sistem informasi perawatan pada peralatan industri
advertisement
SISTEM INFORMASI PERAWATAN PADA PERALATAN INDUSTRI TUGAS AKHIR Disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Tahap Sarjana di Departemen Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung Oleh: Anatas Binsar P Marpaung 13102139 Pembimbing: Dr.Ir Sangriyadi Setio Prof. Wiranto Arismunandar PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008 ABSTRAK Biaya perawatan adalah komponen penentu yang utama dari seluruh biaya operasi baik pada industri manufaktur atau pabrik produksi. Biaya perawatan yang dikeluarkan oleh suatu pabrik berkisar antara 15%-60% dari total biaya produksi. Akan tetapi berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh organisasi manajemen perawatan menunjukkan bahwa lebih dari sepertiga bagian dari biaya yang dikeluarkan dibuang secara percuma akibat dari kegiatan perawatan yang tidak diperlukan bahkan tidak tepat dilakukan. Hal yang lebih penting dari kerugian biaya perawatan di atas adalah fakta bahwa manajemen perawatan yang tidak efektif secara signifikan mempengaruhi kemampuan suatu pabrik untuk memproduksi hasil yang dapat bersaing dipasar internasional yang penuh dengan persaingan harga yang kritis. Alasan dominan yang sering diajukan adalah kurang efektifnya penyimpanan data mengenai kegiatan perawatan yang dilakukan. Masih banyak pabrik yang mendasarkan kegiatan perawatannya pada data statistik atau kegagalan aktual yang terjadi pada pabrik. Perawatan berbasiskan keandalan adalah salah satu metode untuk meningkatkan keefektifan kegiatan perawatan yang dilakukan. Semakin tinggi tingkat keandalan komponen yang kita miliki, berarti biaya yang harus dikeluarkan untuk merawat komponen tersebut semakin berkurang. Ini berarti kita hanya perlu tetap mempertahankan dan menjaga peralatan yang kita miliki tetap berada pada tingkat keandalan yang memuaskan. Dalam tugas akhir ini dipaparkan pentingnya penjagaan keandalan peralatan yang dimiliki melalui bantuan perangkat lunak yang membantu dalam penyimpanan data tentang kegiatan perawatan yang dilakukan, maupun pencatatan peralatan dan personel perawatan yang terlibat i KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya karena berkatNya saja penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir yang diberi judul Impelementasi Perawatan Berbasikan Keandalan Pada Komponen Industri Proses. Tugas Akhir ini diajukan sebagai satu syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan pada tahap sarjana di Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini, terutama kepada : 1. Kedua orang tua penulis, Drs. A. Marpaung dan R.G Siregar yang telah melimpahkan kasih sayangnya kepada penulis. 2. Dr.Ir. Sangriadi Setio dan Prof. Wiranto Arismunandar selaku pembimbing Tugas Akhir, yang telah memberikan nasehat-nasehat dan pengalaman hidup kepada penulis. 3. Seluruh saudara dan teman-teman yang telah memberikan banyak bantuan selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini Penulis sangat mengharapkan tugas akhir ini dapat memberikan kontribusi bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan dapat memberikan mamfaat bagi siapa saja yang membacanya. Penulis menyadari sepenuhnya tugas akhir ini masih banyak memiliki kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran untuk lebih menyempurnakan tugas akhir ini. Bandung, Januari 2008 Penulis ii DAFTAR ISI Abstrak…………………………………………………………………………………. i Kata Pengantar……………………………………………………………………….. ii Daftar Isi…………………………………………………………………………......... iii Daftar Gambar………………………………………………………………………. viii Daftar Tabel……………………………………………………………………………. xii Daftar Notasi………………………………………………………………………….. xiii BAB I PENDAHULUAN……………………………………………………………… 1 1.1 Latar Belakang…………………………………………………………….. 1 1.2 Tujuan Penelitian…………………………………………………………. 6 1.3 Batasan Masalah…………………………………………………………... 6 1.4 Sistematika Penulisan……………………………………………………. 6 BAB II PERAWATAN BERBASIS KEANDALAN (RCM).....……………………. 8 2.1 Defenisi Keandalan……………………………………………………….. 8 2.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi keandalan………………………… 8 2.3 Susunan Keandalan………………………………………………………. 10 2.3.1 Susunan Seri……………………………………………………... 10 2.3.2 Susunan Paralel........................................................................... 11 2.4 Fault Tree Analysis (FTA)………………………………………………… 11 iii 2.5. Pengantar RCM............................................................................................ 13 2.6 Prinsip dan Tujuan RCM…………………………………………………... 13 2.7 Dasar-dasar Kegiatan RCM……………………………………………….. 15 2.8 Komponen RCM……………………………………………………………. 16 2.8.1 Perawatan Reaktif………………………………………………… 16 2.8.2 Perawatan Preventif……………………………………………… 17 2.8.3 Pemeriksaan dan Pengujian Prediktif…………………………. 18 2.8.4 Perawatan Proaktif………………………………………………. 19 2.9 Teknik Perawatan dan Pemeriksaan Prediktif…………………………. 23 2.10 Indikator Pengukuran Keandalan dan Keefektifan Program RCM.... 27 BAB III PERAWATAN BEBERAPA KOMPONEN INDUSTRI PROSES.............. 33 3.1 Kelurusan Poros........................................................................................... 33 3.1.1 Pengertian dan Dasar Kelurusan Poros..................................... 33 3.1.2 Kondisi Kelurusan/Alignment………………………………… 34 3.1.2.1 Kelurusan Sempurna/Perfect Alignment……………. 34 3.1.2.2 Offset atau Parallel Misalignment……………………... 34 3.1.2.3 Angular atau Face Alignment…………………………. 34 3.1.2.4 Combination atau Skew Misalignment…………..…... 35 3.1.3 Metode dan Peralatan Alignment……………………………... 35 iv 3.1.3.1 Metode Dial Indikator…………………………………………. 36 3.1.3.2 Metode Optik/Laser…………………………………………… 37 3.1.4 Perhitungan Alignment............................................................... 38 3.2 Membalans Komponen Mesin yang Berputar………………………….. 39 3.2.1. Defenisi Balancing………………………………………………. 39 3.2.2 Tujuan Balancing………………………………………………… 39 3.2.3 Penyebab Umum Unbalance.................................................. 40 3.2.4 Jenis-Jenis Unbalance.................................................................. 40 3.2.4.1 Static Unbalance............................................................. 40 3.2.4.2 Couple Unbalance……………………………………... 41 3.2.4.3 Quasi Static Unbalance................................................. 42 3.2.4.4 Dynamic Unbalance…………………………………… 42 3.2.5. Mesin Pembalans................................................................. 43 3.2.5.1 Gravity Balancing Machines………………………….. 43 3.2.5.2 Centrifugal Balancing Machines……………………… 44 3.2.6 Perawatan dan Penggunaan Mesin Pembalans……………… 45 3.3 Perawatan Bearing............................................................................. 47 3.3.1 Pemilihan Material Bearing.................................................. 48 3.3.2 Pelumasan Bearing............................................................... 49 v 3.3.3 Kegagalan Bearing dan Penyebabnya...................................... 51 3.4 Perawatan Roda Gigi dan Gearbox......................................................... 55 3.4.1 Jenis Gear...................................................................................... 56 3.4.1.1 Spur Gear.......................................................................... 46 3.4.1.2 Bevel Gear......................................................................... 56 3.4.1.3 Helical Gear....................................................................... 57 3.4.1.4 Worm Gear........................................................................ 58 3.4.1.5 Hearingbone Gear……………………………………… 58 3.4.2 Modus Kegagalan Roda Gigi………………………………….. 59 3.5 Perawatan Kompresor…………………………………………………… 63 3.5.1 Jenis Kompresor dan Parameter Prestasinya……………….. 63 3.5.1.1 Kompresor Sentrifugal………………………………. 63 3.5.1.2 Kompresor Positive Displacement…………………. 65 3.6 Perawatan Pompa………………………………………………………… 72 3.6.1 Pompa Sentrifugal……………………………………………… 72 3.6.1.1 Karakteristik Prestasi Pompa Sentrifugal…………… 72 3.6.1.2 Operasi Pompa Sentrifugal……………………………. 76 3.6.1.3 Modus Kegagalan Pompa Sentrifugal dan Penyebabnya 77 3.6.2 Pompa Positive Displacement………………………………… 79 vi 3.6.2.1 Reciprocating Pump…………………………………… 80 3.6.2.2 Rotary Pump…………………………………………… 81 3.6.2.3 Modus Kegagalan Pompa Positive Displacement…. 82 3.6.2.4 Recirculating……………………………………………. 84 BAB IV SISTEM INFORMASI PADA PERAWATAN BERORIENTASI KEANDALAN………………………………………………………………… 85 4.1 Registrasi Komponen……………………………………………… 85 4.2 Kegiatan Perawatan……………………………………………….. 90 4.2.1 Kegiatan Restorasi Terjadwal………………………….. 90 4.2.2. Kegiatan Discard Terjadwal…………………………… 92 4.2.3. Kegiatan Pemantauan Kondisi Terjadwal………….... 93 4.2.4 Kegiatan Default Pada RCM……………………………. 99 4.3 Siapa yang Terlibat Pada Proses RCM………………………….. 102 4.4 Implementasi dan Pencapaian RCM……………………………. 105 BAB V KESIMPULAN & SARAN…………………………………………………….. 109 5.1 Kesimpulan………………………………………………………… 109 5.2 Saran……………………………………………………………….. 109 DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………….. 110 vii DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Klasifikasi Perawatan dan Alokasi Pelaksanaannya 3 Gambar 1.2 Hubungan antara Jumlah Kegagalan mesin dan waktu pengoperasian 5 Gambar 2.1 Keandalan dalam fungsi waktu digambarkan dalam kurva bath-up 8 Gambar 2.2 Susunan keandalan secara seri 10 Gambar 2.3 Keandalan yang disusun secara paralel 11 Gambar 2.4 Simbol dasar yang umum dipakai FTA 12 Gambar 2.5 Contoh applikasi FTA 12 Gambar 2.6 Komponen utama dalam RCM 16 Gambar 2.7 Teknik dasar yang dipergunakan oleh perawatan proaktif 20 Gambar 2.8 Proses yang dilaksanakan untuk mencegah terjadinya kegagalan berulang 22 Gambar 3.1 Kondisi Kelurusan Sempurna 34 Gambar 3.2 Kondisi Parallel Misalignment 34 Gambar 3.3 Angular atau face alignment 35 Gambar 3.4 Combination atau Skew Misalignment 35 Gambar 3.5 Dial Indikator 36 Gambar 3.6 Metode alignment reverse dial indikator 36 Gambar 3.7 Metode Rim-Face Alignment 37 viii Gambar 3.8 Metode Alignment dengan sinar laser 37 Gambar 3.9 Pengambilan data alignment yang disederhanakan 39 Gambar 3.10 Konstruksi umum penyebab unbalance 40 Gambar 3.11 Static Unbalance 41 Gambar 3.12 Couple Unbalance 41 Gambar 3.13 Quasi-Static Unbalance 42 Gambar 3.14 Dynamic Unbalance 42 Gambar 3.15 Jenis Gravity Balancing Machines 43 Gambar 3.16 Centrifugal Balancing Machines 45 Gambar 3.17 Kondisi pembebanan umum pada bearing 48 Gambar 3.18 Grafik kekentalan dan temperatur 51 Gambar 3.19 Susunan pinion dan gear pada spur gear dan tata nama menurut AGMA pada spur gear 56 Gambar 3.20 Konstruksi straight bevel gear, helical bevel gear dan potongan penampang pada bevel gear 57 Gambar 3.21 Helical gear dan spiral gear 57 Gambar 3.22 Worn dan Worn Gear 58 Gambar 3.23 Hearingbone gear 59 Gambar 3.24 Profil mesh pada kondisi normal 60 Gambar 3.25 Profil mesh pada kondisi aus berlebihan 60 Gambar 3.26 Profil mesh pada roda gigi yang mengalami crack 60 ix Gambar 3.27 Pola Keausan pada gear 62 Gambar 3.28 Korosi yang berujung pada patahnya gear 62 Gambar 3.29 Kompresor sentrifugal 64 Gambar 3.30 Sliding vane ,liquid-seal ring ,dan helical lobe 65 Gambar 3.31 Penampang Kompresor Reciprocating 66 Gambar 3.32 Penampang pompa sentrifugal 72 Gambar 3.33 Karakteristik Head dan Flow Rate pompa sentrifugal 73 Gambar 3.34 Net Positive Suction Head pada suatu aplikasi tertentu 74 Gambar 3.35 Kurva Hidrolik Pompa 75 Gambar 3.36 Prinsip pompa positive displacement 80 Gambar 3.37 Prinsip kerja single dan doble acting pump 80 Gambar 3.38 Penampang sederhana Gear Pump 81 Gambar 3.39 Pola getaran akibat recirculating 84 Gambar 4.1 Struktur Registrasi Tiga Tingkat 86 Gambar 4.2 Struktur Registrasi dua tingkat 86 Gambar 4.3 Daftar asset yang dimasukkan kedalam bank data 87 Gambar 4.4 Informasi salah satu asset yang terdiri dari status, pembuat dan penyalurnya 88 Gambar 4.5 Perekaman data supplier peralatan 88 Gambar 4.6 Record mengenai penyalur komponen 89 x Gambar 4.7 Kode kegagalan dan Gambaran kegagalan komponen 89 Gambar 4.8 Menyusun kegiatan kerja proses Restorasi terjadwal 90 Gambar 4.9 Work Order yang telah diselesaikan direkam dalam WO closing 91 Gambar 4.10 Biaya yang harus dikeluarkan tercatat pada WO cost 91 Gambar 4.11 Batas safe-life dengan kegagalan komponen 93 Gambar 4.12 Kurva P-F yang menggambarkan hubungan prestasi dengan waktu 94 Gambar 4.13 Kegagalan potensial yang menandakan segera terjadinya kegagalan fungsional 95 Gambar 4.14 Perekaman kegiatan on-condition 96 Gambar 4.15 Interface kegiatan detail on-condition 96 Gambar 4.16 Diagram alir pengambilan keputusan on-condition monitoring 97 Gambar 4.17 Penyimpanan data Kegiatan monitoring terjadwal 98 Gambar 4.18 Hubungan antara perawatan terkomputerisasi dan RCM 99 Gambar 4.19: Kelompok review RCM tipikal 102 Gambar 4.20 Rekaman data personel departemen perawatan 104 Gambar 4.21 Data rekaman identitas personel dan tugas yang diembannya 104 xi DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi Prioritas Perawatan Reaktif 17 Tabel 2.2 Jenis metode monitoring kelistrikan 24 Tabel 2.3 Berbagai metode analisis keausan dan pelumasan 25 Tabel 2.4 Teknik NDT dan applikasinya 26 Tabel 2.5 Keterbatasan Teknik NDT 27 Tabel 3.1 Tingkat Kualitas Balancing Berbagai Komponen Berdasarkan ISO 1940 dan ANSI S2.19-1975 46 Tabel 3.2 Berbagai Penyebab Kegagalan Bearing 52 Tabel 3.3 Beberapa Modus Kegagalan Gear dan Penyebabnya 61 Tabel 3.4 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Sentrifugal 67 Tabel 3.5 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Rotary 68 Tabel 3.6 Modus dan Penyebab Kegagalan Kompresor Reciprocating 70 Tabel 3.7 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Sentrifugal 77 Tabel 3.8 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Rotary 82 Tabel 3.9 Modus dan Penyebab Kegagalan Pompa Reciprocating 83 xii DAFTAR NOTASI Rs : Keandalan total dari rangkaian seri n : Jumlah unit Ri : Keandalan dari setiap unit dalam rangkaian Ri(t) : Keandalan unit i pada waktu t λi : Konstanta laju kegagalan unit i Rs(t) : Keandalan sistem yang disusun seri Rp : Keandalan sistem paralel n : Jumlah total unit sistem Ri : Keandalan unit ke i Rp(t) : Keandalan sistem parallel pada waktu t R(t) : Keandalan pawa waktu t λ (t) : Hazard rate atau time dependent failure rate s : Variable transformasi Laplace R(s) : Transformasi Laplace dari fungsi keandalan R(t) xiii
