Belajar Merancang Pabrik Kimia (Part III): Sistem Pengendalian dan Sistem Manajemen Pabrik serta Kajian Kelayakan Ekonomi

Suatu pabrik dirancang dan dibangun dengan tujuan untuk meningkatkan nilai guna barang. Bahan baku yang awalnya memiliki nilai guna rendah jika diolah dalam pabrik akan menghasilkan suatu produk, baik produk akhir maupun produk intermediate, yang nilai gunanya lebih tinggi. Dengan mengubah nilai guna suatu bahan maka nilai jualnya juga berubah. Nilai jual yang tinggi tentu saja sangat diharapkan oleh semua pabrik karena dari situ perusahaan pengolah mendapatkan laba (profit).


Sistem Pengendalian

Untuk mendapatkan laba yang banyak maka barang yang dihasilkan tentulah harus mempunyai kualitas yang bagus. Kondisi selama proses produksi sangat mempengaruhi kualitas produk. Suatu proses akan berjalan dengan baik jika dioperasikan pada kondisi optimumnya. Oleh karena itu dibutuhkan suatu alat pengendali (controller).

Tugas controller adalah mereduksi signal kesalahan yaitu perbedaan antara signal setting dengan signal aktual. Hal ini sesuai dengan tujuan sistem pengendalian adalah mendapatkan signal aktual (yang diinginkan) sama dengan signal setting. Semakin cepat reaksi sistem mengikuti signal aktual dan semakin kecil kesalahan yang terjadi maka semakin baik kinerja sistem pengendali yang diterapkan.

Jika perbedaan antara nilai setting dengan nilai keluaran relatif besar maka controller yang baik seharusnya mampu mengamati perbedaan ini untuk segera menghasilkan signal keluaran untuk mempengaruhi proses. Dengan demikian sistem secara cepat mengubah keluaran proses sampai diperoleh selisih antara setting dengan keluaran yang diatur sekecil mungkin.

Jenis controller ada beberapa macam. Pertama proportional controller (P) yang memiliki keluaran yang sebanding dengan besarnya kesalahan signal (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya). Keluaran proportional controller merupakan perkalian antara konstanta-konstanta proporsional dengan masukannya. Perubahan pada signal masukan akan segera menyebabkan sistem secara langsung mengubah keluarannya sebesar konstanta pengalinya. Apabila nilai konstanta proporsionalnya kecil, proportional controller hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat. Jika nilai konstanta proporsional dinaikkan, respon sistem menunjukkan semakin cepat mencapai keadaan tunaknya. Akan tetapi jika nilai tersebut diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau respon sistem akan berosilasi. Jenis proportional controller biasanya digunakan untuk mengendalikan ketinggian cairan dalam tangki.

Kedua adalah integral controller yang berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki kesalahan keadaan tunak . Kalau sebuah pabrik tidak memiliki unsur integrator (1/s), proportional controller tidak akan mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan kondisi tunaknya nol. Integral controller memiliki karakteristik seperti halnya sebuah integral. Keluaran controller sangat dipengaruhi oleh perubahan yang sebanding dengan nilai signal kesalahan. Keluaran controller ini merupakan jumlahan yang terus menerus dari perubahan, keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelumnya terjadi perubahan masukan. Dalam pemakaiannya biasanya proportional controller digabungkan dengan integral controller menjadi proportional integral controller (PI). Hasilnya berupa kurva berbentuk gelombang. Controller jenis ini biasanya digunakan untuk mengendalikan tekanan.

Ketiga adalah differential controller yang memiliki sifat seperti halnya suatu operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan controller akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Ketika masukannya tidak mengalami perubahan, keluaran controller juga tidak mengalami perubahan. Differential controller umumnya dipakai untuk mempercepat respon awal suatu sistem, tetapi tidak memperkecil kesalahan pada kondisi tunak. Kerja differential controller hanya efektif pada lingkup yang sempit yaitu pada periode peralihan. Oleh karena itu differential controller tidak pernah digunakan tanpa ada controller lain dalam sebuah sistem.

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing proportional controller, integral dan diferensial dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi proportional integral differential controller (controller PID). Elemen-elemen proportional controller, integral dan diferensial masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar. Controller jenis ini biasanya digunakan untuk mengendalikan suhu dan laju alir dalam sebuah reaktor.


Sistem Manajemen Sumber Daya Manusia

Guna menjalankan suatu proses di pabrik tidak hanya dibutuhkan teknologi yang canggih dan instrumentasi yang terkendali. Tetapi juga sumber daya manusia sebagai perancang, pelaksana dan pengendali proses. Secara fungsional suatu perusahaan dipimpin oleh seorang direktur utama yang bertugas menjalankan kepemimpinan perusahaan, menetapkan sistem dan tata kerja perusahaan dan menentukan kebijaksanaan perusahaan. Direktur utama memegang kekuasaan tertinggi di perusahaan.

Seorang direktur utama dibantu oleh beberapa direktur, kepala bagian, kepala seksi dan koordinator shift. Jumlah karyawan dari tingkat operator ke tingkatan lebih tinggi akan membentuk sebuah piramida. Artinya semakin ke atas jumlahnya semakin kecil.

Untuk pabrik-pabrik yang menggunakan sistem Continue (24 jam sehari dan 330 hari dalam setahun), karyawannya dibedakan menjadi 2 macam. Pertama karyawan regular yang mempunyai jam kerja tetap. Mereka bekerja setiap hari kerja dan libur pada hari Sabtu, Minggu dan hari besar. Kedua adalah karyawan shift yang terbagi dalam 4 regu dan dalam sehari terdapat 3 regu shift sedangkan 1 regu shift libur. Pembagian shift diatur sedemikian rupa sehingga sehabis shift malam, karyawan mendapat libur 2 hari. Biasanya dalam 1 kelompok shift terdapat seksi proses, utilitas, logistik, listrik dan instrumentasi, bengkel, safety dan keselamatan kerja. Ini biasanya berlaku pada pabrik-pabrik besar, seperti pabrik pembuatan keramik, atau pabrik-pabrik kimia lainnya.

Sedangkan untuk pabrik yang menggunakan sistem Batch, seperti pabrik-pabrik pembuatan makanan (tempe, tahu), tidak diberlakukan karyawan shift, artinya karyawan bekerja secara regular setiap hari.

Uji Kelayakan Ekonomi

Suatu pabrik layak didirikan jika telah memenuhi beberapa syarat antara lain safety-nya terjamin dan tentu saja dapat mendatangkan profit. Dalam hal ini kita akan memfokuskan pada kelayakan secara ekonomi saja. Untuk mendirikan suatu pabrik diperlukan modal yang cukup besar. Modal ini bisa berasal dari investor maupun dari pinjaman bank. Modal yang digunakan ada 2 macam yaitu modal tetap dan modal kerja. Modal tetap meliputi pembelian alat-alat, instalasi, pemipaan, instrumentasi, isolasi (jika perlu), listrik, utilitas, bangunan, tanah, engineering and construction, contractor’s fee dan contingency. Modal kerja besarnya tergantung pada jenis pabrik dan kapasitasnya. Modal kerja ini meliputi raw material inventory, in process inventory, product inventory, extended credit dan available cash.

Kedua modal di atas digunakan untuk biaya produksi yang terbagi menjadi 3 macam yaitu biaya produksi langsung, biaya produksi tidak langsung dan biaya tetap. Biaya produksi langsung adalah biaya yang harus dikeluarkan untuk pembiayaan langsung suatu proses, seperti bahan baku, buruh dan supervisor, perawatan, plant supplies, paten dan royalty dan utilitas. Biaya produksi tidak langsung adalah biaya yang dikeluarkan untuk mendanai hal-hal yang secara tidak langsung membantu proses produksi, antara lain payroll overhead (seperti rekreasi karyawan), laboratorium, plant overhead, packing dan pengapalan. Biaya tetap adalah biaya yang tetap dikeluarkan baik pada saat pabrik berproduksi maupun tidak. Biaya ini mencakup depresiasi, pajak dan asuransi. Selain itu ada juga biaya umum yang meliputi administrasi, sales expenses, penelitian dan finance. Laba atau profit diperoleh dari hasil pengurangan harga jual dengan biaya produksi.

Selain berorientasi pada perolehan profit, perusahaan juga harus bisa mengembalikan modal apalagi jika modal itu berasal dari pinjaman. Waktu untuk pengembalian modal dinyatakan dengan persentase Return On Investment (ROI) yang dirumuskan sebagai perbandingan laba dengan modal tetap. Bisa juga dinyatakan dalan Pay Out Time (POT). Besarnya Return On Investment dan Pay Out Time berbeda untuk tiap jenis pabrik tergantung dari resiko yang ditimbulkan oleh proses dalam pabrik .

Uji kelayakan ekonomi juga dinyatakan dalam bentuk grafik hubungan kapasitas produksi dan biaya yang harus dikeluarkan. Akan terbentuk 2 buah titik yaitu Shut Down Point dan Break Even Point. Shut Down Point adalah suatu titik di mana pada kondisi itu jika proses dijalankan maka perusahaan tidak akan mendapatkan laba tetapi juga tidak menimbulkan kerugian. Jika pabrik beroperasi pada kapasitas di bawah titik Shut Down Point maka pabrik akan mendapatkan rugi. Titik Break Even Point adalah keadaan yang timbul jika pabrik beroperasi pada kapasitas penuh. Nilai Break Even Point yang baik untuk pabrik kimia biasanya berkisar antara 40% – 60%.

Dengan memperhatikan semua unsur, dari pemilihan lokasi, pemilihan teknologi, kapasitas, teknologi proses dan pemroses serta ditunjang dengan pengendalian proses dan sistem manajemen sumber daya manusia yang baik, maka dapat diperoleh laba yang optimum.



Bacaan selanjutnya: 

* Aries, R.S. and Newton,R.D.,"Chemical Engineering Cost Estimation"
* Peters,M.S. and Timmerhous,K.D., "Plant design and Economic for Chemical Engineers"
* Ulrich,G.D, "Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics"
* Rusli, Muhammad, "Sistem Kontrol" Johnson, Curtis, "Process Control Instrumentation Technology"

sumber : 

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/teknologi_tepat_guna/belajar_merancang_pabrik_kimia_bagian_iii_sistem_pengendalian_dan_sistem_manajemen_pabrik_serta_kajian_kelayakan_ekonomi/

Posted in: Chemical Engineering