Rekayasa Metal Slipper pada Brake Shoe Sepeda Motor untuk Meningkatkan Produktifitas: Studi kasus di PT Mitrametal Perkasa
Abdul Syukur Alfauzi 1 , Anwar Sukito Ardjo 1 , Bambang Tjahjono 2 , Adhi Purnomo 2 , Alfian Bagas 1 , Eko Saputra 2* , Sri Harmanto 1
1 Teknik Mesin Produksi dan Perawatan, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang
2 D3 Teknik Mesin , Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275
*E-mail: eko.saputra@polines.ac.id
Diterima: 08-07-2022; Direvisi: 08-08-2022; Dipublikasi: 22-08-2022 Abstrak
Brake Shoe merupakan komponen penting pada sistem pengendalian kendaraan bermotor. Proses pemasangan Brake Shoe terhadap metal slipper pada mesin press di PT. Mitrametal Perkasa, masih dilakukan dengan menggunakan tuas manual.  Hal  ini  menyebabkan  kualitas  pekerjaan  tidak  maksimal,  operator  cepat  kelelahan,  proses  tekan  masih menggunakan gaya yang bervariasi sehingga mengakibatkan hasil kualitas produk yang berbeda-beda. Permasalahan tersebut  menyebabkan  hasil  produk  tidak  seragam  dan  waktu  produksi  tidak  efisien.  Oleh  karena  itu  penelitian  ini penting dilakukan untuk meningkatkan produktifitas perakitan brake Shoe. Tujuan penelitian ini adalah menurunkan waktu  perakitan  brake  shoe  sepeda  motor  terhadap  metal  slipper  dengan membuat perancangan dies  dengan  mesin press  hidrolik  semi  otomatis  agar  dapat  mengurangi  cycle  time  dan  mampu  meningkatkan  produktivitas.  Metode penelitian menggunakan Root Cause Analysis (RCA) yang meliputi fishbone diagram , dan pengujian alat. Hasil yang diperoleh dari  hasil  pengujian  yaitu  cycle  time  sebesar  10,171  detik,  gaya  tekan  sebesar  67,824  N,  dan  gaya  tekan minimum yang diijinkan sebesar 1010,65 N. Kesimpulan yang diperoleh adalah penelitian ini dapat menurunkan cycle time sebesar 16,528% dan meningkatkan kapasitas produksi sebesar 400 produk per hari.
Kata kunci: Mesin Press; Brake Shoe; cycle time; RCA

## Abstract
Brake Shoe is an important component in the motor vehicle control system. The process of installing the Brake Shoe on the metal slipper on the press machine at PT. Mitrametal Perkasa, is still done using manual levers. This causes the quality of work is not optimal, operators get tired quickly, and the press process still uses varying forces, resulting in different product quality results. These problems cause non-uniform product results and inefficient production time. Therefore, it is important to do this research to increase the productivity of the brake shoe assembly. The purpose of this study was to reduce the assembly time of motorcycle brake shoes against metal slippers by designing dies with semi-automatic hydraulic press machines in order to reduce cycle time and increase productivity. The research method uses Root Cause Analysis (RCA) which includes fishbone diagrams, and tool testing. The results obtained from the test results are cycle time of 10.171 seconds, compressive force of 67.824 N, and the minimum allowable compressive force of 1010.65 N. The conclusion obtained is that this study can reduce cycle time by 16.528% and increase production capacity by 400 product per day.

## Keywords: Mesin Press; Brake Shoe; cycle time; RCA

## 1. Pendahuluan
Brake Shoe merupakan komponen penting pada sistem pengendalian kendaraan bermotor, sebagai ilustrasi dapat dilihat  brake  shoe  dan  lining  pada  Gambar  1.  Selain  itu,  brake  shoe  juga  digunakan  sebagai  sarana  utama  untuk mengamankan kereta api dan untuk mengurangi kecepatan gerbong kereta api [1]. Permasalahan yang ditemukan yaitu cycle  time mesin press manual  masih  tinggi.  Penyebab  dari  permasalahan  tersebut  disebabkan  dari  beberapa  faktor diantaranya  dari  proses  pemasangan Brake Shoe terhadap metal slipper pada  mesin press masih  menggunakan  tuas manual  yang  menyebabkan  operator  cepat  kelelahan,  operator  melakukan  pemasangan  pada  cetakan  masih  ditahan menggunakan tangan, proses tekan masih menggunakan gaya yang bervariasi mengakibatkan hasil kualitas produk yang berbeda-beda, gaya operator yang berbeda-beda menyebabkan punch pada mesin press manual cepat terdeformasi.
Gambar 1. Posisi Brake shoe dan lining di dalam brake drum [2]
Proses  perakitan  produk brake shoe sepeda  motor  dengan metal slipper menggunakan  mesin  press  manual memerlukan waktu sebesar 12.185 detik untuk menghasilkan 1 produk pada sekali penekanan. Waktu perakitan produk kamvas  rem  sepeda  motor  tersebut  memakan  waktu  cukup  lama  yang  berdampak  pada  target  produksi  yang  kurang efisien.  Solusi  untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut  yaitu  dengan  membuat  alat  mesin press sistem  hidrolik  untuk merekatkan brake shoe dan lining agar menyatu dengan tepat dan tekanan yang seragam. Oleh karena itu penelitian ini penting dilakukan untuk meningkatkan produktifitas perakitan brake Shoe di PT. Mitrametal Perkasa.
Fokus  penelitian  ini  adalah  tentang  mesin  press  dan  presstool,  oleh  karena  itu  untuk  mendukung  penelitian  ini diperlukan kajian pustaka terkait penggunaan mesin press dan presstool pada brake shoe dan lining.  Komine dkk., [3] dalam  paten  yang  diajukan  memaparkan  metode  untuk  menempelkan brake  shoe dan lining dengan  metode thermal bending . Secara umum, metode ini dilakukan dengan press kedua komponen dan memberikan panas agar merekat satu sama lain. Akan tetapi dalam penelitian ini tidak dijelaskan metode press yang digunakan. Barnhartdt [4] mengajukan metode bending brake lining dan untuk membentuk brake shoe dalam paten. Metode press sistem hidrolik untuk press brake shoe dan lining merupakan cara yang sudah umum dilakukan [5, 6, 7, 8, 9, 10]. Selain mesin press hidrolik, alat press menggunakan system pneumatic juga banyak diterapkan oleh banyak peneliti [11, 12, 13, 14]. Penelitian ini juga pada dasarnya  bukan  hal  yang  baru,  akan  tetapi  solusi  yang  penting  dan  baru  diterapkan  di  industri  untuk  mengganti metode manual dengan metode press hidrolik semi otomatis dalam rangka meningkatkan produktivitas assembly brake shoe dan lining.
Tujuan penelitian ini adalah menurunkan konsumsi waktu perakitan brake shoe sepeda motor terhadap metal slipper dengan membuat perancangan dies dengan mesin press hidrolik semi otomatis agar dapat mengurangi cycle time dan mampu meningkatkan produktivitas.

## 2. Material dan Metodologi
2.1. Material
Material konstruksi dari komponen press tool adalah S45C. Khusus untuk komponen punch dan die dilakukan proses hardening . Tabel 1 merupakan sifat mekanik pada material S45C dan Tabel 2 menunjukkan komposisi kimia material S45C. Material penyusun dari komponen metal slipper adalah Brass dengan spesifikasi material pada Tabel 3.
Tabel 1. Spesifikasi Material S45C [15] Quantity Value Unit Density 7700-8030 Kg/m 3 Young’s Modulus 190-210 Pa Tensile Strength 569 ( Standard ) 686 ( Quenching,Tempering ) MPa Yield Strength 343 ( Standard ) 490 ( Quenching, Tempering ) MPa Poisson’s ratio 0.27-0.30 Hardness 160-220 ( Annealed ) HB
Tabel 2. Komposisi Kimia Material S45C [15] Chemical Composition Standard Grade C Mn P S Si JIS G4051 S45C 0.42-0.48 0.60-0.90 0.03 0.035 0.15-0.35 Tabel 3. Spesifikasi Material Brass [16] Metal Alloy Yield Strength MPa (ksi) Tensile Strength MPa (ksi) Docility %EL in 50mm (2in) Aluminium 35 (5) 90 (13) 40 Copper 69 (10) 200 (29) 45 Brass (70Cu – 30Zn) 75 (11) 300 (44) 68 Iron 130 (19) 262 (38) 45 Nickel 138 (20) 480 (70) 40 Steel (1020) 180 (26) 380 (55) 25 Titanium 450 (65) 520 (75) 25 Molydenum 565 (82) 655 (95) 35

## 2.2. Fishbone diagram
Metode  penelitian  menggunakan Root  Cause  Analysis  (RCA), dimana  didalam  RCA  terdapat Fisbone  diagram.
RCA merupakan suatu metode untuk penyelesaian permasalahan, mencoba mengidentifikasi faktor penyebab dari suatu permasalahan atau kejadian yang tidak diharapkan. Tujuan utama metode ini adalah untuk mengidentifikasi faktor yang dinyatakan dalam bentuk alami, besaran, lokasi dan waktu akibat dari kebiasaan, tindakan dan kondisi tertentu yang harus diubah  untuk  menghindari  kesalahan  yang  tidak  perlu  [17]. Fishbone diagram pada  Gambar  8  digunakan  untuk menggambarkan proses pencarian permasalahan yang detail agar bisa dirumuskan solusi yang mungkin dilakukan. Selain itu, fishbone diagram juga digunakan untuk menganalisis faktor-faktor yang berpengaruh terhadap masalah pada proses perakitan Brake Shoe dengan metal slipper di Lining Bonding Departement PT. Mitrametal Perkasa. Metode Fishbone diagram dapat dilihat pada Gambar 8. Diagram ini dimulai dengan permasalahan waktu produksi assembly brake shoe dengan metal slipper yang lama. Kemudian dilakukan pencarian permasalahan yang lebih detail pada bagian duri-duri fishbone yang  terdiri  dari man , material , method , machine , money dan environtment .  Dari  penjabaran  permasalahan- permasalah di tersebut, kemudian diusulkan solusi pembuatan mesin press hidrolik semi otomatis.
Gambar 8. Fishbone Diagram
Vol.17|No.2|307-314|Agustus|2022

## 2.3. Aliran Proses Produksi
Proses perakitan Brake Shoe dengan metal slipper terjadi pada tahap Press Tool, pada tahap tersebut proses yang  dilakukan  masih  kurang  efisien  dikarenakan  masih  menggunakan  mesin press manual.  Proses  yang  tidak efisien ini dipengaruhi oleh cycle time pada produksi yang masih tinggi.
Gambar 9. Diagram Proses Produksi pada Produk Shoe Comp
Tabel tersebut menunjukan bahwa untuk melakukan satu kali proses perakitan brake shoe dengan metal slipper di PT Mitrametal Perkasa membutuhkan waktu rata 12,185 [detik]. Masalah yang terjadi yaitu waktu proses masih kurang efisien, penyebabnya adalah penggunaan mesin press masih menggunakan tuas manual dan setiap penekanan output hanya 1 pcs saja.
Tabel 3. Data cycle time mesin press manual No Langkah manual 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rata- rata Produk 1 Pindah brake shoe dari rak ke mesin 8,21 9,31 7,52 8,42 8,27 7,82 78,65 7,72 8,13 7,81 8,186 8pcs 2 Pindah metal slipper dari bungkus ke mesin 6,56 7,21 6,82 8,34 6,98 8,05 6,73 6,94 7,39 6,88 7,19 1pcs 3 Pasang assembly 2,69 2,79 2,36 2,8 2,55 2,8 2,81 2,82 3,15 3,11 2,788 1pcs 4 Pasang brake shoe ke jig 1,77 1,86 3,42 1,77 1,48 1,16 1,39 1,35 3,08 1,52 1,88 1pcs 5 Menekan press 3,86 3,89 3,29 4,03 3,39 4,24 3,81 3,39 4,3 3,44 3,764 1pcs 6 mengecek 1.07 1,61 1,1 1,32 1,14 2,1 1,25 1,17 1,95 2,56 1,527 1pcs 7 Meletakkan output 1,02 1,86 1,05 0,58 1,05 1,06 1,11 0,58 1,19 1,81 1,131 1pcs Jumlah cycle time 1 produk 11,5 13,25 12,2 11,64 10,71 12,42 11,52 10,34 14,76 13,49 12,18

## 2.4. Perhitungan yang digunakan
Berdasarkan  hasil  pembuatan  mesin press ,  hasilnya  dapat  ditelisik  dan  dibandingkan  dengan  efisiensi  waktu sebelum adanya mesin dan setelah adanya mesin. Persamaan (1) digunakan untuk  menghitung efisiensi waktu proses. Variable yang diperlukan adalah cycle time before dalam detik dan cycle time after dalam detik. Sedangkan kapasitas produksi per hari dapat dicari dengan persamaan (2), dimana T adalah Jam kerja efektif penyelesaian produk dan CT adalah waktu siklus produksi.
EWP  = (𝐶𝑦𝑐𝑙𝑒 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝐵𝑒𝑓𝑜𝑟𝑒)detik−(𝐶𝑦𝑐𝑙𝑒 𝑡𝑖𝑚𝑒 𝐴𝑓𝑡𝑒𝑟)detik (𝐶𝑦𝑐𝑙𝑒 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝐵𝑒𝑓𝑜𝑟𝑒)detik 𝑥100% (1) 𝑄 = 𝑇 𝐶𝑇 (2) 3. Hasil Penelitian
3.1. Perancangan Desain
Perancangan press tool pada sebuah mesin press dilakukan dengan bantuan software SOLIDWORKS untuk gambar 3D dan detail drawing . Perancangan dibuat setelah dasar perhitungan sudah sesuai dengan kebutuhan agar tidak terjadi pemborosan  material  dengan  bantuan  sketsa  gambar  secara  kasar.  Menurut  perencanaan  desain  yang  dilakukan,  ada beberapa  komponen  yang  memerlukan  penggantian  dan  penambahan  pada  bagian  mesin.  Pembuatan press  tool memerlukan  material  dengan  spesifikasi  beserta  biaya  yang  dibutuhkan.  Ketika  melakukan  pembuatan Brake  Shoe Sepeda  Motor,  material  yang  digunakan  adalah  ADC12  yang  memiliki  spesifikasi  menurut  JIS  ( Japan  International Standard ) sesuai Tabel 4.
Tabel 4. Spesifikasi Material ADC12 JIS (Sumber: ASTM Steel Webstore)
Tensile R m (MPa) Impact (J) Elongation A (%) Brinell hardness (HBW) 687 (≥) 41 31 424
Gambar 10. Konstruksi press tool pandangan depan
3.2. Modifikasi Komponen Press Tool Mesin Press Hidrolik
Sebagian besar modifikasi mesin press hidrolik adalah perancangan dan pembuatan dies . Salah satu faktor dari pemilihan material adalah kekuatan bahan yang akan dipilih. Logam Ferro ialah logam yang komposisinya terdiri  dari  logam  besi  (Fe)  sebagai  unsur  utamanya  dan  merupakan  salah  satu  jenis  bahan  teknik  yang  paling banyak  digunakan  karena  mudah  dibentuk  serta  mudah  diperbaiki  sifat  mekaniknya  sesuai  dengan  kebutuhan. Komponen dari mesin press masih memiliki kondisi yang baik hanya saja mesin tersebut tidak dipakai dikarenakan hanya dapat dipakai pada produk-produk pada tipe khusus dan pada saat melakukan magang mesin tersebut tidak terpakai. Penyesuaian komponen yang perlu dilakukan adalah menambah komponen press tool saja. Berikut ini merupakan modifikasi komponen Press Tool pada Mesin Press Hidrolik Semi Otomatis, yaitu
Gambar 11. Konstruksi modifikasi Press Tool pada Mesin Hidrolik
Punch Dies
Abdul Syukur Alfauzi dkk /Jurnal Rekayasa Mesin p-ISSN: 1411-6863, e-ISSN: 2540-7678 Vol.17|No.2|307-314|Agustus|2022

## 3.3. Data Hasil Pengujian
Berikut merupakan waktu cycle time dari didapatkan hasil pengujian dan ditulis data pada Tabel 8. Tabel tersebut menunjukan bahwa dengan perhitungan, untuk melakukan satu kali proses perakitan brake shoe dengan metal slipper di PT Mitrametal Perkasa hanya membutuhkan waktu rata-rata 10,171 detik.
Tabel 8. Data cycle time mesin press hidrolik semi otomatis

## 3.4. Analisis dan pembahasan
Analisis mesin press yang dilakukan dalam perhitungan kapasitas mesin seperti gaya tekan berfungsi menghitung seberapa besar gaya mesin yang digunakan dalam suatu pengoperasian, gaya bending berfungsi sebagai gaya minimal yang dibutuhkan untuk melakukan proses bending , dan kapasitas mesin dihitung berdasarkan seberapa besar tebal produk yang akan ditekuk. Berdasarkan hasil pembuatan mesin press , hasilnya dapat ditelisik dan dibandingkan dengan efisiensi waktu sebelum adanya mesin dan setelah adanya mesin. Hasil perhitungan menggunakan persamaan (1), perbedaan hasil dari cycle time sebelum dan setelah bisa menaikkan efisiensi sebesar 16,528%. Perhitungan yang dicari pada persamaan (2) adalah produksi per hari, dimana alat bantu ini mampu meningkatkan output sebesar 400 pcs.

## 4. Kesimpulan
Perancangan Press Tool pada mesin press hidrolik semi otomatis sebagai solusi mengatasi masalah produktifitas perakitan brake shoe dan lining telah dilakukan. Spesifikasi Press Tool meliputi dimension (LxWxH): 250 mm x 300 mm x 190 mm dan weight of material sebesar 36.33 kg.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa cycle time proses perakitan brake shoe dengan metal slipper sebelum adanya improvement sebesar 12.185 detik dan sesudah adanya improvement memiliki cycle  time sebesar  10.171  detik  sehingga  terjadi  penurunan  2  detik  atau  penurunan  sebesar  16,528%. Berdasarkan perhitungan ketebalan dies dan analisis menggunakan perhitungan gaya tekan lebih besar dari gaya bending minimum dengan rumus maka dapat disimpulkan bahwa dengan perancangan desain ukuran dies aman untuk digunakan.

## Daftar Pustaka
[1] Kornienko, K., Olgeizer, I., Sukhanov, A., Pokrovskaya, O., Sokolov, V., 2022, Study of the efficiency of brake shoes, Transportation Research Procedia 63, hal. 386-393
[2] Drum Brakes, https://www.akebono-brake.com/english/product_technology/product/automotive/drum/ diakses 11-08-2022.
[3] Komine, H., Nishimura, A.,. 2002, Method and Apparatus for Bonding Brake Shoe and Lining, Unitet States Patent No. US 6,399,918 B1.
Vol.17|No.2|307-314|Agustus|2022
[4] Barnhartdt, K.F., 2001, Methods for Bending Brake Lining Material and for Forming a Lined Brake Shoe,
United States Patent No. US 6,245,180 B1
[5] Adhiharto, R., Fauzan, M. I. & Patriatna, E., 2018. Studi Perancangan Mesin Press Hidrolik 50 ton dengan Metode. Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa (SENTRA)
[6] Kamsar, M. H. &. A. R., 2016. Analisis Sistem Hidrolik Perangkat Pada Alat Berat Jenis Wheel Loader Studi Kasus Dinas Pekerjaan Umum Kab. Bombana. Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin, Volume Vol. 1, No.1.
[7] Kumar, K. S. & Prashanth, B., 2017. DESIGN & FABRICATION OF HYDRAULIC PRESS. International Journal of Scientific Development and Research (IJSDR), Volume 2, Issue 7.
[8] Rizaldi,  F.,  2016.  PERANCANGAN  SISTEM  HIDROLIK  PUNCH  STROKE  PADA  MESIN  PRESS UNTUK PEMBUATAN CUP SELONGSONG PELURU KALIBER 20 MM. JURUSAN TEKNIK MESIN, Institut Teknologi Sepuluh N opember, Surabaya.
[9] Zariatin, D. L., 2006. Perancangan Sistem Hidrolik untuk Pengepres Bata Semi Otomatis. Jurnal Mekanikal Teknik Mesin FTUP, Volume 2, No. 2.
[10] Yulianto,  S.,  Soeleman  &  Mulyana,  A.,  2014.  Pengaruh  Beban  Terhadap  Tekanan  Pompa  Hidrolik  Pada Reach Stacker Saat Proses Lifting Petikemas. SINTEK JURNAL: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin,, Volume 8 No 1.
[11] Alfian,  A.,  dkk., 2007,  Rancang  Bangun  Alat  Press  Bricket  Arang  Tempurung  Kelapa  Sistem  Pneumatik. Makassar. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Ujung Pandang.
[12] Patient, P., dkk., 1983. Pengantar Ilmu Teknik Pneumatik. Dialihbahasakan oleh Alex Tri Kantjono Widodo. Jakarta: PT. Gramedia.
[13] Suyuti, M.A., Sultan, A.Z., Ardiansyah, M, Mihdar, R.A., Swastika, G.Y., 2019, Rancang Bangun Automatic Press Tool untuk Blanking Cetakan Kue. Sinergi, Vol. 17, No. 2, hal 156-167.
[14] Nur, R., Suyuti, M.A., Iswar, M., 2019, Designing and Manufacturing the Press Tool of Air Bending V Brake, Journal of Engineering design and Technology, Vol. 19, No. 3, hal. 139-144.
[15] JIS S45C Steel, Tempered https://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=6b29957 fc95e426d87dff64d67c59f6c&ckck=1 diakses 11-08-2022.
[16] Callister, W. D., 2007. Materials Science and Engineering. Seventh Edition ed. s.l.:John Wiley & Sons, Inc.
[17] Wibowo,  K.,  Sugiyarto  &  Setiono,  2018.  Analisa  dan  Evaluasi:  Akar  Penyebab  dan  Biaya  Sisa  Material Konstruksi Proyek Pembangunan Kantor Kelurahan di Kota Solo, Sekolah, dan Pasar Menggunakan Root Cause Analysis (RCA) dan Fault Tree Analysis (FTA). e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL, pp. 303-310.