Metode Taguchi (bagian 2)

Berikut akan dijabarkan mengenai hal-hal yang penting dalam metode Taguchi:

Orthogonal Array
Orthogonal Array merupakan salah satu bagian kelompok fractional factorial experiment (FFE). Sedangkan FFE merupakan percobaan yang hanya menggunakan sebuah bagian dari kondisi total (full factorial experiment), bagian ini barang kali hanya separuh, seperempat, atau seperdelapan dari percobaan faktorial penuh.
Orthogonal array diciptakan oleh Jaques Hardmand pada tahun 1897, dan mulai diterapkan pada perang dunia II oleh Plackett dan Burman. Matrik Taguchi secara matematis identik dengan matriks Hardmand, tetapi kolom dan barisnya dilakukan pengaturan lagi.
Keuntungan orthogonal array adalah kemampuan untuk mengevaluasi beberapa faktor dengan jumlah test atau pengujian yang minimum. Jika pada percobaan terhadap 7 faktor dengan 2 level, menggunakan full factorial experiment akan diperlukan 27 buah percobaan. Dengan orthogonal array akan dapat dikurangi jumlah percobaan yang dilakukan sehingga akan mengurangi waktu dan ongkos percobaan.  Orthogonal array (metode Taguchi) telah menyediakan berbagai matriks untuk pengujian faktor-faktor dengan dua dan tiga level dengan kemungkinan pengembangan untuk pengujian multipel level (Ross, 1996).

Robustness
Robuts design merupakan prosedur dalam desain produk atau proses yang performansi akhirnya adalah pada target dan memiliki variasi yang minimum di sekitar target. Agar kondisi ini tercapai maka diperlukan suatu kondisi yang tidak sensitif terhadap faktor gangguan (noise factor).
Performansi target haruslah memiliki variasi minimum berkaitan dengan konsep Taguchi bahwa terjadinya penyimpangan terhadap target akan terjadi suatu kerugian. Maka kerugian yang terkecil terjadi jika karakteristik kualitas yang dihasilkan berada dekat dengan target.
Terjadinya variasi dari target disebabkan oleh adanya faktor yang tidak dapat dikontrol (faktor gangguan), kita tidak dapat menghilangkan adanya faktor gangguan ini tapi hanya dapat meminimasi pengaruhnya.

Faktor Terkendali dan Faktor Noise
Taguhi mengembangkan faktor perancangan dan pengembangan produk/proses ke dalam dua kelompok yaitu faktor terkendali dan faktor noise. Faktor terkendali adalah faktor yang ditetapkan (atau dapat dikendalikan) oleh produsen selama tahap perancangan produk/proses dan tidak dapat diubah oleh konsumen. Sedangkan faktor noise adalah faktor yang tidak dapat dikendalikan langsung oleh produsen. Faktor noise dapat dibagi menjadi 3 (tiga), yaitu:

• Faktor noise eksternal: Diartikan sebagai sumber-sumber variabilitas yang berasal dari luar produk.
• Faktor noise dari unit ke unit: Merupakan hasil dari produksi dimana selalu ada perbedaan dari setiap item yang sejenis yang telah diproduksi. Disebut juga sebagai variasi toleransi.
• Faktor noise deteriorasi: Disebut juga noise internal karena faktor ini berasal dari sesuatu (internal) yang berubah dari proses atau degradasi dari komponen mesin yang memasuki over time.

Dalam perancangan eksperimen Taguchi, penanganan faktor noise melalui 3 (tiga) cara, yaitu:

• Dengan melakukan pengulangan terhadap masing-masing perobaan.
• Dengan memasukkan faktor noise tersebut kedalam percobaan dengan menempatkannya diluar faktor terkendali.
• Dengan menganggap faktor terkendali bervariasi.

Loss Function Taguchi

Loss merupakan sesuatu yang pasti terjadi saat suatu karakteristik kualitas fungsional produk menyimpang dari nilai nominalnya (target), sekecil apapun penyimpangan yang terjadi. Nilai loss akan meningkat saat nilai karakteristik kualitas melebar lebih jauh dari nilai targetnya. Loss yang terjadi akibat variasi dalam output proses ini nilainya sama dengan ”kerugian terhadap masyarakat”.
Loss function menggambarkan biaya sosial yang timbul di antara produsen dan konsumen akibat penetapan karakteristik kualitas tertentu pada produk. Loss Function digunakan dalam mengukur performansi karakteristik kualitas dalam pencapaian target, yaitu seberapa besar adanya variasi di sekitar target. Berikut merupakan kurva loss function untuk ketiga karakteristik kualitas. Loss function juga dapat digunakan dalam evaluasi pengaruh yang ditimbulkan oleh suatu usaha perbaikan kualitas.

Berdasarkan pendekatan loss function, karakteristik kualitas yang terukur menurut Taguchi dapat dibagi menjadi tiga kategori, yaitu:

1. Nominal is the best: Merupakan karakteristik kualitas dengan nilai yang dapat positif maupun negatif. Nilai yang diukur berdasarkan nilai target yang telah ditetapkan. Pencapaian nilai mendekati target yang telah ditetapkan maka kualitas semakin baik.
2. Lower is better: Merupakan karakteristik terukur non negatif dengan nilai ideal nol. Pencapaian nilai mendekati nol maka kualitas akan semakin baik.
3. Higher  is better: Merupakan karakteristik terukur dengan nilai non negatif dengan nilai ideal tak terhingga. Pencapaian nilai mendekati nilai tak terhingga maka kualitas yang dihasilkan akan semakin baik.

Perumusan untuk loss function adalah sebagai berikut:

Karakteristk Kualitas	Loss for an individual part (L)	Average loss per part in a distribution
Higher is Better Nominal is Best Lower is Best	k(y-m)2 k(y2)	k(S2 +[y- m]2] )

Di mana: L  = kerugian                                 m  = target
y  = hasil pengukuran                     S2 = variansi distribusi
k  = konstanta kerugian                 y = rata-rata distribusi

Besarnya nilai A0 dihitung dengan menjumlahkan seluruh komponen biaya yang timbul, misalnya biaya kehilangan waktu, biaya penggantian (perbaikan), transportasi, dan lain-lain. Sedangkan A0 adalah selisih atau besarnya toleransi yang diberikan.

Metode Taguchi

Pengertian Kualitas Menurut Taguchi
Metode Taguchi dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi pada tahun 1949 saat mendapatkan tugas untuk memperbaiki sistem telekomunikasi di Jepang. Metode ini merupakan metodologi baru dalam bidang teknik yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses serta dalam dapat menekan biaya dan resources seminimal mungkin. Sasaran metode Taguchi adalah menjadikan produk robust terhadap noise, karena itu sering disebut sebagai Robust Design.
Definisi kualitas menurut Taguchi adalah kerugian yang diterima oleh masyarakat sejak produk tersebut dikirimkan. Filosofi Taguchi terhadap kualitas terdiri dari tiga buah konsep, yaitu:

1. Kualitas harus didesain ke dalam produk dan bukan sekedar memeriksanya.
2. Kualitas terbaik dicapai dengan meminimumkan deviasi dari target.
3. Produk harus didesain sehingga robust terhadap faktor lingkungan yang tidak dapat dikontrol.
4. Biaya kualitas harus diukur sebagai fungsi deviasi dari standar tertentu dan kerugian harus diukur pada seluruh sistem.

Metode Taguchi merupakan off-line quality control artinya pengendalian kualitas yang preventif, sebagai desain produk atau proses sebelum sampai pada produksi di tingkat shop floor. Off-line quality control dilakukan dilakukan pada saat awal dalam life cycle product yaitu perbaikan pada awal untuk menghasilkan produk (to get right first time). Kontribusi Taguchi pada kualitas adalah:

1. Loss Function: Merupakan fungsi kerugian yang ditanggung oleh masyarakat (produsen dan  konsumen) akibat kualitas yang dihasilkan. Bagi produsen yaitu dengan timbulnya biaya kualitas sedangkan bagi konsumen adalah adanya ketidakpuasan atau kecewa atas produk yang dibeli atau dikonsumsi karena kualitas yang jelek.
2. Orthogonal Array: Orthogonal array digunakan untuk mendesain percobaan yang efisisen dan digunakan untuk menganalisis data percobaan. Ortogonal array digunakan untuk menentukan jumlah eksperimen minimal yang dapat memberi informasi sebanyak mungkin semua faktor yang mempengaruhi parameter. Bagian terpenting dari orthogonal array terletak pada pemilihan kombinasi level dari variable-variabel input untuk masing-masing eksperimen.
3. Robustness: Meminimasi sensitivitas sistem terhadap sumber-sumber variasi.

Tahapan  dalam Desain Produk atau Proses Menurut Taguchi
Dalam metode Taguchi tiga tahap untuk mengoptimasi desain produk atau proses produksi yaitu (Ross, 1996):

• System Design. Yaitu upaya dimana konsep-konsep, ide-ide, metode baru dan lainnya dimunculkan untuk memberi peningkatan produk . Merupakan tahap pertama dalam desain dan merupakan tahap konseptual pada pembuatan produk baru atau inovasi proses. Konsep mungkin berasal dari dari percobaan sebelumnya, pengetahuan alam/teknik, perubahan baru atau kombinasinya.
  1. Parameter Design. Tahap ini merupakan pembuatan secara fisik atau prototipe secara matematis berdasarkan tahap sebelumnya melalui percobaan secara statistik. Tujuannya adalah mengidentifikasi setting parameter yang akan memberikan performansi rata-rata pada target dan menentukan pengaruh dari faktor gangguan pada variasi dari target.
  2. Tolerance Design. Penentuan toleransi dari parameter yang berkaitan dengan kerugian pada masyarakat akibat penyimpangan produk dari target. Pada tahap ini, kualitas ditingkatkan dengan mengetatkan toleransi pada parameter produk atau proses untuk mengurangi terjadinya variabilitas pada performansi produk.

Langkah Penelitian Taguchi
Langkah-langkah ini dibagi menjadi tiga fase utama yang meliputi keseluruhan pendekatan eksperimen. Tiga fase tersebut adalah (1) fase perencanaan, (2) fase pelaksanaan, dan (3) fase analisis. Fase perencanaan merupakan fase yang paling penting dari eksperimen untuk menyediakan informasi yang diharapkan. Fase perencanaan adalah ketika faktor dan levelnya dipilih, dan oleh karena itu, merupakan langkah yang terpenting dalam eksperimen.
Fase terpenting kedua adalah fase pelaksanaan, ketika hasil eksperimen telah didapatkan. Jika eksperimen direncanakan dan dilaksanakan dengan baik, analisis akan lebih mudah dan cenderung untuk dapat menghasilkan infomasi yang positif tentang faktor dan level.
Fase analisis adalah ketika informasi positif atau negatif berkaitan dengan faktor dan level yang telah dipilih dihasilkan berdasarkan dua fase sebelumnya. Fase analisis adalah hal penting terakhir yang mana apakah peneliti akan dapat menghasilkan hasil yang positif. Langkah utama untuk melengkapi desain eksperimen yang efektif adalah sebagai berikut (Ross, 1996):

• Perumusan masalah: Perumusan masalah harus spesifik dan jelas batasannya dan secara teknis harus dapat dituangkan ke dalam percobaan yang akan dilakukan.
• Tujuan eksperimen: Tujuan yang melandasi percobaan harus dapat menjawab apa yang telah dinyatakan pada perumusan masalah, yaitu mencari sebab yang menjadi akibat pada masalah yang kita amati.
• Memilih karakteristik kualitas (Variabel Tak Bebas): Variabel tak bebas adalah variabel yang perubahannya tergantung pada variabel-variabel lain. Dalam merencanakn suatu percobaan harus dipilih dan ditentukan dengan jelas variabel tak bebas yang akan diselediki.
• Memilih faktor yang berpengaruh terhadap karakteristik kualitas (Variabel Bebas): Variabel bebas (faktor) adalah variabel yang perubahannya tidak tergantung pada variabel lain. Pada tahap ini akan dipilih faktor-faktor yang akan diselediki pengaruhnya terhadap variabel tak bebas yang bersangkutan. Dalam seluruh percobaan tidak seluruh faktor yang diperkirakan mempengaruhi variabel yang diselediki, sebab hal ini akan membuat pelaksanaan percobaan dan analisisnya menjadi kompleks. Hanya faktor-faktor yang dianggap penting saja yang diselediki. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang akan diteliti adalah brainstorming, flowcharting, dan cause effect diagram.
• Mengidentifikasi faktor terkontrol dan tidak terkontrol: Dalam metode Taguchi, faktor-faktor tersebut perlu diidentifikasikan dengan jelas karena pengaruh antara kedua jenis faktor tersebut berbeda. Faktor terkontrol  (control factors) adalah faktor yang nilainya dapat diatur atau dikendalikan, atau faktor yang nilainya ingin kita atur atau kendalikan. Sedangkan faktor gangguan (noise factors) adalah faktor yang nilainya tidak bisa kita atur atau dikendalikan, atau faktor yang tidak ingin kita atur atau kendalikan.
• Penentuan jumlah level dan nilai faktor: Pemilihan jumlah level penting artinya untuk ketelitian hasil percobaan dan ongkos pelaksanaan percobaan. Makin banyak level yang diteliti maka hasil percobaan akan lebih teliti karena data yang diperoleh akan lebih banyak, tetapi banyaknya level juga akan meningkatkan ongkos percobaan.
• Identifikasi Interaksi antar Faktor  Kontrol: Interaksi muncul ketika dua faktor atau lebih mengalami perlakuan secara bersama akan memberikan hasil yang berbeda pada karakteristik kualitas dibandingkan jika faktor mengalami perlakuan secara sendiri-sendiri. Kesalahan dalam penentuan interaksi akan berpengaruh pada kesalahan interpretasi data dan kegagalan dalam penentuab proses yang optimal. Tetapi Taguchi lebih mementingkan pengamatan pada main effect (penyebab utama) sehingga adanya interaksi diusahakan seminimal mungkin, tetapi tidak dihilangkan sehingga perlu dipelajari kemungkinan adanya interaksi.
• Perhitungan derajat kebebasan (degrees of freedom/dof): Perhitungan derajat kebebasan dilakukan untuk menghitung jumlah minimum percobaan yang harus dilakukan untuk menyelidiki faktor yang diamati.
• Pemilihan Orthogonal Array (OA): Dalam memilih jenis Orthogonal Array harus diperhatikan jumlah level faktor yang diamati yaitu:

• • • Jika semua faktor adalah dua level: pilih jenis OA untuk level dua faktor
    • Jika semua faktor adalah tiga level: pilih jenis OA untuk level tiga faktor
    • Jika beberapa faktor adalah dua level dan lainnya tiga level: pilih yang mana yang dominan dan gunakan Dummy Treatment, Metode Kombinasi, atau Metode Idle Column.
    • Jika terdapat campuran dua, tiga, atau empat level faktor: lakukan modifikasi OA dengan metode Merging Column
• Penugasan untuk faktor dan interaksinya pada orthogonal array: Penugasan faktor-faktor baik faktor kontrol maupun faktor gangguan dan interaksi-interaksinya pada orthogonal array terpilih dengan memperhatikan grafik linier dan tabel triangular. Kedua hal tersebut merupakan alat bantu penugasan faktor yang dirancang oleh Taguchi. Grafik linier mengindikasikan berbagai kolom ke mana faktor-faktor tersebut. Tabel triangular berisi semua hubungan interaksi-interaksi yang mungkin antara faktor-faktor (kolom-kolom) dalam suatu OA.
• Persiapan dan Pelaksanaan Percobaan: Persiapan percobaan meliputi penentuan jumlah replikasi percobaan dan randomisasi pelaksanaan percobaan.

• • • Jumlah Replikasi: Replikasi adalah pengulangan kembali perlakuan yang sama dalam suatu percobaan dengan kondisi yang sama untuk memperoleh ketelitian yang lebih tinggi. Replikasi bertujuan untuk: 1) Mengurangi tingkat kesalahan percobaan, 2) Menambah ketelitian data percobaan, dan 3) Mendapatkan harga estimasi kesalahan percobaan sehingga memungkinkan diadakan test signifikasi hasil eksperimen.

• • • Randomisasi: Secara umum randomisasi dimaksudkan untuk: 1) Meratakan pengaruh dari faktor-faktor yang tidak dapat dikendalikan pada semua unit percobaan, 2) Memberikan kesempatan yang sama pada semua unit percobaan untuk menerima suatu perlakuan sehingga diharapkan ada kehomogenan pengaruh pada setiap perlakuan yang sama, dan 3) Mendapatkan hasil pengamatan yang bebas (independen) satu sama lain.
      Pelaksanaan percobaan Taguchi adalah pengerjaan berdasarkan setting faktor pada OA dengan jumlah percobaan sesuai jumlah replikasi dan urutan seperti randomisasi.

• Analisis Data: Pada analisis dilakukan pengumpulan data dan pengolahan data yaitu meliputi pengumpulan data, pengaturan data, perhitungan serta penyajian data dalam suatu lay out tertentu yang sesuai dengan desain yang dipilih untuk suatu percobaan yang dipilih. Selain itu dilakukan perhitungan dan penyajian data dengan statistik analisis variansi, tes hipotesa dan penerapan rumus-rumus empiris pada data hasil percobaan.
• Interpretasi Hasil: Interpretasi hasil merupakan langkah yang dilakukan setelah percobaan dan analisis telah dilakukan. Interpretasi yang dilakukan antara lain dengan menghitung persentase kontribusi dan perhitungan selang kepercayaan faktor untuk kondisi perlakuan saat percobaan.
• Percobaan Konfirmasi: Percobaan konfirmasi adalah percobaan yang dilakukan untuk memeriksa kesimpulan yang didapat. Tujuan percobaan konfirmasi adalah untuk memverifikasi: 1) Dugaan yang dibuat pada saat model performansi penentuan faktor dan interaksinya, dan 2) setting parameter (faktor) yang optimum hasil analisis hasil percobaan pada performansi yang diharapkan.