## Jurnal Dinamis
ISSN : 0216-7492, e-ISSN : 2809-3410
Homepage : https://talenta.usu.ac.id/dinamis

## ANALISA KEANDALAN MESIN SCREW PRESS BERDASARKAN IDENTIFIKASI KEGAGALAN FAILURE MODE AND EFFECT ANALYSIS DAN ROOT CAUSE ANALYSIS
Syamsuddin Nur 1* , Ikhwansyah Isranuri 2 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jalan Dr. T. Mansyur No. 9, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan, Sumatera Utara 20222, Indonesia *Email: syamsuddinnur.sn@gmail.com

## ABSTRAK
Mesin screw press pada pabrik kelapa  sawit berfungsi untuk memisahkan minyak dari buah lunak  dan mengepressnya untuk menghasilkan crude oil dan nut . Pada PT. Samudera Sawit Nabati memiliki mesin screw press yang sistem perawatannya kurang maksimal. Tujuan penelitian ini adalah  untuk mengetahui  nilai keandalan dari mesin screw press dengan metode Reliability Block Diagram (RBD) berdasarkan identifikasi kegagalan menggunakan Failure Mode and Effect Analysis (FMEA)  dan Root Cause Analysis (RCA). Berdasarkan  identifikasi kegagalan metode FMEA, didapat komponen kritis  pada mesin screw press  yaitu thrust bearing, roller bearing dan oil seal dengan masing-masing nilai RPN sebesar 240, 240, dan 210. Pada analisa menggunakan metode RCA terdapat empat kategori yang menjadi penyebab kegagalan yaitu manusia, mesin, metode, dan lingkungan. Kemudian nilai keandalan  mesin screw press menggunakan RBD pada penelitian ini didapat sebesar 79,49% pada 50 jam operasi.
Kata kunci : Screw Press, Pemeliharaan, Kegagalan, Keandalan

## ABSTRACT
The screw press machine in the palm oil mill functions to separate the oil from the soft fruit and presses it to produce crude oil and nuts. At PT. Samudera Sawit Nabati has a screw press machine whose maintenance system is not optimal. The purpose of this study was to determine the reliability value of the screw press machine with Reliability Block Diagram based on failure identification using Failure Mode and Effect Analysis and Root Cause Analysis. Based on FMEA, the critical components of the screw press machine were obtained, namely thrust bearings, roller bearings and oil seals with RPN values of 240, 240, and 210 respectively. In the analysis using RCA, there were four categories that caused the failure, namely humans, machines, methods, and environment. Then the reliability value of the screw press machine using RBD in this study was obtained at 79.49% at 50 hours of operation.
Keywords: Screw Press, Maintenance, Failure, Reliability

## PENDAHULUAN
Pengolahan buah kelapa sawit menjadi minyak sawit dilakukan dengan menggunakan mesin-mesin produksi seperti sterilizer, thereser, digester, screw press, vibrating screen, continous clarifier, oil tank, oil purifier, vacumm drier , dan storage tank . Salah satu peralatan yang berperan penting untuk menghasilkan minyak kelapa sawit adalah screw press . Alat ini berfungsi untuk memeras daging buah kelapa sawit yang telah direbus dan menghasilkan minyak kelapa sawit yang masih kasar yang disebut crude oil (CO). [1]
Dikarenakan masih sering terjadi kerusakan pada mesin screw press ,  sehingga perlu dilakukan analisa terhadap faktor-faktor yang dominan dalam kerugian yang diakibatkan oleh kerusakan mesin dan melakukan analisa terhadap penyebab besarnya kontribusi faktor - faktor tersebut untuk menjadi masukan dalam penerapan total  productive maintenance . Penelitian  ini dilakukan di bagian stasiun kempa yaitu pada mesin screw press untuk mengetahui nilai keandalan dari mesin tersebut dengan metode Reliability Block Diagram (RBD) berdasarkan identifikasi penyebab-penyebab kegagalan yang terjadi menggunakan Failure Mode Effect and Analysis (FMEA), dan Root Cause Analysis (RCA).

## TEORI Pemeliharaan
Pemeliharaan ( Maintenace) adalah kegiatan untuk memelihara atau menjaga fasilitas atau peralatan pabrik dan mengadakan perbaikan atau penggantian yang diperlukan agar supaya terdapat suatu keadaaan operasi produksi yang memuaskan sesuai dengan apa yang direncanakan, maka fasilitas dapat digunakan untuk proses produksi atau sebelum jangka waktu yang direncanakan tercapai. [2]
Dengan adanya kegiatan pemeliharaan  ini, maka mesin/peralatan produksi dapat digunakan sesuai dengan rencana dan tidak mengalami kerusakan selama jangka waktu tertentu yang telah direncanakan tercapai. Tujuan dari kegiatan pemeliharaan dalam dunia industri adalah sebagai berikut: [3]
1. Menyelesaikan segala masalah yang berkaitan dengan keberlanjutan proses produksi.
2. Memperpanjang masa pengoperasian segala fasilitas industri.
3. Meminimalisir masa berhentinya proses produksi.
4. Meningkatkan efesiensi sumber daya produksi.
5. Meningkatkan profesionalisme personil bagian perawatan
6. Meningkatkan nilai tambah produk.
7. Membantu para pengambil kebijakan berkaitan dengan pelaksanaan kegitan perawatan.
8. Melakukan perencanaan pelaksanaan kegiatan perawatan yang efektif, dan efisien baik secara teknis maupun secara ekonomis.
9. Mengurangi biaya perawatan termasuk biaya yang timbul akibat berhentinya proses produksi.

## Failure Mode and Effect Analysis
Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) adalah teknik rekayasa yang digunakan untuk mendefinisikan, mengidentifikasi, dan menghilangkan kegagalan, masalah, kesalahan, dan sebagainya yang diketahui dan/atau potensial dari sistem, desain, proses, dan/atau layanan. Ada tiga aspek yang membantu menentukan prioritas kegagalan: [4] 1 .Occurrence adalah frekuensi/tingkat kegagalan.
2. Severity adalah keseriusan (efek) dari kegagalan.
3. Detection adalah kemampuan untuk mendeteksi kegagalan
Tabel 1 Tingkat Kejadian Probabilitas Kejadian Risiko Deskripsi Rating Sangat Tinggi Sering terjadi 10 Tinggi Terjadi Berulang 9 8 7 Sedang Jarang Terjadi 6 5 4 Rendah Sangat kecil Terjadi 3 2 Sangat rendah Hampir Tidak Pernah Terjadi 1 Tabel 2 Tingkat Keparahan Tingkat Keparahan Tingkat Keparahan Dampak Rating Berbahaya tanpa peringatan Tidak berfungsi sama sekali 10 Berbahaya dengan peringatan Kehilangan fungsi utama dan menimbulkan peringatan 9 Sangat Tinggi Kehilangan fungsi utama 8 Tinggi Pengurangan fungsi utama 7 Sedang Kehilangan kenyamanan fungsi pengguna 6 Rendah Mengurangi kenyamanan fungsi pengguna 5
Sangat rendah Perubahan fungsi dan banyak pekerja menyadari adanya masalah 4 Minor Tidak terdapat efek dan pekerja menyadari adanya masalah 3 Sangat Minor Tidak terdapat efek dan pekerja tidak menyadari adanya masalah 2 Tidak ada Tidak ada efek 1 Tabel 3 Tingkat Deteksi Deteksi Kemungkinan Deteksi Rating Hampir tidak mungkin Tidak mampu terdeteksi 10 Sangat jarang Kesempatan yang sangat rendah dan sangat sulit untuk terdeteksi 9 Jarang Kesempatan yang sangat rendah dan sulit untuk mendeteksi bentuk penyebab kegagalan 8 Sangat rendah Kesempatan yang sangat rendah untuk terdeteksi 7 Rendah Kesempatan yang sedang rendah untuk terdeteksi 6 Sedang Kesempatan yang sedang untuk terdeteksi 5 Agak tinggi Kesempatan yang cukup tinggi untuk terdeteksi 4 Tinggi Kesempatan yang tinggi untuk terdeteksi 3 Sangat Tinggi Kesempatan yang sangat tinggi untuk terdeteksi 2 Pasti Terdeteksi Pasti terdeteksi 1
Setelah pemberian nilai pada setiap aspek dilakukan, setiap nilai akan dikalikan sehingga diperoleh nilai risk priority number . Nilai tersebut digunakan untuk membandingkan penyebab-penyebab yang teridentifikasi selama dilakukan analisis dari setiap potensi masalah. Perhitungan RPN memiliki rumus sebagai berikut: [5]
𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 × 𝑠𝑠𝑜𝑜𝑠𝑠𝑜𝑜𝑜𝑜𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 × 𝑑𝑑𝑜𝑜𝑠𝑠𝑜𝑜𝑜𝑜𝑠𝑠𝑠𝑠𝑜𝑜𝑜𝑜 ........................................................................................................................................................................
(1)

## Root Cause Analysis
Root cause analysis (RCA)  adalah proses desain yang digunakan untuk mengivestigasi dan mengkategorikan akar penyebab dari sebuah peristiwa yang berhubungan dengan keselamatan, lingkungan, kualitas, keandalan, dan impak dari produksi. Secara sederhana,  RCA digunakan untuk membantu mengidentifikasi bukan hanya apa dan bagaimana suatu peristiwa terjadinya. Secara umum, kesalahan tidak terjadi begitu saja tetapi dapat kita analisa  seperti mengetahui penyebabnya. Mengidentifikasi akar penyebab adalah salah satu kunci untuk menghindari terjadinya kejadian yang sama. [6]

## Reliability Block Diagram
Reliability block diagram (RBD) adalah model logika simbolis mundur (top-down) yang dihasilkan dalam domain sukses. Setiap RBD memiliki input dan output dan mengalir dari kiri ke kanan dari input ke output. Blok dapat menggambarkan peristiwa atau fungsi elemen sistem dalam suatu sistem. Namun, blok- blok ini biasanya hanya fungsi elemen sistem. Elemen sistem dapat menjadi subsistem, subassembly, komponen, atau bagian [7].
Menurut [8] untuk menghitung keandalan maka yang harus dilakukan adalah mengetahui nilai dari mean time between failure (MTBF) dan nilai failure rate .
1. Mean time between failure (MTBF) Mean time between failure MTBF adalah ukuran yang menunjukkan berapa lama mesin/komponen dapat beroperasi tanpa mengalami kerusakan atau kegagalan. MTBF juga dapat diartikan sebagai total waktu operasi dibagi jumlah kerusakan [9] . Rumus menghitung MTBF adalah sebagai berikut : 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 𝑇𝑇𝑂𝑂𝑇𝑇𝑂𝑂 𝐹𝐹𝑂𝑂𝑂𝑂𝐹𝐹𝐹𝐹𝑂𝑂𝑂𝑂 ......................................................... (2) 2. Laju kegagalan ( failure rate )
Laju kegagalan adalah probabilitas terjadinya kegagalan per satuan waktu dalam sebuah interval waktu. Dimana interval ini disebut juga sebagai MTBF. Adapun rumus untuk menghitung laju kegagalan adalah sebagai berikut :
𝜆𝜆 = 1 𝑀𝑀𝑇𝑇𝑀𝑀𝐹𝐹 ............................................................... (3)
Setelah didapat nilai MTBF dan failure rat e maka dihitung nilai reliability (keandalan) menggunakan rumus sebagai berikut:
𝑅𝑅 = 𝑜𝑜 − (( λ )( t )) ......................................................... (4) Dimana: R =Keandalan e ≈2,71828182846 λ = lambda t = asumsi waktu operasi mesin

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian dilakukan di PMKS PT. Samudera Sawit Nabati yang berlokasi di desa Singgersing,Sultan Daulat,Kota Subulussalam, Aceh 24782 pada tanggal 29 Maret-10 April 2021. Objek yang diteliti adalah mesin screw press yang berada di PT. Samudera Sawit Nabati, Kota Subulussalam. Data yang terkumpul diolah dengan identifikasi kegagalan menggunakan metode Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) dan Fault Tree Analysis (FTA) kemudian dihitung keandalannya dengan Reliability Block Diagram (RBD).

## HASIL
1. FMEA
Sebelum  membuat tabel FMEA terlebih dahulu harus memiliki data historis sebagai acuan untuk mengarahkan untuk mengetahui dasar dari kerusakan, akibatnya terhadap sistem, dan dampaknya terhadap keseluruhan sistem. Setelah dilakukan observasi/pengamatan maka didapat kegagalan-kegagalan yang ada pada mesin screw press seperti yang ditunjukkan pada Tabel di bawah ini.
Tabel 4 FMEA Mesin Screw Press
No. Komponen Kegagalan fungsional Efek Kegagalan Sev Occ Det RPN 1 Worm Screw Tidak dapat mengektraksi minyak buah dengan optimal Oil losses tinggi 4 4 4 64 2 Press Cage Tidak dapat menyaring minyak dengan optimal Oil losses tinggi dan terjadi kebocoran pada press cage 4 3 5 60 3 Oil Seal Terjadi kebocoran oil/pelumas Mesin beroperasi tidak optimal 5 7 6 210 4 Thrust Bearing Tidak dapat menahan dan menumpu putaran shaft secara normal Mesin tidak dapat beroperasi 8 5 6 240 5 Roller Bearing Tidak dapat menahan dan menumpu putaran shaft secara normal Mesin tidak dapat beroperasi 8 5 6 240
6 Main Shaft Tidak dapat meneruskan putaran Mesin tidak dapat beroperasi 9 1 7 63
Melalui tabel FMEA  diatas, dapat diketahui komponen pada screw press yang dominan menyebabkan kerusakan pada sistem screw press adalah Thrust Bearing, Roller Bearing, dan Oil Seal dengan masing- masing nilai RPN sebesar 240, 240, dan 210, maka perlu perbaikan yang lebih diprioritaskan pada ketiga komponen tersebut.
2. Root Cause Analysis
Identifikasi root cause analysis dari kegagalan pada sistem screw press dapat dilakukan dengan metode “diagram tulang ikan” atau Fish Bone Diagram . Diagram tulang ikan mengidentifikasi penyebab kegagalan berdasarkan 4 kategori yaitu manusia, mesin, metode dan lingkungan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

## Gambar 1 Fishbone diagram mesin screw press
3. Reliability Block Diagram
Perhitungan keandalan sistem pada mesin screw press dilakukan berdasarkan jam operasi dan keseluruhan komponen yang mengalami kerusakan pada screw press . Untuk menghitung keandalan komponen mesin screw press , penulis mengambil asumsi berdasarkan setelah mesin bekerja pada 50, 100, 200, 400, dan 600 jam. Di bawah ini merupakan laju kegagalan dari komponen-komponen mesin screw press serta laju kegagalan sistem yang disusun secara seri yang ditunjukkan pada Tabel 4.28.
Tabel 5 Laju Kegagalan Komponen Screw press
No. Komponen Laju Kegagalan (λ) 1 Worm screw 0,00077 2 Press cage 0,00039 3 Oil seal 0,0015 4 Thrust bearing 0,00077 5 Roller bearing 0,00077
Kerusakan pada screw press Kurang pengetahuan tentang mesin yang di ik
Manusia
Kurang kepedulian terhadap kebersihan area Kurang memahami instruksi kerja Mesin Worm screw aus Press cage aus Oil seal bocor Thrust bearing aus Roller bearing aus Main shaft mengalami keretakan Metode Karyawan tidak menaati prosedur yang ditetapkan Tidak adanya kegiatan preventive maintenance
Lingkungan Area kerja kotor Pembersihan sebelum dan setelah mesin beroperasi kurang maksimal
6 Main shaft 0,00039 λ Sistem 0,00459

## Gambar 2 Rangkaian seri reliability mesin screw press
Keandalan mesin screw press pada 50 jam setelah mesin bekerja adalah sebagai berikut:
λsistem=0,00459
𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑜𝑜𝑅𝑅 = 𝑜𝑜 − (( λsistem )( t ))
𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑜𝑜𝑅𝑅 = 𝑜𝑜 − (( 0 , 00459 )( 50 ))
𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑜𝑜𝑅𝑅 = 0,7949 𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑜𝑜𝑅𝑅 = 79,49%
Kemudian nilai keandalan mesin screw press pada waktu operasi lainnya dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.
Tabel 6 Keandalan mesin screw press No. Waktu Operasi Keandalan 1 50 79,49 % 2 100 63,19 % 3 200 39,93 % 4 400 15,95 % 5 600 6,36 %
Pada penelitian ini didapat keandalan mesin screw press sebesar 79,49% setelah 50 jam beroperasi, 63,19% setelah 100 jam operasi, dan menurun hingga 6,36% setelah 600 jam operasi.
Mesin atau komponen masih dapat berfungsi dengan baik pada batas keandalan minimum yaitu 0,7 sesuai dengan ketetapan Standar Industri Indonesia (SII) [10]. Sehingga keandalan mesin screw press pada penelitian ini harus dijaga agar keandalannya selalu di atas 70% dengan melakukan tindakan preventive maintenance setelah mesin beroperasi 50 jam.

## KESIMPULAN
• Komponen pada  mesin screw press yang dominan menyebabkan kerusakan pada mesin screw press adalah thrust bearing , roller bearing, dan oil seal dengan masing-masing nilai RPN sebesar 240, 240, dan 210.
• Empat kategori yang menyebabkan kegagalan pada mesin screw press berdasarkan fish bone diagram adalah manusia, mesin, metode, dan lingkungan.
• Nilai keandalan mesin screw press menggunakan reliablity block diagram didapat sebesar 79,49% setelah digunakan 50  jam. Maka tindakan preventive maintenance yang dilakukan agar keandalan terjaga pada ≥70% adalah pemeriksaan getaran dan bunyi pada bearing serta pemeriksaan visual pada oil seal secara periodik setelah mesin beroperasi 50 jam atau 2 kali siklus produksi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] N. Manurung, N. Firdaus and B. T. Prasetyo, "Reliability Analysis Of Repairable System: Screw Press Machines," Jurnal Momentum, pp. 56-64, 2017.
Worm Screw Press Cage Oil Seal Thrust Bearing Roller Bearing Main Shaft
[2]   A. S. Lesmana, Jaenuddin and T. Rully, "Analisis Pelaksanaan Pemeliharaan Mesin Guna Meningkatkan Efisiensi Biaya Pemeliharaan pada PT Cidas Supra Metalindo," Jurnal Online Mahasiswa Universitas Pakuan, pp. 1-14, 2020.
[3]   M. Arsyad and A. Z. Sultan, Manajemen Perawatan, Yogyakarta: Deepiblish, 2018.
[4]   D. H. Stamatis, Failure mode and effect analysis:FMEA from theory execution, Milwaukee: American Society for Quality, Quality Press, 2003.
[5]   M. Ben-Daya, S. O. Duffua, A. Raouf, J. Knezevic and D. Ait-Kadi, Handbook of Maintenance Management and Engineering, London: Springer-Verlag London Ltd., 2009.
[6]   M. D. Amperajaya and Daryanto, "Identifikasi Penyebab Cacat Pulley Pada Proses Pengecoran Di PT. Himalaya Nabeya Indonesia Dengan Metode FMEA & RCA," Jurnal Inovisi, pp. 1-24, 2007.
[7]   B. E. Goldberg, K. Everhart, R. Stevens, N. Babbitt, P. Clemens and L. Stout, System engineering toolbox for design-oriented engineers, Alabama: Marshall Space Flight Center , 1994.
[8]   R. Gulati, Maintenance and Reliability Best Practices, New York: Industrial Press, Inc, 2009.
[9]   N. Shivananda, World Class Maintenance Management, New Delhi: McGraw Hill Education (India) Ltd, 2015.
[10]  D. R. .. Saputra, Y. Sukmono and L. D. Fathimahhayati, "Analisis Reliability Pada Mesin Fan Mill Unit 1 Di PT. Cahaya Fajar Kaltim," DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin , pp. 1-8, 2018.