Taguchi (Robust Design)

Pada era persaingan bisnis yang ketat dan sarat pesaing saat ini, semakin nyata bahwa produk baik berupa barang atau jasa yang mampu bersaing dan sukses di pasar global adalah produk dengan kualitas tinggi dengan harga yang kompetitif. Posisi tawar konsumen semakin besar seiring denganm banyaknya pilihan produk atau layanan jasa sejenis dari brand (merek) yang berbeda. Produk perlu dirancang dan dikembangkan sedemikian sehingga konsumen bisa terpuaskan melalui value yang terkandung di dalamnya.

Taguchi memisahkan variabel dalam dua jenis. Faktor kontrol adalah variabel yang dapat dikendalikan secara praktis dan ekonomis, seperti dimensi, parameter bahan, dll faktor Kebisingan adalah variabel yang sulit atau mahal untuk mengontrol dalam praktek, meskipun mereka dapat dikontrol dalam percobaan, seperti suhu lingkungan , pekerja dari pabrik manufaktur, dll Tujuannya adalah untuk menentukan kombinasi dari pengaturan faktor kontrol yang akan membuat produk memiliki ketahanan maksimum untuk variasi yang diharapkan dalam faktor-faktor kebisingan. Ukuran ketahanan adalah rasio sinyal-ke-kebisingan, fungsi log dari pengukuran output yang diinginkan.

Dalam rangka untuk mencari tingkat terbaik dari faktor kontrol, percobaan, berdasarkan "array ortogonal", yang seimbang berkenaan dengan semua faktor kontrol dan namun yang minimal jumlahnya. Taguchi mendefinisikan dua jenis kategori masalah: statis dan dinamis. Sementara masalah Dinamis memiliki faktor sinyal (misalnya: rpm mesin), masalah statis tidak memiliki faktor sinyal. Dalam masalah statis, optimasi dicapai dengan menggunakan tiga Sinyal-ke-rasio kebisingan: lebih kecil lebih baik, lebih besar lebih baik, nominal yang terbaik. Dalam masalah yang dinamis, optimasi dicapai dengan menggunakan dua sinyal-to-noise rasio,

Metode Taguchi dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi pada tahun 1949. Metode ini 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. Produk yang robust itu sendiri adalah produk yang performansinya sesuai harapan dan baik walaupun terdapat noise factor Metode Taguchi merupakan pengembangan dari Design of Experiment (DoE) yang bertujuan untuk memperbaiki proses manufaktur produk untuk mencapai kualitas yang baik. Taguchi mengembangkan suatu pendekatan desain dari perspektif desain yang sempurna (robust), dimana produk (barang atau jasa) harus didesain bebas dari cacat (defect) dan berkualitas tinggi. 

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):

1. 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.

2. 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 dengan cara :

- Memilih faktor parameter dan level optimalnya.

- Mengendalikan factor manajemen variabel proses yang dapat mempengaruhi desain.

- Level parameter yang optimal dapat ditentukan dan dihitung melalui eksperimental.

3. 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. Misalnya dengan mengembangkan batasan spesifikasi, terjadi setelah design parameter ditentukan. Dan hasilnya sering mengakibatkan peningkatan biaya-biaya produksi.

Tahap-tahap dalam Robust Design

a. Mengidentifikasi control factors (parameter inputan), noise factors (uncontrollable), dan performance metrics (response).

b. Merumuskan objective function (berhubungan dengan respon) untuk optimalisasi performance.

Ada beberapa rumusan objective function, sebagai berikut :

1) Maximize : performansi yang lebih baik adalah nilainya yang lebih besar. Object function (η) = μ2 , dimana μ adalah mean dari hasil observasi.

2) Minimize : performansi yang lebih baik adalah yang nilainya lebih kecil η = 1 / σ2

3) Target Value : performansi yang paling baik adalah yang mendekati nilai set point yang diinginkan.

4) Signal-to-noise ratio : matrik ideal yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai tebaik /level control factors dalam pengambilan keputusan system desain Dalam pendekatannya robust design berusahan untuk desain produk atau proses agar tidak sensitif terhadap berbagai faktor-faktor penyebab variasi.