## RANCANG BANGUN SIMULATOR SISTEM PENGEPAKAN PRODUK BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL
D. L. Zariatin * , E. H. O. Tambunan, A. Suwandi Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Pancasila
* Email: dedeliazariatin@univpancasila.ac.id

## ABSTRAK
Otomasi adalah teknologi  yang terkait dengan aplikasi mesin, elektronik,  sistem control dan komputer  untuk  dapat  mengoperasikan  dan  mengendalikan  proses  produksi.  Pada penerapannya,  otomasi  digunakan  untuk  mengurangi  waktu  proses  manufaktur,  kesalahan akibat  operator  dan  penyimpanan.  Salah  satu  bagian  dari  proses  produksi  adalah  proses pengepakan yang merupakan rangkaian proses agar produk tersimpan dalam sebuah kemasan. Tulisan  ini  membahas  rancang  bangun  simulator  sistem  pengepakan  produk  pada  jalur produksi.  Metode  perancangan  yang  digunakan  dalam  rancang  bangun  ini  adalah  metode French .  Perbandingan  hasil  waktu  desain  proses  dan  aktual  proses,  yaitu:  16,69  detik  dan 18,01  detik.  Terdapat  perbedaan  waktu  sebesar  1,32  detik  antara  waktu  desain  proses  dan waktu aktual proses. Perbedaan waktu tersebut dibandingkan terhadap delay yang ditetapkan pada program PLC, yaitu sebesar 1,5 detik. Tingkat keakurasian delay pada program sebesar 88% dan masih dalam kategori baik, sehingga bisa diaplikasikan pada simulator pengepakan ini.
Kata kunci : PLC , Pengepakan, Otomasi, Simulator
1. PENDAHULUAN
Perkembangan ilmu teknologi dan informasi  yang  semakin  pesat  pada  saat  ini menyebabkan  beberapa  industri  menerapkan sistem  otomasi.  Salah  satu  aplikasi  dari otomasi adalah otomasi pada proses produksi industry  manufaktur.  Ada  beberapa  alasan untuk penerapan otomasi, diantaranya adalah meningkatkan produktivitas, keamanan, serta kualitas produk [1].
Otomasi yang akan dibuat pada penelitian ini adalah rancang bangun simulator pengepakan  dalam  jalur  produksi.  Proses otomasi pengepakan seperti ini sudah banyak dibuat  dan  dirancang  sebelumya.  Beberapa contoh dari sistem otomasi yang sudah dibuat antara  lain  simulasi  pengelompokan  barang berdasarkan  tinggi  produk  yang  berbeda- beda.  Otomasi  pada  rancang  bangun  ini menggunakan  sistem  pneumatik  sebagai
sumber  angin,  layar  sentuh  sebagai  media input dan Programmable  Logic  Control (PLC) sebagai  media  proses  kontrol  [2]. Sistem  otomasi  lainnya,  yaitu:  rancang bangun  sistem  otomasi  pengepakan  pada jalur  produksi  yang  dibuat  menggunakan konveyor  sebagai  penghantar  produk  dari satu jalur ke jalur yang lain dan PLC sebagai media  kontrol  [1].  Dan  sistem  yang  terakhir adalah  otomasi  pembuatan  rancang  bangun simulasi  proses  pengepakan  botol  secara otomatis dengan menggunakan kontrol elektro  pneumatik  dan  PLC  dengan  bantuan solenoid  sebagai  aktuator  dari  proses pengepakan tersebut [3].
Berdasarkan penelitian sebelumnya, dalam rancangan otomasi pengepakan produk  diklasifikasikan  menurut  ketinggian dan  perhitungan  jumlah  produk.  Proses kerjanya  adalah produk  akan dibagi  menurut
ketinggian  dimensinya.  Selanjutnya  produk akan  dimasukkan  secara  manual  dan  akan dibawa oleh konveyor dari satu jalur ke jalur berikutnya.  Produk  dengan  ketinggian  diatas 18,3  mm  akan  ditolak  oleh solenoid atau dengan  kata  lain  akan  diangap  sebagai barang reject ,  sedangkan  produk  dengan ketinggian  yang  sudah  disesuaikan  dengan desain, yaitu: antara 13 mm – 18,3 mm akan terus  dibawa  oleh  konveyor.  Produk  yang dibawa oleh konveyor tersebut akan dihitung oleh counter sesuai  dengan  jumlah  produk yang telah didesain untuk dimasukkan dalam kotak  kemasan.  Selanjutnya  setelah  jumlah produk  sudah  dihitung  sesuai  dengan  desain yang  telah  ditentukan  dan  berada  di  dalam kotak  kemasan,  maka  konveyor  pada  jalur lainnya  akan  membawa  produk  ke  tujuan akhir dari proses pengepakan ini.

## 2. METODE PERANCANGAN
Metode  perancangan  pada  penelitian  ini seperti  dapat  dilihat  pada  Gambar  1  yaitu menggunakan  metode  perancangan French . Pemilihan metode French dikarenakan metode  ini  dinilai  mampu  mengakomodir kebutuhan data secara lebih mudah.
Gambar 1. Metode Perancangan French [4]
Dari hasil kuisioner yang telah ditanyakan kepada  30  responden,  maka  data  hasil kuisioner  tersebut  akan  dianalisa  seperti dapat  dilihat  pada  Tabel  1.  Data  tabel  yang akan dibuat akan dihitung sehingga mendapatkan hasil yang paling besar diantara setiap kategori dan sub kategori.
Hasil data menunjukkan bahwa konsumen menginginkan  simulator  pengepakan  dengan kinerja,  desain,  dan  kemudahan  yang  baik. Kategori  kinerja  memiliki  nilai  18,71%, desain memiliki nilai 17,79%, dan kemudahan  memiliki  nilai  19,10%  seperti dapat dilihat pada Gambar 3.
Tabel 1. Analisis Hasil Kuisioner
Mulai Identifikasi Kebutuhan Analisa dan Pernyataan Masalah Selesai Perancangan Konsep Pemberian Bentuk Pada Desain Sesuai dengan Desain? Sesuai Kekuatan Material? A A B Ya Tidak B Analisis Kekuatan Rangka Analisis Peforma Tidak Ya Gambar Kerja Detail Desain Desain Terpilih Prototipe
Gambar 2. Grafik Data Kuisioner Berdasarkan Kategori
Gambar 3. Grafik Data Kuisioner Berdasarkan Sub Kategori Analisis  yang  dilakukan  berdasarkan  data kuisioner  menunjukkan  bahwa  konsumen menginginkan  simulator  pengepakan  dengan kinerja yang baik, desain yang kuat, dan juga kemudahan dalam pengoperasian dan perawatan simulator pengepakan.
Berdasarkan hasil tersebut, maka perancangan  akan  difokuskan  pada  tiga  hal tersebut, yaitu:
a. Kinerja  meliputi  produk  yang  yang dikemas sesuai dengan kriteria (PS) yang diinginkan  dan  juga  akurasi  waktu pengepakan sesuai (AS).
b. Desain yang  akan  dibuat  dengan menggunakan  rangka  yang  kuat  dan tahan terhadap lingkungan (RA).
c. Kemudahan  meliputi  kemudahan  dalam perawatan  simulator  (KPR),  kemudahan dalam  pengontrolan  sitem  simulator (KPO)  sehingga  dapat  digunakan  oleh
banyak orang dan juga kemudahan untuk mendapatkan komponen untuk
pembuatan
simulator
pengepakan (KMK).
Pada  industri  pengepakan  banyak  macam konstruksi  yang  bisa  dipilih  dan  dirancang agar bisa berfungsi  sesuai  dengan kebutuhan produksi.  Dengan  banyaknya  jenis  dari media  transfer  itu  dapat  dipilih  konstruksi yang paling mudah dan  paling efisien secara biaya  maupun  waktu  pengerjaannya.  Untuk media  kontrol  dapat  menggunakan PLC sebagai  kontroler  yang  mudah  digunakan. Namun  memiliki  kelemahan  dari  sisi  biaya atau  harga  yang  mahal.  Pilihan  lain  yaitu dengan  menggunakan microcontroller yang sulit  dalam  pengontrolan  dan  operator  harus mempunyai kemampuan khusus dalam pengontrolannya. Pada tabel 2 akan ditampilkan  beberapa  macam  pilihan  solusi yang  bisa  digunakan  untuk  simulator pengepakan ini.
Tabel 2. Kombinasi Solusi Perancangan Otomasi Simulator Pengepakan
Dengan  adanya  kombinasi  prinsip  solusi perancangan  otomasi  simulator  pengepakan pada  Tabel  2  di  atas,  maka  selanjutnya  akan dipilih  kombinasi  yang  terbaik  untuk didesain  dan  dibuat  menjadi  simulator pengepakan.
Dapat  dilihat  dalam  Gambar  4,  terdapat dua  buah  motor,  empat  buah  sensor,  dua buah  lampu,    satu  buah  solenoid,  satu  buah rejector plat , satu  buah  kotak rejector ,    satu buah kotak kemasan, dan dua buah konveyor.
Gambar 4. Desain Terpilih dari Konstruksi otomasi simulator pengepakan

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Konstruksi Konveyor
Berikut akan ditampilkan gambar dan juga penjelasan mengenai fungsidari setiap komponen  penyusun  yang  ada  dalam konveyor input dan konveyor pengepakan:
a. Konveyor Input
Dapat  dilihat  dari  Gambar  5  dan  6, bahwa  konveyor input terdiri  dari beberapa komponen yaitu:
1) Sensor pertama  Berfungsi sebagai  pendeteksi  produk  yang sesuai  dengan  spesifikasi  desain, apabila  tidak  ada  produk  yang terdeteksi  oleh  sensor  ini  selama  20 detik,  maka  sistem  akan  mati dengan otomatis.
2) Sensor  kedua  Berfungsi  sebagai pendeteksi produk yang tidak sesuai dengan  desain.  Apabila  sensor  ini aktif, maka sensor ini akan memerintahkan solenoid untuk
menolak  produk  tersebut  untuk selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam kotak rejector .
Gambar 5. Konveyor input tampak depan
Gambar 6. Konveyor input tampak belakang
3) Solenoid  Berfungsi  sebagai penolak produk yang tidak diinginkan, solenoid berfungsi apabila  ada  produk  yang  terdeteksi oleh sensor dua.
4) Sensor  ketiga  Berfungsi  sebagai penghitung  produk  yang  sudah masuk ke dalam konveyor pengepakan.  Apabila  produk  sudah dihitung  sebanyak  lima  kali  maka konveyor input akan  mati  dalam waktu  1,5  detik  dan  selanjutnya konveyor pengepakan akan hidup.
5) Motor DC  Berfungsi  sebagai pengerak dari konveyor Input .
6) Kotak reject  Befungsi  sebagai penampung  produk-produk  yang ditolak oleh sistem.
7) Rejector  Berfungsi sebagai
aktuator dari solenoid untuk menolak  produk  yang  tidak  sesuai dengan spesifikasi desain.
8) Konveyor  Berfungsi  sebagai media  perpindahan  produk  yang digerakkan oleh motor DC.
9) Lampu  Berfungsi sebagai sumber cahaya  yang  akan  digunakan  oleh sensor  sebagai  media  pendeteksi produk.
10) Tombol start  Berfungsi  sebagai tombol untuk menjalankan konveyor dan memulai simulasi.
11) Tombol stop  Befungsi  sebagai tombol untuk mematikan sistem dan mengakhiri  simulasi.  Tombol  ini bisa  juga  digunakan  dalam  keadaan darurat.  Caranya  adalah  apabila listrik  mati  sementara,  maka  tekan tombol stop selama  3  detik.  Maka produk  dalam  kotak  kemasan  akan dipindahkan sampai ke tujuan akhir.
12) Lampu  sistem ready  Berfungsi sebagai  tanda  kalo  sumber  listrk sudah masuk didalam sistem dengan ditekannya saklar ke posisi hidup .
13) Lampu  simulator on  Berfungsi apabila  tombol start ditekan  dan konveyor input mulai berjalan.
14) Saklar  Berfungsi untuk menyatakan  bahwa  sumber  listrik sudah hidup atau mati.
15) Sekering  Berfungsi  sebagai pengaman  sistem  apabila  terjadi lonjakan arus yang berlebihan.
16) Power  Supply  Input  Berfungsi sebgai tempat konektor antara power supply adapter dengan sistem.
17) Kabel  serial  konveyor input 
Berfungsi  sebagai  konektor  antara konveyor input dan konveyor
pengepakan  yang  terdapat  pada konveyor input .
18) PLC  Berfungsi  sebagai  media kontrol  yang  akan  digunakan  untuk mengontrol  semua  kerja  sistem  dari simulator pengepakan ini. PLC yang digunakan  adalah PLC OMRON CPM1A  dengan  IO  20.  Untuk  lebih jelasnya akan dijelaskan pada bagian lampiran.
19) Buzzer  Berfungsi  sebagai  media suara  untuk  memberi  tahu  sistem bahwa  produk  sudah  cukup  untuk dikemas  atau  juga  untuk  memberi tahu bahwa proses sudah selesai.
20) Peripheral  Berfungsi  sebegai media  penghubung  antara  PLC  dan juga Personal  Computer  (PC) / Laptop.  Untuk  lebih  jelasnya  akan dilampirkan pada lampiran.
21) Rangkaian supply dan  Sensor  Berfungsi  sebagai  sumber  supply untuk PLC dan sensor.
b. Konveyor Pengepakan
Dapat  dilihat  dari  Gambar  7,  bahwa konveyor pengepakan terdiri dari beberapa komponen, yaitu:
1) Motor DC  Berfungsi  sebagai pengerak dari konveyor input.
2) Konveyor  Berfungsi  sebagai media  perpindahan  produk  yang digerakkan oleh motor DC .
3) Sensor  4  Berfungsi  sebagai pendeteksi produk yang telah sampai pada proses akhir simulasi.
4) Lampu  Berfungsi sebagai sumber cahaya  yang  akan  digunakan  oleh sensor  sebgai  media  pendeteksi produk.
5) Kabel  serial  Berfungsi  sebagai konektor  antara  konveyor input dan konveyor  pengepakan  yang  terdapat pada konveyor pengepakan
Gambar 7. Konveyor pengepakan

## Diagram Alir Proses Kerja Simulator
Proses  kerja  simulator  ini  secara  umum dimulai  pada  saat  tombol start dimulai  dan menghidupkan  konveyor input .  Produk  akan masuk  hingga counter menghitung  jumlah yang sesuai. Selanjutnya produk akan dibawa oleh  konveyor  pengepakan  ke  tujuan  akhir dari  simulator  pengepakan  ini  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 8.
Dari  diagram  alir  pada  Gambar  8  dapat dilihat  juga  bahwa  terdapat  dua  C ase  of Emergency  (CoE), yaitu:  apabila  terdapat gangguan pada sistem. CoE digunakan untuk pencegahan  mengenai  hal-hal  khusus  yang mungkin  akan  menjadi  penghambat  atau merusak  sistem  yang  sudah  dibuat  didalam sistem simulator pengepakan ini.

## Gambar 8. Diagram alir simulator
Dari  hasil  pengujian  performa  di  atas, yaitu pengujian kecepatan konveyor dan juga waktu  proses  simulator  pengepakan,  maka hasil  yang  telah  dihitung  dan  diukur ditampilkan pada Tabel 3. Dapat dilihat pada Tabel  3,  bahwa  dengan  adanya  produk  yang ditolak  oleh  sistem  dikarenakan  tidak  sesuai dengan  spesifikasi  maka  waktu  proses simulasi  akan  semakin  lama.  Hal  itu disebabkan karena terjadinya proses penurunan  kecepatan  konveyor,  dimana kecepatan  konveyor input berkurang  yang awalnya  9.0  rpm  menjadi  4,9  rpm  seperti yang bias dilihat pada pembahasan kecepatan konveyor.  Hal  ini  mengakibatkan  proses perpindahan  produk  dari  awal  hingga  ke kotak  kemasan  bertambah  lama.  Dan  juga dikarenakan rejector terlebih  dahulu  akan memasukkan  produk  tidak  sesuai  dengan
Mulai Simulasi PLC Status “RUN” Komunikasi PLC dan PC / Laptop Tidak Tekan Tombol “Start” Masukkan Produk Di Konveyor Input Produk Rendah Produk dalam kotak = 5 pcs Produk Dalam Kotak Packing Dibawa oleh Koveyor Pengepakan Produk sampai Ya Masuk Ke Kotak Reject Tekan Tombol Stop 3 Detik Hidupkan Saklar Listrik Mati Sementara Produk Ada Sistem Mati Simulasi Selesai Produk Tidak Ya Tidak Ya Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak
spesifikasi  desain  ke  kotak rejector terlebih dahulu  sebelum  produk  yang  lainnya  bisa dibawa  dan  dimasukkan  kedalam  kotak kemasan.
Apabila  dibandingkan  perhitungan  antara waktu  konveyor  dari  awal  produk  masuk hingga  sampai  ke  tujuan  akhir  terhadap waktu  aktual,  diketahui  terjadi  perbedaan sebesar  1,32  detik.  Waktu  yang  ditetapkan pada  desain  proses  adalah  16,69  detik, sedangkan    waktu  aktual  yang  terjadi  adalah 18.01  detik.  Hal  ini  disebabkan  karena adanya delay waktu  sebesar  1,5  detik  yang dibuat  pada  program  PLC. Delay ini  aktif pada  saat  produk  sudah  dihitung  sebanyak lima  kali  oleh  sensor  ketiga. Delay ini berfungsi  agar  apabila  saat  sensor  sudah menghitung  produk  sebanyak  lima  kali, konveyor  pengepakan  tidak  langsung  hidup dan  membawa  empat  buah  produk  yang sudah  ada  pada  kotak  kemasan.  Melainkan akan  menunggu  selama  1,5  detik,  agar produk  yang  masih  berjalan  pada  konveyor input bisa  masuk  kedalam  kotak  kemasan dan selajutnya semua produk bisa sama-sama dibawa ke tujuan  akhir  dari proses  simulator pengepakan ini.
Delay yang terdapat pada PLC adalah 1,5 detik sedangkan perbedaan waktu antara total simulasi  dan  perhitungan  manual  konveyor adalah  1,32  detik.  Nilai  tersebut  sangat berdekatan, sehingga dapat disimpulan bahwa delay yang  dibuat  pada  simulator pengepakan berfungsi dengan baik.
Tabel 3. Performa Simulator Pengepakan

## 4. KESIMPULAN
Perbandingan  hasil  waktu  desain  proses dan  aktual  proses  memiliki  keakuratan  yang tinggi.  Waktu  pada  desain  proses  adalah 16,69  detik  dan  waktu  pada  aktual  proses 18,01  detik.  Terdapat  perbedaan  waktu sebesar 1,32 detik antara waktu desain proses dan  waktu  aktual  proses.  Perbedaan  waktu tersebut  didapat  dari delay yang  dibuat  pada program PLC sebesar  1,5  detik.  Perhitungan delay memiliki  tingkat  keakurasian  yang besar  yaitu  88%.  Sehingga  bisa  disimpulkan program PLC dan delay yang dibuat berhasil untuk diaplikasikan pada simulator pengepakan ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Caniago, E. R., 2010, Sistem
Pengontrolan Mesin Case Packer (Mesin
Pengisi  Krat)  Dengan  Menggunakan PLC Tipe  Siemens  S7  –  200.  Fakultas Teknik  Universitas  Sumatera  Utara, Medan,
http://repository.usu.ac.id/bitstream/1234
56789/18448/7/Cover.pdf.
No Parameter Pengujian Satuan Hasil Performa Pengujian 1 Kec. Konveyor input tanpa beban solenoid rpm 9.0 2 Kec. Konveyor input dengan beban solenoid rpm 4.9 3 Kec. Konveyor pengepakan rpm 8.7
4
Waktu percobaan konveyor input detik 2.6 5 Waktu percobaan konveyor pengepakan detik 1.69 6 Waktu percobaan rejector solenoid detik 3.63
7 Waktu total proses tanpa barang reject detik 18.01 8 Waktu total proses dengan 1 barang reject detik 21.64
9 Waktu total proses dengan 2 barang reject detik 25.27 10 Waktu total proses dengan 3 barang reject detik 28.9 11 Waktu total proses dengan 4 barang reject detik 32.53 12 Waktu total proses dengan 5 barang reject detik 36.16
[2]. Paulus,  Jimmy.,  2011,  Rancang  Bangun
Sistem  Otomasi  Produksi  Lini Counter
Dan Packaging Berbasis PLC ( Programable Logic Controller ). Universitas Diponegoro, Semarang,
http://eprints.undip.ac.id/33214/
[3]. Prabowo, Teddy., 2012, Simulasi Pengepakan  Botol  Secara  Otomatis dengan  Kendali  Elektro  Pneumatik  dan PLC. Universitas Diponegoro.
Semarang, https://core.ac.uk/download
/pdf/11737 038.pdf.
[4]. French,  Michael  J.  1999,Conceptual Design for Engineer. Springer. London.