![Jobshop Dan Flowshop [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/jobshop-dan-flowshop.jpg)
6 0 428 KB
Nama: Finka Sherly Arti NPM: 0213U392 Manajemen S1 – Kelas A Production Planning Control 1. PENGERTIAN SISTEM PRODUKSI Untuk membicarakan sistem produksi, maka mau tidak mau kita akan terkait kepada apa yang dimaksud dengan sistem dan apa yang dimaksud dengan produksi. Sistem dapat diartikan sebagai gabungan dari beberapa unit atau elemen atau subsistem yang saling menunjang untuk mencapai tujuan tertentu (Ayari, 2002). Adapun pengertian produksi sebagaimana telah diungkapkan sebelumnya, yaitu merupakan penciptaan atau penambahan manfaat. Baik manfaat itu berupa bentuk, waktu, tempat, maupun gabungan dari manfaat-manfaat tersebut. Dari pengertian sistem dan produksi diatas dapat ditarik definisi sistem produksi yaitu gabungan dari beberapa unit atau elemen yang saling berhubungan dan saling menunjang untuk melaksanakan proses produksi dalam suatu perusahaan tertentu. Beberapa elemen yang termasuk dalam sistem produksi ini adalah produk perusahaan, lokasi pabrik, letak dan fasilitas produksi yang dipergunkan dalam perusahaan, lingkungan kerja karyawan, serta standar produksi yang berlaku dalam perusahaan tersebut. Elemen atau subsistem dari sistem produksi tersebut akan membentuk konfigurasi sistem produksi. 1.1.
Sistem Produksi Menurut Tujuan Operasi Dilihat dari tujuan melakukan operasinya dalam hubungannya dengan
penentuan kebutuhan konsumen, maka sistem produksi dibedakan menjadi empat jenis, yaitu (Bedworth dan Bailey, 1987) : a.
Engineering to Order (ETO), yaitu bila pemesan meminta produsen untuk membuat produk yang dimulai dari proses perancangannya (rekayasa).
b.
Assembly to Order (ATO), yaitu bila produsen membuat desain standar, modulmodul operasional standar sebelumnya dan merakit suatu kombinasi tertentu dari modul standar tersebut bisa dirakit untuk berbagai tipe produk. Contohnya adalah pabrik mobil, dimana mereka menyediakan pilihan transmisi secara manual atau otomatis, AC, Audio, opsi-opsi interior, dan opsi-opsi khusus. Sebagaimana juga
warna bodi yang khusus. Komponen-komponen tersebut telah disiapkan terlebih dahulu dan akan mulai diproduksi begitu pesanan dari agen datang. c.
Make to Order (MTO), yaitu bila produsen melaksanakan item akhirnya jika dan hanya jika telah menerima pesanan konsumen untuk item tersebut. Bila item tersebut bersifat dan mempunyai desain yang dibuat menurut pesanan, maka konsumen
mungkin
bersedia
menunggu
hingga
produsen
dapat
menyelesaikannya. d.
Make to Stock (MTS), yaitu bila produsen membuat item-item yang diselesaikan dan ditempatkan sebagai persediaan sebelum pesanan konsumen diterima. Item terakhir tersebut baru akan dikirim dari sistem persediaan setelah pesanan konsumen diterima. 1.2.
Sistem Produksi Menurut Aliran Operasi dan Variasi Produk Dalam kegiatan desain produk, titik berat perhatian kita adalah pada
masalah “apa” yang diproduksi. Sedangkan untuk kegiatan desain proses penekannannya adalah pada bagian bagaimana kita memproduksi. Kriteria terpenting dalam mengklasifikasikan proses produksi adalah jenis aliran operasi dari unit-unit produk yang melalui tahapan konversi. Ada tiga jenis dasar aliran operasi, yaitu flow shop, job shop, dan proyek (Kostas, 1982). Ketiga dasar aliran operasi ini berkembang menjadi aliran operasi modifikasi dan ketiganya, yaitu batchdan continuous. Adapun karakteristik dari masing-masing aliran operasi tersebut adalah sebagai berikut : a.
Flow Shop, yaitu proses konversi dimana unit-unit output secara berturut-turut melalui urutan operasi yang sama pada mesin-mesin khusus, biasanya ditempatkan sepanjang suatu lintasan produksi. Proses jenis ini biasanya digunkan untuk produk yang mempunyai desain dasar yang luas, diperlukan penyusunan bentuk proses produksi flow shop yang biasanya bersifat MTS (Make to Stock). Bentuk umum proses flow shop kontinyu dan flow shopterputus. Pada flow shop kontinyu, proses bekerja untuk memproduksi jenis output yang sama. Pada flow shop terputus, kerja proses secara periodik diinterupsi untuk melakukan set up bagi pembuatan produk dengan spesifikasi yang berbeda.
b.
Continuous, proses ini merupakan bentuk sistem dari flow shop dimana terjadi aliran material yang konstan. Contoh dari proses continuous adalah industri penyulingan minyak, pemrosesan kimia, dan industri-industri lain dimana kita tidak dapat mengidentifikasikan unit-unit output prosesnya secara tepat. Biasanya satu lintasan produksi pada proses kontinyu hanya dialokasikan untuk satu jenis produk saja.
c.
Job shop, yaitu merupakan bentuk proses konversi di mana unit-unit untuk pesanan yang berbeda akan mengikuti urutan yang berbeda pula dengan melalui pusat-pusat kerja yang dikelompokkan berdasarkan fungsinya. Volume produksi tiap jenis produk sedikit, variasi produksi banyak, lama produksi tiap produk agak panjang, dan tidak ada lintasan produksi khusus. Job shop ini bertujuan memenuhi kebutuhan khusus konsumen, jadi biasanya bersifat MTO (Make to Order).
d.
Batch, yaitu merupakan bentuk satu langkah kedepan dibandingkan job shopdalam hal ini standarisasi produk, tetapi tidak terlalu standarisasi seperti padaflow shop. Sistem batch memproduksi banyak variasi produk dan volume, lama produsi untuk tiap produk agak pendek, dan satu lintasan produksi dapat digunkan untuk beberapa tipe produk. Pada sistem ini, pembuatan produk dengan tipe yang berbeda akan mengakibatkan pergantian peralatan produksi, sehingga sistem tersebut harus “general purpose” dan fleksibel untuk produk dengan volume rendah tetapi variasinya tinggi. Tetapi, volume batch yang lebih banyak dapat diproses secara berbeda, misalnya memproduksi beberapa batchlebih untuk tujuan MTS dari pada MTO.
e.
Proyek, yaitu merupakan penciptaan suatu jenis produk yang akan rumit dengan suatu pendefinisian urutan tugas-tugas yang teratur akan kebutuhan sumber daya dan dibatasi oleh waktu penyelesaiannya. Pada jenis proyek ini, beberapa fungsi mempengaruhi produksi seperti perencanaan, desain, pembelian, pemasaran, penambahan personal atau mesin (yang biasanya dilakukan secara terpisah pada sistem job shop dan flow shop) harus diintegrasi sesuai dengan urutan-urutan waktu penyelesaian, sehingga dicapai penyelesaian ekonomis. 2. JOB SHOP SCHEDULING
Program ini untuk menyelesaikan permasalahan job shop yang umum dengan menggunakan aturan heuristik. Pekerjaan dalam job shop biasanya memiliki operasi dan urutan yang
berbeda dari mesin yang berbeda. Aturan umum yang
biasanya digunakan adalah SPT, LPT, RANDOM, FSFS, LCFS, MWKR, EDD, SLACK, dan beberapa lainnya yang digunakan dalam program untuk menyelesaikan masalah. Dalam program ini juga dapat menentukan priority indek untuk setiap pekerjaan, memilih salah satu aturan untuk pengambilan keputusan utama dan memilih tie-breaker yang berpengaruh pada aturan yang digunakan.
Program ini juga disediakan heuristik rule yang dapat menemukan solusi terbaik untuk criteria yang dipilih. Criteria yang dapat dipilih meliputi makespan, mean completion time, mean waiting time, mean lateness, work in process, mean machine utilization, dan beberapa yang lainnya. Input yang dibutuhkan program meliputi waktu proses, due dates, priority indek, routing, dan atau bobot untuk tiap pekerjaan.
CATATAN TEKNIS PROGRAM JOB SHOP 1. Job shop disusun dari sekumpulan mesin atau stasiun kerja. Penjadwalan yang feasible untuk satu set pekerjaan didefinisikan sebagai penugasan dari operasi untuk mesin tanpa constrain kapasitas. 2. Aturan dispatching yang disediakan oleh job shop dalam memilih operasi untuk yang dikenakan pada mesin adalah :
SPT (Shortest Process Time) : memilih operasi dengan waktu operasi yang terpendek.
LPT (Longest Process Time) : memilih operasi dengan waktu operasi terpanjang.
RANDOM (Random Assignment) : memilih operasi secara acar (random).
FCFS (Frist Come, Frist Served) : job yang yang pertama dating dikerjakan terlebih dahulu.
LCFS (Last Come, Frist Served) : job yang terakhir dating yang dikerjakan terlebih dahulu.
MWKR (Most Work Remaining) : memilih operasi dengan pekerjaan yang mempunyai pekerjaan sisa yang paling banyak yang dikerjakan terlebih dahulu.
EDD (Earliest Due Date) : memilih pekerjaan dengan due date yang yang paling awal.
Dan bebrapa aturan lain yang dapat dilihat pada fsailitsa Help pada program.
3. Beberapa criteria performansi atau keberhasilan dalam program job shop : MC
: weighted mean completion time (bobot rata-rata waktu penyelesaan) MC = (Siwi Ci) / (Siwi)
Wmax : maximum waiting time (waktu menunggu maksimum) Wmax = maxi Wi MW
: weighted mean waiting time (bobot rata-rata waktu menunggu0 MW = (Siwi Wi) / (Siwi)
Fmax : maximum flow time (waktu alir maksimum) Fmax = maxi Fi MF
: weighted mean flow time (bobot rata-rata waktu alir) MF = (Siwi Fi) / (Siwi)
Lmax : maximum lateness (kelambatan maksimum) Lmax = maxi Li ML
: weighted mean lateness (bobot rata-rata kelambatan) ML = (Siwi Li) / (Siwi)
Emax : maximum earliness Emax = maxi Ei ME
: weighted mean earliness ME = (Siwi Ei) / (Siwi)
Tmax : maximum tardiness Tmax = maxi Ti MT
: weighted mean tardiness MT = (Siwi Ti) / (Siwi)
NT
: number of tardy jobs
NT = |{i | Ci > di}| WIP
: mean work in process (rata-rata kerja dalam proses) WIP = Average of Nt over Cmax
MU
: mean machine utilization (rata-rata utilitas mesin)
TJC
: total job costs (biaya total pekerjaan), including idle, busy, early, and late costs
TMC : total machine costs (biaya total mesin), including idle, and busy costs TC
: total costs (biaya total) = TJC + TMC
CARA PENYELESAIAN PERMASALAHAN (SOLVING PROBLEM) Dalam seksi ini, akan diberikan contoh kasus untuk menunjukkan bagaimana cara dalam memasukkan dan menyelesaikan masalah. Contoh kasus Untuk
mendemonstrasikan
penggunaan
job
shop,
pertimbangkan
permasalahan berikut. Terdapat 5 pekerjaan dengan 5 operasi yang akan diberikan pada 5 mesin. Tabel dibawah menunjukkan waktu proses dan penggunaan mesin untuk tiap operasi. Tabel 1
Waktu proses operasi Operasi 1
2
3
4
5
1
2
8
4
6
7
2
6
5
4
3
2
3
7
8
4
9
3
4
4
5
5
4
3
5
5
7
3
6
4
Job
Tabel 2
Mesin yang digunakan Operasi 1
2
3
4
5
1
3
1
2
4
5
2
2
3
5
1
4
3
1
5
4
3
2
4
4
3
2
1
5
5
5
3
1
2
4
Job
Tabel 3
Informasi lain untuk tiap job Job
Due date
weight
Priority index
1
20
1
1
2
12
2
2
3
28
3
3
4
15
4
4
5
50
5
5
Keuntungan Job shop bagi PPC 1. High flexibility in product engineering 2. High expansion flexibility (machines are easily added or substituted) 3. High production volume elasticity (due to small increments to productive capacity) 4. Low obsolescence (machines are typically multipurpose) 5. High robustness to machine failures
4. Penjadwalan Flow Shop Dengan Metode Johnson Algoritma
Misalnya, mesin dengan urutan proses M1, M2, dan M3. Semua jobmempunyai urutan pengerjaan yang sama. Waktu proses job 1 pada mesin j disimbolkan dengan tij. Algoritma Johnson untuk dua mesin dapat diaplikasikan pada problem n job tiga mesin bila memenuhi : Min
> = max
Min
> = max
atau
Dengan kata lain, minimal waktu proses pada semua job pada mesin 1 dan 3 harus lebih besar dari waktu proses terpanjang pada mesin 2. Untuk mengaplikasikan algoritma Johnson, waktu proses 3 mesin dirancang ulang menjadi 2 mesin (M1’, M2’) dengan aturan : waktu proses job pada M1’ = ti1+ti2 dan waktu proses job pada M2’ = ti3+ti2, kemudian algoritma Johnson diaplikasikan pada M1’ dan M2’.
Contoh Soal : Dapatkan urutan optimal untuk 6 job berikut, dimana keenam job tersebut harus diproses pada mesin M1, M2, dan M3 dengan urutan tersebut!
Job
Waktu proses pada mesin M1
M2
M3
1
4
3
9
2
6
0
5
3
5
4
7
4
8
3
3
5
5
2
2
6
7
1
8
Jawab : Test Kondisi : ·
Minimal waktu proses di mesin 1 = 4 menit
·
Maksimal waktu proses di mesin 2 = 4 menit
·
Minimal waktu proses di mesin 3 = 2 menit
Ternyata syarat untuk dapat diterapkannya algoritma Johnson terpenuhi. Kemudian berikutnya waktu proses ketiga mesin tersebut disusun ulang menjadi 2 mesin sebagai berikut.
Job
Waktu proses pada mesin M1'
M2'
1
7
12
2
6
5
3
9
11
4
11
6
5
7
4
6
8
9
Dengan algoritma Johnson didapatkan iterasi sebagai berikut. Iterasi 1 Job
Waktu proses pada mesin M1'
M2'
1
7
12
2
6
5
3
9
11
4
11
6
5
7
4
6
8
9
J5
Iterasi 2 Job
Waktu proses pada mesin M1'
M2'
1
7
12
2
6
5
3
9
11
4
11
6
6
8
9
J2
J5
Iterasi 3 Job
Waktu proses pada mesin M1'
M2'
1
7
12
3
9
11
4
11
6
6
8
9
J4
J2
J5
Iterasi 4 Job
Waktu proses pada mesin M1'
M2'
1
7
12
3
9
11
6
8
9
J1
J4
J2
Iterasi 5 Job
Waktu proses pada mesin M1'
M2'
J5
J1
3
9
11
6
8
9
J6
J4
J2
J5
Maka urutan penjadwalan yang optimal adalah sebagai berikut :
J1
4.
J6
J3
J4
J2
J5
Penjadwalan Flow Shop Dengan Metode CDS (Campbell Dudek and
Smith) Metode heuristik yang paling penting untuk problem make-span adalah metode Campbell, Dudek and Smith (CDS). Metode CDS ini memiliki kelebihan dalam dua hal, yaitu : 1.
Pemakaian aturan Johnson dalam sebuah cara heuristic,
2.
Biasanya menghasilkan beberapa jadwal yang dapat dipilih sebagai yang
terbaik. Algoritma Johnson merupakan suatu algoritma yang digunakan untuk mendapatkan optimal sequence (pengurutan penjadwalan yang optimal) untuk jenis flow shop. Adapun tahapan-tahapan dari algoritma Johnson adalah sebagai berikut. 1.
Buatlah daftar waktu proses untuk seluruh pekerjaan-pekerjaan tersebut,baik
pada mesin pertama (M-1) dan mesin terakhir (M-2). 2.
Carilah seluruh waktu proses untuk seluruh pekerjaan. Tentukan waktu
proses yang minimal (
,
).
3.
Jika waktu proses minimal berada pada mesin pertama (M-1), tempatkan
pekerjaan tersebut paling awal yang mungkin dalam urutan. Jika terletak pada mesin kedua (M-2), tempatkan pekerjaan-pekerjaan tersebut paling akhir yang mungkin dalam urutan! 4.
Hilangkan pekerjaan yang telah ditugaskan (telah ditempatkan dalam urutan
dan sebagai hasil dari langkah 3) dan ulangi langkah 2 dan langkah 3 sehingga seluruh pekerjaan telah diurutkan. Algoritma CDS ini cocok untuk persoalan yang memiliki banyak tahapan (multistage) yang memakai aturan Johnson dan diterapkan pada masalah baru, yang diperoleh dari yang asli dengan waktu proses
dan
.
Pada Tahap I =
dan
=
Rumus di atas adalah waktu proses pada mesin pertama (M-1) dan mesin terakhir (M-2). Pada Tahap II =
+
dan
=
+
Oleh karena itu, aturan Johnson diaplikasikan pada jumlah dari dua mesin yang pertama (first – two) dan dua mesin terakhir (last – two) waktu proses operasi ke i.
Dimana : : Waktu proses pada job ke i dengan menggunakan mesin pertama
: Waktu proses pada job ke i dengan menggunakan mesin terakhir
I
: (Job) produk yang diproses
m
: Jumlah mesin
K
: (Stage) tahapan
Untuk tiap tahap k (k = 1,2, ...., m-1), job yang diperoleh dipakai untuk menghitung sebuah make-span untuk masalah yang sesungguhnya. Setelah tahap demi tahap (m-1) dilakukan, maka dapat diketahui make-span terbaik di antara tahap (m-1). Langkah-langkah penjadwalan produksi dengan metode CDS (Campbell, Dudek and Smith) adalah sebagai berikut ini. 1.
Menyusun matrik n x m dari tij dimana n = jumlah job, m = jumlah mesin,
dan tij = waktu pengerjaan job i pada mesin ke j. 2.
Menentukan jumlah urutan (p) untuk n job 2 mesin, dimana p ≤ m-1.
3.
Memulai penjadwalan dengan tahap 1 (k=1)
4.
Menghitung
(M-1) dan
(M-2)
Dimana : M – 1 =
M–2=
Dengan bantuan algoritma Johnson, n job two mesin, maka dapat ditentukan urutan job. 5.
Jika k ≠ p, maka perhitungan kembali pada langkah ketiga dengan (k+1),
jika k = p, maka perhitungan selesai.
6.
Menghitung make-span (total waktu pengerjaan produk terpanjang yang
berada dalam suatu sistem). 7.
Memilih urutan penjadwalan yang memiliki make-span terkecil atau waktu
penyelesaian maximum (maximum completion time)
Campbell, Dudek and Smith mencoba algoritma mereka dan mengujiperformance-nya pada beberapa masalah. Mereka menemukan bahwa algoritma Campbell, Dudek and Smith (CDS) efektif untuk masalah kecil maupun masalah besar.
Contoh Soal : Perusahaan X memproduksi 5 macam produk dengan menggunakan 4 mesin. Waktu standar yang dibutuhkan untuk menyelesaikan job pada tiap-tiap mesin terdapat pada tabel berikut ini. Tabel 1. Waktu Standar Proses Pembuatan Produk Untuk Masing-Masing Job Machine
Job 1
2
3
4
5
1
31
19
23
13
33
2
41
55
42
22
5
3
25
3
27
14
57
4
30
34
6
13
19
Carilah urutan jadwal yang optimal dan make-span serta total flow timeterkecil dengan menggunakan penjadwalan Campbell, Dudek and Smith! Penyelesaian : P (jumlah urutan proses penjadwalan) = m – 1 =4–1
=3 Jadi, proses penjadwalan CDS dilakukan sebanyak 3 kali dengan memilih salah satu alternatif terbaik dari hasil ke – 3 proses penjadwalan CDS yang dilakukan.
v Tahap 1 (K = 1) M–1=
M–2=
M – 1 = M1
M – 2 = M4
Tabel 2. Waktu Proses Penjadwalan CDS Stage 1 Machine
Job 1
2
3
4
5
M-1
31
19
23
13
33
M-2
30
34
6
13
19
Tabel 3. Waktu Standar Proses Pembuatan Produk Untuk Masing-Masing Job Machine
Job 1
2
3
4
5
1
31
19
23
13
33
2
41
55
42
22
5
3
25
3
27
14
57
4
30
34
6
13
19
Tabel 4. Hasil Perhitungan Make-span dan Total FlowTime Penjadwalan CDS Stage1
Job 4
2
1
5
3
F1
13
32
63
96
119
F2
35
87
104
101
161
F3
49
90
129
158
188
F4
62
124
159
177
194
Dimana : F (waktu selesainya proses job dikerjakan dengan mesin) Urutan Penjadwalan : 4 – 2 – 1 – 5 – 3 Make-span
: 194 (dari mesin terakhir dan job terakhir)
Total flow time
: 716 (62 + 124 + 159 + 177 + 194)
v Tahap 2 (K = 2) M-1 = M1 + M2
M-2 = M3 + M4
Tabel 5. Waktu Proses Penjadwalan CDS Stage 2 Machine
Job 1
2
3
4
5
M-1
72
74
65
35
38
M-2
55
37
33
27
76
Tabel 6. Waktu Standar Proses Pembuatan Produk Untuk Masing-Masing Job Machine
Job 1
2
3
4
5
1
31
19
23
13
33
2
41
55
42
22
5
3
25
3
27
14
57
4
30
34
6
13
19
Tabel 7. Hasil Perhitungan Make-span dan Total FlowTime Penjadwalan CDS Stage2 Job 5
1
2
3
4
F1
33
64
83
106
119
F2
38
105
138
148
141
F3
95
130
141
175
155
F4
114
160
175
181
168
Urutan Penjadwalan : 5 – 1 – 2 – 3 – 4 Make-span Total flow time
: 168 (dari mesin terakhir dan job terakhir) : 798 (114 + 160 + 175 + 181 + 168)
v Tahap 3 (K = 3) M-1 = M1 + M2 + M3
M-2 = M2 + M3 + M4
Tabel 8. Waktu Proses Penjadwalan CDS Stage 3 Machine
Job 1
2
3
4
5
M-1
97
77
92
49
95
M-2
96
92
75
49
81
Tabel 9. Waktu Standar Proses Pembuatan Produk Untuk Masing-Masing Job Machine
Job
1
2
3
4
5
1
31
19
23
13
33
2
41
55
42
22
5
3
25
3
27
14
57
4
30
34
6
13
19
Tabel 10. Hasil Perhitungan Make-span dan Total FlowTime Penjadwalan CDSStage 3 Job 4
2
1
5
3
F1
13
32
63
96
119
F2
35
87
104
101
161
F3
49
90
129
158
188
F4
62
124
159
177
194
Dimana : F (waktu selesainya proses job dikerjakan dengan mesin) Urutan Penjadwalan : 4 – 2 – 1 – 5 – 3 Make-span
: 194 (dari mesin terakhir dan job terakhir)
Total flow time
: 716 (62 + 124 + 159 + 177 + 194)
Sehingga, dari jadwal-jadwal yang terbentuk, maka urutan jadwal yang paling optimal adalah 4 – 2 – 1 – 5 – 3 dengan make-span 194 dan total flow time 716.
