## ANALISA KEANDALAN POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN ANALYSIS OF VARIANT DAN RELIABILITY BLOCK DIAGRAM BERDASARKAN IDENTIFIKASI KEGAGALAN MELALUI FAULT TREE ANALYSIS DAN ROOT CAUSE ANALYSIS
Koko D. Langga 1* , M. Sabri 2 , Alfian Hamsi 3 , Syahrul Abda 4 , Indra 5
1,2,3,4,5 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Email: kokodwilangga@gmail.com

## ABSTRACT
Centrifugal  pump  is  a  machine  for  moving  fluid.  The pump  moves  the  fluid  from  a  lowpressure place to a place with higher pressure, to overcome this pressure difference, energy is needed. This machine  is  a  very  important  machine  in  the  Regional  Water  Company  (PDAM)  because  it  is  a major  component  as  a  channel  for  water.  The  purpose  of  this  study  was  to  identify  failures  in centrifugal  pumps  using  fault  tree  analysis  (FTA)  and  root  cause  analysis  (RCA),  and  to  use analysis  of  variants  (ANOVA)  and  reliability  block  diagrams  (RBD)  to  determine  the  value  of reliability.  Centrifugal  pump  machines  are  located  in  the  Tirtasari  Regional  Water  Supply Company  (PDAM),  Binjai  Kota,  Binjai.  At  each  factory  or  company  maintenance  management greatly affects production and system efficiency.
Keywords: Centrifugal pumps, failure, reliability, maintenance
ABSTRAK
Pompa  Sentrifugal  adalah  mesin  untuk  menggerakan  fluida.  Pompa  menggerakan  fluida  dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). Mesin ini merupakan mesin yang sangat penting pada Perusahaan  Daerah  Air  Minum  (PDAM)  karena  menjadi  komponen utama  sebagai menyalur  air. Tujuan penelitian ini adalah mengidentifikasi kegagalan-kegagalan pada pompa sentrifugal dengan menggunakan  fault  tree  analysis  (FTA)  dan  root  cause  analysis  (RCA),  serta  menggunakan analysis  of  variant  (ANOVA)  dan  reliability  block  diagram  (RBD)  untuk  menentukan  nilai kehandalan. Mesin pompa sentrifugal terdapat di pabrik Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Tirtasari,  Binjai  Kota,  Binjai.  Pada  setiap  pabrik  ataupun  perusahaan  manajemen  pemeliharaan sangat mempengaruhi produksi dan efisiensi sistem.
Kata Kunci: Pompa Sentrifugal, kegagalan, kehandalan, pemeliharaan

## 1. Pendahuluan
Pompa  adalah  salah  satu  jenis  mesin  fluida  yang  berfungsi  untuk  memberikan energi  kepada  fluida,  dimana  fluida  adalah  zat  cair,  sehingga  zat  cair  tersebut  dapat dipindahkan  dari  suatu  tempat  ke  tempat  lainnya.  Dalam  operasinya  pompa  perlu digerakkan  oleh  suatu  penggerak  mula,  dalam  hal  ini  dapat  digunakan  motor  listrik maupun  motor  torak.  Dalam  menjalankan  fungsinya  tersebut,  pompa  mengubah  energi gerak  poros  untuk  menggerakkan  sudu-sudu  (impeller)  menjadi  energi  tekanan  pada fluida
Salah satu jenis pompa yang banyak digunakan adalah pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal  Merupakan  pompa  yang  sangat  umum  digunakan  untuk  pemompaan  fluida seperti air, minyak dan lain  – lain di berbagai industri. Dalam dunia industri, atau suatu perusahaan yang berhubungan dengan air sepertei PDAM sebagai salah satu penyedia ari bersih sudah pasti menggunakan pompa sebagai alat utama sebagai penyalur air.
Seperti  kita  ketahui  bahwa  pompa  akan  selalu  bekerja  hampir  24  jam  untuk mendistribusikan  air  dan  kerusakan  sudah  pasti  tidak  dapat  di  hindari.  Maka  dari  itu penulis  tertarik  untuk  mengetahui  sebanyak  apa  kegagalan  yang  terjadi  dan  melihat apakah kerusakan tersebut dapat dikurangi dengan menggunakan beberapa metode jika di terapkan dalam penggunaaan pompa tersebut.

## 2. Metode
Pengambilan data  di  lakukan  di  Perusahaan  Ait Minum  Daerah (PDAM)  BInjai Kota  pada  1  Februari  2019.  Jenis  metode  yang  digunakan  dalam  pembahasan  Analisa kehandalan ini menggunakan Analysis of Variant (Anova) dan Reliability Block Diagram (RBD) berdasarkan identifikasi masalah kegagalan memalui Fault Tree Analysis dan Root Couse Analysis,

## 2.1 Analysis of Variance (ANOVA)
Analisis  varians  (analysis  of  variance,  ANOVA)  adalah  suatu  metode  analisis statistika  yang  termasuk  ke  dalam  cabang  statistika  inferensi.  Dalam  literatur  Indonesia metode  ini  dikenal  dengan  berbagai  nama  lain,  seperti  analisis  ragam,  sidik  ragam,  dan analisis variansi. Ia merupakan pengembangan dari masalah Behrens-Fisher, sehingga uji- F  juga  dipakai  dalam  pengambilan  keputusan.  Analisis  varians  pertama  kali diperkenalkan  oleh  Sir  Ronald  Fisher,  bapak  statistika  modern.  Dalam  praktek,  analisis
varians  dapat  merupakan  uji  hipotesis  (lebih  sering  dipakai)  maupun  pendugaan (estimation, khususnya di bidang genetika terapan).
2.2 Reliability Block Diagram (RBD)
Reliability  Block  Diagram  (RBD)  adalah  metode  diagram  untuk  menunjukkan bagaimana komponen keandalan kontribusi bagi keberhasilan atau kegagalan sistem yang kompleks. RBD juga dikenal sebagai diagram ketergantungan (DD).
Sebuah  RBD  atau  DD  diambil  sebagai  rangkaian  blok  terhubung  dalam konfigurasi  paralel  atau  seri.  Setiap  blok  merupakan  komponen  dari  sistem  dengan tingkat kegagalan. jalur paralel yang berlebihan, yang berarti bahwa semua jalur paralel harus  gagal.  Sebaliknya,  kegagalan sepanjang  jalan  seri menyebabkan seluruh  jalan seri gagal.

## 2.3 Fault Tree Analysis (FTA)
Fault  Tree  Analysis  (FTA)  adalah  salah  satu  teknik  yang  dapat  diandalkan, dimana  kegagalan  yang  tidak  diinginkan,  diatur  dengan  cara  menarik  kesimpulan  dan dipaparkan  dengan  gambar  (Ansori  dan  Mustajib.    2013:40).  Fault  tree  analysis  adalah salah  satu  diagram  satu  arah  dan  menghubungkan  informasi  yang  dikembangkan  dalam analisa cara kegagalan dan akibatnya (failure mode and effect analysis, FMEA). (Ebeling, 1997)
Langkah-langkah membangun FTA:
1. Mendefinisikan kecelakaan
2. Mempelajari  sistem  dengan  cara  mengetahui  spesifikasi  peralatan,  lingkungan kerja dan prosedur operasi.
3. Mengembangkan pohon kesalahan.
2.4 Root Cause Analysis (RCA)
Pengertian  Root  cause  analysis  (RCA)  adalah  proses  pemecahan  masalah  untuk melakukan  investigasi  ke  dalam  suatu  masalah,  kekhawatiran  atau  ketidak  sesuaian masalah yang ditemukan. RCA membutuhkan investigator untuk menemukan solusi atas masalah  mendesak  dan  memahami  penyebab  fundamental  atau  mendasar  suatu  situasi dan  memperlakukan  masalah  tersebut  dengan  tepat,  sehingga  mencegah  terjadinya kembali permasalahan yang sama. Oleh karena itu mungkin melibatkan pengidentifikasian  dan  pengelolaan  proses,  prosedur,  kegiatan,  aktivitas,  perilaku  atau kondisi (British Retail Consortium, 2012).

## 3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan  pengamatan  yang  telah  dilakukan  mengenai  proses  kerja  pompa sentrifugal, dilakukan deskripsi bentuk kegagalan yang dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 3.1 Bagian – bagian pompa sentrifugal
No Bagian Pompa Fungsi 1 Seal ring Untuk  memperhalus  pengoperasian  dan  mengurangi keausan,  Menjaga  kebocoran  pelumas  (lubrikasi). Menjaga  kotoran  dan  material  lain  masuk  ke  sistem. Memberikan batasan cairan supaya tidak tercampur. 2 Packing digunakan untuk mencegah dan mengurangi kebocoran cairan dari casing pompa yang berhubungan  dengan  poros,  biasanya  terbuat  dari Asbes atau Teflon. 3 Poros Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak  selama  beroperasi  dan  tempat  tumpuan impeller dan bagian-bagian lainnya yang berputar. 4 Discharge nozzle bagian  dari  pompa  yang  berfungsi  sebagai  tempat keluarnya fluida hasil pemompaan. 5 Kasing merupakan  bagian  luar  dari  pompa  yang  berfungsi sebagai pelindung elemen di dalamnya. 6 Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi  energi  kecepatan  pada  cairan/fluida  yang dipomparan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap  secara  terus  menerus  akan  masuk  mengisi kekosongan  akibat  perpindahan  dari  cairan/fluida yang masuk sebelumnya.
7 Bearing Bantalan berfungsi  untuk  menumpu  atau  menhan beban  dari  poros  agar  dapat  berputar.  Bearing  juga berfungsi  untuk  memperlancar  putaran  poros  dan menahan  poros  agar  tetap  pada  tempatnya,  sehingga
kerugian gesek dapat diperkecil. 8 Eye of impeller bagian masuk pada arah hisap impeller.
Berdasarkan  jenis  kegagalan  pada  proses  pompa  sentrifugal,  maka  selanjutnya dapat membuat pohon kesalahan (Fault Tree), studi kasus kali ini hanya akan membahas kegagalan  pada  bagian  rumah  impler  dan  bagian  dalamnya,  Untuk  dapat  menghitung tingkat  kegagalan  dari  Fault  tree  analysis diatas  maka  dapat  digunakan  asumsi  nilai keparahan  (Severity)  pada  setiap  kemungkinannya,  adapun  nilai  tersebut  dijelaskan sebagai berikut :
Tabel 3.2 Skala Severity
Ranking Severity Deskripsi 0.09 Berbahaya tanpa peringatan Kegagalan  sistem  yang  menghasilkan  efek  sangat berbahaya 0.08 Berbahaya dengan peringatan Kegagalan sistem yang menghasilkan efek berbahaya 0.07 Sangat tinggi Sistem tidak beroperasi 0.06 Tinggi Sistem  beroperasi  tetapi  tidak  dapat  dijalankan secara penuh 0.05 Sedang Sistem  beroperasi  dan  aman  tetapi  mengalami penurunan performa sehingga mempengaruhi output 0.04 Rendah Mengalami penurunan kinerja secara bertahap 0.03 Sangat rendah Efek yang kecil pada performa sistem 0.02 Kecil Sedikit berpengaruh pada kinerja sistem Sangat kecil Efek yang diabaikan pada kinerja sistem 0.01 Tidak ada efek Tidak ada efek 3.1 Pembahasan Dengan Fault Tree Analysis
Setelah melakukan pemberian asumsi pada setiap komponen dengan metode fault tree analysis maka didapat nilai kegagalan pada komponen yang bisa dilihat pada table berikut:
Tabel 3.3 gegagalan komponen No Kegagalan Komponen P % 1 Kegagalan seal ring 0.052375 5.23% 2 Kegagalan poros 0.01099 1.09% 3 Kegagalan packing 0.0595 5.95% 4 Kegagalan casing impeller 0.0199 1.99% 5 Kegagalan impeler 0.01248 1.24%
6 Kegagalan bearing 0.04125 4.12%

## 3.2 Pengujian Dengan ANOVA
Untuk melakukan pengujian anova maka ada syarat yang harus dipenuhi, yaitu:
1. Sampel berasal dari kelompok yang independen.
2. Data masing-masing kelompok berdistribusi normal
3. Varian antar kelompok harus homogen.
Tabel 3.4 Test of Normality pada SPSS

## Tests of Normality
komponen Kolmogorov-Smirnov a Shapiro-Wilk Statistic Df Sig. Statistic df Sig. Nilai seal ring .235 20 .005 .764 20 .000 paking .217 20 .014 .945 20 .296 poros .263 20 .001 .823 20 .002 kasing .204 20 .028 .856 20 .007 impeler .373 20 .000 .653 20 .000 bearing .188 20 .063 .920 20 .097
a. Lilliefors Significance Correction
Jika dilihat pada tebel 3.4. Pada uji kolmogorov-Smirnov pada kolom signifikan (disingkat sig.) nilainya adalah dibawah <0.05 dan hanya satu asumsi yang nilai H0nya diterima, kmudian disetiap kolom nilainya bervariatif. Sedangkan pada uji Shapiro-wilk pada kolom signifikannya nilai bervariatif dibawah ni <0.05 dan hanya dua asumsi yang nilainya terdistribusi normal.
Tabel 3.5 Test of Homogenity of Variances
Test of Homogeneity of Variances nilai Levene Statistic df1 df2 Sig. 1.462 5 114 .208
Dari tabel 3.5 Test of Homegeneity of Variances terlihat bahwa hasil uji menunjukan bahwa varian tersebut sama (P-value = 0.208) atau 0.208 > 0.05, sehingga uji Anova valid untuk menguji hubungan ini.
Tabel 3.6 ANOVA
ANOVA nilai Sum of Squares df Mean Square F Sig. Between Groups .018 5 .004 16.232 .000 Within Groups .025 114 .000 Total .043 119
Pada tabel 3.6, pada kolom Sig. diperoleh nilai P (P-value) = 0.000. Dengan demikian pada  taraf  nyata  =  0.05  menolak  Ho,  sehingga  kesimpulan  yang  didapatkan  adalah ada perbedaan  yang  bermakna  rata-rata  nilai  terhadap  setiap  komponen  yang  telah  diberi asumsi.

## 3.3 Meningkatkan kehandalan (RBD)
Untuk  mencari  nilainya,  yang  harus  kita  lakukan  adalah  mengambil  beberapa data. Data itu berupa kerusakan apa saja yang  pernah terjadi, pada data tersebut didapat waktu kerusakan. Setelah itu kita tentukan berapa lama mesin bekerja, penulis mengambil 200, 300, 400 dan 500 jam.
Adapun rumus untuk menghitung nilai reliability tersebut. Berikut rumusnya:

## 𝑀𝑇𝐵𝐹 = Operating Time Failure

## Keterangan:
• MTBF  (Mean  Time  Between  Failure):  menunjukkan  tentang  seberapa handalnya peralatan/ mesin operasi dalam menghasilkan produk, yang dilihat dari  waktu  rata-rata  peralatan/  mesin  itu  akan  berfungsi  mulai  dari  satu repair/kerusakan sampai ke repair/ kerusakan berikutnya.
• Operating Time: Lama mesin bekerja
• Failure:Seberapa banyak kegagalan terjadi selama operating time.
MTBF bearing = 4800 ℎ𝑜𝑢𝑟𝑠 5 = 960 hours MTBF seal ring = 4800 ℎ𝑜𝑢𝑟𝑠 6 = 800 hours MTBF impeller = 4800 ℎ𝑜𝑢𝑟𝑠 1 = 4800 hours MTBF poros = 4800 ℎ𝑜𝑢𝑟𝑠 1 = 4800 hours MTBF paking = 4800 ℎ𝑜𝑢𝑟𝑠 2 = 2400 hours MTBF kasing = 4800 ℎ𝑜𝑢𝑟𝑠 0 = 0 hours
Menghitung Failure Rate (λ – lamda) maka dapat menggunakan rumus sebagai berikut:
λ = 1
MTBF
Berdasarkan rumus diatas maka untuk mengetahui failure rate pada suatu komponen dapat dihitung sebagai berikut:
λbearing = 1 960 = 0.00104 λseal ring = 1 800 = 0.00125 λimpeller = 1 4800 = 0.00021 λporos = 1 4800 = 0.00021 λpaking = 1 2400 = 0.00042 λkasing = 1 0 = 0
Gambar 4.10 Failure rate komponen
Selanjutnya  adalah  perhitungan  Reliability-nya  berdasarkan  jam  operasi,  jam operasi yang digunakan adalah 200, 300, 400 dan 500 jam. Keandalan masing  – masing komponen dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
R(t) = e -(λ)(t)
Dimana: R(t) = keandalan (Reliability), peralatan beroperasi pada waktu t e = 2.718281828459045 λ = failure rate t = Waktu operasi yang diinginkan
a. Perhitungan berdasarkan 200 jam operasi
Gambar 4.11 Perhitungan Reliability berdasarkan 200 jam operasi Rsys = R 1 x R 2 x R 3 x R 4 x R 5 x R 6
Rsys = 0.8119 x 0.7788 x 0.9592 x 0.9592 x 0.9201 x 1 Rsys = 0.5352
b. Perhitungan berdasarkan 300 jam operasi
Gambar 4.12 Perhitungan Reliability berdasarkan 300 jam operasi
Rsys = R 1 x R 2 x R 3 x R 4 x R 5 x R 6
Rsys = 0.7316 x 0.6875 x 0.9394 x 0.9394 x 0.8825 x 1 Rsys = 0.3916
c. Perhitungan berdasarkan 400 jam operasi
Gambar 4.13 Perhitungan Reliability berdasarkan 400 jam operasi
Rsys = R 1 x R 2 x R 3 x R 4 x R 5 x R 6
Rsys = 0.6592 x 0.6065 x 0.9201 x 0.9201 x 0.8465 x 1 Rsys = 0.2865
Gambar 4.14 Perhitungan Reliability berdasarkan 500 jam operasi
Rsys = R 1 x R 2 x R 3 x R 4 x R 5 x R 6
Rsys = 0.5941 x 0.53526 x 0.9011 x 0.9011 x 0.8119 x 1 Rsys = 0.2096
Maka  didapat  nilai  kehandalan  pada  pompa  adalah  sebagai  berikut:  53,52% apabila  digunakan  selama  200  jam  operasi,  39,16%  apabila  digunakan  selama  300  jam operasi, 28,65% apabila digunakan selama 400 jam operasi dan menurun menjadi 20,96% apabila digunakan selama 500 jam.

## 3.4 Fish Bone RCA
Analisa  ini  dilakukan  dengan  pengamatan  secara  langsung  dilapangan  dan melakukan  wawancara  terhadap  karyawan  yang  terkait  pada  penelitian  ini,  yaitu  antara lain  operator,  bagian  teknik  dan  bagian  quality  control.  Hasil  wawancara  tersebut merupakan  salah  satunya  kemungkinan  penyebab  dari  sulitnya  tercapai  target  nilai kehandalan  yang  diinginkan.  Untuk  memperoleh  hasil  analisa  yang  sesuai,  dibutuhkan tools yang relevan dengan data yang sudah dikumpulkan.
Dalam  wawancara  tersebut  diambil  beberapa  parameter  yaitu  material,  mesin, manusia dan metode, dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Diagram sebab akibat diatas mengidentifikasi penyebab berdasarkan 4 kategori yaitu:
1. Manusia
2. Mesin
3. Metode
4. Material

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  analisa  data  yang  dilakukan  pada  pompa  sentrifugal  di  PDAM  Tirtasari maka dapat disimpulkan:
1. Pompa  Sentrifugal berfungsi  untuk  memindahkan  atau  mendistribusikan  air yang  memanfaatkan  gaya  sentrifugal  dengan  mengubah  energi  kinetis
(kecepatan)  cairan  menjadi  energi  potensial  (dinamis)  melalui  suatu  impeller yang berputar dalam casing.
2. Setelah dilakukan identifikasi menggunakan metode fault tree analysis maka di dapat komponen kritis yang potensi kegagalannya, yaitu:
No. Kegagalan Komponen P % 1 Kegagalan seal ring 0.052375 5.23% 2 Kegagalan poros 0.01099 1.09% 3 Kegagalan packing 0.0595 5.95% 4 Kegagalan casing impeller 0.0199 1.99% 5 Kegagalan impeler 0.01248 1.24% 6 Kegagalan bearing 0.04125 4.12%
3. Dari  proses  perhitungan  menggunakan Analysis  of  Varian (ANOVA)  dan Relibiality  Block  Diagram (RBD)  maka  didapat  kehandalan  sistem  dalam Pompa  Sentrifugal adalah  53,52%  apabila  digunakan  selama  200  jam  operasi, 39,16%  apabila  digunakan  selama  300  jam  operasi,  28,65%  apabila  digunakan selama  400  jam  operasi,  dan  menurun  menjadi  20,96%  apabila  digunakan selama 500 jam.

## Referensi
[1]  Ansori,  Nachnul  dan  Mustajib,  M.  Imron.  2016. Sistem  Perawatan  Terpadu (Integrated Maintenance System) . Yogyakarta: Graha Ilmu.
[2] Arina F, Ferdinant PF, Hamid A. 2013. “Penentuan keandalan dengan menggunakan Reliability Block Diagram (RBD) yang berkonfigurasi redundant pada mesin boiler di PT.X.” Seminar Nasional IENACO, ISSN 2337-4349.
[3]  D.  H.  Stamatis.  2003. Failure  Mode  and  Effect  Analysis : FMEA  from  Theory  to Execution. Milwaukee, Wisconsin: ASQ Quality Press.
[4]  Dogget,  A.  M.  2005. Root  Cause  Analysis:  A  Framework  for  Tool  Selection .  The Quality Management Journal, 35
[5]  Dwi  Priyanta.  2000. Keandalan  dan  Perawatan .  Surabaya:  Institut  Teknologi Surabaya.
[6]  Gulati,  Ramesh  dan  Smith,  Rick.  2012. Maintenance  and  Reliability  Best  Practice. New York: Industrial Press.
[7] Kister, Timothy C dan Hawkins, Bruce. 2006. Maintenance Planning and Scheduling Handbook:  Streamline  Your  Organization  for  a  Lean  Environment . Butterworth-Heinemann.
[8]  Gulati,Ramesh  dan  Smith,  Rick.  2012. Maintenance  and  Reliability  Best  Practice. New York: Industrial Press.
[9] Kister, Timothy C dan Hawkins, Bruce. 2006. Maintenance Planning and Scheduling Handbook:  Streamline  Your  Organization  for  a  Lean  Environment . Butterworth-Heinemann.