L.5. Sistem TOC

THE THEORY OF CONSTRAINTS (TOC):

Synchronized Manufacturing System

Sistem Produksi

(TKI 194)

Tujuan Instruksional Umum

Mahasiswa mampu menerapkan model matematik,

heuristik dan teknik statistik untuk menganalisis

dan merancang suatu sistem produksi

Sistem Produksi

(TKI 194)3

Pendahuluan(1)

Eliyahu Goldratt, 1980

Optimized production timetable

Optimized production technology (OPT)

Dealing with constraints: The theory of constraints

Synchronized manufacturing: seluruh proses manufaktur bekerjabersama secara selaras untukmencapai tujuan perusahaan

Sistem Produksi

(TKI 194)4

Tujuan perusahaan(1)

Tujuan: the goal of a firm is to make money

Tujuan (?): menciptakan lapangan pekerjaan,

meningkatkan penjualan, meningkatkan pangsa

pasar, mengembangkan teknologi, membuat produk

dengan kualitas tinggi

Tujuan (?) ini tidak menjamin long-term survival

perusahaan

Tujuan vs. means

Sistem Produksi

(TKI 194)5


Ukuran finansial:

Net profit

Return on investment

Cash flow

Ukuran Operasional:

Throughput: tingkat perolehan uang melalui penjualan

Inventory: seluruh uang yang diinvestasikan dalam barang untuk dijual

Operating expense:seluruh uang yang dikeluarkan sistem untuk mengubah inventory menjadi throughput

Sistem Produksi

(TKI 194)

Ukuran Kinerja TOC

Throughput (T): The rate at which the system generates

money through sales.

Inventory (I): All the money invested in purchasing things

needed by the system to sell its products.

Operating Expenses (OE): All the money the system

spends, turning inventory into throughput.

Sistem Produksi

(TKI 194)

Relating TOC Measures to Traditional Measures

Net Profit = T - OE

Return on = Net Profit =(T - OE ) / I Investment inventory

Inventory = throughputTurns inventory

T = Sale Price - Direct Material Cost

OE = Direct Labor Cost + Overhead

Sistem Produksi

(TKI 194)8


Throughput:

The rate at which the entire system generates money

through sales

All the money coming into the system

“The number of deliveries of a product or service to

customer” (Non-profit company)

The world is not interested in the storms you encountered,

but did you bring in the ship (William McFee dalam

Dettmer [1997]

Sistem Produksi

(TKI 194)9


Tujuan Operasional:

Meningkatkan throughput secara serentak bersama-

sama dengan mengurangi inventory dan mengurangi

operating expense

Productivity: out put per labor hour

Productivity : seluruh tindakan yang membawa

perusahaan lebih dekat ke tujuan

Sistem Produksi

(TKI 194)10

Aliran uang dalam perusahaan

Throughput (Rp)

Inventory (Rp)

Operating

expense (Rp)

Shop floor

Sistem Produksi

(TKI 194)11

Definisi(1)

Capacity: waktu yang tersedia untuk melakukan kegiatan produksi

Balanced vs. unbalanced capacities:

Kapasitas seharusnya tidak perlu dibuat seimbang, tapi

aliranlah yang harus dibuat seimbang

Bila aliran seimbang maka kapasitas tidak akan seimbang

Bottleneck resource (BR): resource dengan kapasitas lebih kecil dari

demand

Non-bottleneck resource (NBR): resource dengan kapasitas lebih

besar dari demand

Sistem Produksi

(TKI 194)12

Definisi(2)

Capacity-constrained resource (CCR): resource dengan utilisasimendekati kapasitas dan dapat menjadi bottleneck bila terjadiinefisiensi (tidak diatur dengan baik)

Setup time: waktu yang dihabiskan part karena resource yang akanmemproses part tersebut sedang dilakukan set up

Process time: waktu part sedang mengalami pemrosesan

Queue time: waktu tunggu (antri) part karena mesin sedang sibukmengerjakan part lain atau mengerjakan hal lainnya

Sistem Produksi

(TKI 194)13

Definisi(3)

Wait time: waktu tunggu part karena part lain yang

akan dirakit bersama belum ada

Idle time: waktu tidak terpakai (unused time), yaitu,

waktu siklus dikurangi nilai penjumlahan waktu setup,

waktu proses, waktu antri dan waktu tunggu

Wait Queue Setup Processing Idle

Work center Resource time

Sistem Produksi

(TKI 194)14

Definisi(4)

W Q

Q

Q S

S

S P

P

P I

IW

W

Work center Resource time

a. Bottleneck resource (BR)

b. CCR

c. Non-bottleneck resource (NBR)

Sistem Produksi

(TKI 194)15

Basic Manufacturing building block(1)

Market

Market

Final

assemblyMarket

BR

NBR

Market

Market

a. BR feeding NBR

b. NBR feeding BR

c. Output B and NB assembled

d. B and NB have independent markets

Sistem Produksi

(TKI 194)16


XY Y Y

15 menit 20 menit 10 menit 12 menit

4 unit/jam 3 unit/jam 6 unit/jam 5 unit/jam

Output

Berapa jumlah unit output per jam? 3

Sistem Produksi

(TKI 194)17


Market

Market

300 units

(200 jam)

300 units

(150 jam)

X

XY

Y

X: 200/200= 100%

Y: 150/200= 75%

WIP

Y bekerja 75% atau WIP (work in process) terjadi

Sistem Produksi

(TKI 194)18


Market

Y bekerja 75% atau spare parts menumpuk

X

Y Spare parts

Market

Market

Barang jadi

X

Y

Y bekerja 75% atau produk jadi menumpuk

Sistem Produksi

(TKI 194)19

Jumlah bottleneck resource

X XYYY

Apakah dimungkinkan suatu sistem mempunyai lebih dari 1

buah mesin bottleneck?

M

15 unit/jam 20 unit/jam 10 unit/jam 12 unit/jam 8 unit/jam (1)

15 unit/jam 20 unit/jam 10 unit/jam 12 unit/jam 10 unit/jam (2)

Kondisi 1: Berapa jumlah mesin bottleneck? 1 mesin

Kondisi 2: Berapa jumlah mesin bottleneck? 2 mesin

Sistem Produksi

(TKI 194)

Just-In-Time Systems & Kanbans

Work is “synchronized.”

Inventory is low

But any significant disruption will cause the entire

system to stop.

Sistem Produksi

(TKI 194)21

Langkah Sistematik OPT(1)

1. Identifikasi constraint dalam sistem

2. Tentukan cara untuk melakukan eksploitasi constraint untuk memperbaiki performansi sistem

3. Subordinasi segala hal (part/resource) lain untuk mendukung Langkah 2

4. Jalankan tindakan untuk memperbaiki performansi sistem

5. Bila, pada langkah sebelumnya, constraint telah diatasi atau constraint baru muncul, kembali ke Langkah 1

Sistem Produksi

(TKI 194)22

Contoh(1)

Misal diketahui proses produksi untuk membuat produk P dan Q. Demand Produk P adalah 100 unit dan Produk Q adalah 50 unit, dengan harga jual masing-masing adalah Rp. 90 ribu danRp. 100 ribu per unit. Untuk membuat kedua produk tersebutdiperlukan 3 jenis bahan mentah, yaitu RM1, RM2 dan RM3, yang diproses pada 4 work center, yaitu A, B, C dan D dengankapasitas masing-masing 2400 menit. Harga bahan mentahdan routings serta waktu proses diperlihatkan pada gambarberikut:

Sistem Produksi

(TKI 194)23

Contoh(2)

Sistem Produksi

(TKI 194)24

Contoh(3)

Kapasitas Persentase

P Q Total tersedia

A 1500 500 2000 2400 83

B 1500 1300 2800 2400 125

C 1500 250 1750 2400 73

D 1500 250 1750 2400 52

Kapasitas yang diperlukanResource

beban

Langkah 1. Identifikasi constraint dalam sistem

WC B merupakan constraint dalam sistem, yang terlihat dari

persentase beban yang besarnya di atas 100%

Sistem Produksi

(TKI 194)25

Contoh(4)

Produk P Q

Harga jual (Rp. 1000) 90 100

Ongkos bahan (Rp. 1000) 45 40

Kontribusi (Rp. 1000) 45 60

Waktu WC B 15 30

Rasio kontribusi/waktu WC B 3 2

Langkah 2. Tentukan cara untuk mengeksploitasi constraint

TOC memfokuskan pada maksimasi penggunaan constraint

resource untuk mencapai tujuan (make money). Mengeksploitasi

WC B artinya memaksimumkan return untuk setiap menit

penggunaan WC B. Untuk ini berarti pembuatan produk P harus

dimaksimumkan dulu sebelum membuat produk Q. Jadi, P =

100 unit (perlu 1500 menit), dan sisa waktu untuk pembuatan

produk Q, yaitu Q=30 (perlu 900 menit).

Sistem Produksi

(TKI 194)26

Contoh(5)

Langkah 3. Subordinasi part/resource lain untuk mendukung Langkah 2.

Teknik DBR (drum-buffer-rope)

Langkah 4. Jalankan tindakan untuk memperbaikiperformansi sistem: setup reduction, preventive maintenance dan sebagainya.

Bila misal demand produk P naik dari 100 menjadi 150 unit maka produk Q dibuat diresource lain saja

Sistem Produksi

(TKI 194)27

Contoh(6)

Langkah 5. Bila, pada langkah sebelumnya, constraint telahdiatasi atau constraint baru muncul, kembali ke Langkah 1

Misal demand produk P dan Q naik masing-masing menjadi 132 unit dan 66 unit, dan melalui

perbaikan metoda kerja waktu proses di WC B menjadihanya sepertiga dari waktu proses sebelumnya (menjadi 5 menit per unit), maka:

A 110

B 55

C 96,25

D 68,75

Resource Beb a n

Sistem Produksi

(TKI 194)28

Linear Programming Model(1)

Max Z = 45P + 60Q

S.t.

15 P + 10 Q 2400 (WC A)

15 P + 30 Q 2400 (WC B)

15 P + 5 Q 2400 (WC C)

10 P + 5 Q 2400 (WC D)

P 100 (demand produk P)

Q 50 (demand produk Q)

P, Q 0 (non-negative constraints)

Sistem Produksi

(TKI 194)29

Linear Programming Model(2)

Solusi optimal

P=100, Q=30

S1=600 (WC A adalah NBR)

S2=0 (WC B adalah BR)

S3=750 (WC C adalah NBR)

S4=1250 (WC D adalah NBR)

S5=0 (seluruh demand P dipenuhi)

S6=20 (demand Q yang tidak terpenuhi)

Solusi tersebut sama dengan solusi yang diperoleh dari Langkah Sistematik OPT

Sistem Produksi

(TKI 194)30

Teknik DBR(1)

Drum: constraint resource menjadi unit kerja

(resource) pengendali sistem

Buffer: Tentukan buffer (time buffer) pada constraint

resource untuk mengatasi fluktuasi minor yang tak

terhindarkan

Rope: selaraskan resource lain terhadap drum beat

(feedback loop)

Sistem Produksi

(TKI 194)31

Teknik DBR(3)

Forward Scheduling

Backward Scheduling

Non-Critical Resources

Critical Resources

= bottleneck

= non bottleneck

= assembly

= raw material

Sistem Produksi

(TKI 194)32

Buffer

Stock vs. time buffers

Stock buffer ditentukan untuk menjamin responsiveness

operasi terhadap pasar dengan cara menyimpan

sejumlah inventory (WIP atau finished goods)

Time buffer ditentukan untuk melindungi throughput

sistem dari gangguan internal yang mungkin terjadi

Buffer size: ¼ sampai ½ dari MLT (manufacturing

lead time)

Sistem Produksi

(TKI 194)

A Troop Analogy

WORK-IN-PROCESS

RAW MATERIALFINISHED GOODS

Spreading troops = high inventory. Closely packed

troops = lower inventory.

How can we prevent troops from spreading?

Sistem Produksi

(TKI 194)

A Troop Analogy

In other words, restructure your factory so that

the most loaded machines (the capacity

constraints) are at the first operations, and place

the machines that have a lot of excess capacity

downstream.

Sistem Produksi

(TKI 194)

A Troop Analogy

Put a drummer at the front to set the speed

Have sergeants constantly urge the soldiers to close

any gaps.

Sistem Produksi

(TKI 194)

A Troop Analogy

That’s common practice now:

The sergeant is the expeditor and the drummer is the

material management system assisted by a computer

But can the soldiers follow the drum beat?

Sistem Produksi

(TKI 194)

A Troop Analogy

“If a worker doesn’t have anything to do, let’s

find him something to do.”

As long as this mentally exists, each soldier will

proceed according to his potential and not

according to the constraints of the troop.

Do efficiencies, incentives and variances allow your

workers to follow the drum beat?

Sistem Produksi

(TKI 194)

A Just-In-Case System

A “push” system. The drum beat is set by the gating operation: it is the rate at which the first machine executes.

Result:

Inventory is high

Current throughput is protected

Future throughput is in danger


Sistem Produksi

(TKI 194)

A Troop Analogy

Henry Ford: The assembly line.

Taiichi Ohno: Kanban system

Rate of production regulated by Kanbans.

Workers are instructed to

“Stop work when kanbans are full!”

Sistem Produksi

(TKI 194)

A Just-In-Time System

The drum is held by marketing demands

Result:

Inventory is low

Current throughput is in danger

Future throughput is increased


Sistem Produksi

(TKI 194)

A Troop Analogy

Since the weakest soldier dictates speed:

To prevent spreading, tie weakest soldier to the front

row.

To protect overall speed, provide some slack in the

rope.

Sistem Produksi

(TKI 194)

Synchronized Manufacturing

The Drum-Buffer-Rope Way


A rope tying the gating

operation to the buffer

Time Buffer

Major Capacity Constraint

Sistem Produksi

(TKI 194)45

Teknik DBR(2)

Sistem Produksi

(TKI 194)46

Teknik DBR(4)

Langkah DBR scheduling:

Mulai dari constraint resource (BR).

Kemudian operasi dijadwalkan secara backward dari BR ke saat dispatching bahan mentah

Kemudian lakukan forward menuju saat kirim (forward scheduling ini untuk mengetahui estimasi saat kirim)

DBR scheduling merupakan kombinasi pull and push systems

saat dispatching material ditentukan secara pull, sedangkan saat kirim diestimasi secara push

Sistem Produksi

(TKI 194)47

OPT Software(1)

Reports

Reports

Reports

Non-CriticalResource Schedule

SERVE2Critical Resource

Schedule

OPT

OPT Network Serve Network

SPLIT

Initial ServeAnalysis

(SERVE1)

OPT/SERVE MasterEngineering Network

BUILDNET

ResourceDescription

Product Network

Sistem Produksi

(TKI 194)48

OPT Software(2)

Modul BUILDNET: untuk membangun jaringan produk akhir berdasarkan basis data sistem MRPII, termasuk bill of material, routings, inventories, work centers, market requirements

Modul SERVE: untuk menghitung load profile dan rata-rata utilisasi untuk setiap resource

Modul SPLIT: untuk membagi jaringan produk menjadi 2 kelompok: critical dan non-critical resources. Juga untuk mengalokasikan buffer pada lokasi yang tepat

Sistem Produksi

(TKI 194)49

OPT Software(3)

Modul OPT: untuk membuat jadwal (critical resource

dijadwal lebih dahulu) termasuk report, load profile

untuk BR (atau CCR) dan NBR serta perkiraan saat

selesai

L.5. Sistem TOC

Documents

Transcript of L.5. Sistem TOC