Improve penggantian transmisi rantai ke timing belt pada unit lipatan produk alat kesehatan dalam rangka peningkatan produktivitas di PT Aman Jaya
Alfian Ady Saputra 1 , Yulia Widhianti 1 , Maison Sormin 1
1 Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Duta Bangsa Jl. Kalibaru Timur, Kel. Kalibaru Medan Satria, Bekasi, Jawa Barat Email korespondensi : alfianadys@gmail.com

## Abstrak
Di era globalisasi saat ini, persaingan semakin ketat, sehingga perusahaan harus melakukan sesuatu agar bertahan  maupun  maju.  PT  Aman  Jaya  merupakan  salah  satu  perusahaan  alat  kesehatan,  di  mana  pada pembuatan  alat  kesehatan,  terdapat  sub  proses  yaitu  proses  lipatan  produk.  Pada  proses  tersebut  terjadi masalah  yang  mengurangi  running  hours  dan  menyebabkan  produktivitas  menurun.  Data  yang  digunakan berasal dari perusahaan serta observasi lapangan dan dianalisis untuk melakukan pembaharuan transmisi alat lipatan  produk,  untuk  mengurangi  stop  time,  sehingga  produktivvitas  dapat  meningkat.  Salah  satu  penyebab masalah adalah transmisi alat lipatan, yaitu rantai. Transmisi ini berkarat akibat kurang pelumas, jika diberi pelumas,  abu  bubur  kertas  dapat  menempel  hingga  menebal,  sehingga  putaran  menjadi  tidak  stabil,  rantai macet,  lepas dari  sprocket, dan putus. Setelah dianalisis dan dihitung, transmisi rantai diganti dengan timing belt tipe L, nomor 165L, gigi yakni 44, panjang adalah 408,10 mm, dan gigi pulley kecil yakni 14, gigi pulley besar  yakni  20,  jarak  poros  adalah  120  mm,  rasio  motor  adalah  1:  3,  putaran  yakni  1500  rpm  dan  putaran pulley  lipatan  adalah  350  rpm.  Dengan  menggunakan  timing  belt  pengganti  rantai,  diharapkan  dapat mengurangi  trouble  lipatan  produk  untuk  meningkatkan  produktivitas.  Hasil  pembaharuan  dapat  mengurangi masalah lipatan, dari rata-rata stop time sebesar 74 menit, hingga menjadi 6 menit. Dengan pengurangan stop time, masalah lipatan dapat menambah running hours dan produktivitas bertambah sebanyak 40,800pcs.
Kata kunci: produktivitas, lipatan produk, perbaharuan, timing belt, timing pulley.

## Abstract
In  the  current  era  of  globalization,  competition  is  getting  tougher,  so  companies  must  do  something  to survive and advance. PT Aman Jaya is a medical device company, where in the manufacture of medical devices, there is a sub process, namely the product folding process. In this process, problems occur that reduce running hours and cause productivity to decrease. The data used is from the company as well as field observations and analyzed  to  update  the  transmission  of  the  product  folding  device,  to  reduce  stoptime  so  that  productivity increases.  One  of  the  causes  of  the  problem  is  the  transmission  of  the  folding  device,  namely  the  chain.  This transmission rusts due to lack of lubrication and if lubricated, the ash of the paper pulp sticks which over time becomes  thick. So that the rotation is unstable, the chain jams, detaches  from the  sprocket, and breaks. After being  analyzed and calculated according to the reference, the chain  transmission  was  replaced with a  timing belt of type L, number 165L, tooth are 44, length is 408.10 mm, and small pulley is 14, large pulley is 20, axle distance is 120 mm, for 1: 3 of motor ratio, 1500 rpm of rotation and 350 rpm of fold pulley rotation. By using a chain  replacement  timing  belt,  it  is  expected  to  reduce  product  folding  trouble  to  increase  productivity.  The resulting  update  can  reduce  the  folding  problem,  from  an  average  stoptime  of  74  min  to  6  min.  By  reducing stoptime, folding problems can increase running hours and increase productivity by 40,800pcs.
Keywords: productivity, product fold, renewal, timing belt, timing pulley.

## 1. Pendahuluan
Dalam  proses  pembuatan  alat  kesehatan,  sering terjadi  masalah  di  area  lipatan  produk.  Masalah tersebut  menyebabkan  mesin  dapat  berhenti beberapa  kali  untuk  perbaikan  dan  mengakibatkan hasil  lipatan  produk  menjadi  tidak  stabil.  Hal tersebut  mengakibatkan  produktivitas  menjadi kurang  maksimal  dan  juga  kualitas  produk  menjadi berkurang, hingga berdampak terhadap nilai jualnya di konsumen [1]. Berdasarkan data masalah yang ada
di PT Aman Jaya pada bulan Januari–April di tahun 2021,  terlihat  ada  beberapa  masalah  terjadi.  Kajian yang  diambil  yakni  permasalahan  area  lipatan produk,  karena  area  lipatan  produk  merupakan proses  terakhir  pada  pembuatan  alat  kesehatan sebelum  dilanjutkan  ke  proses  pengemasan  [2]. Proses  tersebut  adalah  proses  di  mana  produk  alat kesehatan  sudah  dapat  digunakan,  sebelum  proses pengemasan  ke  dalam  plastik  hingga  akhirnya dipasarkan,  sehingga  sangat  disayangkan  apabila produk  hampir  selesai,  namun  berpotensi  terjadi
masalah,  membuat  produktivitas  menurun  atau loss meningkat [3, 4, 5]. Maka melalui masalah tersebut, dilakukan kajian pembaharuan penggantian transmisi rantai ke timing belt pada unit lipatan produk.

## 2. Metode
Secara garis besar mengenai rangkaian kajian, dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar tersebut menjelaskan tentang proses analisis, dimulai dari mengidentifikasi masalah,  lalu  mengumpulkan  dan  mengolah  data yang dianalisis, kemudian menganalisis permasalahan,  sehingga  menemukan  akar  masalah. Akhir kajian ini juga diberikan kesimpulan dan saran yang  didapatkan  berdasarkan  data  dan  hasil  dari proses analisis.
Gambar 1 . Diagram alir.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Gambaran Masalah Area Lipatan Produk
Dari  data  permasalahan  yang  terlihat,  masalah  yang lebih tinggi yakni di area lipatan produk tidak bagus. Data  frekuensi  masalah  ditampilkan  di  Tabel  1, sedangkan  data  waktu stop ditunjukkan  pada  Tabel 2,  serta  Tabel  3  menunjukkan  kuantitas loss yang masih dapat digunakan.
Tabel 1. Data frekuensi masalah (times).
Tabel 2. Waktu stop akibat masalah (stop time).
Tabel  3 .  Loss quantity yang  masih bisa  digunakan akibat permasalahan (save loss).
Stop  time yang  terjadi  dapat  mengurangi running hour dan  produktivitas  menjadi  rendah.  Tabel  3 menunjukkan bahwa loss productivity dengan speed mesin  sebesar  600 pcs/min berjumlah  cukup  besar jika dijumlahkan secara keseluruhan. Total loss yang dapat  menambah  produktivitas  dari  rata-rata stop time masalah  yakni  berjumlah  70.050 pcs ,  dan sumbangan  paling  besar  yakni  dari  masalah  lipatan produk berjumlah 44.250 pcs .
Masalah lipatan produk tidak bagus diakibatkan dari beberapa faktor, dan lebih difokuskan adalah di area transmisi  yang  digunakan  yaitu  rantai  [6].  Area transmisi ini banyak menyumbang stop time terbesar saat  terjadi  masalah  lipatan  produk,  di  mana  saat perbaikan membutuhkan waktu yang cukup lama [7,
8].  Mulai  dari  bongkar  rantai, sprocket (saat  gigi patah), hingga pemotongan rantai untuk menyesuaikan panjangnya.
Berikut  Gambar  2  merupakan  penyebab  masalah yaitu putaran rantai sering tidak stabil, macet, putus, lepas  dari sprocket .  Hal  itu  dikarenakan  oleh  rantai yang  berkarat,  karena  kurang  pelumasan,  dan  saat diberi  pelumas,  rantai  menjadi  kotor  hingga menumpuk tebal, akibat dari debu bubur kertas yang menempel di pelumas rantai (Gamabr 3).
Masalah Jan'21 Feb Mar Apr Ave laju produk tidak bagus 7 6 3 4 5 Lipatan produk tidak bagus 6 13 12 9 10 Conveyor transfer kotor 9 3 4 2 5 Material tidak ada 3 5 1 2 3 Potongan material NG 1 2 1 3
2
Sambungan material 3 2 3 4
3
Masalah
Jan'21 Feb Mar Apr Ave laju produk tidak bagus 16 10 12 15 13 Lipatan produk tidak bagus 50 95 85 65 74 Conveyor transfer kotor 15 6 12 5 10 Material tidak ada 7 10 5 6 7 Potongan material NG 3 5 3 8 5 Sambungan material 6 6 10 12 9
Masalah Ave save loss qty (speed 600pcs/min) laju produk tidak bagus 13 7950 Lipatan produk tidak bagus 74 44250 Conveyor transfer kotor 10 5700 Material tidak ada 7 4200 Potongan material NG 5 2850 Sambungan material 9 5100
Gambar 2. Rantai macet.
Gambar 3. Abu bubur kertas menempel di rantai.
Dari  data  yang  didapatkan,  untuk  meningkatkan produktivitas  di  PT  Aman  Jaya,  maka  perlu dilakukan  pembaharuan  di  area  transmisi  lipatan produk,  yaitu  penggantian  rantai  ke timing  belt [9]. Hal itu, mengacu dari referensi yang didapatkan [10, 11],  seperti  gambaran  karakteristik  transmisi  antara rantai, v-belt , dan timing belt (Tabel 4).

## Sumber: handbook PT Aman Jaya.
Pembaharuan Transmisi (Timing Belt) Berikut  adalah  data-data  yang  didapatkan  di  PT
Aman Jaya untuk kebutuhan perhitungan pembaharuan  transmisi timing  belt :  motor  dengan daya 40 Watt, putaran yakni 1500 rpm dengan rasio 1:3  dan  diameter  poros  16  mm,  untuk  putaran  unit lipatan adalah 350 rpm dan diameter poros yakni 18 mm.  Jarak  sumbu  motor  dan  unit  lipatan  yakni  120 mm,  mesin  beroperasi  selama  24  jam/hari  [12]. Melihat  kondisi  area,  diameter  dan  lebar timing pulley dibatasi lebih kecil dari 100 mm dan 25 mm.
P m = 40 watt = 0,04 Kw
D pu = 18 mm
N m = 1500 Rpm x   = 500 Rpm
N u = 350 Rpm D pm = 16 mm
C r = 120 mm

## Perbandingan Transmisi
Diperoleh  rasio  reduksi  ( 𝔦 )  yakni  ditunjukkan  pada Persamaan 1 berikut.
𝔦 = = = 1,43 (1)

## Daya Rencana
Mesin  perkakas  bekerja  selama  24  jam,  sehingga didapatkan  faktor  koreksi  ( f c )  =  1,6,  dan  faktor koreksi  tambahan  dengan  rasio  reduksi  ( i )  =  1,43, didapatkan ƒ’c =  0,1  dan  kerja  selama  24  jam/hari, sehingga  didapatkan ƒ’c =  0,2.  Diperoleh  daya rencana sesuai Persamaan 2 berikut.
P r = ( ƒc + ƒ’c ) x P m (2)
P r = (1,6 + 0,1 + 0,2) x 0,04 kW = 0,076 kW Momen Rencana
Momen rencana motor dan unit lipatan menggunakan Persamaan 3 berikut [13].
T m = 9,74 × 10 (3) = 9,74 x 10 5 , = 148,04 kgf. mm
T u =  9,74 × 10
= 9,74 x 10 5 , = 211,49 kgf. mm

## Perhitungan Poros
Tegangan  geser  yang  diizinkan  menggunakan Persamaan 4 [14].
𝜏 𝑎 = 𝜎 B / ( S ƒ 1 / S ƒ 2 ) (4)
𝜏 𝑎 = =   = 4,83 kg/mm 2
Diameter poros menggunakan Persamaan 5.
d s = [ , K t C b T] 1/3 (5)
d sm =  [ , , . 2  x  1,5  x  148,04  kg/mm 2 ] 1/3 = 7,76 mm
d su =  [ , , . 2  x  1,5  x  211,49  kg/mm 2 ] 1/3
= 8,75 mm Diameter  yang  didapatkan  dari  perhitungan merupakan  diameter  minimal,  diameter  poros  yang digunakan pada transmisi tidak diubah/sesuai standar diameter  poros  unit  yang  digunakan  di  PT  Aman Jaya, untuk menjaga kinerja dari unit lainnya [15].

## Pemilihan Timing Belt
Dari data putaran motor ( N m =  500 Rpm) dan Daya rencana  ( P r =  0,076  kW),  maka timing  belt yang cocok  digunakan  yaitu timing  belt tipe  L  dengan penampang sabuk L didapatkan jarak bagi sebesar p = 9,525 mm.

## Pemilihan Jumlah Gigi
Pemilihan  jumlah  gigi  menggunakan  Persamaan  6 dan Persamaan 7.
𝔦 = = (6) 𝑍𝑢 = 𝔦 𝑍𝑚 *
(7)
𝑍𝑢 = 1,43 × 14 = 20,02 ≈ 20

## Pemilihan Diameter Timing Pulley
Pemilihan  diameter timing  pulley menggunakan Persamaan 8.
d p = (8) d pm =
= , , = 42,46 mm
d pu = = , , = 60,66 mm

## Pemilihan Panjang Keliling
Pemiliha  panjang  keliling  menggunakan  Persamaan 9.
L p = + 2    + ( ) /  , / (9)
L p = + 2 , + ( ) /  , / , = 42,20 ≈ 44
Ukuran timing  belt yang  dapat  digunakan  sesuai hasil  perhitungan  yaitu timing  belt 165  L  dengan jumlah gigi timing belt sebanyak 44 [16, 17].

## Jarak antar Sumbu Poros
Jarak  antar  sumbu  poros  didapatkan  dengan Persamaan 10.
C s = 𝐿𝑝 − + 𝐿𝑝 − − , (𝑍𝑚 − 𝑍𝑢) ( 10) C s = 44 − + 44 − − , (14 − 20) = 13,46
C = C s x p
C = 13,46 x 9,525 = 128,26 mm

## Kecepatan Linear Timing Belt
Kecepatan  linear timing  belt didapatkan  dengan Persamaan 11.
ν = . . (11)
ν = , , = 1,11 m/detik

## Daya ditransmisikan
Daya yang ditransmisikan setiap satuan lebar timing belt digunakan pulley kecil  dengan  jumlah  gigi sebanyak 20, dengan interpolasi berikut.
P o = 0,15 (400)
P o = 0,31 (600)
Interpolasi:
= , , ,  = , ,
X = x 0,16 + 0,15
X = 0,08 + 0,15
X = 0,23
Jadi  daya  setiap  satuan  lebar timing  belt yakni  0,23 kW.
Sudut Kontak Sudut kontak dihitung sesuai Persamaan 12.
𝜃 = 180 0 – ( ) (12)
𝜃 = 180 0 – ( , , ) ,
= 171,91°
Jumlah Gigi Terkait Jumlah gigi terkait dihitung sesuai Persamaan 13.
JGT = 𝜽 𝑍𝑚 (13)
JGT = , 14 = 6,7
Didapatkan JGT 6,7 > 6, maka diperoleh ƒ t = 1,0.

## Lebar Gigi Timing Belt dan Pulley
Pertama, dihitung faktor lebar gigi sesuai Persamaan 14 berikut.
f w = ƒ (14) f w = , , = 0,33
Didapatkan nilai f w = 0,33, sehingga lebar timing belt standar  yakni  0,50  inchi.  Lebar  gigi timing  belt yakni:
W b = 0,5 inchi W b = 0,5 x 25,4 = 12,7 mm
Lebar gigi timing pulley yakni:
W p = W b x 1,3
W p = 12,7 x 1,3 = 16,51 mm
Dengan hasil lebar 16,51 < 35 mm, masih di bawah standar lebar yang diizinkan, maka hasil perhitungan lebar dapat diterima ( timing belt dapat dipakai).

## Gaya Tarik Efektif
Gaya  tarik  efektif  dihitung  dengan  Persamaan  15 berikut.
F rated =
(15) F rated = , , = 6,97 kgf
Tegangan Maksimal Tegangan  maksimal  dihitung  dengan  Persamaan  16 berikut.
σ = σ +    + + Eb (16) = 5,7 + , ( , , ) + , ( , ) , + 800 , ,
= 5,7 + 7,601+0,015+47,62
= 60,94 kg/cm 2

## Jumlah putaran Timing Belt
Jumlah  putaran timing  belt dihitung  dengan Persamaan 17 berikut.
U =    = , / , = 25,22 s (17)
Jumlah  putaran timing  belt per  detik  adalah  26 putaran/detik.

## Umur Timing Belt
Umur timing  belt dihitung  dengan  Persamaan  18 berikut.
H = (18)
= , ,
= 55,07 x 22,62
= 1245,97 jam

## Pembahasan
Berdasarkan  hasil  perhitungan  dan  analisis,  maka transmisi  unit  lipatan  produk  dari  rantai  ke timing belt dapat  dilakukan  dengan melihat  ukuran  standar timing  belt yang  telah  beredar. Timing  belt yang digunakan  adalah timing  belt tipe  L,  nomor  sabuk yakni  165  L,  jumlah  gigi  sebanyak  44,  panjang adalah 408,10 mm, jumlah gigi pulley kecil yakni 14 dan jumlah pulley besar adalah 20, jarak antar poros adalah 120 mm.
Gambar 4. Software pemilihan timing belt.
Hasil  hitungan  yang  dilakukan  mendekati  hasil simulasi software pemilihan timing  belt dari  sebuah pemasok komponen mesin (misumi.co.ltd). Gambaran hasil perhitungan yang sesuai yaitu speed ratio , design  power , diameter  pulley ,  jumlah  gigi, jarak  poros, speed  belt ,  sehingga  dengan  hasil  yang tidak  berbeda,  maka  perhitungan  yang  dilakukan pada  kajian  dapat  diaplikasikan  untuk  pembaharuan transmisi pada unit lipatan produk.
Dilihat  dari  masalah  yang  terjadi  dari  bulan September-Desember  di  tahun  2021  (Tabel  5),
masalah  di  area  lipatan  produk  mengalami penurunan,  sehingga  dengan  menurunnya  masalah dapat  menambah  jumlah running  hour dan produktivitas menjadi naik dari sebelumnya.
Tabel 5. Masalah yang sering timbul.
Dari  hasil  analisis,  dapat  disimpulkan  bahwa  untuk save loss quantity yang didapatkan dari pembaharuan yang sudah dilakukan (Gambar 5) sebagai berikut:
Speed mesin : 600 pcs/min Ave Jan-Apr 21 : 74 min x 600 = 44.400 pcs Ave Sep-Dec 21 :  6 min x 600 =   3.600 pcs = 40.800 pcs
Pembaharuan  penggantian  transmisi  dari  rantai  ke timing  belt dapat  mengurangi  masalah  area  unit lipatan,  meningkatkan running  hour mesin  dan menambah produktivitas.
Gambar 5. Data save loss quantity setelah pembaharuan.

## 4. Kesimpulan
Dari  analisis  yang  dilakukan,  maka  didapatkan simpulan  bahwa  hasil  perubahan  dari  rantai  ke timing  belt dapat  menurunkan  masalah  di  area lipatan.  Hasil  analisis  yang  dilakukan,  baik  dengan perhitungan  secara  teoritis  maupun  menggunakan software memiliki hasil yang sama. Perubahan rantai ke timing  belt dapat  meningkatkan  produktivitas mesin  karena trouble  loss berkurang.  Meningkatkan running  hour mesin  dan  menambah  produktivitas sebanyak  6  menit  operasi  mencapai  3600 pcs atau 600 pcs/menit.

## Ucapan Terima Kasih
Puji  syukur  kehadirat  Tuhan  YME,  sehingga  kajian ini  terlaksana  dengan  baik,  dan  tak  lupa  Penulis ucapkan  terima  kasih  untuk  pihak–pihak  terkait
seperti  Lembaga  LPPM  Sekolah  Tinggi  Teknologi Duta  Bangsa,  PT.  Aman  Jaya,  dan  seluruh  pihak yang terlibat dalam kajian ini.

## Daftar Pustaka
[1] Khurmi.  RS,  Gupta  J.K.  2005.    A  textbook  of machine design. New Delhi: Eurasia Publishing House (PVT.) LTD.
[2] Sularso,  Kiyokatsu  Suga.  1978.  Dasar perencanaan  dan  pemilihan  elemen  mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.
[3] Robert  L.  Motto  P.E.  2009.  Elemen-elemen mesin  dalam  perancangan  mekanis.  Edisi  1. Yogyakarta: Andi.
[4] Dobrovolsky.v.  1978.  Machine  Elements second edition. Moscow: Peace.
[5] Mitshuboshi. 2014. Design manual timing belt. Mitshuboshi belting LTD.
[6] Robert  L.  Motto,  Edward  M.  Vavrek,  dan Jyhwen  Wang.  2018.  Machine  elements  in mechanical  design.  Sixth  edition.  Pearson education, Inc.
[7] Kemendikbud.  2015.  Mekanika  dan  elemen mesin 2. Jakarta.
[8] Zainuri Achmad. 2010. Diklat Elemen Mesin II. Mataram : Universitas Mataram.
[9] Authors  guide.  2014.  Diklat  Elemen  Mesin  II. Banjarbaru : Universitas Lambung Mangkurat.
[10] Optibelt Arntz group. Technical manual rubber Timing belt drives. Germany.
[11] Mectrol  Gates.  2006.  Timing  belt  theory. Northwestern : Tomkins company.
[12] Kumar  Pravin.  2013.  Basic  mechanical engineering. Pearson education, Inc.
[13] Misumi,  INC.  Configurable  timing  pulleys  & timing  belts.  First  edition.  Schaumburg  :  USA Corporate Headquarters.
[14] Nurdin  H.,  Ambiyar,  dan  Waskito.  2020. Perencanaan elemen mesin. Padang: UNP Press.
[15] Harlin,  Puspita  Sari  D.,  dan  Darlius  H.  2017. Modul elemen mesin. Indralaya : FKIP UNSRI.
[16] Bamb,  Sular,  dan  Sumadi.  1995.  Tabel  elemen mesin.  Solo:  Akademi  Teknik  Mesin  Industri Surakarta.
[17] STTDB.  2011.  Pedoman  penulisan  skripsi STTDB. Bekasi.
Masalah Ave Jan- Apr'21 Sep Okt Nov Dec Ave laju produk tidak bagus 13 11 9 12 10 11 Lipatan produk tidak bagus 74 5 5 7 6 6 Conveyor transfer kotor 10 8 12 5 5 8 Material tidak ada 7 10 5 8 12 9 Potongan material NG 5 7 12 6 8 8 Sambungan material 9 6 10 10 8 9