## PERBAIKAN KUALITAS DENGAN METODE RESPON PERMUKAAN PADA MESIN EXTRUDER  DAN MESIN OVEN ANNELING DALAM PROSES PRODUKSI PRODUK ALUMINIUM COLLAPSIBLE TUBE 13,5x70/CE  DI  PT. EXTRUPACK
Andri Bagio S 1 , Melinda Latief 2 Laboratorium Rekayasa Kualitas Jurusan Teknik Industri Universitas Trisakti

## ABSTRACT
PT  Extrupack  is  one  company  that  is  engaged  in  the  packaging  industry  aluminum  tube that is often used as a packaging material for products - pharmaceuticals, cosmetics, toothpaste and others. In an effort to improve the quality of products it produces, PT Extrupack trying to improve existing production processes at this time that the number of defects that arise during the production process can be further minimized in number.
First  of  all  observations  made  on  the  production  of  13.5  x  70/CE  Collapsible  Tube  and search for the critical quality characteristics of this production process from product inspection standards in terms of variables there are several variables that have a low process capability that  is  high  nozzle  (Cp  =  0.76)  and  flabbiness  tube  (Cp  =  0.65),  then  this  is  the  quality characteristics  selected  for  further  analysis.  Of  cause  and  effect  diagram  is  known  that  the deviation is mainly due to long-run penyettingan engine is still done based on experience and trial and error. Therefore, design of experiments performed using the response surface method can be proposed for the optimum engine settings on the machine exturder affecting the response variable  nozzle  height  and  optimum  setting  for  the  machine  anneling  affecting  the  response variable softness tube.
From the full factorial experiment and the results of data processing and analysis has been done, it is known that factors which significantly influence the response variable nozzle height is a  factor  B  (Extrusion  Pressure)  and  factor  C  (Levels  of  Zinc  Stearate).  With  the  response surface method to obtain the optimum setting Extruder machine that can be proposed is a factor A (Extrussion Speed) with the level 90mm/detik, factor B (Extrussion Pressure) with the level of 50  tons,  and  the  factor  C  (Levels  of  Zinc  Stearate)  with  the  level  22.3%.  As  for  the  variable response  of  tube  softness  in  mind  that  a  significant  factor  is  the  factor  A  (temperature)  and factor  B  (Old  heating).  Next  by  using  the  method  of  steepest  Ascent  and  Central  Composite Design to the proposed setting is optimum for engines Anneling Factor A (temperature) with the level  of  523oC,  Factor  B  (Old  heating)  with  a  value of  137  seconds  and the level  of factor C (Humidity) with values as low as 20% .
From the results of the implementation of the proposed new setting can be seen that the characteristics  of the  process  capability for high quality and softness nozzle tube after implementation is much better than before.
Keywords  : Statistical  Process  Control,  Design  of  Experiment,  Response  Surface  Method, Steepest Assent, Central Composite Design

## 1. PENDAHULUAN 1
PT  Ekstrupack  merupakan  salah  satu perusahaan  yang  memproduksi  produk kemasan  tube  alumunium  dengan  jenis Collapsible Tube  Alumunium  dan Rigrid
Korespondensi :
Andri Bagio S
E-mail : andribagio@yahoo.com
Tube Alumunium yang terdiri dari berbagai jenis  ukuran  dimensi  yang  berbeda-beda dan  diproduksi  oleh  12  line  produksi.  PT
Extrupack  berusaha  memperbaiki  proses produksi  yang  ada  saat  ini  agar  jumlah produk  cacat  yang  timbul  selama  proses produksi jumlahnya dapat semakin diminimalkan. Dengan demikian diharapkan  perusahaan  dapat  menekan
tingkat  kerugian  yang  ada  saat  ini  dan produk  yang  dihasilkan  semakin  bermutu dan  memiliki  daya  saing  yang  tinggi  di pasaran  serta  kepuasan  konsumen  PT Extrupack pun dapat terpenuhi.
Dari penelitian pendahuluan yang telah dilakukan,  dari  data  historis  produksi selama  3  bulan  yaitu  dari  bulan  November 2004-Januari 2005 diketahui bahwa produk yang  diproduksi  di  Lini  1  merupakan produk dengan proporsi cacat terbesar maka pada penelitian selanjutnya akan ditekankan pada  produk  tersebut  dimana  produk  yang diproduksi  di  Line  1  adalah  produk Collapsible  Tube  dengan  ukuran  diameter 13,5 x 70/ CE (Closed End).
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian  ini  adalah  mengidentifikasi penyebab terjadinya penyimpangan- penyimpangan  pada  karakteristik  kualitas yang  ada  baik  dari  segi  atribut  maupun variabelnya dan menerapkan teknik pengendalian  kualitas  sebagai  salah  satu tools  untuk  menyelesaikan  permasalahan yang terjadi.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian yang dikembangkan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan  perhitungan  pengendalian kualitas  alat  ukur  dan  operator  untuk mengetahui  apakah  alat  ukur  dan operator  yang  melakukan  pengukuran sudah layak.
2. Melakukan perhitungan batas-batas pengendalaian statistikal terhadap karakteristik  kualitas  variabel  dan atribut  serta  melakukan  perhitungan kapabilitas proses.
3. Mengumpulkan  data  produksi  yang diperlukan dalam setting mesin.
4. Melakukan perancangan percobaan full faktorial berdasarkan data-data produksi  yang  ada  untuk  mendapatkan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap variabel respon. 5. Melakukan perancangan percobaan orde I dan melakukan perhitungan nilai error, interaksi dan kelengkungan kurva pada  model.  Perhitungan  ini  bersifat iteratif. 6. Apabila ditemukan adanya kelengkungan  kurva  maka  perhitungan dilanjutkan  ke  perancangan  percobaan orde II.
7. Melakukan  pengujian  asumsi  untuk menvalidasi model
8. Mencari setting optimum sesuai dengan nilai target yang ingin dicapai.
9. Melakukan  percobaan  implementasi untuk hasil yang diperoleh.

## 3. HASIL  DAN PEMBAHASAN

## Pengendalian Kualitas Variabel
Pada  Gambar  1  menunjukkan  bahwa kapabilitas Tinggi Nozzle tube dan Kelembekan tube dinilai masih rendah oleh karena itu diperlukan adanya perbaikan. Cp diameter tube = 1.042 Cp panjang tube = 1.208
3.7 3.9 4.1 4.3 4.5 4.7 LSL USL Target Process Capability Analysis for Tinggi Nozzle USL Target LSL Mean Sample N StDev (Within) StDev (Overall) Cp CPU CPL Cpk Cpm Pp
PPU PPL Ppk PPM < LSL PPM > USL PPM Total PPM < LSL PPM > USL PPM Total PPM < LSL PPM > USL PPM Total 4.50000 4.20000 3.90000 4.18037 135 0.131023 0.161102 0.76 0.81 0.71 0.71 0.62 0.62 0.66 0.58 0.58
0.00 0.00 0.00 16183.02 7353.85 23536.88 40901.08 23627.07 64528.15 Process Data Potential (Within) Capability Overall Capability Observed Performance Exp. "Within" Performance Exp. "Overall" Performance Within Overall 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 LSL USL Target Process Capability Analysis for Kelembekan Tube USL Target LSL Mean Sample N StDev (Within) StDev (Overall) Cp CPU CPL Cpk Cpm Pp PPU
PPL Ppk PPM < LSL PPM > USL PPM Total PPM < LSL PPM > USL PPM Total PPM < LSL PPM > USL PPM Total 4.00000 3.50000 3.00000 3.52963 135 0.255587 0.242358 0.65 0.61 0.69 0.61 0.68 0.69 0.65 0.73
0.65 29629.63 0.00 29629.63 19123.10 32858.35 51981.45 14432.64 26140.66 40573.29 Process Data Potential (Within) Capability Overall Capability Observed Performance Exp. "Within" Performance Exp. "Overall" Performance Within Overall
Cp tinggi nozzle tube = 0.769
Cp kelembekan tube = 0.65
Gambar 1. Kapabilitas Proses Cp diameter tube dan panjang tube

## Metode  Respon  Permukaan  Terhadap Variabel Tinggi Nozzle Tube
1. Faktor  A  =  Extrussion  Screw  Speed (satuan mm/detik) 2. Faktor B = Extrussion Pressure (satuan ton) 3. Faktor  C  =  Kadar  Zinc  Stearat  (satuan %) Tabel 1. Setting Faktor Percobaan Faktor Satuan Level Low ( – )  Level High ( + ) A  Extrussion Speed mm/detik 80 90 B  Extrussion Pressure ton 45 55 C  Kadar Zinc Stearat % 20 25 Keterangan
Fractional Factorial Fit: Tinggi Nozzle versus A, B, C Estimated Effects and Coefficients for Tinggi (coded units) Term         Effect      Coef     SE Coef       T      P Constant              4.19250     0.01052  398.67  0.000
A           0.04167   0.02083     0.01052    1.98  0.065 B           0.06833   0.03417     0.01052    3.25  0.005 C           0.06000   0.03000     0.01052    2.85  0.012 A*B        -0.01500  -0.00750     0.01052   -0.71  0.486 A*C        -0.02667  -0.01333     0.01052   -1.27  0.223 B*C         0.03667   0.01833     0.01052    1.74  0.100
A*B*C       0.04333   0.02167     0.01052    2.06  0.056
Analysis of Variance for Tinggi (coded units)
Source                DF      Seq SS     Adj SS     Adj MS      F      P Main Effects           3     0.06003    0.06003   0.020011   7.54  0.002 2-Way Interactions     3     0.01368    0.01368   0.004561   1.72  0.203
3-Way Interactions     1     0.01127    0.01127   0.011267   4.24  0.056
Residual Error        16     0.04247    0.04247   0.002654 Pure Error          16     0.04247    0.04247   0.002654 Total                 23     0.12745
1 0 -1 4.05 C 4.07 4.09 4.11 4.13 4.15 4.17 4.19 0 Tinggi Nozzle -1 1 B Surface Plot of Tinggi Nozzle Hold values:  A:-1.0 4.085 4.110 4.135 4.160 4.185 -1 0 1 -1 0 1 B C Contour Plot of Tinggi Nozzle Hold values:  A:-1.0 Gambar 2. Surface Plot Percobaan Awal
Gambar 3. Contour Plot Percobaan Awal

## Rancangan Percobaan Orde I
Fractional Factorial Fit: Tinggi Nozzle versus A, B Estimated Effects and Coefficients for Tinggi (coded units)
Term         Effect      Coef     SE Coef       T      P Constant              4.20750     0.01294  325.10  0.000 B           0.07500   0.03750     0.01294    2.90  0.044 C           0.09500   0.04750     0.01294    3.67  0.021
B*C         0.03500   0.01750     0.01294    1.35  0.248
Setting percobaan Setting awal
Ct Pt                -0.00550     0.01736   -0.32  0.767
Analysis of Variance for Tinggi (coded units)
Source                DF      Seq SS     Adj SS     Adj MS      F      P Main Effects           2   0.0146500  0.0146500 0.00732500  10.93  0.024 2-Way Interactions     1   0.0012250  0.0012250 0.00122500   1.83  0.248 Curvature              1   0.0000672  0.0000672 0.00006722   0.10  0.767 Residual Error         4   0.0026800  0.0026800 0.00067000 Pure Error           4   0.0026800  0.0026800 0.00067000 Total                  8   0.0186222
Model  regresi  awal  percobaan  orde  I adalah B y ˆ ˆ  0 + B ˆ 2 x 2 + B ˆ 3 x 3 + є dengan indeks  dua  menandakan  faktor  B  dan indeks  empat  menandakan  faktor  D.
Perhitungan  menggunakan  metode  least
square  dan  software  Minitab  v.13.20 memberikan  hasil  yang  sama  yaitu  y ˆ
4.204  +  0.0375  x 2 +  0.0475  x 3 .  hasil keluaran Minitab adalah sebagai berikut :
Response Surface Regression: Tinggi Nozzle versus A, B The analysis was done using coded units. Estimated Regression Coefficients for Tinggi Nozzle
Term             Coef     SE Coef          T      P Constant      4.20444    0.008577    490.217  0.000 B             0.03750    0.012865      2.915  0.027 C             0.04750    0.012865      3.692  0.010
S = 0.02573     R-Sq = 78.7%     R-Sq(adj) = 71.6%
Estimated Regression Coefficients for Tinggi Nozzle using data in uncoded units
Term             Coef Constant       4.20444 B            0.0375000 C            0.0475000
1 0 -1 4.1 C 4.2 4.3 0 Tinggi Nozzle -1 1 B Surface Plot of Tinggi Nozzle 4.16 4.20 4.24 4.28 -1 0 1 -1 0 1 B C Contour Plot of Tinggi Nozzle
Gambar 4. Surface Plot Percobaan Orde I
Gambar 5. Contour Plot Percobaan Orde I Dari  kedua  gambar  diatas  terlihat bahwa setting percobaan untuk
menghasilkan  nilai  target  tinggi  nozzle yang  diinginkan  yaitu  4.20  mm  sudah tercapai.  Hal  ini  dapat  dilihat  pada  gambar diatas  terlihat  bahwa  garis  nilai  target 4.20mm  yang  berwarna  merah  sudah berada  dalam  daerah  percobaan    Maka setting optimum dari faktor yang berpengaruh dapat ditentukan.

## Penentuan Setting Optimum
Setelah  kedua  uji  asumsi  model terpenuhi, maka model regresi orde II yang telah diperoleh pada perhitungan di sub-bab sebelumnya  menjadi  valid.  Model  regresi orde II tersebut yaitu  y ˆ 4.204 + 0.0375x 2 + 0.0475x 3

## Response Optimization

## Parameters
Goal      Lower     Target      Upper     Weight     Import Tinggi Nozzle    Target        3.9        4.2        4.5          1          1 Global Solution
B            =  0.00000 C            = -0.09357
Predicted Responses Tinggi Nozzle =      4.2, desirability =        1 Composite Desirability =  1.00000
Berdasarkan hasil perhitungan Minitab diperoleh hasil bahwa titik pertemuan yang optimum untuk kelembekan tube adalah X 2 =  0.0000  dan  X 3 =  -0.09357.  Kedua  titik tersebut kemudian dikonversikan ke natural variabelnya:
5 50 X 2 2

  sehingga
50 5X 2 2   ξ 50 0 2   ξ ton 50 2  ξ
dan
5 . 2 5 . 22 X 3 3    sehingga
22.5 2.5X 3 3   ξ 22.5 57) 2.5(-0.093 3   ξ % 22.3 3  ξ
Hal  yang  sama  dilakukan  untuk kelembekan tube.

## Steepest Ascent
Seletah  perhitungan  diatas,  kita tidak  mengetahui  sejauh  mana  harus bergerak. Sehingga akan dilakukan pencarian  mendekati  ke  titik  optimum menggunakan kelipatan pada model regresi yang  sudah  diketahui,  yakni  y ˆ 3.9222  –
0.125 x 1 – 0.175 x 2 koefisien  x  terbesar  terdapat  pada  x 1 sehingga :
Δx 2 = 1.0 Δx 1 = 0.125 / ( 0 . 1 175 . 0 ) = 0.71
Peningkatan natural variabel yang diperoleh adalah : Δξ 1 = Δx 1 (25) = 1 (25) = 25 °C Δξ 2 = Δx 2 (15) = 0.71 (15) = 10.65 detik

## Rancangan Percobaan Second First Order
Estimated Effects and Coefficients for Kelembek (coded units) Term         Effect      Coef     SE Coef       T      P
Constant              3.47500     0.03536   98.29  0.000 A          -0.15000  -0.07500     0.03536   -2.12  0.101 B          -0.05000  -0.02500     0.03536   -0.71  0.519
A*B         0.25000   0.12500     0.03536    3.54  0.024 Ct Pt                 0.32500     0.04743    6.85  0.002 Analysis of Variance for Kelembek (coded units)
Source                DF      Seq SS     Adj SS     Adj MS      F      P Main Effects           2     0.02500    0.02500   0.012500   2.50  0.198 2-Way Interactions     1     0.06250    0.06250   0.062500  12.50  0.024 Curvature              1     0.23472    0.23472   0.234722  46.94  0.002 Residual Error         4     0.02000    0.02000   0.005000 Pure Error           4     0.02000    0.02000   0.005000 Total                  8     0.34222
Dari  perhitungan  diketahui  bahwa faktor  A  dan  B  tidak  berpengaruh  secara signifikan dan teridentifikasi adanya
interaksi dan kelengkungan kurva. Teridentifikasi  adanya  kelengkunagn  kurva tersebut menunjukkan bahwa daerah
percobaan  sudah  mendekati  target,  maka metode percobaan yang lebih akurat seperti rancangan  orde  2  dapat  digunakan  untuk mendapatkan setting optimum yang tepat.

## Rancangan Percobaan Orde II
Karena sudah mendekati titik optimum maka  akan  dilanjutkan  dengan  tahapan perhitungan selanjutnya agar diperoleh titik optimum  sebenarnya  yang  sesuai  dengan target  yang  ingin  dicapai  yaitu  3.5  mm. Metode  rancangan  percobaan  orde  II  yang digunakan adalah Rotatable Central
Composite Design (CCD) dua level dan dua faktor,  dengan  α  =  1.414  dan  lima  titik tengah  sehingga  total  percobaan  sebanyak 13  data.  Dengan  menggunakan  bantuan software  Minitab  diperoleh  hasil  pengujian kelayakan  rancangan  percobaan  orde  II sebagai berikut :

## Fractional Factorial Fit: Kelembekan Tube versus A, B
Estimated Effects and Coefficients for Kelembek (coded units)
Term         Effect      Coef     SE Coef       T      P Constant              3.47500     0.03536   98.29  0.000 A          -0.15000  -0.07500     0.03536   -2.12  0.101 B          -0.05000  -0.02500     0.03536   -0.71  0.519 A*B         0.25000   0.12500     0.03536    3.54  0.024
Ct Pt                 0.32500     0.04743    6.85  0.002 Analysis of Variance for Kelembek (coded units)
Source                DF      Seq SS     Adj SS     Adj MS      F      P Main Effects           2     0.02500    0.02500   0.012500   2.50  0.198 2-Way Interactions     1     0.06250    0.06250   0.062500  12.50  0.024 Curvature              1     0.23472    0.23472   0.234722  46.94  0.002 Residual Error         4     0.02000    0.02000   0.005000 Pure Error           4     0.02000    0.02000   0.005000 Total                  8     0.34222
Sehingga  pers. Orde II nya  0.0125x 2 – 0.01875x 1 2 – 0.1125x 2 2 + 0.125 x 1 x 2

## Penentuan Setting Optimum
Setelah  kedua  uji  asumsi  model  terpenuhi, maka  model  regresi  orde  II  yang  telah diperoleh  pada  perhitungan  di  sub-bab sebelumnya  menjadi  valid.  Model  regresi orde  II  tersebut  yaitu  y ˆ 3.8  –  0.0552 x 1 –  0.0125x 2 –  0.1875x 1 2 –  0.1125x 2 2 + 0.125x 1 x 2 Implementasi
Setting optimum tersebut kemudian diimplementasi  dan  diperoleh  kapabilitas proses sebagai berikut.
3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 LSL USL Target Process Capability Analysis for Tinggi Nozzle USL Target LSL Mean Sample N StDev (Within) StDev (Overall) Cp CPU CPL Cpk Cpm Pp PPU PPL Ppk
PPM < LSL PPM > USL PPM Total
PPM < LSL PPM > USL PPM Total PPM < LSL PPM > USL PPM Total 4.50000 4.20000 3.90000 4.21837 135 0.0807685 0.0818529 1.24 1.16 1.31 1.16 1.19 1.22 1.15 1.30 1.15 0.00 0.00 0.00 40.44 244.35 284.79 50.22 290.13 340.34 Process Data Potential (Within) Capability Overall Capability Observed Performance Exp. "Within" Performance Exp. "Overall" Performance Within Overall 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 LSL USL Target Process Capability Analysis for Kelembekan tube USL Target LSL Mean Sample N StDev (Within) StDev (Overall) Cp CPU CPL Cpk Cpm Pp PPU PPL Ppk PPM < LSL PPM > USL PPM Total PPM < LSL PPM > USL PPM Total PPM < LSL PPM > USL PPM Total 4.00000 3.50000 3.00000 3.51333 135 0.135640 0.129418 1.23 1.20 1.26 1.20 1.28 1.29 1.25 1.32 1.25 0.00 0.00 0.00 77.00 166.66 243.66 36.47 84.81 121.28 Process Data Potential (Within) Capability Overall Capability Observed Performance Exp. "Within" Performance Exp. "Overall" Performance Within Overall
Cp implementasi Tinggi nozzle = 1.25
Cp implementasi Kelembekan Tube = 1.2
Gambar 6. Kapabilitas Proses Tinggi Nozzle dan Kelembekan Tube
Berdasarkan  hasil  pengolahan  data dapat  disimpulkan  Untuk  perancangan percobaan  pada  mesin  extruder  didapatkan setting  usulan  berdasarkan  persamaan regresi  perancangan  orde  I  sebagai  berikut pada Tabel 2.
Tabel 2. Setting usulan pada mesin extruder
Faktor Satuan Nilai faktor A Extrussion Speed mm/detik 90 B Extrussion Pressure ton 12.5 C Barrel Slug Heater °C 114.53
Sedangkan  untuk  perancangan  percobaan pada  mesin  Anneling  didapatkan  setting usulan  berdasarkan  persamaan  regresi perancangan  orde  II    sebagai  berikut  pada Tabel 3.
Tabel 3. Setting usulan pada mesin Anneling Faktor Satuan  Nilai faktor A Temperature °C 523 B  Lama Pemanasan sec 137 C Kelembaban % 30

## 4. KESIMPULAN
Setelah dilakukan implementasi terhadap setting usulan dapat dilihat bahwa nilai  kapabilitas  proses  untuk  variabel respon  tinggi  nozzle  meningkat  dari  0.769
menjadi  1.25,  dan  pada  variabel  respon kelembekan  tube  didapatkan  peningkatan kapabilitas  proses  dari  0.65  menjasi  1,2. Hal  ini  menunjukan  bahwa  dengan setting usulan yang  diperoleh  dari  perancangan percobaan  yang  telah  dilakukan  dapat meningkatkan  kemampuan  proses  dalam mencapai kualitas sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1] Ahmad A.M., dkk, 2002, Perancangan
Percobaan  :  Dengan  Aplikasi  SAS  dan
Minitab ,  Jilid  I,  Edisi  Kedua,  IPB
PRESS, Bogor.
[2] Box,  George  E.P.  1978. Statistics  For Experimenters  :  An  Introduction  to
Design,  Data  Analysis,  and  Model
Building. John  Wiley  &  Sons,  New York.
[3] Minitab  Inc,  2000, Minitab  Statistical Software  Release  13  User’s  Guide  2 ,
Minitab Inc, USA. [4] Montgomery, Douglas C., 2001,
Design  and  Analysis  Of  Experiments , 5 th ed, John Wiley & Sons, Canada.
[5] Montgomery, Douglas C., 2001, Introduction  to  Statistical  Quality Control ,  4 th ed,  John  Wiley  &  Sons,
New York.
[6] Sudjana,  1980, Disain  dan  Analisis Eksperimen , Penerbit Tarsito, Bandung.