Kendala Perencanaan Produksi dalam Sistem Manufaktur Seluler

Oleh: J. Riezebos,

Assistant Professor of Production Systems Design, University of Groningen, Groningen, Netherland

Abstraksi

Paper ini bertujuan menganalisa koordinasi antar sel seperti apa yang dibutuhkan ketika menggunakan sistem manufaktur seluler dibanding sistem menufaktur yang dikelola secara fungsional. Tiga tingkat koordinasi dibedakan meliputi: internal, horisontal dan vertikal. Dua jenis hubungan antar unit dipertimbangkan: sekuensial/berurutan dan lateral. Terbukti bahwa terdapat perubahan kebutuhan koordinasi pada sistem manufaktur seluler jika dibandingkan dengan sistemmanufaktur fungsional. Hal ini diilustrasikan dengan beberapa kasus dimana masalah-masalah perencanaan produksi pada sebuah pabrik yang menngunakan sistem seluler dianalisa.

Pengantar

Pada pabrikasi barang-barang logam, beberapa perusahaan telah beralih ke sistem manufaktur seluler tanpa mengubah sistem pengendalian dan perencanaan produksi mereka secara mendasar. Seringkali mereka mengalamai masalah-masalah yang diakibatkan sistem MRP sebelumnya. Paper menganalisa jenis-jenis koordinasi di dalam dan antar sel yang dibutuhkan dalam sistem manufaktur seluler jika dibandingkan dengan sistem manufaktur fungsional dan menampilkan 5 studi kasus singkat yang terjadi dalam pabrik yang memproduksi komponen mekanik dalam jumlah kecil yang memakai sistem manufaktur seluler. Dalam literatur yang membandiingkan tata letak fungsional dan seluler, diberikan pemisah antara sistem seluler yang menggunakan sel dengan tipe lini produksi aliran dan sistem seluler yang menggunakan lini produksi campuran. Pabrik yang diamati adalah jenis yang terakhir.

 

Koordinasi dengan hubungan sekuensial dan lateral. 

Konsep unit produksi otonom relatif digunakan dalam menentukan kebutuhan koordinasi pada sistem manufaktur seluler dan fungsional. Pada kedua situasi tersebut di atas sebuah unit otonom digunakan; dalam sistem manufaktur seluler merupakan sebuah sel di mana produk-produk yang serupa diproduksi (menggunakan operasi berbeda) dan pada sistem manufaktur fungsional merupakan sebuah departemen dimana operasi-operasi yang serupa dilaksanakan (pada produk yang berbeda).

Gambar 1. Tiga level koordinasi

 

Untuk membandingkan kebutuhan koordinasi antara sistem manufaktur seluler dan fungsional tiga tingkat koordinasi dibedakan: koordinasi internal (dalam sebuah unit), koordinasi horisontal antar unit dan koordinasi vertikal dengan area organisasi yang lain (misalnya R&D, purchasing, engineering dan maintenance).

Perbedaan pada kebutuhan koordinasi vertikal biasanya disebabkan oleh perbedaan deajat fugsi staf yang dibagi kepada tiap unit [1]. Secara umum ada kecenderungan untuk mempertimbangkan desentralisasi fungsi-fungsi pendukung dalam sistem manufaktur seluler, terutama jika se-sel didesain menurut prinsip-prinsip sosio-teknik. Pada acuan [2] dikatakan bahawa fokus pada peningkatan keterampilan pekerja dengan mendesentralisasikan fungsi-fungsi pendukung adalah perbedaan penting antara unit-unit produksi di Jerman dan Amerika Serikat. Sehingga perpindahan ke sistem manufaktur seluler menuntut perubahan kebutuhan koordinasi secara vertikal. Pada bagian selanjutnya fokus paper ini pada koordinasi horisontal dan internal.

Untuk meneliti perbedaan antara kebutuhan koordinasi internal dan horisontal, dua jenis hubungan dipertimbangkan yakni hubungan sekuensial dan lateral:

* hubungan sekuensial disebabkan oleh aliran produk seperti yang dinyatakan dalam perencanaan proses

* hubungan lateral disebabkan olek karakteristik produk. hubungan ini ada karena:

(a) terkumpul karena berbagi sumberdaya (misalnya: perkakas, pencekam, peralatan transportasi, SDM, pengetahuan) akibatnya menimbulkan potensi konflik jika lebih banyak unit membutuhkan sumber daya tersebut pada waktu bersamaan

(b) fleksibilitas yang tersedia diantara unit-unit yang bisa digunakan dalam sistem perencanaan, misalnya:

Alternatif yang tersedia dalam rute pemrosesan mengakibatkan adanya kebutuhan untuk membuat pilihan kapan dan dimana seharusnya memproses sebuah operasi dari sebuah produk tertentu (keputusan alokasi)

–          Kumpulan ketergantungan diantara sel-sel yang memproduksi rakitan yang serupa bisa dijamin dengan menggunakan informasi tanggal pengiriman dari sel-sel lain; jika salah satu dari sel ini terdapat kerusakan mesin tidak perlu memberikan prioritas pada sebuah komponen bagi produk akhir yang sama

Jika salah satu dari relasi-relasi ini terjadi diantara dua unit maka akan menyebabkan terjadinya kebutuhan koordinasi horisontal. Jika relasi semacam itu terjadi dalam sebuah unit maka akan menyebabkan terjadinya kebutuhan koordinasi internal. Akibat dari relasi sekuensial, sebuah kebutuhan koordinasi horisontal antara dua buah unit akan terjadi jika jika sebuah unit melakukan pengiriman ke unit yang lain.

Akibat dari relasi lateral, kebutuhan koordinasi horisontal antara dua unit akan terjadi jika mereka berbagi peralatan, mesin atau orang. Sebuah kebutuhan koordinasi internal dalam sebuah unit akan terjadi jika benda kerja mengalir dari dari sebuah mesin ke mesin lainnya (relasi sekuensial) atau jika seorang operator bisa men-setup sebuah mesin sementara mesin lainnya yang ia operasikan sedang melakukan pekerjaan lain (relai lateral)

 

Sistem Manufaktur Fungsional

Dalam sistem manufaktur fungsional terdapat banyak relasi diantara unit-unit karena masing-masing departemen produksi hanya bisa melakukan satu macam operasi. Semua produk yang membutuhkan operasi yang berbeda-beda harus memasuki departemen yang berbeda-beda. Karena itu kebutuhan koordinasi horisontal meliputi pengontrolan aliran produk diantara departemen-departemen dalam sebuah pabrik. Dalam sebuah unit terdapat sedikit relasi sekuensial diantara mesin-mesin karena mesin-mesin tersebut pada dasarnya melakukan operasi yang serupa. Relasi sekuensial dalam sebuah unit masih bisa terjadi pada kasus-kasus khusus misalnya reclamping atau refixturing.

Relasi lateral dalam sebuah departemen produksi secara umum terjadi. Mesin-mesin bisa menggunakan set perkakas yang sama, operator-operator mesin bisa mengoperasikan mesin-mesin dalam departemen yang sama karena diterapkannya tipe pemrosesan yang sama. Keberadaan relasi lateral antar departemen dalam sebuah pabrik sangat sedikit. Operator-operator biasanya sulit dirotasi atau ditukarkan antar departemen. Sebaliknya, penggunaan peralatan transportasi bersama-sama antar departemen adalah hal biasa.

Sistem Manufaktur Seluler

Karena adanya kombinasi berbagai macam mesin dalam sebuah sel, produk-produk yang membutuhkan pemrosesan lebih banyak seringkali dapat tinggal dalam sebuah sel. Karena itu terdapat relasi sekuensial dalam sebuah unit. Dari berbagai referensi diasumsikan bahwa koordinasi dalam sel untuk relasi sekuensial bisa dilakukan dengan mudah[3].

Relasi sekuensial antar sel bisa dibedakan oleh relasi dalam kaitannya dengan segmentasi aliran produk utama dan relasi dalam kaitannya dengan sedikit atau banyaknya pergerakan dalam sel yang menyimpang dari aliran normal. Persentase dari pesanan-pesanan yang membutuhkan pergerakan dalam sel diantara sel-sel yang sedang bekerja biasanya sedikit dibanding dengan total pesanan yang dikerjakan, ini memungkinkan untuk mengkoordinasikan aliran pesanan-pesanan menggunakan mekanisme koordinasi lainnya.

Relasi lateral dalam sebuah sel biasanya sangat terbatas akibat kehadiran operator multi-fungsi, sebagaimana halnya penggunaan bersama sumberdaya lainnya (misal: pahat, fixtures) diabaikan, kecuali penggunaan palet untuk produk khusus.

Sebaliknya, relasi lateral antar sel adalah hal biasa. Ini bisa disebabkan penggunaan bersama sumberdaya khusus (misalnya: operator multi-fungsi), rute proses alternatif untuk sebuah produk khusus jika beberapa sel tidak sepenuhnya terputus, yang mana cukup sering terjadi akibat alokasi mesin-mesin serupa pada sel yang berbeda-beda dan penggunaan kumpulan ketergantungan antar sel-sel.

 

Literatur Untuk Hubungan Antar Sel-Sel

Burbidge [3] mendeskripsikan tipe-tipe relasi sekuensial antar sel menggunakan ide/istilah tahap-tahap pemrosesan dalam sebuah produksi, juga digunakan ide/istilah sistem perencanaan period batch control. Burbidge berpendapat jika relasi salig silang antar sel-sel diijinkan, maka waktu pemrosessan dan stok akan meningkat, kontrol kualitas menjadi lebih sulit, biaya handling akan naik dan menjadi tidak mungkin meminta pekerja untuk menjaga standar kualitas, biaya dan penyelesaian tepat waktu.

Meski demikian, ada beberapa alasan dimana aliran saling silang diijinkan secara temporer yaitu: pertama untuk mendukung perubahan cepat dari teknologi grup, kedua modifikasi desain dan ketiga introduksi produk baru. Hal yang kurang bisa diterima menurutnya adalah alasan-alasan yang berkaitan dengan kapasitas, misalnya: operasi setengah jadi yang dilakukan oleh sel-sel lain atau subkontraktor sebagai pengganti investasi mesin-mesin yang dibutuhkan.

Rolstadas [4] mencatat berkaitan dengan adaptasi praktis seringkali terdapat operasi-operasi persiapan atau tambahan yang akan dilakukan di luar sel. Terdapat tiga kelas komponen, yaitu: komponen yang sepenuhnya dibuat dalam sebuah sel, komponen yang memerlukan operasi di luar sel pada sebuah mesin tunggal dan komponen yang yang harus diproses di sel lain. Adanya dua jenis komponen terakhir menghasilkan relasi sekuensial yang mempengaruhi perencanaan dalam sistem manufaktur seluler.

Dale dan Russel [5] melaporkan desain ulang sebuah bengkel pemesinan yang menghasilkan desain sederhana dan desain rumit. Desain yang sederhana diletakkan dalam sebuah jalur dimana hanya terdapat  relasi pengiriman sederhana antar sel. Mereka dikontrol dengan sistem kontrol produksi sederhana (PBC) yang dengan tujuan memperoleh keuntungan dari teknologi grup seperti waktu produksi singkat, fleksibilitas volume tinggi dan work in progress yang rendah.

Sel-sel yang rumit didesain agar memungkinkan overlap dari satu sel ke sel yang lain. Dengan cara ini antrian komponen diseimbangkan dan fluktuasi dari permintaan bisa dipenuhi. Jadi sel-sel rumit memiliki  fleksibilitas campuran yang tinggi sebagai akibat dari relasi lateral dengan sel-sel lain perencanaan produksi. Dalam cara ini waktu produksi yang singkat bisa dijamin di sisi lain memproduksi dengan tingkat utilisasi yang bisa diterima sepanjang tahun.

Wiley dan Ang [6] menunjukkan bahwa perubahan dalam volume dan variasi komponen bisa menghasilkan ketidakseimbangan beban kerja di antara dan di dalam sel-sel. Pada situasi dimana sel-sel produksi tidak sepenuhnya terputus, masalah ini bisa diatasi dengan cara mentransfer beban kerja di antara sel-sel, jadi relasi lateral antara sel-sel digunakan dalam pengontrolan produksi. Simulasi mereka menunjukkan bahwa keputusan kapan dan kemana beban kerja yang menumpuk pada sebuah mesin dialihkan memberikan pengaruh signifikan pada kinerja pabrik.

Relasi Lateral Dan Sekuensial Antar Sel-Sel Dalam Praktik

Dari lima pabrik yang memproduksi komponen mesin di Belanda yang diamati semuanya memakai sistem manufaktur seluler untuk produksi komponen-kompnen dalam jumlah kecil. Di tiga pabrik, komponen-komponen tersebut dipakai untuk perakitan sebuah mesin khusus berukuran besar. Produksi komponen-komppnen biasanya dilakukan dalam sel-sel hibrida, yakni menggunakan tata letak fungsional di dalam sel-sel. Seperti yang bisa dilihat dalam Tabel 1, semua pabrik mempunyai sel pabrikasi sentral. Operasi-operasi pekerjaan yang dilakukan dalam sel-sel tersebut adalah penggergajian dan pemotongan dengan laser.

Tabel 1. Karakteristik pabrik yang menjadi obyek penelitian

Seringkali operasi-operasi ini dikombinasikan dengan aktivitas penanganan material dai sel-sel lainnya. Operasi-operasi yang dilakukan dalam sel-sel pabrikasi bisa digolongkan dalam operasi permesinan seperti turning, milling dan grinding dan operasi pengerjaan logam lembaran dan pengelasan seperti pembengkokan, pengelasan dan pemotongan. Dua jenis operasi ini kadang-kadang dikombinasikan dalam sebuah sel, tetapi sebagian besar pabrik hanya mengkombinasikan operasi yang sama dalam sebuah sel. Umumnya terdapat sebuah sel khusus sebagai sel layanan, membuat perkakas, purwarupa, dan jenis-jenis pekerjaan khusus lainnya. Sel terakhir ini bisa digunakan sebagai penampung kelebihan beban kerja dari sel-sel lainya jika ada masalah kapasitas, tetapi umumnya hal itu jarang terjadi.

Tujuan utama kami adalah melukiskan hubungan-hubungan sel-sel ketika pada tahap pembuatan komponen-komponen dengan sel-sel lainnya. Pertama-tama, kami akan menampilkan hubungan-hubungan sekuensial yang kami temukan kemudian hunungan-hubungan lateral dari sel-sel ini.

Kami telah memakai 5 tipe hubungan -hubungan sekuensial yang berbeda seperti tergambar pada Gambar 2. Pada gambar tersebut, kotak-kotak menggambarkan sel-sel, anak panah adalah aliran bahan, segitiga tertutup atau terbuka sebagai tempat-tempat persediaan permanen atau temporer dan batas antara sebuah organisai dan lingkungannya adalah garis putus-putus.

Gambar 2. Relasi sekuensial di antara sel-sel produksi

Relasi pertama melukiskan mekanisme yang digunakan untuk mengontrol pengiriman bahan-bahan pre-fabrikasi. Relasi kedua menggambarkan keberadaaan relasi-relasi aliran silang diantara sel-sel fabrikasi. Cara hubungan-hubungan ini digunakan (secara insidental atau terstruktur) diperhatikan. Relasi ketiga melukiskan keberadaan operasi-operasi yang dilakukan di luar sel-sel fabrikasi. Operasi tersebut bisa dilakukan oleb sub-kontraktor tetapi sebuah layanan cepat di dalam pabrik juga dimungkinkan. Dalam hal ini perbedaan-perbedaan dalam penggunaan operasi-operasi yang dilakukan di luar sebagai kelebihan kapasitas temporer juga ditunjukkan. Relasi keempat melukiskan keberadaan hubungan-hubungan pengiriman ke sebuah sel yang bisa menerima satu kedatangan pada satu waktu, misalnya bagian pengecatan. Jenis koordinasi dan peralatan-peratalan yang digunakan untuk sel ini dilukiskan untuk menghindari penundaan terlalu lama dalam oengiriman produk.

Akhirnya hubungan kelima melukiskan keberadaan operasi-operasi perakitan dan waktu tunggu. Operasi-operasi ini bisa dilepaskan dari aktivitas pengiriman menggunakan stok pengaman, leadtime pengaman akan tetapi koordinasi bisa juga dilakukan melalui perencanaan mendetil atau fleksibillitas dalam modul-modul antrian produk akhir yang dirakit. Hubungan-hubungan yang ditemukan dari kelima pabrik dirangkum dalam Tabel 2.

Tabel 2. Relasi-relasi sekuensial

Berdasarkan tabel di atas kita dapat menimpulkan bahwa pabrik-pabrik dengan struktur yang agak rumit, yakni memiliki banyak hubungan antar sel, bahkan hubungan-hubungan saling silang, mengsubkontrakkan operasi-operasi intermediate untuk mendapatkan kapasitas dan mengkoordinasikan waktu tunggu perakitan dan operasi-operasi penyelesaian. Jika pabrik-pabrik tersebut menggunakan sistem perencanaan sederhana seperti PBC, permasalahan kompleks yang muncul kemungkinan tidak dapat dipecahkan dengan bantuan sistem perencanaan tersebut.

Burbidge telah mengenali masalah ini dan mengusulkan untuk menyederhanakan hubungan-hubungan sekuensial seperti yang disebutkan pada bagian sebelumnya. Pertanyaannya adalah apakah itu cara terbaik untuk mengelola pabrik-pabrik tersebut. Menurut pendapat kami, sistem perencanaan harus memberikan dukungan yang cukup bagi berbagai macam masalah-masalah perencanaan yang mungkin timbul dalam praktik.

Tipe-tipe hubungan-hubungan lateral yang telah dipelajari dalam kasus-kasus yang sudah dianalisa ditampilkan dalam Gambar 3. Pada gambar ini kotak-kotak melukiskan sel-sel, panah horisontal adalah aliran material, panah bergaris putus-putus adalah pilihan arah aliran dan elips adalah kumpulan sumber daya. (Kotak bergaris putus-putus B3 adalah sel perakitan. Sel ini tidak memiliki relasi lateral dengan sel-sel sebelumnya, hanya relasi sekuensial).

Gambar 3. Relasi-relasi lateral

Pada Gambar 3, kami membedakan relasi tipe A dengan relasi tipe B. Relasi lateral tipe A adalah relasi antara sel-sel sebagai akibat penggunaan bersama seumber-sumber daya. Sumber daya ini biasanya terdapat pada sebuah kumpulan pusat. Jika relasi ini ada, mekanisme koordinasi tertentu harus ada untuk mengelolanya. Relasi lateral tipe B bisa dipakai untuk meningkatkan kinerja pabrik.  Di sini dibedakan antara perintah kerja yang dik uarkan oleh departemen perencanaan dengan foreman-foreman sel dan penggunaan rute alternatif  ketika sebuah pekerjaan telah diberikan kepada suatu sel dan satu atau beberapa operasi dilakukan di sel lain secara temporer.

Relasi terakhir ini mendeskripsikan keberadaan pooled dependence, yaitu ketergantungan antar sel karena mereka memproduksi rakitan yang sama. Jika salah satu sel ini tidak mampu mengirimkan semua komponen secara tepat waktu, keputusan harus diambil produk akhir apa yang harus ditunda pada sel perakitan. Jika sel-sel lain yang sedang mengirimkan diinformasikan dan diikutsertakan dalam pengambilan keputusan, dilakukan pooled dependence, hasilnya sebuah sistem produksi yang lebih handal. Pada Tabel 3 hasil dari kasus-kasus di atas dirangkum.

Tabel 3. Relasi-relasi lateral

Kami menyimpulkan bahwa sebagian besar dari pabrik-pabrik yang berbagi sumberdaya mencoba untuk menduplikasi sebanyak mungkin selama ekonomis. Pabrik-pabrik yang hanya memproduksi komponen-komponen memiliki lebih banyak masalah pada investasi perkakas dibanding pabrik-pabrik yang merakit mesin-mesin rumit. Jenis pabrik terakhir juga lebih banyak berusaha untuk menciptakan kumpulan sumberdaya manusia.

Penggunaan rute-rute alternatif dan pilihan-pilihan pengluaran perintah kerja utamanya tergantung pada tipe komponen-komponen (kompleksitas pemrosesan, penggunaan mesin konvensional atau CNC, dll) dan waktu yang dibutuhkan untuk menulis ulang program numerik (jika diperlukan). Kumpulan ketergantungan tidak cukup dilakukan pada pabrik-pabrik yang diamati meskipun terdapat situasi-situasi yang memungkinkan penggunaannya.

 

 Mengatasi Kebutuhan Koordinasi

Dengan menggunakan konsep-konsep yang telah dikembangkan kami berkesimpulan bahwa terdapat perubahan kebutuhan koordinasi horisontal dari pengkoordinasian yang sebagian besar relasi sekuensial ke arah pengkoordinasian campuran  relasi sekuensial dan lateral antar sel. Mengacu pada koordinasi internal di dalam sel pada sistem manufaktus seluler, ada kebutuhan lebih besar untuk mengkoordinasi relasi sekuensial seperti halnya pada departemen produksi yang terorganisasi secara fungsional.

Banyak pabrik yang memakai manufaktur fungsional mengatasi kebutuhan koordinasi horisontal mereka dengan memakai sistem pengontrolan dan perencanaan produksi dengan waktu yang lebih lama untuk tiap operasi. Untuk cara ini, departemen produksi yang berbeda dipisahkan dan keseimbangan beban yang tinggi bisa diperoleh. Masalah-masalah yang muncul mudah dikenali, tingginya work in progress dan waktu throughput yang panjang.

Pabrik-pabrik dengan sistem manufaktur seluler dalam studi kasus kami juga mengatasi kebutuhan koordinasi mereka dengan pembelanjaan. Mereka memilih untuk menduplikasi sumberdaya yang terbagi, utamanya perkakas, untuk melonggarkan relasi lateral yang sedang berjalan. Fleksibilitas yang tersedia sebagai akibat pemindahan order/pesanan ke sel-sel yang berbeda tidak diimplementasikan dalam prosedur perencanaan yang digunakan pabrik-pabrik ini.

Relasi lateral yang membutuhkan koordinasi (berbagi sumberdaya) pada banyak kasus diduplikasi jika ia menyangkut perkakas-perkakas dan secara desentral diatur jika menyangkut sumberdaya manusia. Relasi-relasi lateral di antara sel-sel yang memungkinkan pembuatan koordinasi tidak cukup diberdayakan. Mereka juga tidak didukung oleh sistem perencanaan produksi (umumnya MRP) yang digunakan pabrik-pabrik tersebut.

Kesimpulan

Kebutuhan koordinasi di dalam dan antar unit-unit yang relatif mandiri adalah berbeda bagi pabrik-pabrik yang menggunakan sistem manufaktur seluler atau fungsional. Di antara sel-sel dalam sistem manufaktur seluler fokus seharusnya lebih pada pengkoordinasian relasi-relasi sekuensial yang tersisa sebagaimana halnya relasi-relasi lateral, sebagai alternatif bagi investasi sumberdaya. Penggunaan fleksibilitas yang terdapat dalam sistem harus didukung oleh sistem perencanaan yang mereka gunakan.

 

Daftar Pustaka

1. Slomp, J, Molleman, E, Gaalman, GJC, Production and operations management aspects of

    cellular manufacturing – a survey of users, in: Pappas, IA, Tatsiopoulos, IP, eds, Advances in

    production management systems, Amsterdam, Elsevier, IFIP, 1993; 553-560.

2. Harvey, N, Socio-technical organization of cell manufacturing and production islands in the

    metal manufacturing industry in Germany and the USA, International Journal of Production

Research, 1994, Vol. 32, No. 11, 2669-2681.

3. Burbidge, JL, Group Technology (GT): Where do we go from here?, in: Pappas, IA,

Tatsiopoulos, IP, eds, Advances in production management systems, Amsterdam, Elsevier,

IFIP,1993; 541-552.

4. Rolstadås, A., Production planning in a cellular manufacturing environment, Computers in

industry, Vol. 8, pp. 151-156, North Holland, 1987, ISSN 0166-3615.

5. Dale, B.G., Russell, D., Production control systems for small group production, Omega The

International Journal of Management Science, Vol. 11, No. 2, pp. 175-185, 1983,

ISSN 0305-0483.

6. Willey, P.C.T., Ang, C.L., Computer simulation of the effects of inter-cell workload transfer

    on the performance of GT systems, Machine tool design & Research conference, Vol 21,

pp. 559-567, 1980

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s