Desain Tata Letak Lini Produksi Mebel dengan Metode Formal

ABSTRAK

Makalah ini menguji penerapan berbagai pendekatan heuristik pada masalah tata letak fasilitas nyata di perusahaan manufaktur furnitur. Semua model dibandingkan menggunakan AHP, di mana sejumlah parameter yang diminati digunakan. Eksperimen menunjukkan bahwa pendekatan pemodelan tata letak formal dapat digunakan secara efektif untuk masalah nyata yang dihadapi dalam industri, yang mengarah pada peningkatan yang signifikan.

1. PENDAHULUAN

Industri furnitur mengalami era yang sangat kompetitif seperti banyak industri lainnya, sehingga berusaha keras untuk menemukan metode untuk mengurangi biaya produksi, meningkatkan kualitas, dll. Sebagai bagian dari program peningkatan produktivitas di perusahaan manufaktur yang disebut (Perusahaan = TC), kami melakukan proyek untuk mengoptimalkan desain tata letak jalur produksi di lantai toko perusahaan ini yang bertujuan untuk mengatasi masalah saat ini yang disebabkan oleh tata letak yang tidak efisien. Diputuskan untuk menerapkan sejumlah teknik pemodelan tata letak untuk menghasilkan tata letak yang hampir optimal berdasarkan metode formal yang jarang digunakan dalam praktik. Teknik pemodelan yang digunakan adalah Graph Theory, Bloc Plan, CRAFT, Optimum Sequence, dan Genetic Algorithm. Tata letak ini kemudian dievaluasi dan dibandingkan menggunakan 3 kriteria yaitu Total Area, Flow * Dist, dan Adjacency Percentage. Total Area mengacu pada area yang ditempati oleh jalur produksi untuk setiap model yang dikembangkan. Flow * Dist menghitung jumlah produk aliran dan jarak antara setiap 2 fasilitas. Adjacency Percentage menghitung persentase fasilitas yang memenuhi persyaratan untuk berdekatan.

Pemilihan tata letak terbaik juga dilakukan secara formal dengan menggunakanmulti kriteriapendekatan pengambilan keputusan AHP (Satty, 1980) menggunakan perangkat lunak Expert Choice. Tata letak terbaik dibandingkan dengan tata letak yang ada untuk menunjukkan peningkatan yang diperoleh dari pendekatan formal terhadap desain tata letak.

Definisi masalah tata letak pabrik adalah menemukan pengaturan fasilitas fisik terbaik untuk menyediakan operasi yang efisien (Hassan dan Hogg, 1991). Tata letak mempengaruhi biaya penanganan material, waktu tunggu dan hasil produksi. Oleh karena itu, tata letak mempengaruhi produktivitas dan efisiensi pabrik secara keseluruhan. Menurut Tompkins dan White (1984) desain fasilitas telah ada sepanjang sejarah yang tercatat dan memang fasilitas kota yang dirancang dan dibangun dijelaskan dalam

* Penulis yang bersangkutan

sejarah Yunani dan Kekaisaran Romawi. Di antara orang pertama yang mempelajari masalah ini adalah Armour dan Buffa et al. (1). Tampaknya hanya sedikit yang dipublikasikan pada tahun 1964-an. Francis dan White (1950) adalah orang pertama yang mengumpulkan dan memperbarui penelitian awal di area ini. Penelitian selanjutnya telah diperbarui oleh 1974 penelitian yang pertama oleh Domschke dan Drexl (1) dan yang lainnya oleh Francis et al. (2). Hassan dan Hogg (1) melaporkan studi ekstensif tentang jenis data yang diperlukan dalam masalah tata letak mesin. Data tata letak mesin dianggap dalam hierarki; tergantung pada seberapa rinci tata letak dirancang. Ketika tata letak yang diperlukan hanya untuk menemukan pengaturan relatif mesin, data yang mewakili nomor mesin dan hubungan alirannya sudah cukup. Namun, jika tata letak terperinci diperlukan, lebih banyak data diperlukan. Dalam menemukan data beberapa kesulitan mungkin timbul terutama di fasilitas manufaktur baru di mana data belum tersedia. Ketika tata letak dikembangkan untuk fasilitas modern dan otomatis, data yang dibutuhkan tidak dapat diperoleh dari data historis atau dari fasilitas serupa karena mungkin tidak ada. Pemodelan matematika telah disarankan sebagai cara untuk mendapatkan solusi optimal untuk masalah tata letak fasilitas. Sejak model matematika pertama dikembangkan oleh Koopmans dan Beckmann (1985) sebagai masalah penugasan kuadratik, minat terhadap area tersebut telah menarik pertumbuhan yang cukup besar. Hal ini membuka bidang baru dan menarik bagi peneliti. Dalam mencari solusi untuk masalah tata letak fasilitas, para peneliti meluncurkan diri mereka untuk mengembangkan model matematika. Houshyar dan White (1992) memandang masalah tata letak sebagaipemrograman integermodel sementara Rosenblatt (1986) merumuskan masalah tata letak sebagai model pemrograman dinamis. Palekar et al. (1992) berurusan dengan ketidakpastian dan Shang (1993) menggunakanmulti kriteriapendekatan. Di sisi lain, Leung (1992) menyajikan formulasi teori grafik.

hijau danAl-Hakim(1985) menggunakan GA untuk menemukan keluarga komponen serta tata letak antar sel. Dalam formulasinya, ia membatasi susunan sel sebagai baris tunggal linier atau baris ganda linier. Algoritma yang dikembangkan lebih mengarah pada tata letak sistem sel, atau tata letak lantai produksi, daripada tata letak sel, atau tata letak mesin. Tata letak mesin aktual di dalam sel tidak dipertimbangkan. Banerjee dan Zhou (1995) merumuskan masalah optimasi desain fasilitas untuklingkaran tunggaltata letak menggunakan algoritma genetik. Algoritma yang dikembangkan adalah untuk tata letak sistem sel dan karenanya tidak mempertimbangkan tata letak mesin dalam sel. Fu dan Kaku (1997) menyajikan formulasi masalah tata letak pabrik untuk sistem manufaktur job shop di mana tujuannya adalah untuk meminimalkan rata-rata Pekerjaan dalam Proses. Mereka memodelkan pabrik sebagai jaringan antrean terbuka di bawah serangkaian asumsi. Masalah tersebut direduksi menjadi Masalah Penugasan Antrean (QAP). Simulasi digunakan untuk meminimalkan biaya Penanganan Material rata-rata dan meminimalkan Rata-rata Pekerjaan dalam Proses.

2. PENDEKATAN PEMODELAN

Model dikategorikan tergantung pada sifat, asumsi, dan tujuannya. Pendekatan Perencanaan Tata Letak Sistematis generik pertama, yang dikembangkan oleh Muthor (1), masih merupakan skema yang berguna terutama jika didukung oleh pendekatan lain dan dibantu oleh komputer. Pendekatan konstruksi, misalnya Hassan dan Hogg (1955), membangun tata letak dari awal sementara Metode Peningkatan, misalnya Bozer, Meller, dan Erlebacher (1991), mencoba memodifikasi tata letak yang ada untuk hasil yang lebih baik. Metode pengoptimalan dan juga heuristik untuk tata letak didokumentasikan dengan baik oleh Heragu (1994).Dari Alvarengadan Gomes (2000) membahasmeta-heuristikpendekatan sebagai cara untuk mengatasi sifat NP-keras dari model optimal.

Berbagai teknik pemodelan yang digunakan dalam karya ini adalah Graph Theory, CRAFT, Optimum Sequence, BLOCPLAN dan Genetic Algorithm. Berikut ini adalah parameter yang dibutuhkan oleh setiap algoritma untuk memodelkannya.

Teori grafik

Teori grafik (Foulds dan Robinson, 1976; Giffin et al., 1984; Kim dan Kim, 1985; dan Leung, 1992) menerapkanberat tepigrafik planar maksimal di mana titik sudut (V) mewakili fasilitas dan sisi (E) mewakili adjacencies dan Kn menunjukkan grafik lengkap n titik sudut. Diberikan grafik berbobot G, masalah tata letak fasilitas adalah untuk menemukan rentang berbobot maksimumsub-grafikG' dari G yang planar.

Makalah ini menggunakan 2 jenis pendekatan yang berbeda untuk memodelkan studi kasus. Pendekatan pertama adalahHedron deltametode oleh Foulds dan Robinson (1976). Metode ini melibatkan penyisipan sederhana dengan K4 awal, dan simpul kemudian disisipkan satu per satu sesuai dengan kriteria manfaat. Pendekatan ke-2 yang digunakan adalah algoritma perluasan roda (Green danAl Hakim,1985). Di sini K4 awal diperoleh dengan memilih sisi yang memiliki w8 tertinggi dan kemudian menerapkan 2 penyisipan simpul berturut-turut sesuai dengan kriteria manfaat. Algoritma kemudian dilanjutkan dengan proses penyisipan, yang disebut prosedur perluasan roda. Roda pada n simpul didefinisikan sebagai siklus pada(n-1)simpul (disebut tepi), sehingga setiap simpul berdekatan dengan satu simpul tambahan (disebut hub). Misalkan W adalah roda yang memiliki hub x. Pilih 2 simpul k dan l, yang merupakan tepi siklus ini. Sebuah simpul x dari kumpulan simpul yang tidak digunakan kemudian dimasukkan ke roda ini dalam siklus parsial saat ini.sub-grafiksehingga y adalah hub dari roda baru W′ yang memuat k, l dan x sebagai peleknya, dan semua pelek di W sekarang berdekatan dengan titik x atau titik y. Dengan memasukkan setiap titik yang tidak digunakan secara berurutan dengan cara di atas, subgraf planar maksimal akhir diperoleh.

Menggunakan CRAFT

CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique) menggunakan pertukaran berpasangan untuk mengembangkan tata letak (Buffa et al., 1964; Hicks dan Lowan, 1976). CRAFT tidak memeriksa semua kemungkinan pertukaran berpasangan sebelum menghasilkan tata letak yang lebih baik. Data masukan mencakup dimensi bangunan dan fasilitas, aliran material atau frekuensi perjalanan antara pasangan fasilitas dan biaya per satuan muatan per satuan jarak. Hasil kali aliran (f) dan jarak (d) memberikan biaya pemindahan material antara 2 fasilitas. Pengurangan biaya kemudian dihitung berdasarkan kontribusi biaya penanganan material sebelum dan sesudah pertukaran.

Urutan Optimal

Metode penyelesaian dimulai dengan tata letak berurutan yang sembarangan dan mencoba memperbaikinya dengan mengganti 2 departemen dalam urutan tersebut (Heragu, 1997). Pada setiap langkah, metode tersebut menghitung perubahan aliran*jarak untuk semua kemungkinan pergantian 2 departemen dan memilih pasangan yang paling efektif. 2 departemen tersebut diganti dan metode tersebut diulang. Proses berhenti ketika tidak ada pergantian yang menghasilkan biaya yang lebih rendah. Masukan yang diperlukan untuk menghasilkan tata letak menggunakan Urutan Optimum terutama adalah dimensi bangunan dan fasilitas, aliran material atau frekuensi perjalanan antara pasangan fasilitas dan biaya per unit beban per unit jarak.

Menggunakan BLOCPLAN

BLOCPLAN adalah program interaktif yang digunakan untuk mengembangkan dan meningkatkan tata letak satu dan banyak lantai (Hijau dan Al Hakim,1985). Ini adalah program sederhana yang menghasilkan tata letak awal yang baik karena fleksibilitasnya berdasarkan beberapa opsi yang tertanam. Program ini menggunakan data kuantitatif dan kualitatif untuk

menghasilkan beberapa tata letak blok dan ukuran kebugarannya. Pengguna dapat memilih solusi relatif berdasarkan keadaan.

Algoritma genetika

Ada banyak cara untuk merumuskan masalah tata letak fasilitas melalui algoritma genetika (GA). Banerjee, Zhou, dan Montreuil (1997) menerapkan GA pada tata letak sel. Struktur pohon pengiris pertama kali disarankan oleh Otten (1) sebagai cara untuk merepresentasikan kelas tata letak. Pendekatan tersebut kemudian digunakan oleh banyak penulis termasuk Tam dan Chan (1982) yang menggunakannya untuk memecahkan masalah tata letak area yang tidak sama dengan kendala geometris. Algoritma GA yang digunakan dalam karya ini dikembangkan oleh Shayan dan Chittilappilli (1995) berdasarkan struktur pohon pengiris (STC). Algoritma ini mengkodekan tata letak kandidat berstruktur pohon menjadi struktur khusus kromosom 2004 dimensi yang menunjukkan lokasi relatif setiap fasilitas dalam pohon pengiris. Skema khusus tersedia untuk memanipulasi kromosom dalam operasi GA (Tam dan Li, 2). Operasi "kloning" baru juga diperkenalkan di Shayan danAl-Hakim(1999). Solusi yang dipilih melalui GA kemudian diubah menjadi tata letak irisan. Dimulai dengan satu blok awal yang berisi semua fasilitas. Saat algoritma pembuatan tata letak berlangsung, partisi baru dibuat dan fasilitas ditetapkan di antara blok yang baru dibuat, hingga hanya ada satu fasilitas di setiap blok. Sementara itu, koordinat setiap fasilitas juga dihitung. Jarak bujursangkar antara titik pusat fasilitas digunakan untuk mengevaluasi kebugaran kromosom masing-masing. Saat GA berakhir, prosedur menggambar mengambil alih untuk mencetak tata letak menggunakan nilai koordinat yang tersimpan. Fungsi tujuan memiliki istilah penalti untuk menghindari irisan yang sempit.

3. EKSPERIMENTASI MELALUI STUDI KASUS

Untuk menguji kinerja metode yang dijelaskan sebelumnya, semuanya diterapkan pada skenario kasus nyata dalam pembuatan furnitur. Perusahaan memproduksi 9 gaya Kursi, 2-Dudukan dan3-Tempat Dudukmasing-masing. Produksi semua model mengikuti rangkaian operasi yang sama tetapi melibatkan bahan baku yang berbeda. 5 komponen yaitu bantalan kursi, bantalan punggung, sandaran lengan, dan sandaran diproduksi secara internal dalam jumlah yang bervariasi, di area yang tersebar (departemen). Pergerakan komponen menimbulkan masalah seperti pekerjaan yang sedang berlangsung, komponen yang hilang, kekurangan, kemacetan, dan penempatan yang salah.

Setiap produk melewati 11 operasi yang dimulai di Fasilitas 1 – Area Pemotongan dan berakhir di Fasilitas 11 – Area Pemasangan Baut. Setiap perakitan akhir dapat dipecah menjadi sub-rakitan yang diberi nama yang sama. Sub-rakitan ini bertemu di Area Pemasangan Baut.-NaikFasilitas untuk perakitan akhir. Setiap sub-rakitan memulai operasinya secara independen dan semuanya melalui serangkaian operasi tetap yang ditunjukkan dalam bentuk bagan perakitan pada Gambar 1. Fasilitas tata letak saat ini tidak ditempatkan sesuai dengan urutan operasi.

Karena itu, tidak ada aliran material yang berurutan, sehingga menimbulkan pekerjaan yang sedang berlangsung. Interaksi antara fasilitas dapat ditentukan menggunakan ukuran subjektif maupun objektif. Input utama yang diperlukan untuk diagram alir adalah permintaan, kuantitas material yang diproduksi, dan jumlah material yang mengalir di antara setiap mesin. Aliran material dihitung berdasarkan jumlah aliran material yang berjalan per 10 bulan * Satuan ukuran yang ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 3 menunjukkan area masing-masing departemen yang digunakan dalam studi kasus. Gambar 4 menunjukkan tata letak Studi Kasus saat ini.

Gambar 1 Bagan perakitan untuk studi kasus

Gambar 2 Alur materi untuk studi kasus.

Gambar 3 Nomor sesuai dengan departemen

Gambar 4 Tata letak perusahaan mebel saat ini dan dimensi masing-masing departemen yang digunakan dalam pemodelan studi kasus

4. PENERAPAN PENDEKATAN PEMODELAN

Di sini berbagai pendekatan pemodelan yang dibahas dalam bagian 2 diterapkan pada studi kasus untuk menghasilkan tata letak alternatif untuk perbandingan.

4.1 Menggunakan Teori Graf

Tabel 1 menunjukkan perbandingan hasil menggunakan 2 pendekatan Teori Graf yang berbeda yaitu metode Foulds dan Robinsons serta metode Roda dan Pelek. Tabel 1 dengan jelas menunjukkan bahwa metode Foulds dan Robinsons adalah yang terbaik dari 2 hasil tersebut. Hasil metode Foulds dan Robinsons dijelaskan secara rinci dalam Gambar.5-7.

Tabel 1: Tabel yang menunjukkan perbandingan 2 metode teori grafik yang berbeda yang digunakan.

Gambar 5 Grafik kedekatan hasil studi kasus menggunakan metode Foulds dan Robinson.

Gambar 6 Tata letak yang lebih baik setelah menggunakan teori grafik (metode Foulds dan Robinsons)

1-Pemotongan,2- Menjahit, 3- Mengisi Calico, 4- Menutup, 5 - Mengisi sisipan bantal, 6- Pemotongan Busa, Pemotongan Busa, 7- Perakitan Bingkai, 8- Menempel,9-Musim SemiNaik,10-Pelapis,11- Baut.

Gambar 7 Diagram evaluasi aliran * Jarak untuk studi kasus menggunakan teori grafik (metode Foulds dan Robinsons)

4.2 Menggunakan CRAFT

Data input untuk CRAFT dimasukkan dan biaya awal untuk tata letak saat ini dihitung terlebih dahulu. Biaya ini dapat dikurangi menggunakan perbandingan berpasangan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 8 Biaya awal untuk tata letak saat ini menggunakan CRAFT

Gambar 9 Langkah demi langkah pertukaran oleh CRAFT

Hasil yang diperoleh dengan CRAFT ditunjukkan pada Tabel 2. Berdasarkan perhitungan di atas dapat dibuat layout baru yang lebih baik seperti pada Gambar 10.

Tabel 2: Tabel yang menunjukkan hasil

Gambar 10 Tata letak yang ditingkatkan yang dihasilkan oleh CRAFT

4.3 Algoritma Urutan Optimum

Data masukan sama dengan CRAFT kecuali mengikuti serangkaian perbandingan berpasangan yang berbeda. Tabel 3 menunjukkan hasil yang diambil dari tata letak yang telah ditingkatkan. Gambar 11 menunjukkan tata letak yang telah ditingkatkan menggunakan Urutan Optimum.

Tabel 3 Tabel yang menunjukkan hasil menggunakan CRAFT