sampling sebanyak  30 pcs setelah  menggunakan  mesin dalam proses produksi. Dimensi produk yang diukur adalah top  inside  diameter (ukuran  diameter  dalam  pada  ujung produk), length  step  centerless  from  top (panjang  produk dari pangkal  hingga ke titik  tengah produk), dan diameter straight centerless from Top ØA (ukuran diameter luar dari pangkal hingga ke tengah produk). Pengukuran dimensi ini dilakukan  dengan  instrumen  alat  penggaris  milimeter  dan vernier caliper.  Ketiga  dimensi  pengukuran  ini  memiliki spesifikasi  nilai  minimum,  nilai  nominal,  dan    nilai maximum. Output dari  proses  produksi  harus  masuk spesifikasi  instrumen  pengukuran  yang  telah  ditentukan oleh bagian Quality Control (QC) sebagaimana dijelaskan dalam Tabel III.
TABEL III
N ILAI MINIMUM , NILAI NOMINAL DAN NILAI MAXIMUM DIMENSI Dimensi Minimum Nominal Maksimum Top inside diameter (mm) 7,35 7,4 7,45 Length step centerless from top (mm) 112,5 113 113,5 Diameter straight centerless from Top ØA (mm) 9,15 9,2 9,25
Hasil  pengukuran  ini  dievaluasi  menggunakan Root  Mean Square  Error (RMSE)  seperti  pada  (3),  di  mana N adalah jumlah  data  ( N =30), actual meas adalah  hasil  pengukuran aktual, dan nom meas adalah nilai nominal.
  2 1 1 N actual nom i RMSE meas meas N     (3)
 Pengambilan  data  cacat  produk  ( defect )  yang  dilakukan sebelum dan setelah menggunakan mesin otomatis. Defect atau  cacat  produk  dinilai  dari  segi appearance dengan  4
jenis defect, yaitu lump dented , overlap , wringkle , dan stains resin  and  dust . Lump  dented adalah  kondisi  lapisan  serat yang  bergumpal  dan  peot. Overlap adalah  lapisan  yang tumpang  tindih  terhadap  lapisan  lain  dan  menyebabkan lapisan terkelupas. Wringkle adalah terjadinya kerutan pada lapisan serat yang disebabkan oleh proses penekanan yang kurang  merata. Stains  resin  and  dust adalah  terdapat  sisa resin ataupun  debu  yang  tertumpuk  di  lapisan  sehingga lapisan tidak sepenuhnya merekat di mandrel . Pengecekan defect ini dilakukan dengan bantuan alat kaca pembesar atau ( loop  glass ).  Penurunan  persentase  defect  ( % defect  )
dihitung dengan  menggunakan (4), di mana % manual defect adalah  persentase  defetct  sebelum  menggunakan  mesin otomatis,  sedangkan % auto defect setelah  menggunakan mesin otomatis.
% % % manual auto defect defect defect    (4) IV. H ASIL DAN A NALISIS

## A. Waktu dan Output Produksi
Pada proses manual, proses pertama yang dilakukan adalah setup material dan mandrel yang membutuhkan waktu sekitar 60  detik.  Setelah setup selesai,  proses  dilanjutkan  dengan meletakkan  lapisan  pertama  serat fiber pada mandrel dan menekan  lapisan  tersebut  dengan  setrika  ( iron )  untuk menguatkan rekatan. Fungsi setrika disini adalah memanaskan dan membantu dalam penekanan lapisan serat fiber . Kemudian, lapisan  kedua  serat fiber diletakkan  di  atas  lapisan  pertama. Proses seperti ini dilakukan sehingga 7 lapisan terekatkan pada mandrel ,  sesuai  ketentuan  dari working  instruction yang  ada. Untuk  melihat  data Cycletime yang  dibutuhkan  saat  proses manual dan saat menggunakan mesin dapat dilihat pada Tabel IV:
TABEL IV P ERBANDINGAN C YCLE TIME PADA PROSES MANUAL DAN AUTO Proses Manual Mesin ( auto ) Durasi (s) Ket Durasi (s) Ket Setup 60 Operator 60 Operator Lapisan-1 45 Operator 30 Mesin Lapisan-2 45 Operator 30 Mesin Lapisan-3 45 Operator 30 Mesin Lapisan-4 45 Operator 30 Mesin Lapisan-5 45 Operator 30 Mesin Lapisan-6 45 Operator 30 Mesin Lapisan-7 45 Operator 30 Mesin Total durasi (s) 375 270 time  (s) 105
Pada proses manual, waktu yang dibutuhkan untuk 1 lapisan adalah 45 detik dan total waktu untuk 1 produk jadi dengan 7 lapisan serat fiber ditambah proses setup awal adalah 375 detik. Setelah  proses  beroperasi  menggunakan  mesin  ( auto ),  waktu yang  dibutuhkan  untuk  1  lapisan  adalah  30  detik  dan  total waktu untuk 1 produk dengan 7 lapisan ditambah proses setup adalah  270  detik.  Berdasarkan  Tabel  IV, cycle  time proses berkurang dari 375 detik menjadi 270 detik ( time  =105 detik) dalam 1 kali proses.
Dari  segi  jumlah output ,  proses  produksi  menggunakan mesin  ( auto )  juga  meningkatkan  produksi  sebesar  1.514 pcs
(33%) seperti dijelaskan pada Tabel V. Pada November 2018, output yang  dihasilkan  dengan  menggunakan  proses  manual adalah  4.646 pcs .  Pada  bulan  Desember  2018,  proses  auto meningkatkan output menjadi 6.160 pcs .
TABEL V
P ERBANDINGAN DATA OUTPUT PRODUKSI PADA PROSES MANUAL DAN AUTO Bulan Metode Output (pcs) Output  ( pcs ) % Output  November 2018 Manual 4.646 1.514 33% Desember 2018 Auto 6.160

## B. Dimensi Lapisan Fiber
Salah  satu  parameter  terpenting  dalam  keberhasilan penelitian  ini  adalah  ukuran  lapisan  serat fiber yang  sudah direkatkan menggunakan mesin. Pengambilan data (30 sampel) dilakukan  selagi  produksi  sedang  berlangsung  untuk memastikan bahwa produk yang dihasilkan secara berkelanjutan  tetap  konsisten.  Sampel  diambil  dari  hasil produksi di bulan Desember 2018. Gambar 12, Gambar 13, dan Gambar  14  menampilkan  data  hasil  pengukuran  untuk  3 dimensi  produk: top  inside  diameter , length  step  centerless from top , dan diameter straight centerless from Top ØA .
Gambar 12. Grafik pengukuran Top inside diameter
Gambar 13. Grafik pengukuran Length step centerless from top
Gambar  12  menampilkan  hasil  pengukuran top  inside diameter , di mana ini merupakan ukuran diameter dalam pada bagian  ujung  produk.  Nilai  pengukuran  tertingginya  senilai 7,43 mm, sedangkan nilai terendahnya 7,36 mm. RMSE yang diperoleh  adalah  0.015  mm.  Gambar  14  menyajikan  hasil pengukuran length step centerless from top , di mana dimensi ini terletak  pada  panjang  produk  dari  pangkal  hingga  ke  titik tengah  produk.  Dari  data  pengukuran,  nilai  tertinggi  untuk
dimensi  ini  adalah  113,3  mm  dan  terendahnya  112,8  mm. RMSE yang dicapai adalah 0,155mm. Gambar 15 menampilkan hasil  pengukuran diameter  straight  centerless  from  top  ØA yang merupakan ukuran diameter luar dari pangkal hingga ke tengah  produk.  Dari  hasil  pengukuran,  didapatkan  nilai tertingginya  sebesar  9,23  mm  dan  nilai  terendahnya  sebesar 9,16 mm. RMSE yang dicapai adalah  0,020 mm. Berdasarkan hasil-hasil  pengukuran  yang  diperoleh  tersebut,  dapat disimpulkan  bahwa  produk  yang  dihasilkan  masuk  dalam spesifikasi yang ditentukan.
Gambar 14. Grafik pengukuran Diameter straight centerless from top ØA

## C. Defect Produk
Defect sangat  penting  untuk  diperhitungkan  karena  proses produksi dikatakan gagal bila sejumlah produk yang dihasilkan ada  yang  cacat    ( defect ). Defect yang  terdeteksi  bisa  berupa cacat  dimensi  produk  atau  cacat appearance produk.  Cacat dimensi  produk  dapat  dilihat  dari  hasil  pengukuran  yang dilakukan oleh QC, yaitu ketika hasil pengukuran berada di luar spesifikasi nilai yang ditetapkan. Sedangkan cacat appearance dinilai pada  tampilan  produk  secara  visual.  Pengambilan  data defect pada  proses  manual  dilakukan  pada  bulan  November 2018,  sedangkan  pengambilan  data defect setelah  pemakaian mesin ( auto ) dilakukan pada bulan Desember 2018.
Hasil  perbandingan  dapat  dilihat  pada  Tabel  VI.  Produksi perekatan  lapisan  serat fiber yang  dilakukan  dengan  metode manual  memiliki defect yang  tinggi  dan  lebih  dominan  pada cacat appearance produk. Setelah menggunakan mesin ( auto ), angka defect produk  mengalami  penurunan  yang  signifikan. Hal ini memberikan dampak yang besar terhadap jumlah output dan kualitas produksi.
TABEL VI P ERBANDINGAN DEFECT PADA PROSES MANUAL DAN AUTO Defect factor Defect (Manual) Defect (Auto) % defect  Jml % output Jml % output Overlap 213 4,58% 77 1,25% 3.33% Stain dust and resin 98 2,11% 39 0,63% 1.48% Lump dented 409 8,80% 81 1,31% 7,49% Wringkle 188 4,05% 36 0,58% 3,46%

## V. K ESIMPULAN
Penggunaan mesin monokork rolling dalam proses produksi perekatan  lapisan serat  fiber  berhasil  mengurangi cycle  time proses  produksi  sebesar  105  detik.  Produksi  yang  dicapai meningkat  sebesar  33%,  Kinerja  mesin  yang  diukur  dari batasan dimensi produk yang dihasilkan memiliki nilai RMSE
yang memenuhi spesifikasi, yakni 0,015 mm (untuk top inside diameter ), 0,155  mm  (untuk length  step  centerless  from  top ), dan  0,020  mm  (untuk diameter  straight  centerless  from  top ØA ). Penggunaan mesin ini telah menurunkan persentase defect overlap dari 4,58% menjadi 1,25%, defect stains dust and resin dari  2,11%  menjadi  0.63%, defect  lump  dented dari  8,80% menjadi 1,31%, dan defect wringkle dari 4,05% menjadi 0,58%.

## R EFERENSI
[1] NEMA, Programmable Controllers (PLC), Part 8: Guidelines for the Application  and  Implementation  of  Programming  Languages . Rosslyn: National Electrical Manufacturers Association, 2005. [2] W.  Bolton, Programmable  Logic  Controller  (PLC)  Sebuah Pengantar Edisi Ketiga . Jakarta: Erlangga, 2004. [3] Mitsubishi, FX3U  Series  Programmable  Controllers:  Hardware Manual . Tokyo: Mitsubishi Electric Corporation, 2011. [4] Mitsubishi, Servo  Motor  Instruction  Manual  (Vol.2) .  Tokyo: Mitsubishi Electric Corporation, 2003. [5] Mitsubishi, MR-J3-A  Servo  Amplifier  Instruction  Manual .  Tokyo, 2014. [6]
R.  Syam, Dasar  Dasar  Teknik  Sensor .  Makassar:  Universitas Hasanuddin, 2013.