## OPTIMASI WAKTU SIKLUS PRODUKSI KEMASAN PRODUK 50 ML

## PADA PROSES BLOW MOULDING DENGAN METODE RESPON PERMUKAAN
M. Kahlil Gibran 1 , FX Kristianta 2
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jln. Kalimantan 37, Jember 68121 Email: muhammadkahlilg@gmail.com

## ABSTRACT
50 ml bottle is being processed by blow molding. There are many parameters that influence cycle time during  production; This  study  aims  to  determine  the  influence  of  process  variables,  ie  blowing  time, blowing pressure and stop time of the response variable, namely the cycle time, the net and volume. In addition, to get the value for the optimization of the production cycle time 50 ml bottle while maintaining the value of quality in the bottle, ie the net value and volume. Each parameter is determined three chosen level. Middle level is taken from standard setting of machining which is being used by industry. Top and bottom level is randomized. Three stopping time are 0.5, 1.0, and 1.5 second. Blowing time are 8, 9 and 10 second. Where as, blowing pressures 5, 5.75 and 6.5 bar. Combination of among levels is based on Box  Behnken  design.  Those  three  parameters  are  called  variable  process.  In  the  other  hand,  variable responses are cycle time, netto and volume. Each combination is replicated 3 times and then averaged. The data then is processed by using Minitab version 16th. Square regression of the model for cycle time is Ŷ CT = 13,5300 – 0,0412 X 1 + 0,8000 X 2 + 0,1812 X 3 + 0,0238 X 12 – 0,2087 X 22 –0,0412 X 32 – 0,1150 X 1 X 2 –  0,0175  X 1 X 3 +   0,0350  X 2 X 3 .  Where  X 1 is  blowing  pressure,  X 2 is  blowing  time  and  X 3 is  stop time.The model developed then tested by residual assumption. Second stage of model testing lack of fit test.  Optimization  of  both  values,  cycle  time,  netto  and  volume  are  searched  by  Response  Surface Method.  By  the  method  it  is  found  that  the  optimum  condition  of  cycle  time  is  12.60  seconds,  netto  is 13.34  grams,  volume  is  89.87  ml  The  optimum  condition  is  achieved  when  stop  time  is  1.5  second, blowing time 8 second and blowing pressure 5.34254 bars.
Keywords: Cycle time, Netto, Volume and Response surface method

## PENDAHULUAN
Seiring  perkembangan  zaman  kebutuhan  akan plastik  di  Indonesia  semakin   meningkat.  Hal  ini dapat  dilihat  dengan  meningkatnya  permintaan produk  plastik  di  Indonesia  sekitar  4,6  juta  ton  per tahun  dengan  pertumbuhan  rata-rata  5%  per  tahun, dimana  porsi  terbesar  (40%)  adalah  untuk  plastik kemasan [1].
Hal  tersebut  mengakibatkan  industri  plastik  di Indonesia  harus  mampu  meningkatkan  produksinya, baik dalam hal kuantitas maupun kualitas produksinya.  Untuk  meningkatakan  produksinya, industri kemasan plastik harus mampu mengoptimalakan  waktu  siklus  pada  setiap  proses produksinya,  dimana  waktu  silkus  merupakan  waktu yang  dibutuhkan  sebuah  mesin  untuk  menghasilkan satu  produk.  Permasalahan  lain  yang  muncul  adalah industri kemasan plastik dituntut untuk meningkatkan  kuantitas  produksi  namun  di  lain  sisi industri ini harus memperhatikan kualitas produknya sehingga  mampu  bersaing  dengan  industri  kemasan plastik  lainnya  dan  tidak  mengalami  kerugian  dalam produksinya.
Terdapat penelitian sebelumnya tentang optimasi  siklus  waktu  proses  pembuatan  kemasan
plastik  pada  proses  blow  molding  antara  lain Optimasi Waktu Siklus Pembuatan Kemasan Produk Chamomile  120  Ml  Pada  Proses  Blow  Molding. Adapun  metode  yang  digunakan  adalah  metode surface  respon ,  dengan  parameter  yang  sama  yaitu stop time, blowing time, dan blowing preassure. hasil penelitian  diperoleh  keadaan  optimum  pada  kondisi blowing  pressure sebesar  5,1  bar; blowing  time sebesar  11,35  detik;  dan stop  time 0,1  detik.  Pada keadaan ini produksi dapat naik sebesar 10,8 %. Dari keadaan  optimum  tersebut netto yang  dihasilkan sesuai  dengan  standar  yaitu  19,19  gram  dan cycle time yangn dihasilkan yaitu 20,5 detik [2] .
Mesin  SMC1500DST  merupakan  salah  satu mesin extrusion blow molding yang digunakan untuk memproduksi kemasan plastik. Mesin SMC 1500DST digunakan oleh salah satu indutri kemasan untuk  memmproduksi  produk  botol  50ml.  Proses produksi botol 50 ml ini  membutuhkan  waktu siklus selama  ±  15  detik  sehingga  kapasitas  produksinya sebesar  2880  botol  per  shift.  Hal  tersebut  dinilai masih  kurang  karena  dalam  produksinya  masih ditemukan  produk  reject  dan  kapasitas  produksinya masih  kurang  memenuhi  kapasitas  yang  diinginkan. Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut  dibutuhkan
optimasi  pada  waktu  siklus  produksi  botol  50  ml namun  harus  memperhatikan  kualitas  produknya, dalam hal ini adalah netto dan volume botol.
Metode  respon  permukaan  merupakan  metode mamtematis  dan  statistis  untuk  memodelkan  dan menganalisi masalah dimana tingkat respon dipengaruhi  beberapa  variable  dengan  tujuan  untuk mengoptimalkan  respon  tersebut.  Sehingga  dengan metode  ini  dapat  mempermudah  mendapatkan  nilai optimal  dari  masing  masing  parameter  yang berpengaruh  dalam  proses  produksi  produk  tersebut dengan proses blow moulding. [3]
Berdasarkan penelitian sebelumnya yang dilakukan  di  PT.  Rexam  Packaging  Indonesia, terdapat  pengaruh  yang  signifikan  dari  parameter blowing  time,  blowing  pressure dan stop  time terhadap  waktu  siklus  produksi  dan  kualitas  produk berupa nilai diameter snap botol. Untuk mendapatkan waktu siklus ( cycle time ) yang optimal pada  pembuatan  produk  DK  8521  B  yaitu  sebesar 11,9237  detik  dibutuhkan  parameter blowing pressure sebesar 7 bar, blowing time sebesar 7,52192 detik dan stop time sebesar 0,158796 detik. [4]
Dari  permasalahan  di  atas  perlu  dilakukan penelitian  sehingga  hasil  akhir  yang  diharapkan nantinya  dapat  memperoleh  nilai  optimasi  untuk waktu  siklus  produksi  botol  50  ml  dengan  tetap menjaga  nilai  kualitas  pada  botol,  yaitu  nilai  netto dan volume pada mesin SMC1500DST ini.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode  respon permukaan dengan desain eksperimental box behken. Pengolahan  data  penelitian  menggunakan software minitab  16  untuk  menghasilkn  respon  yang  optimal yaitu cycle  time yang  kecil  dengan  nilai netto dan volume yang  sesuai  dengan  spesifikasi  yang diinginkan oleh perusahaan.
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah High  Density  Polyetilene (HDPE)  dengan komposisi  70  %  bijih  plastik  murni,  30  %  plastik afval atau regrain (sisa  pembentukan  produk  yang tidak  ikut  dalam  konstruksi  dasar  produk  yang kemudian  digiling  dan  diolah  kembali  sebagai campuran material murni). Adapun spesifikasi bahan plastik  HDPE  ( High  Density  Polyethtlene )  adalah sebagai berikut: a. Temperatur leleh mencapai 300 °C. b. Massa jenis 0,941-0,965 g/cm 3. c. Kristalinitas 85-95 %. d. Kekuatan tarik 245-335 kgf/cm 2 . e. Kekuatan impak 17-13 Kgf.cm/cm 2 .
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin blow  molding tipe  SMC  1500  DST  yang memproduksi  produk  150ml  mempunyai  spesifikasi sebagai berikut:
 ·Merk : SMC1500DST
 ·Jumlah cavity/mold : 2
 ·Diameter Screw : 100 mm
 ·Kecepatan Screw : 11 - 75 rpm
 · Extruding Heating : 3 zones  · Transer Stroke : 700 mm
 · Dry Cycle : 3,6 detik
Stop  watch untuk  mengukur  kecepatan  waktu  siklus produksi  pada  mesin  SMC  1500  DST  dan  neraca analitis  untuk  menimbang  berat  produk  atau netto produk botol 150 ml.
Variabel  proses  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah blowing pressure, blowing time dan stop time sedangkan  variabel respon untuk  penelitian  ini adalah cycle  time,  netto dan volume seperti  pada Tabel 1 .
Tabel 1. Nilai Variabel Proses Faktor Level Bawah Level Menengah Level Atas Kode -1 0 +1 Blowing Pressure 5 bar 6 bar 7 bar Blowing Time 12 detik 12,5 detik 13 detik Stop Time 0,5 detik 1 detik 1,5 detik

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Data Percobaan
Variabel  proses  pada  percobaan  ini  adalah blowing pressure , blowing  time ,  dan stop  time .  Ketiga variabel  proses  tersebut  mempunyai  pengaruh terhadap cycle  time,  netto dan volume botol  50  ml. Untuk  membuktikan  bahwa  variabel  tersebut berpengaruh  terhadap cycle  time,  netto dan volume maka dilakukan percobaan, dari hasil percobaan yang dilakukan  didapatkan  data  hasil  percobaan.  Data hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data Hasil Percobaan

## Pembahasan
Pembentukan Model untuk Cycle Time Pengolahan data menggunakan minitab menghasilkan  sebuah  nilai  koefisien  penduga.  Nilai koefisien penduga tersebut kemudian dimasukkan ke dalam  persamaan  penduga  untuk  model  orde  kedua. Nilai  koefisien  penduga  model  regresi  cycle  time dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Koefisien Penduga Cycle Time
Tabel  3  menunjukkan  hasil  taksiran  parameter model  untuk  cycle  time.  Berdasarkan  tabel  3 kemudian  dibuat  model  persamaan  cycle  time penduga  model  orde  kedua.  Persamaan  penduga untuk model orde kedua adalah:
Y = b 0 + b 1 X 1 + b 2 X 2 + b 3 X 3 + b 11 X 1 2 + b 22 X 2 2 + b 33 X 3 2 + b 12 X 1 X 2 + b 13 X 1 X 3 + b 23 X 2 X 3
Dimana: X i = variabel bebas, i = 1,2,3,.......,k b 0 = konstanta b i = koefisien parameter model, i = 1,2,3,......,k
Dari  persamaan  di  atas  dihasilkan  model  persamaan cycle  time berdasarkan  Tabel  3  adalah  sebagai berikut:
ŶCT = 13,5300 – 0,0412 X 1 + 0,8000 X 2 + 0,1812 X 3 + 0,0238 X 1 2 – 0,2087 X 2 2 – 0,0412 X 3 2
Dimana: Ŷ CT = taksiran cycle time X 1 =variabel blowing pressure X 2 = variabel blowing time X 3 = variabel stop time X 1 2 = variabel kuadratik blowing pressure X 2 2 = variabel kuadratik blowing time
Untuk  memeriksa  kesesuaian  model,  Tabel  4 menunjukan bahwa F hitung lack of fit adalah 3,42 yang berarti  lebih  kecil  dari  F tabel, yaitu  19,16  .  Dengan demikian  dapat  disimpulkan  bahwa  model  tidak mengandung  lack  of  fit  atau  model  yang  diperoleh telah sesuai
Tabel 4. ANOVA untuk Cycle Time

## Pembentukan Model untuk Netto
Pengolahan data menggunakan minitab menghasilkan  sebuah  nilai  koefisien  penduga.  Nilai koefisien penduga tersebut kemudian dimasukkan ke dalam  persamaan  penduga  untuk  model  orde  kedua. Nilai  koefisien  penduga  model  regresi  netto  dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Koefisien Penduga Netto
Tabel  5  menunjukkan  hasil  taksiran  parameter model  untuk  cycle  time.  Berdasarkan  Tabel  5 kemudian  dibuat  model  persamaan  netto  penduga model  orde  kedua.  Persamaan  penduga  untuk  model orde kedua adalah:
Y = b 0 + b 1 X 1 + b 2 X 2 + b 3 X 3 + b 11 X 1 2 + b 22 X 2 2 + b 33 X 3 2 + b 12 X 1 X 2 + b 13 X 1 X 3 + b 23 X 2 X 3
Dimana: X i = variabel bebas, i = 1,2,3,.......,k b 0 = konstanta b i = koefisien parameter model, i = 1,2,3,......,k
Dari persamaan di atas dihasilkan model persamaan netto berdasarkan Tabel 5 adalah sebagai berikut:
Ŷ netto = 13,1500 – 0,1500 X 1 - 0,1925 X 2 - 0,0050 X 3 – 0,1250 X 12 – 0,0000 X 22 + 0,0000 X 32 + 0,0500 X 1 X 2 – 0,0250 X 1 X 3 + 0,0800 X 2 X 3
Dimana: Ŷ ne tto = Netto X 1 =variabel blowing pressure X 2 = variabel blowing time X 3 = variabel stop time X 1 2 = variabel kuadratik blowing pressure X 2 2 = variabel kuadratik blowing time
Untuk  memeriksa  kesesuaian  model, Tabel 6. menunjukan bahwa F hitung lack of fit adalah 0,07 yang berarti  lebih  kecil  dari  F tabel, yaitu  19,16.  Dengan demikian  dapat  disimpulkan  bahwa  model  tidak mengandung  lack  of  fit  atau  model  yang  diperoleh telah sesuai
Tabel 6. ANOVA untuk Netto

## Pembentukan Model untuk Volume
Pengolahan data menggunakan minitab menghasilkan  sebuah  nilai  koefisien  penduga.  Nilai koefisien penduga tersebut kemudian dimasukkan ke dalam  persamaan  penduga  untuk  model  orde  kedua. Nilai  koefisien  penduga  model  regresi  volume  dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 7. Koefisien Penduga Volume
Tabel 7 menunjukkan hasil taksiran parameter model untuk cycle time. Berdasarkan Tabel 7 di atas kemudian  dibuat  model  persamaan  volume  penduga model  orde  kedua.  Persamaan  penduga  untuk  model orde kedua adalah:
Y = b 0 + b 1 X 1 + b 2 X 2 + b 3 X 3 + b 11 X 1 2 + b 22 X 2 2 + b 33 X 3 2 + b 12 X 1 X 2 + b 13 X 1 X 3 + b 23 X 2 X 3 Dimana: X i = variabel bebas, i = 1,2,3,.......,k
b 0 = konstanta b i = koefisien parameter model, i = 1,2,3,......,k
Dari persamaan di atas dihasilkan model persamaan volume berdasarkan Tabel 7 adalah sebagai berikut:
Ŷ volume = 89,8867 + 0,4575 X 1 + 0,3338 X 2 + 0,0438 X 3 + 0,1367 X 12 – 0,4458 X 22 + 0,1392 X 32 + 0,0825
X 1 X 2 – 0,0025 X 1 X 3 – 0,7500 X 2 X 3
Dimana: Ŷ vo lum e = Volume X 1 =variabel blowing pressure X 2 = variabel blowing time X 3 = variabel stop time X 1 2 = variabel kuadratik blowing pressure X 2 2 = variabel kuadratik blowing time
Untuk  memeriksa  kesesuaian  model,  Tabel  8 menunjukan bahwa F hitung lack of fit adalah 2,63 yang berarti  lebih  kecil  dari  F tabel, yaitu  19,16.  Dengan demikian  dapat  disimpulkan  bahwa  model  tidak mengandung  lack  of  fit  atau  model  yang  diperoleh telah sesuai
Tabel 8. ANOVA untuk Volume

## Optimasi Respon
Untuk  mencari  kombinasi level-level  variabel proses  yang  dapat  menghasilkan  respon  yang optimum  (target,  minimum,  dan  maksimum)  maka digunakan  metode  permukaan  respon  dengan pendekatan  fungsi desirability ,  karena  fungsi desirability merupakan sebuah fungsi yang diperoleh dengan  menggabungkan  beberapa  persamaan  model
sehingga  diperoleh  nilai  respon  yang  diinginkan, Pendekatan  fungsi desirability ini  digunakan  untuk mencari  nilai  kombinasi  variabel  proses blowing pressure , blowing time ,  dan stop  time agar mendapatkan cycle  time yang  optimum  (minimum), volume  dan netto sesuai  dengan  spesifikasi  (target), namun  hasil  produk  masih  sesuai  standar  atau spesifikasi yang ditentukan oleh perusahaan. Persamaan  yang  diperoleh  dari  pemodelan  adalah sebagai berikut:
ŶCT = 13,5300 – 0,0412 X 1 + 0,8000 X 2 + 0,1812 X 3 + 0,0238 X 1 2 – 0,2087 X 2 2 – 0,0412 X 3 2
Ŷ netto = 13,1500 – 0,1500 X 1 - 0,1925 X 2 - 0,0050 X 3 – 0,1250 X 12 – 0,0000 X 22 + 0,0000 X 32 + 0,0500 X 1 X 2 – 0,0250 X 1 X 3 + 0,0800 X 2 X 3
Ŷ volume =  89,8867  +  0,4575  X 1 +  0,3338  X 2 + 0,0438 X 3 + 0,1367 X 12 – 0,4458 X 22 + 0,1392 X 32 + 0,0825 X 1 X 2 – 0,0025 X 1 X 3 – 0,7500 X 2 X 3
Dengan  respon  yang  diinginkan  adalah  sebagai berikut:
Ŷ CT = cycle time , dengan spesifikasi Ŷ CT ≤ 20 Ŷ netto =  berat netto produk,  dengan  spesifikasi  22,8  ≤
Ŷ netto ≤ 26,3
Ŷ volume = volume, dengan spesifikasi 201 ≤ Ŷ CT ≤ 213
Model matematika diatas diselesaikan menggunakan  perangkat  lunak  minitab  versi  16. Tabel 9 menunjukkan kombinasi dari variabel proses yang  menghasilkan  respon cycle  time,  netto dan volume yang optimum. Berikut ini adalah kombinasi nilai  variabel  proses  yang  menghasilkan  respon optimal
Tabel 9. Global Solution

## Kesimpulan
Setelah  melakukan  penelitian,  maka  dapat  di tarik kesimpulan sebagai berikut:
a. Untuk  respon cycle  time ,  parameter  bebas yang  paling  berpengaruh  adalah blowing time dengan  nilai  F hitung sebesar  150,12
kemudian diikuti oleh stop time dengan nilai F hitung sebesar  7,71,  sedangkan  parameter bebas blowing  pressure tidak  memiliki pengaruh  yang  signifikan  terhadap  respon cycle  time dikarenakan  hanya  memiliki F hitung sebesar 0,40 . b. Untuk  respon netto ,  parameter  bebas  yang paling  berpengaruh  adalah blowing  time dengan  nilai  F hitung sebesar  19,49  dan blowing pressure dengan nilai F hitung sebesar 11,83 , sedangkan parameter bebas stop time tidak  memiliki  pengaruh  yang  signifikan terhadap  respon netto dikarenakan  hanya memiliki F hitung sebesar 0,01 .
c. Untuk respon volume , parameter bebas yang paling  berpengaruh  adalah blowing  time dengan  nilai  F hitung sebesar  11,70  dan blowing pressure dengan nilai F hitung sebesar 21,99 , sedangkan parameter bebas stop time tidak  memiliki  pengaruh  yang  signifikan terhadap  respon volume dikarenakan  hanya memiliki nilai F hitung sebesar 0,20 .
d. Keadaan  optimum  dihasilkan  pada  kondisi blowing  pressure sebesar  5,34254  bar, blowing  time sebesar  8  detik  dan stop  time sebesar  1,5  detik.  Dimana  pada  kondisi  ini menghasilkan  botol  dengan cycle  time sebesar  12,60  detik, netto sebesar  13,34 gram  dan volume sebesar  89,87  ml.  Hal  ini dapat  membuat  meningkatnya  produksi sebesar 16,067%.

## Daftar Pustaka
[1] PT. Bank Mandiri. 2012. Industry Update Volume 12. jakarta : PT. Bank Mandiri
[2]  Hermawan,  Yuni.  2009. Optimasi  Waktu  Siklus Pembuatan  Kemasan  Produk  Chamomile120 Ml  Pada  Proses  Blow  Molding. Jember  :
Jurusan  Teknik  Mesin  Universitas  Negeri Jember.
[3]  Montgomery,  Douglas.  C.  1997. Design  and Analysis of Experiments. 5 th edition. Australia : John Wiley & Sons Inc
[4]  Musthofa,  Ariezal.,  Irfa’i,  Arif.  2004. Penentuan Setting Parameter Pembuatan Botol DK 8251 B pada Proses Blow Molding dengan Menggunakan RSM (Response Surface Methodology). Surabaya  :  Jurusan  Teknik
Mesin Universitas Negeri Surabaya