2.1 INDUSTRI MANUFAKTUR

2.1 INDUSTRI MANUFAKTUR
2.1 MANUFACTURING INDUSTRIES

Ada berbagai macam industri dasar, termasuk tidak hanya manufaktur tetapi semua orang lain juga. Dengan memeriksa perusahaan publik yang diselenggarakan yang sahamnya diperdagangkan di bursa saham utama, adalah mungkin untuk mengkompilasi sebuah daftar jenis industri. Daftar tersebut disajikan pada Tabel 2.l. Daftar ini mencakup semua jenis perusahaan industri, bank, utilitas, dan sebagainya. Kepentingan kami dalam buku ini adalah pada perusahaan-perusahaan industri yang terlibat dalam produksi.

TABLE 2.1 Basic Industries : General

Pengiklanan
Aerospace
Otomotif (mobil, truk, bus)
Minuman
Bahan bangunan
Semen
Bahan kimia
Pakaian (konveksi, sepatu)
Konstruksi
Obat-obatan, sabun, kosmetik
Peralatan dan mesin
Keuangan (bank, perusahaan investasi, pinjaman)
Makanan (kaleng, susu, daging, dll)
Perlengkapan rumah sakit
Hotel / motel
Asuransi
Logam (Baja, aluminium, dll)
Sumber daya alam (minyak, batubara, hutan, dll)
Kertas
Penerbitan
Radio, TV, film
Restoran
Ritel (makanan, department store, dll)
Pembuatan kapal
Tekstil
Ban dan karet
Tembakau
Pengangkutan (jalan kereta api. penerbangan, angkutan truk, dll)
Utilitas (listrik, gas alam, telepon)

Tabel 2.2 adalah daftar industri dasar yang menghasilkan barang, bersama dengan contoh perusahaan yang menjadi anggota industri ini. Perusahaan-perusahaan diwakili dalam tabel ini dapat dibagi menjadi dua jenis, tergantung pada sifat operasi produksi mereka. Dua jenis adalah industri manufaktur dan industri proses. Perusahaan manufaktur biasanya diidentifikasi dengan produksi diskrit-item: mobil, komputer, peralatan mesin, dan komponen yang masuk ke produk ini. Proses industri yang rep dibenci oleh bahan kimia dan plastik, produk minyak bumi, pengolahan makanan, sabun, baja, dan semen. Fokus kami dalam buku ini adalah pada manufaktur.

Ada cara lain untuk mengklasifikasikan perusahaan. Salah satu alternatif adalah dengan menempatkan sebuah perusahaan ke dalam salah satu dari tiga kategori :

1. Basic producer
2. Converter
3. Fabricator

TABEL 2.2 Dasar Industri: Manufaktur dan Proses Industri

Perwakilan perusahaan industri dasar
Aerospace                                     Boeing Co
Otomotif                                       General Motors
Minuman                                      Coca-Cola
Bahan bangunan                         US Gypsum
Semen                                           Lone Star Industries
Kimia                                             E.I. du Pont
Clothing                                        Hanes Corp
Obat-obatan, sabun, kosmetik    Proctor & Gamble
Peralatan dan mesin
Pertanian                                     Deere
Konstruksi                                   Caterpillar Tractor
Listrik                                          General Electric
Elektronik                                    Hewlett-Packard
Peralatan rumah tangga            Maytag
Industri                                       Ingersoll-Rand
Mesin alat                                   Cincinnati Milacmn
Peralatan kantor, Komputer      IBM
Peralatan Jalan ereta api           Pullman
Generator Uap                            Combustion Engineering
Makanan
Makanan kaleng                        Green Giant
Produk susu                              Borden
MeatsOscar                               Mayer
Makanan kemasan                   General Mills
Perlengkapan Rumah Sakit      American Hospital Supply
Logam
Aluminium                                Alcoa
Tembaga                                   Kennecott
Baja                                           US Steel
Sumber daya alam
Batubara                                  Pinston
Hutan                                       Georgia-Pacilic
Minyak                                      Exxon
Kertas                                       Kimberly Clark
Tekstil                                       Burlington Industries
Ban dan karet                          Goodyear

Ketiga jenis membentuk rantai penghubung dalam transformasi sumber daya alam dan bahan baku dasar menjadi barang untuk masyarakat mengkonsumsi. Para produsen dasar mengambil sumber daya alam dan mengubah ini menjadi bahan baku yang digunakan oleh perusahaan-perusahaan industri manufaktur lainnya. Sebagai contoh, produsen baja biji besi menjadi baja ingot.

Konverter merupakan link menengah dalam rantai. Converter mengambil output dari produsen dasar dan mengubah bahan baku menjadi berbagai produk industri dan beberapa barang-barang konsumen. Sebagai contoh, ingot baja diubah menjadi bar saham atau lembaran logam. Perusahaan kimia mengubah produk minyak bumi ke dalam plastik untuk pencetakan. Pabrik kertas mengkonversi bubur kayu menjadi kertas. Karakteristik yang membedakan dari convener adalah bahwa produknya tidak rumit dalam bentuk fisik. Produk ini tidak dirakit item. Proses produksi yang digunakan untuk membuat produk mungkin rumit tapi produk itu sendiri tidak.

Kategori ketiga perusahaan manufaktur adalah fabricator. Perusahaan-perusahaan ini membuat dan merakit produk akhir. Bar saham dan lembaran logam diubah menjadi komponen mesin mesin dan panel bodi mobil. Plastik dicetak menjadi berbagai bentuk. Lalu daerah ini dirakit menjadi produk akhir, seperti truk, mobil, peralatan, pakaian, dan peralatan mesin. Perakit mencakup perusahaan-perusahaan yang memproduksi komponen dan orang-orang yang merakit komponen menjadi barang konsumen.

Ada beberapa faktor rumit dalam klasifikasi ini. Beberapa perusahaan memiliki tingkat tinggi integrasi vertikal, yang berarti bahwa operasi mereka mencakup semua tiga kategori. Perusahaan-perusahaan minyak utama adalah contoh dari integrasi vertikal. Mereka mengubah sumber daya alam menjadi produk minyak jadi dan kemudian memasarkan produk tersebut langsung ke konsumen. Faktor lain yang menyulitkan adalah bahwa beberapa perusahaan konglomerat dalam begitu banyak jenis bisnis yang sulit untuk mengklasifikasikan mereka. Beberapa operasi mereka dalam kategori produser dasar, yang lainnya adalah konverter, dan masih jalur lainnya jatuh ke dalam kategori bisnis pabrikator.

bab 2 Operasi Produksi dan Strategi Otomasi

bab 2 Operasi Produksi dan Strategi Otomasi
chapter 2 Production Operations and Automation Strategies

Produksi adalah proses transformasi yang mengubah bahan baku menjadi produk jadi yang memiliki nilai di pasar. Produk ini dibuat dengan kombinasi tenaga kerja manual, mesin, peralatan, dan energi.

Proses transformasi biasanya melibatkan urutan langkah-langkah, setiap langkah membawa bahan lebih dekat ke keadaan akhir yang diinginkan. Langkah-langkah individu disebut sebagai operasi produksi.

Dalam bab ini kita mendefinisikan beberapa konsep dasar tentang produksi dan otomatisasi. Kita mulai dengan memeriksa industri yang bergerak di bidang manufaktur. Ini mengarah ke dalam jenis produksi dan berbagai fungsi yang terkait dengan itu. Banyak fungsi dapat dijelaskan oleh model matematika, dan beberapa persamaan yang diturunkan untuk mendefinisikan konsep-konsep seperti tingkat produksi dan kapasitas pabrik. Bab ini menyimpulkan dengan mengembangkan daftar 10 strategi otomatisasi. Strategi ini membentuk dasar untuk topik-topik tertentu yang dibahas dalam buku ini.

1.4 PENGORGANISASIAN BUKU

1.4 PENGORGANISASIAN BUKU

1.4 ORGANIZATION OF THE BOOK 

Berikut 26 bab buku ini disusun menjadi sembilan bagian. Bab pendahuluan ini telah berusaha untuk menyiapkan tahapan dan merangsang selera pembaca untuk bab teknis yang mengikuti pada otomatisasi, sistem produksi, dan manufaktur terintegrasi komputer.

Bagian I berisi dua bab, yang pertama mencakup beberapa konsep dasar dan prinsip-prinsip manufaktur dan otomasi. Bab kedua di Bagian I membahas ekonomi produksi, subjek penting untuk membenarkan sebuah proyek otomatisasi.

Bagian II berkaitan dengan produksi volume tinggi dari produk diskrit. Jenis otomasi yang digunakan di sini kadang-kadang disebut “otomasi Detroit” karena aplikasi yang luas dalam industri otomotif. Keempat bab dalam Bagian akan membahas jalur produksi, baik otomatis dan dioperasikan secara manual, yang melakukan pengolahan dan operasi perakitan. Lini produksi otomatis adalah contoh otomasi tetap.

Bagian III meliputi kontrol numerik, contoh otomasi mampu program. Kontrol numerik digunakan untuk batch produksi suku cadang dan produk. Program ini dibentuk dari angka, maka kontrol numerik namanya. Perpanjangan teknologi kontrol numerik adalah robotika industri.

Bagian IV menyediakan tiga bab tentang robotika industri: teknologi, pemrograman, dan aplikasi.

Bagian V berkaitan dengan penanganan material, salah satu kegiatan fisik di pabrik yang “menyentuh” ​​produk. Kami berkonsentrasi, tentu saja, pada sistem otomatis. Dua bab dalam V membahas sistem penanganan material otomatis Bagian dan sistem penyimpanan otomatis.

Bagian VI berkaitan dengan Grup Teknologi dan sistem manufaktur fleksibel. Sebuah sistem manufaktur fleksibel (FMS) adalah aplikasi yang mewakili otomasi fleksibel. Grup Teknologi dianggap sebagai prinsip yang diperlukan untuk mencapai sukses FMS.

Bagian VII hanya berisi satu bab tentang kontrol kualitas dan inspeksi otomatis. Harap jangan menafsirkan satu bab sebagai arti bahwa kontrol kualitas (QC) tidak penting. Bab ini substansial, baik kepanjangangnya serta kepentingannya. Kita belajar bahwa metode pemeriksaan otomatis tidak selalu harus “menyentuh” produk.

Bagian VIII meliputi sistem kontrol otomatis. Kami survei teori kontrol umpan balik linear tradisional dan kemudian lanjutkan untuk mempertimbangkan bagaimana sistem komputer yang digunakan untuk mencapai kontrol atas operasi manufaktur di pabrik modem.

Akhirnya, Bagian IX menyajikan pengantar ke manufaktur terintegrasi komputer. Kelima bab menggambarkan elemen CIM: desain dibantu komputer, manufaktur dibantu komputer, perencanaan manufaktur, pengendalian manufaktur, serta lem yang memegang sistem komputer jaringan bersama-komputer. Kami menyimpulkan buku dengan penjelasan tentang apakah pabrik otomatis masa depan akan menjadi seperti apa, dan dampak sosial apakah yang akan terjadi.

1.3 ARGUMEN YANG MENDUKUNG DAN MENENTANG OTOMASI

1.3 ARGUMEN YANG MENDUKUNG DAN MENENTANG OTOMASI
1.3 ARGUMENTS FOR AND AGAINST AUTOMATION

Sejak saat otomatisasi produksi menjadi isu nasional di akhir 1950-an dan awal 1960-an, pemimpin buruh, dan pejabat pemerintah telah memperdebatkan pro dan kontra dari teknologi otomasi. Bahkan pemimpin bisnis, yang pada umumnya melihat diri mereka sebagai pendukung kemajuan teknologi, telah pada kesempatan mempertanyakan apakah otomatisasi benar-benar layak biaya investasi yang tinggi. Ada argumen untuk membatasi tingkat di mana teknologi produksi baru harus diperkenalkan ke industri. Sebaliknya, ada usulan bahwa pemerintah (federal dan negara) seharusnya tidak hanya mendorong pengenalan otomatisasi baru, namun sebenarnya harus membiayai sebagian dari biaya. (Pemerintah Jepang melakukannya.) Pada bagian ini kita membahas beberapa argumen ini untuk dan terhadap otomatisasi.

Argumen terhadap otomatisasi
Pertama, argumen terhadap otomasi meliputi:

1. Otomasi akan mengakibatkan penaklukan dari manusia dengan mesin. Ini benar-benar argumen mengenai apakah pekerjaan pekerja `akan diturunkan atau ditingkatkan dengan otomatisasi. Di satu sisi. otomatisasi cenderung untuk mentransfer keterampilan yang dibutuhkan untuk melakukan pekerjaan dari operator manusia dengan mesin. Dengan demikian, mengurangi kebutuhan tenaga kerja terampil. Pekerjaan manual ditinggalkan oleh otomatisasi membutuhkan tingkat keterampilan yang lebih rendah dan cenderung melibatkan tugas yang agak kasar (misalnya, bongkar muat workparts, mengubah alat, menghapus chip. Dll). Dalam pengertian ini. otomatisasi cenderung downgrade kerja pabrik. Di sisi lain, tugas-tugas monoton rutin yang paling mudah untuk mengotomatisasi, dan karena itu adalah pekerjaan pertama yang akan otomatis. Sedikit pekerja sehingga diperlukan dalam pekerjaan ini. Tugas yang membutuhkan pertimbangan dan keterampilan lebih sulit untuk mengotomatisasi. Hasil akhirnya adalah bahwa keseluruhan tingkat tenaga kerja manufaktur akan ditingkatkan, tidak turun dinilai.
2. Akan ada pengurangan angkatan kerja, dengan menghasilkan pengangguran. Adalah logis untuk menyatakan bahwa efek langsung otomatisasi akan mengurangi kebutuhan tenaga kerja manusia, sehingga menggusur pekerja. Karena otomatisasi akan meningkatkan produktivitas dengan margin, penciptaan lapangan kerja baru tidak akan terjadi cukup cepat untuk mengambil kendur pekerja yang terlantar. Akibatnya, tingkat pengangguran akan mempercepat.
3. Otomasi akan mengurangi daya beli. Ini mengikuti dari argumen 2. Sebagai mesin menggantikan pekerja dan para pekerja bergabung dengan barisan pengangguran, mereka tidak akan menerima upah yang diperlukan untuk membeli produk yang dibawa oleh otomatisasi. Pasar akan menjadi jenuh dengan produk yang orang tidak mampu untuk membeli. Persediaan akan tumbuh. Produksi akan berhenti. Pengangguran akan mencapai proporsi epidemi. Dan hasilnya akan menjadi depresi ekonomi besar-besaran.

Argumen yang mendukung otomasi
Beberapa argumen terhadap otomatisasi mungkin dibesar-besarkan. Hal yang sama dapat dikatakan dari beberapa deklarasi yang mendukung teknologi manufaktur baru. Berikut ini adalah contoh dari argumen untuk otomatisasi:

1. Otomasi adalah kunci untuk kerja yang lebih pendek. Telah ada dan kecenderungan jam kerja lebih sedikit dan lebih banyak waktu luang. (Universitas profesor teknik tampaknya dikeluarkan dari tren ini). Sekitar pergantian abad, pekan kerja rata-rata adalah sekitar 70 jam per minggu. Standar saat ini 40 jam (meskipun banyak dalam angkatan kerja lembur kerja). Argumen ini memiliki otomatisasi yang akan memungkinkan jumlah rata-rata jam kerja per minggu terus menurun, sehingga memungkinkan jam luang yang lebih besar dan kualitas hidup lebih tinggi.
2. Otomasi membawa kondisi kerja yang lebih aman bagi pekerja. Karena ada sedikit partisipasi fisik langsung oleh pekerja dalam proses produksi, ada kurang kemungkinan cedera pribadi untuk pekerja.
3. Hasil produksi otomatis di harga yang lebih rendah dan produk yang lebih baik. Telah diperkirakan bahwa biaya untuk mesin satu unit produk dengan peralatan mesin tujuan umum konvensional yang memerlukan operator manusia mungkin 100 kali biaya pembuatan unit yang sama menggunakan teknik produksi massal otomatis. Banyak contoh. Mesin dari mesin mobil blok dengan teknik transfer line (dibahas dalam Bab 4 dan 5) mungkin biaya $ 25 sampai $ 35. Jika teknik konvensional yang digunakan pada pengurangan jumlah (kuantitas dan memang akan jauh lebih rendah jika metode konvensional digunakan) biaya akan meningkat menjadi sekitar S3000. Industri elektronik menawarkan banyak contoh perbaikan dalam teknologi manufaktur yang telah secara signifikan mengurangi biaya sambil meningkatkan nilai produk (misalnya, set TV warna, peralatan stereo, kalkulator genggam, dan komputer).
4. Pertumbuhan industri otomasi akan sendiri menyediakan kesempatan kerja. Ini telah terutama tiga di industri komputer. Sebagai perusahaan di industri ini telah tumbuh (IBM, Burroughs, Digital Equipment Corp, Honeywell, dll), pekerjaan baru telah diciptakan. Ini pekerjaan baru tidak hanya mencakup pekerja langsung dipekerjakan oleh perusahaan-perusahaan, tetapi juga pemrogram komputer, sistem insinyur, dan lain-lain yang diperlukan untuk menggunakan dan mengoperasikan komputer.
5. Otomasi adalah satu-satunya cara untuk meningkatkan standar hidup kita. Hanya melalui peningkatan produktivitas disebabkan oleh metode otomatis produksi baru kita akan mampu untuk memajukan standar hidup kita. Pemberian kenaikan upah tanpa peningkatan yang sepadan dalam produktivitas akan mengakibatkan inflasi. Akibatnya, hal ini akan mengurangi standar hidup kita. Untuk membeli masyarakat yang lebih baik, kita harus meningkatkan produktivitas lebih cepat daripada kita meningkatkan upah dan gaji. Oleh karena itu, sebagai argumen ini mengusulkan, otomatisasi merupakan syarat untuk mencapai peningkatan produktivitas yang diinginkan.

Tidak ada komentar ditawarkan pada manfaat relatif dari argumen ini untuk dan terhadap otomatisasi. Buku ini berkaitan terutama dengan aspek teknis dan rekayasa sistem produksi otomatis. Termasuk dalam analisis rekayasa, tentu saja, pertimbangan faktor-faktor ekonomi yang menentukan kelayakan suatu proyek otomatisasi.

1.2 ALASAN UNTUK MENG-OTOMASI

1.2 ALASAN UNTUK MENG-OTOMASI
1.2 REASONS FOR AUTOMATING

Perusahaan melaksanakan proyek-proyek di otomatisasi dan CIM untuk berbagai alasan yang baik. Beberapa alasan penting untuk mengotomatisasi meliputi:

1. Peningkatan produktivitas. Otomatisasi operasi manufaktur memegang janji peningkatan produktivitas tenaga kerja. Ini berarti output yang lebih besar per jam input tenaga kerja. Tingkat produksi yang lebih tinggi (output per jam) yang dicapai dengan otomatisasi dibandingkan dengan operasi manual yang sesuai.
2. Tingginya biaya tenaga kerja. Tren di masyarakat industri dunia telah menuju biaya tenaga kerja yang terus meningkat. Akibatnya, investasi yang lebih tinggi dalam peralatan otomatis telah menjadi ekonomis dapat dibenarkan untuk menggantikan operasi manual. Tingginya biaya tenaga kerja memaksa para pemimpin bisnis untuk menggantikan mesin untuk tenaga manusia. Karena mesin dapat menghasilkan pada tingkat output yang lebih tinggi, penggunaan hasil otomatisasi dalam biaya yang lebih rendah per unit produk.
3. Kekurangan tenaga kerja. Di banyak negara maju telah terjadi kekurangan tenaga kerja umum. Jerman Barat, misalnya, telah dipaksa untuk mengimpor tenaga kerja untuk meningkatkan pasokan tenaga kerja sendiri. Kekurangan tenaga kerja juga merangsang pengembangan otomatisasi sebagai pengganti tenaga kerja.
4. Trend tenaga kerja terhadap sektor jasa. Tren ini telah terutama terjadi di Amerika Serikat. Pada tulisan ini (1986), proporsi angkatan kerja yang bekerja di bidang manufaktur berdiri di sekitar 20%. Pada tahun 1947, persentase ini adalah 30%. Pada tahun 2000, beberapa perkiraan menempatkan angka serendah 2% [7] *. Tentu saja, otomatisasi pekerjaan produksi telah menyebabkan beberapa pergeseran ini. Namun, ada juga kekuatan sosial dan kelembagaan yang bertanggung jawab untuk tren. Pertumbuhan lapangan kerja pemerintah di tingkat federal, negara bagian, dan lokal tingkat telah dikonsumsi bagian tertentu dari pasar tenaga kerja yang dinyatakan mungkin telah pergi ke manufaktur. Juga, telah ada kecenderungan orang untuk melihat pekerjaan pabrik sebagai membosankan, merendahkan, dan kotor. Pandangan ini telah menyebabkan mereka untuk mencari pekerjaan di sektor jasa ekonomi (pemerintah, asuransi, jasa pribadi, hukum, penjualan, dll).
5. Keselamatan. Dengan mengotomatisasi operasi dan mentransfer operator dari partisipasi aktif peran pengawasan. pekerjaan dibuat lebih aman. Keamanan fisik dan kesejahteraan pekerja telah menjadi tujuan nasional dengan diberlakukannya Undang-Undang Keselamatan dan Kesehatan 1970 (OSHA). Hal ini juga memberikan dorongan untuk otomatisasi.
6. Tingginya biaya bahan baku. Tingginya biaya bahan baku dalam hasil manufaktur di kebutuhan untuk lebih efisien dalam menggunakan bahan-bahan. Pengurangan memo adalah salah satu manfaat dari otomatisasi.
7. Peningkatan kualitas produk. Operasi otomatis tidak hanya memproduksi komponen dengan tarif lebih cepat daripada rekan-rekan pengguna mereka, tetapi mereka menghasilkan bagian dengan konsistensi yang lebih besar dan kesesuaian dengan spesifikasi kualitas.
8. Mengurangi lead time manufaktur. Untuk alasan yang akan kita kaji dalam bab-bab selanjutnya, otomatisasi memungkinkan produsen untuk mengurangi waktu antara pesanan pelanggan dan pengiriman produk. Hal ini memberikan produsen keunggulan kompetitif dalam mempromosikan layanan pelanggan yang baik
9. Pengurangan persediaan-proses. Menyimpan persediaan besar bekerja-di-proses merupakan biaya yang signifikan ke pabrik karena hubungan modal. Dalam proses persediaan ~ tidak ada nilainya. Ini melayani tidak ada keperluan stok bahan baku atau persediaan produk jadi. Dengan demikian, itu adalah untuk keuntungan produsen `s untuk mengurangi kerja-in-progress ke minimum. Otomasi cenderung untuk mencapai tujuan ini dengan mengurangi waktu yang dihabiskan workpart di pabrik.
10. Biaya tinggi tidak mengotomatisasi. Sebuah keuntungan kompetitif yang signifikan diperoleh dengan mengotomatisasi pabrik. Keuntungannya tidak dapat dengan mudah menunjukkan pada formulir otorisasi proyek perusahaan. Manfaat otomatisasi sering muncul dengan cara yang tidak berwujud dan tak terduga, seperti peningkatan kualitas, penjualan yang lebih tinggi, hubungan kerja yang lebih baik, dan citra perusahaan yang lebih baik. Perusahaan yang tidak mengotomatisasi cenderung menemukan diri mereka pada kerugian kompetitif dengan pelanggan mereka, karyawan, dan masyarakat umum.

Semua faktor ini bertindak bersama-sama untuk membuat otomatisasi produksi alternatif yang layak dan menarik untuk metode manual pembuatan.

* Angka dalam kurung mengacu pada Referensi pada akhir bab ini.

1.1 DEFINISI OTOMASI

1.1 DEFINISI OTOMASI
1.1 AUTOMATION DEFINED

Otomasi adalah teknologi berkaitan dengan penerapan mekanik, sistem elektronik, dan berbasis komputer untuk mengoperasikan dan mengendalikan produksi. Teknologi ini meliputi:

• Peralatan mesin otomatis untuk memproses suku cadang
• Mesin perakitan otomatis
• Robot industri
• Penanganan Material otomatis dan sistem penyimpanan
• Sistem inspeksi otomatis untuk pengendalian kualitas
• Pengendalian umpan balik dan pengendalian proses dengan komputer
• Sistem komputer untuk perencanaan, pengumpulan data, dan pengambilan keputusan untuk mendukung kegiatan manufaktur

Ruang lingkup teks ini akan dibatasi terutama untuk sistem otomatis yang digunakan dalam manufaktur diskrit-produk. Contoh industri yang menggunakan jenis sistem ini diantaranya : logam, elektronik, otomotif, peralatan, pesawat terbang, dan banyak lainnya.

Jenis otomasi
Untuk tujuan kita dalam buku ini, sistem produksi otomatis dapat diklasifikasi dengan cara terbaik menjadi tiga jenis dasar:

1. Fixed automation
2. Programmable automation
3. Flexible automation

Fixed automation otomasi tetap) adalah sistem di mana urutan pengolahan (atau perakitan) operasi ditetapkan oleh susunan peralatan, Operasi di urutan biasanya sederhana. Ini adalah integrasi dan koordinasi dari banyak operasi tersebut ke dalam satu set peralatan yang membuat sistem menjadi rumit. Fitur khas otomasi tetap adalah :

• Investasi awal yang tinggi untuk instalasi yang custom-engineered
• Laju produksi yang tinggi
• Relatif tidak fleksibel dalam mengakomodasi perubahan produk

Pembenaran ekonomi untuk otomasi tetap ditemukan dalam produk dengan tingkat permintaan dan volume yang sangat tinggi . Biaya awal yang tinggi peralatan dapat tersebar pada jumlah unit yang sangat besar, sehingga membuat biaya/unit menarik dibandingkan dengan metode produksialternatif lain. Contoh otomasi tetap termasuk garis mekanik perakitan (mulai sekitar tahun 1913 – produk bergerak sepanjang konveyor mekanik, (namun workstation
di sepanjang line/jalur dioperasikan secara manual) dan transfer line mekanik (dimulai sekitar 1924).

Dalam programmable automation (otomasi mampu program), peralatan produksi dirancang dengan kemampuan untuk mengubah urutan operasi untuk mengakomodasi konfigurasi produk yang berbeda. Urutan operasi dikontrol oleh program, yang merupakan satu set instruksi kode sehingga sistem dapat membaca dan menafsirkannya. Program baru dapat disiapkan dan dimasukkan ke peralatan untuk menghasilkan produk baru. Beberapa fitur yang menjadi ciri otomasi mampu program meliputi :

• Investasi yang tinggi untuk instalasi peralatan multi guna
• Laju produksi yang relatif rendah dibandingkan fixed otomation
• Fleksible untuk menghadapi perubahan konfigurasi produk
• Paling cocok untuk produksi batch

Sistem produksi otomatis yang mampu program digunakan dalam produksi volume rendah dan menengah. Part atau produk biasanya dibuat dalam batch. Untuk menghasilkan setiap batch baru dari produk yang berbeda, sistem harus diprogram ulang dengan set instruksi mesin yang sesuai dengan produk baru. Setup fisik mesin juga harus berubah : perkakas harus dimuat, Fixtures harus melekat pada meja mesin, dan setting mesin yang diperlukan harus dimasukkan. Prosedur ini membutuhkan waktu peralihan. Akibatnya, siklus khusus untuk produk yang diberikan mencakup periode selama setup dan pemrograman ulang yang terjadi, diikuti dengan periode di mana batch diproduksi. Contoh otomasi mampu program termasuk peralatan mesin dikontrol secara numerik (prototipe pertama kali ditunjukkan pada tahun 1952) dan robot industri (aplikasi awal sekitar 1961), meskipun teknologi ini berakar dalam mesin tenun Jacquard (1801).

merupakan perpanjangan dari otomasi mampu program. Konsep otomasi fleksibel telah dikembangkan hanya selama 15 atau 20 tahun terakhir, dan prinsip-prinsip masih berkembang. Sebuah sistem otomatis yang fleksibel adalah salah satu yang mampu menghasilkan berbagai produk (atau part) dengan hampir tidak ada waktu yang hilang untuk menunggu dari satu produk ke yang berikutnya. Tidak ada waktu produksi hilang saat memprogram ulang sistem dan mengubah setup fisik (perkakas, fixtures, pengaturan mesin). Akibatnya, sistem dapat menghasilkan berbagai kombinasi dan jadwal produk, bukan membutuhkan bahwa mereka dibuat dalam batch terpisah. Fitur otomasi fleksibel dapat diringkas sebagai berikut :

• Investasi tinggi untuk membuat sistem yang direkayasa secara kustom
• Produksi yang berkelanjutan bagi berbagai variabel produk
• Laju produksi medium
• Fleksibilitas untuk menghadapi variasi desain produk

Fitur penting yang membedakan otomatisasi fleksibel dari otomatisasi diprogram adalah: (1) kemampuan untuk mengubah program bagian tanpa kehilangan waktu produksi, dan (2) kemampuan untuk berubah selama setup fisik, lagi tanpa kehilangan waktu produksi. Fitur-fitur ini memungkinkan sistem produksi otomatis untuk melanjutkan produksi tanpa downtime antara batch yang merupakan karakteristik dari otomatisasi diprogram. Mengubah program bagian ini umumnya dicapai dengan menyiapkan program off-line pada sistem komputer dan elektronik transmisi program untuk sistem produksi otomatis. Oleh karena itu, waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pemrograman untuk pekerjaan berikutnya tidak mengganggu produksi pada pekerjaan saat ini. Kemajuan teknologi sistem komputer sebagian besar bertanggung jawab untuk ini kemampuan pemrograman dalam otomasi fleksibel. Mengubah pengaturan fisik antara panci dicapai dengan membuat pergantian off-line dan kemudian pindah ke tempat yang sekaligus sebagai bagian berikutnya datang ke posisi untuk diproses. Penggunaan perlengkapan palet yang memegang bagian dan mentransfer ke posisi di tempat kerja adalah salah satu cara menerapkan pendekatan ini. Untuk pendekatan ini berhasil, berbagai panci yang dapat dibuat pada sistem produksi yang fleksibel otomatis biasanya lebih terbatas daripada sistem dikendalikan oleh otomatisasi diprogram. Contoh otomatisasi fleksibel adalah sistem manufaktur yang fleksibel untuk melakukan operasi permesinan yang tanggal kembali ke 1960-an.

Posisi relatif dari tiga jenis otomatisasi untuk volume produksi yang berbeda dan varietas produk digambarkan dalam Gambar 1.1.

Manufaktur terintegrasi komputer
Komputer telah memiliki dan terus memiliki dampak yang dramatis pada perkembangan teknologi otomatisasi produksi. Hampir semua sistem produksi modem dilaksanakan hari ini menggunakan sistem komputer. Istilah Komputer manufaktur terintegrasi (CIM) telah diciptakan untuk menunjukkan penggunaan meluas dari komputer untuk merancang produk, rencana produksi, mengendalikan operasi, dan melakukan berbagai fungsi terkait bisnis yang diperlukan dalam sebuah perusahaan manufaktur. CAD / CAM (computer–aided desain dan manufaktur dibantu komputer) adalah istilah lain yang digunakan hampir sinonim dengan CIM.

GAMBAR 1.1 Tiga jenis otomatisasi produksi sebagai fungsi volume produksi dan variasi produk.

Mari kita mencoba untuk mendefinisikan hubungan antara otomatisasi dan CIM dengan mengembangkan sebuah model konseptual manufaktur. Dalam sebuah perusahaan manufaktur, kegiatan fisik yang berkaitan dengan produksi yang terjadi di pabrik dapat dibedakan dari kegiatan pemrosesan informasi, seperti desain produk dan perencanaan produksi, yang biasanya terjadi di lingkungan kantor. Kegiatan fisik yang mencakup semua proses manufaktur, perakitan, penanganan material, dan inspeksi yang dilakukan pada produk. Operasi ini datang dalam kontak langsung dengan produk selama pembuatan. Mereka menyentuh produk. Hubungan antara aktivitas fisik dan kegiatan pemrosesan informasi dalam model kami digambarkan pada Gambar 1.2. Bahan baku mengalir dalam salah satu ujung pabrik dan produk jadi mengalir keluar ujung lainnya. Kegiatan fisik (pengolahan, penanganan, dll) terjadi di dalam pabrik. Fungsi pemrosesan informasi membentuk cincin yang mengelilingi pabrik, menyediakan data dan pengetahuan yang diperlukan untuk menghasilkan produk berhasil. Fungsi ini pemrosesan informasi meliputi (1) kegiatan bisnis tertentu (misalnya, pemasaran dan penjualan, order entry. Tagihan pelanggan, dll), (2) desain produk, (3) perencanaan manufaktur, dan (4) pengendalian manufaktur. Keempat fungsi membentuk siklus peristiwa yang harus menyertai kegiatan produksi fisik tapi tidak secara langsung menyentuh produk.

Sekarang perhatikan perbedaan antara otomatisasi dan CIM. Otomasi berkaitan dengan kegiatan fisik di bidang manufaktur. Sistem produksi otomatis yang dirancang untuk mencapai pengolahan, perakitan, penanganan material, dan kegiatan inspeksi dengan sedikit atau tanpa partisipasi manusia. Sebagai perbandingan, manufaktur komputer terpadu yang bersangkutan lebih dengan fungsi pemrosesan informasi yang diperlukan untuk mendukung operasi produksi. CIM melibatkan penggunaan sistem komputer untuk melakukan empat jenis fungsi pemrosesan informasi. Sama seperti otomatisasi berkaitan dengan kegiatan fisik, CIM berkaitan dengan mengotomatisasi kegiatan pemrosesan informasi di bidang manufaktur. Aplikasi berkembang sistem komputer di bidang manufaktur yang memimpin kita menuju pabrik komputer otomatis di masa depan.

GAMBAR 1.2 Model manufaktur, menunjukkan (e) pabrik sebagai pipa pengolahan di mana kegiatan produksi fisik yang dilakukan, dan (b) kegiatan pemrosesan informasi yang mendukung manufaktur sebagai cincin yang mengelilingi pabrik.

Kami akan kembali ke model kami manufaktur di Bab 2 dan topik CIM, CAD / CAM, dan pabrik otomatis masa depan dalam bab-bab akhir. Untuk saat ini mari kita mempertimbangkan beberapa masalah yang lebih umum yang berkaitan dengan otomatisasi dan manufaktur komputer terpadu.

Bab 1 Pendahuluan

chapter 1 Introduction

Ini adalah buku tentang otomatisasi produksi. Istilah baru telah dikembangkan untuk menggambarkan berbagai aspek teknologi ini, Banyak istilah-istilah ini, seperti robotika, CAD / CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing), sistem manufaktur fleksibel, dan visi mesin, tersebut tidak dikenal 30 tahun yang lalu . Kata-kata lama, seperti mekanisasi, telah hampir menghilang dari kosa kata teknis. Otomasi adalah teknologi dinamis yang merupakan proses evolusi berkelanjutan yang dimulai beberapa dekade yang lalu. Beberapa bahkan mungkin berpendapat bahwa proses dimulai dengan revolusi industri (sekitar 1770), ketika mesin mulai mengambil alih pekerjaan yang sebelumnya dilakukan oleh tenaga kerja manual. Otomasi adalah proses pengembangan teknologi yang akan melanjutkan ke masa mendatang.

Dalam bab pertama ini, kita mendefinisikan otomasi, menggambarkan berbagai jenis otomasi, memberikan alasan mengapa perusahaan menginstal sistem otomatis, dan menyajikan argumen sosial dan terhadap teknologi ini.

bagian I Dasar-dasar Manufaktur dan Otomasi

part I Fundamentals of Manufacturing and Automation

Dalam Bab 1 kita mendefinisikan otomatisasi dan dibahas secara sosial dan ekonomi. Sebelum melanjutkan untuk memeriksa berbagai contoh sistem produksi otomatis yang digunakan dalam industri, ada konsep umum tertentu dan prinsip yang berkaitan dengan manufaktur yang harus dipahami. Ini adalah tujuan kami di bagian pertama buku untuk menyajikan konsep-konsep dan prinsip-prinsip manufaktur. Bagian l terdiri dari dua bab: Bab 2 tentang operasi produksi dan strategi otomasi, dan Bab 3 tentang ekonomi produksi.

Dalam Bab 2 kita mendefinisikan produksi dan survei berbagai industri yang terlibat dalam kegiatan produksi. Berbagai kategori sistem produksi, operasi manufaktur, tata letak pabrik, dan struktur organisasi juga dibahas. Kami menyajikan serangkaian model matematika untuk menggambarkan bagaimana produksi dicapai dan bagaimana kinerja suatu sistem produksi diukur. Manufaktur waktu tempuh, laju produksi. kapasitas pabrik, barang dalam proses, dan pemanfaatan antara konsep-konsep dasar yang diberikan arti kuantitatif dalam bagian ini. Langkah-langkah ini kinerja akan disebut dalam buku ini. Bab ini menyimpulkan dengan menghadirkan daftar 10 strategi otomasi: daftar pendekatan untuk mengotomatisasi operasi produksi.

Bab 3 berkaitan dengan ekonomi produksi. Hal ini penting untuk spesialis teknis dalam otomatisasi untuk memahami kriteria ekonomi yang menentukan apakah suatu sistem produksi yang diberikan akan berhasil. Bab ini dimulai dengan perlakuan pengantar ekonomi teknik, menekankan metode untuk mengevaluasi proposal investasi yang digunakan oleh perusahaan. Jenis-jenis biaya yang dihadapi dalam produksi dibahas, termasuk biaya overhead. Sebuah metode rasional untuk biaya sebuah workcell produksi otomatis dikembangkan yang membedakan biaya tenaga kerja dari biaya peralatan. Topik lain dalam Bab 3 mencakup analisis break even, analisis biaya unit produksi, dan evaluasi dari biaya pekerjaan dalam proses. Lampiran untuk bab ini menyajikan tabulasi faktor bunga yang digunakan dalam perhitungan ekonomi teknik.

Hal ini penting bagi pembaca untuk memiliki latar belakang yang terkandung dalam kedua pasal dalam rangka untuk menghargai peluang dan keterbatasan dari berbagai sistem otomatis dibahas dalam bab-bab selanjutnya.

9.5 THE APT LANGUAGE

In this section we present some of the fundamental principles of computer-assisted part programming using APT. The reader will certainly not become an expert part programmer after completing this introduction. Our objectives are much less ambitious. What we hope to accomplish is merely to demonstrate the English-like statements of AFT and to show how they can be formulated to command the cutting tool through its sequence of machining operations.

APT is not only an NC language; it is also the computer program that performs the calculations to generate cutter positions based on APT statements. We will not concern ourselves with the internal workings of the computer program. Instead, we will concentrate on the language that the part programmer must use.

APT is a three dimensional system that can be used to control up to five axes. We will limit our discussion to the more familiar three axes, x, y, and z, and exclude rotational coordinates. APT can be used to control a variety of different machining operations. We will cover only drilling and milling applications. There  are over 400 words in the AN vocabulary. Only a small (but important) fraction will be covered here.

To program in APT, the work part geometry must first be defined. Then the tool is directed to various point locations and along surfaces of the work part to carry out the machining operations. The viewpoint of the part programmer is that the workpiece remains stationary and the tool is instructed to move relative to the part.

There  are four types of statements in the AFT language:

1. Geometry statements. These define the geometric elements that comprise the work part. They are also sometimes called definition statements.

2. Motion statements. These  are  used  to describe the path taken by the cutting tool.

3. Post processor statements. These apply to the specific machine tool and control system. They   are used   to specify feeds and speeds and to actuate other features of the machine.

4. Auxiliary  statements These  are miscellaneous statements used to identify the part, tool, tolerances, and so on.

Geometry statements

When the tool motions are specified, their description is in terms of points and surfaces. Therefore, the points and surfaces must be defined before tool motion commands can be given.

The general form of an APT geometry statement is this :

symbol = geometry ty/descriptive data                                   (9.1)

An example of such a statement is

P1 = POINT/5.0, 4.0, 0.0                                            (9.2)

The statement is made up of three sections. The first is the symbol used     to identify the geometric element. A symbol can be any combination of six   or fewer alphabetic and numeric characters. At least one of the six must be an alphabetic character. Also, although it may seem obvious, the symbol    cannot be  one of the APT vocabulary words.Some examples may help to show what is permissible as a symbol, and what is not permissible :

PZL                 Permissible

PABCDE          Permissible

PABCDEF        No; too many characters

123789           No; must have alphabetic character

POINT            No; APT vocabulary word

P1.2                No; only alphabetic and numeric characters are allowed

The second section of the geometry statement is an APT vocabulary wort that identifies the type of geometry element. Besides POINT, other geometry elements in the APT vocabulary include LINE, PLANE, and CIRCLE.

9.4 COMPUTER ASSISTED PART PROGRAMMING

The work part of Example 9.2 was relatively simple, it was a suitable application    for manual programming. Most parts machined on NC systems are considerably    more complex. In the more complicated point-to-point jobs and in contouring applications, manual part programming becomes an extremely tedious task and subject to error. In these instances it is much more appropriate to employ the high-speed digital computer to assist in the part programming process. Many part programming language systems have been developed to automatically perform most of the calculations which the programmer would otherwise be forced to do. This saves time and results in a more accurate and more efficient part program.
The part programmer’s job
The difference in the part programmer’s job between manual programming and  computer-assisted programming is this. With manual programming, a manuscript is used which is formatted so that the NC tape can be typed directly from it. With computer-assisted part programming, the machining instructions are written in English-like statements of the NC programming language, which are then processed by the computer to prepare the tape. The computer automatically punches the tape in the proper tape format for the particular NC machine.
When utilizing one of the NC programming languages, part programming can be summarized as consisting basically of two tasks :
1. Defining the geometry of the work part
2. Specifying the tool path and/or operation sequence
Let us now consider these two tasks in computer-assisted part programming. Our frame of reference will be for a contouring application, but the concepts apply for    a positioning application as well.
WORKPART GEOMETRY DEFINITION. No matter how complicated  the work part may appear, it is composed of basic geometric elements. Using a relatively simple work part to illustrate, consider the component shown in Figure 9.7. Although somewhat irregular in overall appearance, the outline of the part consists of intersecting straight lines and a partial circle. The holes in the part can be expressed in terms of the center location and radius of the hole. Nearly any component that can be conceived by a designer can be described by points, straight lines, planes, circles, cylinders, and other mathematically defined surfaces. It is the part programmer’s task   to enumerate the component elements out of which the work part is formed. Each geometric element must be identified and the dimensions and location of the element explicitly defined. Using the APT programming language as an example, the following statement might be used to define a point :
P1 – POINT/6.0, 1.125,0
The point is identified by the symbol P1 and is located at x  = 6.0, y =  1.125, and z = 0.
Similarly, a circle in the x–y plane might be defined by the APT statement
C1 =  CIRCLE/CENTER, P1 , RADIUS, 1.12
The center of circle C1 is Pi (previously defined) and the radius is 1.125.
The various geometric elements in the drawing of Figure 9.7 would be identified in a similar fashion by the part programmer.
TOOL PATH CONSTRUCTION  After defining the work part geometry, the programmer must next construct the path that the cutter will follow to machine the part. This tool path specification involves a detailed step-by-step sequence of cutter moves. The moves are made along the geometry elements which have previously been defined. To illustrate, using Figure 9.7 and the APT language, the following statement could be used to command the tool  to make  a left turn from  line L2  onto line L3 :
GOLFT/L3, PAST, L1
This assumes the tool was previously located at the intersection of lines L2 and L3 and had just finished a cut along L2. The statement directs the tool to cut along L3 until it just passes line L1.
By using statements similar to the above, the tool can be directed to machine along the work part surfaces, to go to point locations, to drill holes at those point locations, and so on. In addition to geometry definition and tool path specification, the part programmer also provides other commands to the NC system. However, let us await Section 9.5, where we will consider a wide range of possible APT statements.
The computer’s job
The computer’s job in computer-assisted part programming consists of the following steps:
1. Input translation
2. Arithmetic calculations
3. Cutter offset computation
4. Post processor
The sequence of these steps and their relationships to the part programmer and the machine tool are illustrated in Figure 9.8.
INPUT TRANSLATION. The part programmer enters the program using the APT or other language. The input translation component converts the coded instructions contained in the program into computer-usable form, preparatory to further processing.
ARITHMETIC CALCULATIONS.  The arithmetic calculations unit of the system consists of a comprehensive set of subroutines for solving the mathematics required to generate the part surface. These subroutines are called by the various part programming language statements. The arithmetic unit is really the fundamental element in the part programming package. This unit frees the programmer from the time-consuming geometry and trigonometry calculations  to concentrate on the work part processing.
CUTTER OFFSET COMPUTATION. When we described the second task of the part programmer  as that of constructing the tool path, we ignored   one basic factor the size of the cutting tool. The actual tool path is different from the part outline. I is is because the tool path is the path taken by the center of the  cutter. It is at the periphery of the cutter that machining takes place.
The purpose of the cutter offset computation is to offset the tool path from the desired part surface by the radius of the cutter. This means that the part programmer can define the exact part outline in his geometry statements. Thanks  to the cutter offset calculation provided by the programming system, he need not concern himself with this task. The cutter offset problem is illustrated in Figure 9.9.
POSTPROCESSOR.     As we have noted previously, NC machine tool systems are different. They have different features and capabilities. They use  different NC tape formats. Nearly all of the part programming languages, including APT, are designed to be general-purpose languages, not limited to one or two machine tool types. Therefore, the final task of the computer in computer-assisted part programming is to take the general instructions and make them specific to a particular machine tool system. The unit that performs this task is called a post processor.
The post processor is really a separate computer program that has been written to prepare the punched tape for a specific machine tool. The input to the post processor is the output from the other three components:  a series of cutter locations and other instructions. This is referred to as the CLFILE or CLDATA (CL stands for  cutter location). The output of the post processor is the NC tape    written in the correct format for the machine on which it is   to be used.
NC part programming languages
Probably over 100 NC part programming languages have been developed since the initial MIT research on NC programming systems in 1956. Most of the languages were developed to serve particular needs and machines and have not survived the test of time. However, a good number of languages are still in use today. In this subsection we review some of those which are generally considered important.
APT (AUTOMATICALLY PROGRAMMED TOOLS). The API language was the product of the MIT developmental work on NC programming systems. Its development began in June 1956, and it was first used in production around 1959. Today it is the most widely used language in the United States. Although first intended  as  a contouring language, modern versions of APT can be used for both positioning and continuous-path programming and continuous-path programming in up to five  axes.

AUTOSPOT (AUTOMATIC SYSTEM FOR POSITIONNING TOOLS).  This was developed by IBM and first introduced in 1962 for PTP programming. Today’s version of AUTOSPOT can be used for contouring as well.

SPLIT (SUNDSTRAND PROCESSING LANGUAGE INTERNALLY TRANSLATED). This is a proprietary system intended for Sundstrand’s machine tools. It can handle up to five axis positioning and possesses contouring capability as well. One of the unusual features of SPLIT is that the post processor is built into the program. Each machine tool  uses its own SPLIT package, thus obviating the need for a special post processor.

COMPACT II.   This is a package available from Manufacturing Data Systems, Inc. (MDSI), a firm based in Ann Arbor, Michigan. The NC language is similar to SPLIT in many of its features. MDSI leases the COMPACT II system to its users on a time-sharing basis. The part programmer uses a remote terminal to feed the program into one of the MDSI computers, which in tum produces the  NC tape.

ADAPT (ADAPTATION OF APT). Several part programming languages are based directly on the APT program One of these is ADAPT, which was developed by IBM under Air Force contract. It was intended to provide many of the features of AFT but to utilize a significantly  smaller computer. ADAPT is not as powerful as APT, but can be used to program for both positioning and contouring jobs.

EXAPT (EXENDED SUBSET OF APT).   This was developed in Germany  starting around 1964 and is based on the APT language. Itere are three versions: EXAPT I designed for positioning (drilling and also straight-cut milling), EXAPT ll designed for turning, and EXAPT III designed for limited contouring operations. One of the important features of EXAPT is that it attempts to compute optimum feeds and speeds automatically.