Mesin Computer Numerical Control

Mesin Computer Numerical Control

A.    Pengertian.

           Computer Numerical Control, disingkat CNC, (berarti "komputer kontrol numerik") merupakan sistem otomasi mesin perkakas yang dioperasikan oleh perintah yang diprogram secara abstrak dan disimpan di media penyimpanan. Kata NC sendiri adalah singkatan dari kata Numerical Control yang artinya "kontrol numerik". Dalam hal ini mesin perkakas biasa ditambahkan dengan motor yang akan menggerakan pengontrol mengikuti titik-titik yang dimasukan kedalam sistem oleh perekam kertas. Mesin perpaduan antara servo motor dan mekanis ini segera digantikan dengan sistem analog dan kemudian komputer digital, menciptakan mesin perkakas modern yang disebut Mesin CNC (computer numerical control) yang dikemudian hari telah merevolusi proses desain. Saat ini mesin CNC mempunyai hubungan yang sangat erat dengan program CAD. Mesin-mesin CNC dibangun untuk menjawab tantangan di dunia manufaktur modern. Dengan mesin CNC, ketelitian suatu produk dapat dijamin hingga 1/100 mm lebih, pengerjaan produk massal dengan hasil yang sama persis dan waktu permesinan yang cepat. NC/CNC terdiri dari enam bagian utama yaitu :

1.      Program

2.      Unit kendali atau processor

3.      Motor listrik servo untuk menggerakan kontrol pahat

4.      Motor listrik untuk menggerakan/memutar pahat

5.      Pahat

6.      Dudukan dan pemegang

          Dalam dunia Industri menengah dan besar. Jenis jenis mesin CNC sendiri terdapat 2 macam yaitu Mesin CNC Bubut dan Mesin CNC Milling. dimana untuk jenis mesin bubut CNC gambar kerjanya mirip dengan mesin bubut konvensional namun sudah digabungkan dengan komputer. Cara kerja CNC sendiri adalah dengan melakukan pengaturan Program awal di Software CNC guna mengatur Gambar dan Alur Kerja Mesin yang disesuaikan dengan material bahan. Program CNC tersebut kemudian dikirim dan dieksekusi oleh prosesor pada CNC sehingga menghasilkan pengaturan motor servo pada Mesin CNC untuk menggerakan Perkakas dalam melakukan proses Kerja secara Otomatis sehingga menghasilkan produk yang sesuai Program. CNC memiliki beberapa fungsi antara lain :

1.       Mengatur mesin-mesin

      Seperti yang sudah disinggung di awal, fungsi komputer yang digunakan pada mesin CNC adalah untuk mengatur mesin-mesin sesuai dengan perntah yang diberikan. Contohnya saja mengatur pergerakan mesin sampai pada keadaan siap memotong. Pemotongan benda, dan gerakan untuk sampai kembali ke posisi semula. 

2.      Mengatur data yang masuk

      Dengan menggunakan komputer, maka data yang masuk akan diolah oleh komputer yang nantinya menjadi “perintah” kepada setiap mesin seperti kapan mesin akan diaktifkan. Operator di sini tugasnya hanyalah merapikan barang yang semua proses produksinya sudah diatur sedemikian rupa oelh komputer.

3.       Penyelesaian yang lebih cepat

      Penggunaan komputer dalam mesin CNC dapat menghemat waktu yang dibutuhkan untuk membuat satu barang. Jika mesin konvensional yang menggunakan tenaga manusia perlu berjam-jam dalam membuat satu barang, maka dengan menggunakan CNC ini hanya dalam beberapa menit saja. Tentunya hal ini sangat menguntungkan dari sisi waktu.

4.      Kualitas yang merata

      Karena komputer sudah disetting dengan tingkat keakuratan dan kecepatan yang sama, maka tingkat kesalahan barang yang sudah dibuat akan lebih kecil. Selain itu, kualitasnya pun juga terjaga.

5.      Mengurangi sampah produksi

      Dalam pembuatan suatu barang manufaktur, pastinya ada sisa-sisa barang hasil dari produksi. Jika kita melihat produksi barang manufaktur yang menggunakan mesin konvensional, maka tingkat sampah produksi yang dihasilkan sangat banyak. Sedangkan dengan penggunaan komputer yang disematkan pada mesin CNC, Hasil produksi yang dihasilkan dapat mengurangi sampah produksi yang dihasilkan. Hal ini bisa terjadi karena komputer sudah memperhitungkan panjang, lebar, dan tinggi barang yang diproduksi. Selain dari sisi perusahaan tidak terlalu rugi dalam membuat barang, lingkungan pun juga tidak banyak tercemar.

6.      Dapat memproduksi barang yang rumit

      Dengan menggunakan mesin CNC ini, barang yang memiliki kerumitan yang tinggi dapat di produksi dengan kualitas yang baik. Contohnya saja pada beberapa mesin CNC memiliki fungsi Autocad yang berguna dalam bidang industry.

            Meskipun kelihatannya penggunaan komputer sangat unggul jauh dibandingkan versi konvensional, tapi tetap saja ada kekurangan dan juga kelebihan dalam menggunakan  komputer CNC. Sama halnya dengan menggunakan mesin konvensional juga terdapat kekurangan dan kelebihan.

B.     Perawatan mesin

Kelebihan dari Mesin CNC sendiri adalah kemudahannya dalam pengoperasian dan pemprogaman sesuai dengan kebutuhan. Mengatur proses automatisasinya cukup melalui software khusus. Pengerjaan yang detail dan rumit dapat dilakukan secara otomatis menggunakan CNC secara mudah dan dalam kuantitas yang banyak dan hasil yang sama persis secara efisien. Tetapi agar mesin bekerja dengan baik perlu dilakukan perawatan agar mesin mampu bekerja secara optimal.  Perawatan mesin yang salah dapat mengakibatkan Mesin menjadi tidak akurat, serta Mesin  tidak boleh terkena sinar matahari secara langsung. Pengantian oli pelumas dan pemberian Oli juga harus diperhatikan dan dilakukan secara rutin. CNC juga tidak diperbolehkan terbentur benda keras. Setelah selesai menggunakan mesin atur mesin pada posisi netral dan mematikan sumber listriknya. Untuk Perawatannya dapat dilakukan berdasarkan buku manual, atau juga mengikuti anjuran Teknisi Mesin. Namun yang sangat penting diperhatikan adalah :

1.      Mekanik System

§  Oli Lubrikasi, karena Oli Lubrikasi pengaruhnya terhadap Umur dari part Mesin CNC

§  Levelling Mesin, Jika level CNC tidak benar, maka akan mengakibatkan
part-part mekanik akan cepat rusak.

2.      Elektrikal Sistem

§  Mesin CNC harus dibersihkan di bagian Heatshink, sehingga panas yang dibangkitkan oleh control dapat dikeluarkan dengan baik.

Gambaran CNC dalam dunia industry sangatlah bagus perkembangannya di masa depan untuk sebuah perusahaan karena proses pengerjaan otomatis sehingga semuanya tinggal diprogram. Faktor ekonomi dan jumlah Produk yang dihasilkan menjadi salah satu parameter dalam perkembangannya.

C.    Prinsip Kerja

Prinsip kerja NC/CNC secara sederhana dapat diuraikan sebagai berikut:

1.      Pemrogram membuat program CNC sesuai produk yang akan dibuat dengan cara pengetikan langsung pada mesin CNC maupun dibuat pada komputer dengan perangkat lunak pemrograman CNC.

2.      Program CNC tersebut, lebih dikenal sebagai G-Code, seterusnya dikirim dan dieksekusi oleh prosesor pada mesin CNC menghasilkan pengaturan motor servo pada mesin untuk menggerakan perkakas yang bergerak melakukan proses permesinan hingga menghasilkan produk sesuai program.

D.    Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan menggunakan mesin CNC dibandingkan dengan mesin konvensional adalah :

1.       Keselamatan kerja operator lebih terjamin

Biasanya dioperasikan dari tempat yang memiliki jarak aman dari ruang proses pemotongan material.

2.       Efisiensi kerja operator meningkat

Mesin CNC tidak memerlukan banyak perhatian pada saat proses pemotongan berlangsung, sehingga operator bisa menggunakan waktunya untuk aktivitas lain seperti deburing.

3.       Akurasi yang tinggi

Dengan system CNC maka mesin dapat menghasilkan produk yang dimensi yang akurat sesuai dengan desain yang diinginkan.

4.       Pengurangan tatal yang terbuang

Dengan akurasi yang tinggi maka ukuran material mentah dapat lebih disesuaikan dengan ukuran produk jadi sehingga volume material yang terbuang berkurang.

5.       Pengurangan waktu total produksi

Set up awal dapat dilakukan dengan mudah, dan dapat disimpan untuk sewaktu-waktu dipanggil

6.       Peningkatan produktivitas

Dengan akurasi yang tinggi dan pengurangan waktu total produksi maka produktivitas akan meningkat.

7.       Mengurangi kesalahan karena operator

Sistem CNC memungkinkan operator untuk menentukan operasi dan fungsi, menghilangkan percobaan pemotongan, pengukuran percobaan, penggantian alat potong secara manual.

8.       Proses permesinan yang kompleks dapat diselesaikan dengan lebih cepat dan akurat

Dengan program NC kesalahan penulisan program dapat diminimalkan saat perancangan di komputer dan dapat dilakukan evaluasi sebelum program dijalankan.

9.       Mengurangi ruang yang diperlukan

10.   Pengurangan waktu untuk inspeksi

11.   Perlengkapan alat potong mesin lebih aman / tidak mudah rusak

                Kerugian yang dikarenakan penggunaan mesin CNC yaitu :

12. Biaya investasi awal yang besar bila dibandingkan dengan mesin konvensional

13. Biaya operasional yang lebih tinggi untuk melakukan proses produksi dengan jumlah sedikit.

14. Membutuhkan biaya reparasi yang rumit dengan biaya yang lebih tinggi.

Referensi :

https://id.m.wikipedia.org/wiki/CNC

https://www.abcpowergenset.com/penjelasan-secara-umum-mesin-cnc/

https://dosenit.com/hardware/fungsi-komputer-pada-mesin-cnc

Agustinus Titis Iswara, “Pemilihan Mesin Bubut CNC unutk Kebutuhan Bengkel dengan Metode Analytic Hierarchy Process” Skripsi UI, 2011, Depok.

Pipelining dan RISC

A.  Pengertian Pipeline

      Pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemrosesan selalu bekerja. Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistemkomputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijaankan oleh microprocessor.

B.  Konsep Pipeline 

    Pada umumnya, efisiensi sebuah komputer dinilai beerdasarkan kecepatan perangkat keras dan fasilitas-fasilitas perangkat lunak. Penilaian ini disebut sebagai throughput, didefinisikan sebagai jumlah pemrosesan yang dapat dikerjakan dalam suatu interval waktu tertentu. Salah satu teknik yang mendorong peningkatan suatu sistem throughput yang cukup hebat disebut sebagai pemrosesan pipeline. Konsep pemrosesan pipeline dalam suatu komputer mirip dengan suatu baris perakitan dalam suatu pabrik industri. Ambil contoh, sutu proses pembuatan mobil. Ketika sebuah mobil dibuat, mobil tersebut berpindah sepanjang ban berjalan dengan berurutan, melewati beberapa stasiun. Pada setiap stasiun, dikerjakan sebagian proses konstruksi pada mobil itu, kemudian berpindah lagi ke stasiun berikutnya. Perpindahan mobil itu dari satu stasiun ke stasiun lainnya, memungkinkan beberapa mobil berada pada baris perakitan pada waktu yang bersamaan, masing-masing pada stasiun yang terpisah. Dengan demikian, hal ini mengakibatkan kita menghasilkan mobil dari baris perakitan satu persatu secara berurutan. Tanpa teknik baris perakitan seperti ini, pengerjaan suatu mobil tidak dapat dimulai sampai mobil yang sebelumnya benar-benar selesai.  

      Pemrosesan pipeline dalam suatu komputer diperoleh dengan membagi suatu fungsi yang akan dijalankan menjadi beberapa subfungsi yang lebih kecil dan merancang perangkat keras yang terpisah, disebut sebagai tingkatan (stage), untuk setiap subfungsi. Stage-stage itu kemudian dihubungkan bersama-sama dan membentuk sebuah pipeline tunggal (atau pipe) untuk menjalankan fungsi asli tersebut.

C.  Keuntungan dan Kerugian

   Pipelining tidak membantu dalam semua kasus. Ada beberapa kemungkinan kerugian. Pipa instruksi dikatakan sepenuhnya pipelined jika dapat menerima instruksi baru setiap clock cycle. Sebuah pipa yang tidak sepenuhnya pipelined telah menunggu siklus yang menunda kemajuan pipa.

Keuntungan dari Pipelining :

·                     1 waktu siklus prosesor berkurang, sehingga meningkatkan tingkat instruksi dalam kebanyakan kasus( lebih cepat selesai).

·                     Beberapa combinational sirkuit seperti penambah atau pengganda dapat dibuat lebih cepat dengan menambahkan lebih banyak sirkuit. Jika pipelining digunakan sebagai pengganti, hal itu dapat menghemat sirkuit & combinational yang lebih kompleks.

     Pemrosesan dapat dilakukan lebih cepat, dikarenakan beberapa proses dilakukan secara bersamaan dalam satu waktu.

Kekurangan Pipelining :

·                     Pipelined prosesor menjalankan beberapa instruksi pada satu waktu. Jika ada beberapa cabang yang mengalami penundaan cabang (penundaan memproses data) dan akibatnya proses yang dilakukan cenderung lebih lama.

·                     Instruksi latency di non-pipelined prosesor sedikit lebih rendah daripada dalam pipelined setara. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa intruksi ekstra harus ditambahkan ke jalur data dari prosesor pipeline.

·                     Kinerja prosesor di pipeline jauh lebih sulit untuk meramalkan dan dapat bervariasi lebih luas di antara program yang berbeda.

·                     Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar.

·                     Sedangkan ketergantungan terhadap data, bisa muncul, misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya.

·                     Kasus Jump, juga perlu perhatian, karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter.

D.   RISC (Reduced Instruction Set Computer)

   RISC singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk negeset istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya.

·        Sejarah RISC

      Proyek RISC pertama dibuat oleh IBM, stanford dan UC –Berkeley pada akhir tahun 70 dan awal tahun 80an. IBM 801, Stanford MIPS, dan Barkeley RISC 1 dan 2 dibuat dengan konsep yang sama sehingga dikenal sebagai RISC. 

RISC mempunyai karakteristik :

1.      One Cycle Execution Time : satu putaran eksekusi. Prosessor    RISC mempunyai CPI (clock per instruction) atau waktu per instruksi untuk setiap putaran. Hal ini dimaksud untuk mengoptimalkan setiap instruksi pada CPU.

2.   Large number of registers: Jumlah register yang sangat banyak. RISC di Desain dimaksudkan untuk dapat menampung jumlah register yang sangat banyak untuk mengantisipasi agar tidak terjadi interaksi yang berlebih dengan memory.

3.  Pipelining: adalah sebuah teknik yang memungkinkan dapat melakukan eksekusi secara simultan.Sehingga proses instruksi lebih efisien.

    Ciri-ciri :

1.  Instruksi berukuran tunggal

2.  Ukuran yang umum adalah 4 byte

3.   Jumlah pengalamatan data sedikit,

4.  Tidak terdapat pengalamatan tak langsung

5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika

6.   Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi

7.   Tidak mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/ store.

8.  Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi .

E.  Instruksi Pipeline

Tahapan pipeline :

1.   Mengambil instruksi dan membuffferkannya

2. Ketika tahapan kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut .

3. Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi, tahapan pertama memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi berikutnya .

Instuksi pipeline:

   Karena untuk setiap tahap pengerjaan instruksi, komponen yang bekerja berbeda, maka dimungkinkan untuk mengisi kekosongan kerja di komponen tersebut.Sebagai contoh:

·         Instruksi 1: ADD  AX, AX

·         Instruksi 2: ADD EX, CX

       Setelah CU menjemput instruksi 1 dari memori (IF), CU akan menerjemahkan instruksi tersebut (ID). Pada menerjemahkan instruksi  1 tersebut, komponen IF tidak bekerja. Adanya teknologi pipeline menyebabkan IF akan menjemput instruksi 2 pada saat ID menerjemahkan instruksi 1. Demikian seterusnya pada saat CU menjalankan instruksi 1 (EX), instruksi 2 diterjemahkan (ID).

SUMBER

https://imambakti18.wordpress.com/penjelasan-risc-dan-pipelining-risc/

http://hidayattullohade.blogspot.co.id/2015/01/normal-0-false-false-false-en-us-x-none.html

http://atinursari95.blogspot.com/2017/12/pipelining-dan-risc.html