Pendahuluan

 

Ketika industri konstruksi menghadapi tekanan untuk bertransformasi menjadi lebih ramah lingkungan, inovasi dalam material bangunan menjadi kebutuhan mendesak. Salah satu inovasi menarik adalah penggunaan polimer alami dari rumput laut dalam mortar semen, yang menawarkan alternatif hijau untuk meningkatkan performa beton. Penelitian oleh Rr. M. I. Retno Susilorini dkk. (2014)menyoroti potensi besar dari Eucheuma Cottonii (gel) dan Gracilaria sp. (serbuk) dalam memperkuat mortar, sekaligus menekan emisi karbon.

 

Dengan memadukan pendekatan tradisional (bahan alam) dan modern (modifikasi struktur material), inovasi ini bertujuan menghadirkan beton yang lebih kuat, lebih tahan lama, dan tentu saja lebih ramah lingkungan.

 

Latar Belakang: Mengapa Butuh Inovasi Mortar Hijau?

 

Tantangan Beton Konvensional

Beton adalah material konstruksi paling banyak digunakan di dunia. Namun, produksinya menyumbang hingga 8% emisi karbon global. Menurut konsep Triangle of Virtuous Concrete Principle yang diusung Susilorini, inovasi material harus menghubungkan:

• Pembangunan infrastruktur,
• Keberlanjutan lingkungan,
• Pengurangan jejak karbon.

Dalam konteks inilah, penggunaan polimer alami dari rumput laut muncul sebagai solusi potensial untuk mendorong transisi menuju beton berkelanjutan.

 

Metode Penelitian: Menguji Kekuatan Mortar Berbasis Rumput Laut

 

^{Material dan Komposisi Campuran}

Mortar dasar: rasio semen : pasir : air = 1 : 1 : 0,6.

 

^Seaweed:

Eucheuma Cottonii: berbentuk gel, kaya kappa karagenan.

Gracilaria sp.: berbentuk bubuk, mengandung agarose dan agaropektin.

 

^{Tahapan Eksperimen}

 

1. Pre-eksperimen: Menguji kuat tekan mortar dengan berbagai konsentrasi seaweed.

2. Main-eksperimen: Menguji kuat tekan dan kuat tarik belah untuk campuran terbaik dari pre-eksperimen.

 

Standar pengujian merujuk pada ASTM C-39 untuk kuat tekan dan ASTM C-496 untuk kuat tarik belah.

 

^{Komposisi Seaweed}

Pre-eksperimen: 0,1%; 0,5%; 1%; 5% berat semen.

Main-eksperimen: 0,1%; 0,2%; 0,5%; 1%; 2%; 5%.

 

 

Hasil Penelitian dan Analisis

 

Pre-Eksperimen: Menentukan Bahan Terbaik

 

Pada umur 7 hari, Eucheuma Cottonii (gel) KM-0.5 mencapai kuat tekan 32,7 MPa.

Namun, pada umur 14 hari, Gracilaria sp. (bubuk) menunjukkan performa lebih stabil dan tinggi, dengan KM-14-1 mencapai 29,17 MPa.

 

Kesimpulan: Gracilaria sp. lebih efektif dalam meningkatkan kekuatan mortar jangka panjang, sehingga dipilih untuk main-eksperimen.

 

Main-Eksperimen: Optimasi Komposisi

 

KM-0.5 (0,5% serbuk Gracilaria) memberikan hasil terbaik:

Kuat tekan: 30,36 MPa pada 28 hari.

Kuat tarik belah: 6,27 MPa (21,35% dari kuat tekan).

 

Sebagai perbandingan:

Mortar kontrol hanya mencapai 25,33 MPa (kuat tekan) dan 3,26 MPa (kuat tarik belah).

 

 

Tren Penting:

Dosis rendah seaweed (≤0,5%) meningkatkan performa.

Dosis tinggi (1–5%) justru menurunkan kuat tekan akibat fenomena killing set.

 

 

Studi Kasus Tambahan: Beton Polimer di Dunia

Di Jepang, penggunaan lateks alam dalam beton meningkatkan ketahanan retak hingga 35%.

Inovasi ini sejalan dengan tren global beton aditif berbasis biomassa untuk mengurangi ketergantungan pada bahan sintetik.

 

 

Alasan Keberhasilan Gracilaria sp.

Gelling Properties: Agarose dalam Gracilaria membentuk jaringan gel kuat saat berinteraksi dengan semen.

Ductility and Low Shrinkage: Gracilaria menunjukkan penyusutan rendah, meningkatkan ikatan agregat dan mengurangi risiko retak.

Tidak Mengalami 'Overheating': Berbeda dengan Eucheuma yang telah melalui dua kali pemanasan, serbuk Gracilaria mempertahankan sifat adhesinya.

 

 

Implikasi terhadap Industri Konstruksi

 

Manfaat Lingkungan

Reduksi Emisi: Mengurangi kebutuhan semen berarti mengurangi emisi CO₂.

Pemanfaatan Biomassa Lokal: Seaweed melimpah di Indonesia dan negara tropis, memperpendek rantai pasok material.

 

Manfaat Ekonomi

Penghematan Biaya: Harga rumput laut lebih kompetitif dibanding aditif polimer sintetis.

Diversifikasi Produk: Membuka peluang industri baru berbasis bio-material.

 

Manfaat Teknis

Peningkatan Kinerja Mortar: Kuat tekan dan tarik lebih tinggi.

Perbaikan Retrofitting dan Repair: Lebih efektif untuk aplikasi perbaikan struktural.

 

 

Kritik dan Ruang untuk Pengembangan

 

^{Kelebihan Studi:}

Inovatif dalam penggunaan polimer alami berbasis karbohidrat.

Menggunakan pendekatan eksperimental lengkap dan komparatif.

 

^{Keterbatasan:}

Tidak diuji dalam kondisi ekstrem seperti paparan kimia atau beban siklik.

Fokus pada skala laboratorium; belum ada validasi proyek nyata.

 

^{Saran Pengembangan:}

Pengujian daya tahan terhadap lingkungan agresif (misal: air laut, bahan kimia industri).

Studi siklus hidup (life cycle assessment) untuk membuktikan keunggulan keberlanjutannya.

 

 

Kaitan dengan Tren Global

 

Circular Economy: Mengubah limbah dan biomassa menjadi sumber daya.

Net Zero Carbon Building: Mendorong penggunaan material dengan jejak karbon negatif.

Smart Sustainable Cities: Bahan bangunan hijau menjadi prioritas dalam desain kota pintar.

 

Kesimpulan

 

Penelitian ini membuktikan bahwa modifikasi mortar dengan polimer alami dari rumput laut, khususnya Gracilaria sp., adalah pendekatan inovatif dan praktis untuk mencapai beton berkelanjutan. Dengan peningkatan kuat tekan dan tarik belah yang signifikan, serta potensi pengurangan emisi karbon, inovasi ini menawarkan solusi konkret untuk tantangan industri konstruksi modern.

 

Di tengah krisis iklim dan kebutuhan infrastruktur yang terus meningkat, pengembangan material berbasis biomassa seperti ini tidak hanya relevan, tetapi juga sangat diperlukan.

 

 

Sumber

 

Susilorini, R. M. I., Hardjasaputra, H., Tudjono, S., Hapsari, G., Wahyu, R., Hadikusumo, G., & Sucipto, J. (2014). The Advantage of Natural Polymer Modified Mortar with Seaweed: Green Construction Material Innovation for Sustainable Concrete. Procedia Engineering, 95, 419–425.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.201

Pendahuluan

 

Dalam upaya menurunkan jejak karbon industri konstruksi, penggunaan material alami seperti tanah liat semakin diperhitungkan sebagai alternatif pengganti semen. Tesis Kassem Nejmeh (2024)membawa topik ini ke level lebih dalam, dengan fokus pada pengembangan campuran perekat tanah liat yang tidak hanya memiliki daya rekat tinggi, tetapi juga tahan terhadap perendaman air, baik untuk aplikasi horizontal seperti lantai, maupun vertikal seperti dinding.

 

Dengan merancang tiga strategi inovatif — yakni memperkuat material, menghambat penyerapan air, dan mengembangkan bahan perekat reversibel — tesis ini menawarkan pendekatan baru dalam penggunaan tanah liat untuk perekat keramik yang memenuhi standar ketat Eropa.

 

Tantangan Utama dalam Pemanfaatan Tanah Liat

 

Kenapa Perekat Berbasis Tanah Liat?

Produksi semen berkontribusi besar terhadap emisi karbon dunia — mencapai 600 kg hingga 1 ton CO₂ per ton semen. Menggantikan semen dalam perekat dengan bahan berbasis tanah liat bukan hanya memperkecil dampak lingkungan, tetapi juga memanfaatkan sumber daya lokal yang melimpah.

 

Namun, masalah utama dari perekat tanah liat adalah:

• Porositas tinggi → membuatnya mudah menyerap air,
• Daya rekat yang berkurang setelah terkena perendaman.

Untuk mengatasi ini, diperlukan modifikasi pada komposisi material dan metode aplikasinya.

 

Metode Penelitian: Tiga Strategi Inovatif

 

1. Memperkuat Perekat dengan Aditif

Penelitian ini menguji pengaruh berbagai aditif terhadap kekuatan adhesi dan ketahanan air:

• Polimer: Redispersible Polymer Powder (RDP), Floset, Starch.
• Nanopartikel: Colloidal Silica (LUDOX).
• Serat alami: Selulosa panjang.

 

Hasil:

• Penambahan 3% RDP meningkatkan kekuatan tarik awal sebesar 80%.
• Aditif Floset memperbaiki kohesi internal tanah liat tanpa mengurangi kelecakan kerja.

 

Analisis tambahan:

Penelitian lain, seperti yang dilakukan oleh Cyr et al. (2012), juga mendukung bahwa polimer berbasis EVA meningkatkan fleksibilitas material berbahan tanah liat.

 

2. Mengurangi Serapan Air

Strategi ini berfokus pada penghambatan imbibisi (pergerakan air masuk) menggunakan aditif hidrofobik seperti:

• Hydrowax (HWX),
• Tetraethyl Orthosilicate (TEOS).

 

Data Penting:

• Campuran dengan HWX mampu menurunkan penyerapan air hingga 45% dibandingkan kontrol.
• Permeabilitas material turun drastis setelah modifikasi.

 

Contoh Aplikasi Nyata:

Aspal plastik dan teknologi beton polimer juga menggunakan prinsip serupa untuk mengurangi retakan dan degradasi akibat air.

 

3. Mengembangkan Perekat Reversibel

Konsep revolusioner dalam tesis ini adalah perekat reversibel, yakni material yang:

• Kehilangan kekuatannya setelah terendam air,
• Namun dapat pulih hanya dengan proses pengeringan.

 

Studi Kasus:

 

• Setelah 7 hari perendaman, kekuatan adhesi turun 60%,
• Setelah 3 hari pengeringan, material bisa memulihkan kekuatannya hingga 90% dari semula.

Pendekatan ini membuka peluang besar dalam aplikasi bangunan berkelanjutan, di mana perawatan material lebih mudah dan murah.

 

Validasi Metode Baru: "Toast Butter Test" dan Shear Test

 

Selain mengembangkan material, tesis ini juga merancang prosedur pengujian baru:

• Toast Butter Test: mengevaluasi kualitas sebaran aditif di permukaan.
• Simple Shear Test: menilai kekuatan adhesi dengan alat yang lebih sederhana daripada standar EN 12004.

 

Nilai tambah:

Metode ini mempercepat pengujian dan mengurangi biaya pengujian hingga 30% dibandingkan metode standar.

 

Kaitan dengan Tren Industri

 

Penelitian ini relevan dengan beberapa tren besar dunia:

• Green Building Certification: penggunaan bahan rendah karbon semakin diutamakan dalam sertifikasi LEED dan BREEAM.
• Circular Economy: pemanfaatan bahan alami dan daur ulang mengurangi ketergantungan pada material baru.
• Adaptasi Iklim: bahan yang dapat pulih setelah basah sangat ideal untuk area rentan banjir atau kelembapan tinggi.

 

Kritik dan Ruang Perbaikan

 

Meski inovatif, ada beberapa catatan:

• Skalabilitas: Masih butuh riset lebih lanjut untuk aplikasi massal dan pengaruh siklus basah-kering jangka panjang.
• Durasi Pengeringan: Waktu pengeringan untuk pemulihan kekuatan masih relatif lama dibanding kebutuhan konstruksi cepat.

 

Kesimpulan

 

Tesis Kassem Nejmeh memperlihatkan pendekatan holistik dalam mengatasi tantangan penggunaan tanah liat sebagai bahan perekat. Melalui kombinasi penguatan mekanik, pengurangan serapan air, dan konsep reversibilitas, material berbasis tanah liat menjadi semakin kompetitif dibandingkan alternatif berbasis semen.

 

Dengan pengembangan lebih lanjut — terutama terkait optimasi waktu pengeringan dan validasi dalam skala proyek nyata — inovasi ini memiliki potensi besar untuk menjadi pilar baru dalam konstruksi ramah lingkungan di masa depan.

 

 

Sumber

 

Nejmeh, Kassem. (2024). Enhancing Adhesion and Water Resistance in Clayey adhesives Mixtures: Strategies for Vertical and Horizontal Applications. Université Gustave Eiffel.

DOI: https://theses.hal.science/tel-04608994v1

Definisi daftar istilah dadu

rekayasa sistm

Pendekatan metodis dan disiplin untuk spesifikasi, desain, pengembangan, realisasi, manajemen teknis, operasi, dan pensiun suatu sistem.

Definisi alternatif

Proses rekayasa sistem DoD adalah kumpulan proses manajemen teknis dan proses teknis yang diterapkan melalui siklus hidup akuisisi. Proses manajemen teknis adalah perencanaan teknis, manajemen konfigurasi, manajemen antarmuka, manajemen data teknis, manajemen persyaratan, manajemen risiko, penilaian teknis, dan analisis keputusan. Proses teknisnya adalah definisi kebutuhan pemangku kepentingan, analisis kebutuhan, desain arsitektur, implementasi, integrasi, verifikasi, validasi, dan transisi.

Informasi umum

Model proses rekayasa sistem (SE) Departemen Pertahanan telah direvisi beberapa kali. Model ini berevolusi dari kumpulan proses yang berfokus pada desain menjadi kumpulan dua subset proses, proses manajemen teknis dan proses teknis, seperti yang digambarkan pada Gambar 1 hingga Gambar 4. Evolusi model proses rekayasa sistem DoD telah didasarkan pada sejumlah standar proses rekayasa sistem industri, termasuk

• IEEE15288.1-2014 Penerapan SE pada Program Pertahanan
• ISO/IEC 26702, Aplikasi dan Manajemen Proses Rekayasa Sistem
• ISO/IEC/IEEE 42010, Deskripsi Arsitektur
• AMDAL 632, Proses untuk Merekayasa Sistem

Model proses SE DoD awal

Sebagaimana diilustrasikan oleh Gambar 1, kegiatan rekayasa sistem yang mendasar adalah proses analisis persyaratan, analisis fungsional dan proses alokasi, dan proses sintesis desain-semuanya diimbangi dengan teknik dan alat bantu yang secara kolektif disebut analisis dan kontrol sistem. Kontrol rekayasa sistem digunakan untuk melacak keputusan dan persyaratan, mempertahankan garis dasar teknis, mengelola antarmuka, mengelola risiko, melacak biaya dan jadwal, melacak kinerja teknis, memverifikasi persyaratan yang dipenuhi, dan meninjau / mengaudit kemajuan.

^{_{Sumber: dau.edu Gambar 1. Model Proses SE DoD Awal}}

Input proses terutama terdiri dari kebutuhan, tujuan, persyaratan, dan kendala proyek pelanggan. Masukan dapat mencakup, tetapi tidak terbatas pada, misi, ukuran efektivitas, lingkungan, basis teknologi yang tersedia, persyaratan keluaran dari penerapan proses rekayasa sistem sebelumnya, persyaratan keputusan program, dan persyaratan berdasarkan “pengetahuan perusahaan.”

Proses analisis persyaratan digunakan untuk mengembangkan persyaratan fungsional dan kinerja; yaitu, persyaratan pelanggan diterjemahkan ke dalam seperangkat persyaratan yang mendefinisikan apa yang harus dilakukan oleh sistem dan seberapa baik kinerjanya. Insinyur sistem harus memastikan bahwa persyaratan dapat dimengerti, tidak ambigu, komprehensif, lengkap, dan ringkas.

Fungsi dianalisis dengan menguraikan fungsi tingkat yang lebih tinggi yang diidentifikasi melalui analisis persyaratan menjadi fungsi tingkat yang lebih rendah. Persyaratan kinerja yang terkait dengan tingkat yang lebih tinggi dialokasikan ke fungsi yang lebih rendah. Hasilnya adalah deskripsi produk atau item dalam hal apa yang dilakukannya secara logis dan dalam hal kinerja yang dibutuhkan. Deskripsi ini sering disebut arsitektur fungsional produk atau item. Analisis fungsional dan proses alokasi memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang apa yang harus dilakukan sistem, dengan cara apa sistem dapat melakukannya, dan sampai batas tertentu, prioritas dan konflik yang terkait dengan fungsi tingkat yang lebih rendah. Proses ini memberikan informasi yang penting untuk mengoptimalkan solusi fisik. Alat-alat utama dalam analisis dan alokasi fungsional adalah diagram blok aliran fungsional, analisis garis waktu, dan lembar alokasi persyaratan.

Kinerja analisis fungsional dan alokasi menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang persyaratan dan harus mendorong pertimbangan ulang analisis persyaratan. Setiap fungsi yang diidentifikasi harus dapat ditelusuri kembali ke persyaratan. Proses berulang untuk meninjau kembali analisis kebutuhan sebagai hasil dari analisis fungsional dan alokasi disebut sebagai lingkaran kebutuhan.

Sintesis desain adalah proses mendefinisikan produk atau item dalam hal elemen fisik dan perangkat lunak yang bersama-sama membentuk dan mendefinisikan item tersebut. Hasilnya sering disebut sebagai arsitektur fisik. Setiap bagian harus memenuhi setidaknya satu persyaratan fungsional, dan setiap bagian dapat mendukung banyak fungsi. Arsitektur fisik adalah struktur dasar untuk menghasilkan spesifikasi dan garis dasar.

Mirip dengan lingkaran persyaratan yang dijelaskan di atas, lingkaran desain adalah proses meninjau kembali arsitektur fungsional untuk memverifikasi bahwa desain fisik yang disintesis dapat melakukan fungsi yang diperlukan pada tingkat kinerja yang diperlukan. Lingkaran desain memungkinkan pertimbangan ulang tentang bagaimana sistem akan menjalankan misinya, dan ini membantu mengoptimalkan desain yang disintesis.

Untuk setiap penerapan proses rekayasa sistem, solusi akan dibandingkan dengan persyaratan. Bagian dari proses ini disebut loop verifikasi, atau lebih umum lagi, Verifikasi. Setiap persyaratan di setiap tingkat pengembangan harus dapat diverifikasi. Dokumentasi dasar yang dikembangkan selama proses rekayasa sistem harus menetapkan metode verifikasi untuk setiap persyaratan. Metode verifikasi yang tepat meliputi pemeriksaan, demonstrasi, analisis (termasuk pemodelan dan simulasi), dan pengujian. Pengujian dan evaluasi formal (baik pengembangan maupun operasional) merupakan kontributor penting dalam verifikasi sistem.

Analisis dan pengendalian sistem mencakup kegiatan manajemen teknis yang diperlukan untuk mengukur kemajuan, mengevaluasi dan memilih alternatif, serta mendokumentasikan data dan keputusan. Kegiatan ini berlaku untuk semua langkah dalam proses rekayasa sistem. Tujuan dari analisis dan pengendalian sistem adalah untuk memastikan bahwa:

• Keputusan alternatif solusi dibuat hanya setelah mengevaluasi dampaknya terhadap efektivitas sistem, sumber daya siklus hidup, risiko, dan persyaratan pelanggan
• Keputusan teknis dan persyaratan spesifikasi didasarkan pada keluaran rekayasa sistem
• Ketertelusuran dari input proses rekayasa sistem ke output dipertahankan
• Jadwal untuk pengembangan dan pengiriman saling mendukung
• Disiplin teknis yang diperlukan diintegrasikan ke dalam upaya rekayasa sistem
• Dampak dari persyaratan pelanggan pada persyaratan fungsional dan kinerja yang dihasilkan diperiksa untuk validitas, konsistensi, keinginan, dan pencapaian
• Persyaratan desain produk dan proses dapat ditelusuri secara langsung ke persyaratan fungsional dan kinerja yang dirancang untuk dipenuhi, dan sebaliknya.

Output proses tergantung pada tingkat pengembangan. Ini akan mencakup basis data keputusan, sistem atau arsitektur item konfigurasi, dan garis dasar, termasuk spesifikasi, yang sesuai dengan fase pengembangan. Secara umum, ini adalah data apa pun yang menggambarkan atau mengontrol konfigurasi produk atau proses yang diperlukan untuk mengembangkan produk tersebut.

Model proses SE departemen pertahanan tahun 2003

Model proses DoD SE tahun 2003 terdiri dari kategori-kategori yang terdiri dari:

• Proses Teknis
• Proses Manajemen Teknis

^{_{Sumber: dau.edu Gambar 2. Model Proses SE Departemen Pertahanan tahun 2003}}

Di antara proses-proses teknis, proses pengembangan persyaratan, proses analisis logis dan proses solusi desain secara kolektif disebut proses desain, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Proses-proses ini digunakan untuk mendesain produk dari suatu sistem, termasuk produk operasional dan produk pendukung atau pendukung yang diperlukan untuk memproduksi, mendukung, mengoperasikan atau membuang sistem. Proses teknis lainnya secara kolektif disebut proses realisasi. Proses-proses ini digunakan untuk mewujudkan produk-produk sistem ini. Deskripsi dari proses-proses teknis tercantum di bawah ini:

• Proses pengembangan persyaratan mengambil semua masukan dari pengguna dan pemangku kepentingan, mengklarifikasikannya seperlunya dan pada akhirnya menerjemahkan masukan ini ke dalam Persyaratan Teknis.
• Proses analisis logis melalui analisis fungsional, meningkatkan pemahaman tentang Persyaratan Teknis yang telah ditentukan dan hubungan di antara mereka (misalnya, fungsional, perilaku, terkait waktu) dengan membuat dan menganalisis arsitektur fungsional.
• Proses solusi desain menerjemahkan output dari proses Definisi Persyaratan Pemangku Kepentingan dan Analisis Persyaratan ke dalam solusi desain alternatif, arsitektur fisik, dan pada akhirnya solusi desain akhir (kumpulan Persyaratan yang Ditentukan Solusi).
• Proses Implementasi menentukan tiga cara, melakukan pembelian atau penggunaan kembali, untuk mewujudkan elemen sistem tingkat rendah.
• Proses integrasi menggabungkan elemen sistem tingkat rendah ke dalam subsistem dan sistem tingkat yang lebih tinggi.
• Proses verifikasi mengkonfirmasi bahwa elemen sistem memenuhi spesifikasi desain-ke atau build-to.
• Proses validasi mengkonfirmasi bahwa elemen sistem memenuhi Persyaratan Pemangku Kepentingan.
• Proses transisi memindahkan elemen sistem ke tahap pengembangan berikutnya, atau untuk sistem barang jadi, ke pengguna.

Proses manajemen teknis digunakan untuk mengelola pengembangan produk sistem, termasuk produk pendukung atau pendukung. Proses ini digunakan bersamaan dengan proses teknis. Proses yang terakhir melakukan pekerjaan rekayasa sistem, sementara proses yang pertama memastikan bahwa pekerjaan dilakukan dengan benar. Deskripsi proses manajemen teknis tercantum di bawah ini:

• Proses perencanaan teknis memastikan penerapan proses rekayasa sistem yang tepat.
• Proses manajemen persyaratan menyediakan ketertelusuran, yang pada akhirnya kembali ke kemampuan dan kebutuhan yang ditentukan pengguna.
• Proses manajemen antarmuka memastikan definisi antarmuka dan kesesuaian di antara elemen-elemen yang menyusun sistem serta dengan sistem lain yang harus dioperasikan oleh sistem atau elemen-elemen sistem.
• Proses manajemen risiko memeriksa risiko teknis yang menyimpang dari rencana program.
• Proses manajemen konfigurasi menetapkan dan menjaga konsistensi atribut produk dengan persyaratan dan informasi konfigurasi produk.
• Proses manajemen data teknis merencanakan, memperoleh, mengakses, mengelola, melindungi, dan menggunakan data yang bersifat teknis untuk mendukung siklus hidup total sistem.
• Proses penilaian teknis mengukur kemajuan teknis dan efektivitas rencana dan persyaratan. Alat penilaian teknis utama meliputi: manajemen nilai yang diperoleh (EVM), pengukuran kinerja teknis (TPM) dan tinjauan teknis.
• Proses analisis keputusan memberikan dasar untuk mengevaluasi dan memilih alternatif teknis ketika keputusan perlu dibuat.

Model proses SE departemen pertahanan tahun 2008 

Model proses SE DoD tahun 2008 hanya mengubah nama-nama proses desain dari model sebelumnya, seperti yang digambarkan pada Gambar 3. Proses pengembangan kebutuhan diubah namanya menjadi proses definisi kebutuhan pemangku kepentingan. Proses analisis logis diubah namanya menjadi proses analisis kebutuhan, dan proses solusi desain diubah namanya menjadi proses desain arsitektur.

^{_{Sumber: dau.edu Gambar 3. Model Proses SE Dephan tahun 2008}}

^{_{Sumber: dau.edu Gambar 4. Model Proses SE Departemen Pertahanan tahun 2014}}

Model proses SE DoD tahun 2014 mengubah ilustrasi model sebelumnya, seperti yang digambarkan pada Gambar 4, yang menggabungkan hubungan aktivitas SE utama dan proses SE. Model ini juga mengganti nama rangkaian proses desain menjadi rangkaian proses dekomposisi. Semua proses tetap memiliki definisi yang sama dengan model sebelumnya.

Disadur dari: dau.edu

Di bidang sains, teknologi informasi, dan pengetahuan, tingkat kesulitan sistem merupakan hal yang sangat penting. Ketika sistem menjadi lebih rumit, metode tradisional untuk memecahkan masalah menjadi tidak efisien. Analisis sistem adalah memeriksa masalah bisnis, mengidentifikasi tujuan dan persyaratannya, dan kemudian merancang solusi yang paling optimal untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Analisis Sistem
Ini adalah langkah pertama dalam setiap pengembangan sistem dan fase kritis di mana para pengembang berkumpul untuk memahami masalah, kebutuhan, dan tujuan proyek.

Beberapa aspek kunci dari analisis sistem adalah:

• Identifikasi Masalah: Hal ini melibatkan identifikasi masalah yang ingin diatasi oleh sistem. Apakah itu mengotomatisasi proses bisnis, meningkatkan manajemen data, atau meningkatkan pengalaman pengguna, memahami masalah adalah langkah pertama dan terpenting.
• Pengumpulan Persyaratan: Setelah masalah teridentifikasi, langkah selanjutnya adalah mengumpulkan dan menuliskan persyaratan. Hal ini melibatkan komunikasi dengan pelanggan dan pengembang untuk mengumpulkan informasi tentang bagaimana sistem akan dirancang.
• Studi kelayakan: Sebelum masuk ke pengembangan, penting untuk memeriksa kelayakan proyek. Hal ini mencakup evaluasi aspek teknis, operasional, dan keuangan untuk menentukan kelayakan solusi yang diusulkan.
• Analisis dan pemodelan: Untuk mendapatkan wawasan yang mendalam tentang sistem, analis mengembangkan berbagai model, seperti Data Flow Diagram (DFD), Use Case, dan Entity-Relationship (ER) diagram. Model-model ini membantu pelanggan untuk memvisualisasikan sistem dan interaksinya.
• Definisi Ruang Lingkup: Mendefinisikan ruang lingkup sistem penting untuk mencegah penambahan fitur yang berlebihan pada sistem dan memastikan bahwa proyek tetap berada dalam batas-batasnya. Ini mengidentifikasi apa yang merupakan bagian dari sistem dan apa yang tidak.

Contoh:

Sistem Deteksi Penipuan: Mempelajari pola transaksi dan ketidakkonsistenan dalam data keuangan untuk mengembangkan algoritme untuk mendeteksi dan mencegah aktivitas penipuan.

^{_{Sumber: geeksforgeeks.org}}

Analisis sistem (analisis sistem - desain sistem)

Desain sistem
Desain sistem adalah tempat cetak biru proyek dibuat. Hal ini melibatkan transformasi persyaratan yang diidentifikasi dalam fase analisis menjadi solusi visual. Komponen utama dari desain sistem adalah sebagai berikut:

• Desain arsitektur: Fase ini menggambarkan struktur tingkat tinggi dari sistem. Hal ini termasuk menentukan komponen perangkat lunak dan perangkat keras, konektivitas mereka satu sama lain dan desain keseluruhan sistem. Arsitek membuat desain penting untuk memastikan skalabilitas, kinerja, dan keamanan.
• Konfigurasi basis data: Fase desain termasuk mendefinisikan skema basis data, penyimpanan data, dan metode akses. Seorang programmer database memastikan bahwa data diatur dengan benar, dan sistem dapat mengambil dan memproses data secara efisien.
• Sistem komunikasi: Kontrol komunikasi adalah komponen penting dari sebagian besar sistem. Pada fase ini, desainer membuat elemen visual dan interaksi sistem.
• Desain Algoritma: Algoritma yang kompleks dirancang dalam fase ini. Algoritma adalah logika atau program yang membuat sistem bekerja, dan efisiensi serta keakuratannya sangat penting.
• Keamanan: Keamanan data adalah perhatian utama dalam dunia digital saat ini. Pengembang harus merencanakan langkah-langkah keamanan untuk melindungi sistem dan datanya, seperti enkripsi, kontrol akses, dan tindakan ancaman.
• Pengujian dan Pemeliharaan: Rencana sistem juga harus mencakup rencana pengujian dan validasi. Perancang harus menentukan bagaimana sistem akan diuji untuk memastikan bahwa sistem tersebut memenuhi persyaratan yang ditentukan dan bekerja sesuai rencana.
• Dokumentasi: Dokumentasi yang sesuai diperlukan untuk memelihara sistem dan memungkinkan penggunaan di masa mendatang. Selama fase desain, dokumentasi harus dibuat atau diperbarui untuk memastikan bahwa tim pengembangan dan pengguna akhir dapat mengakses informasi yang diperlukan.

Contoh:

Sistem Manajemen Pendidikan:

1. Komponen: Basis data siswa, detail mata kuliah, modul manajemen, sistem penilaian.
2. Modul: Pendaftaran, pelacakan kehadiran, pengiriman tugas, nilai.
3. Antarmuka: Portal siswa, portal guru, portal orang tua.

^{_{Sumber: geeksforgeeks.org}}

Apa yang dimaksud dengan Sistem?

Sistem adalah sekumpulan hal yang bekerja bersama sebagai jaringan yang saling berhubungan untuk mencapai tujuan tertentu. Sekumpulan hal tersebut dapat berupa perangkat keras, perangkat lunak, karyawan, dan masih banyak lagi. Sistem ada di mana-mana di sekitar kita seperti sistem komputer yang memiliki perangkat keras dan perangkat lunak untuk menjalankan fungsi tertentu.

Contoh: Sistem biologis, sistem pendidikan, sistem fisik, dll.

Batasan-batasan dari sebuah Sistem

Setiap sistem bekerja dalam batasan-batasan tertentu yang disebut kendala. Batasan-batasan ini menentukan batas-batas di mana sistem dapat beroperasi. Batasan yang umum termasuk batasan keuangan, batasan teknis, dan batasan waktu, yang penting dalam memandu pengembangan dan pengoperasian program.

Sifat-sifat sistem

Sistem memiliki beberapa sifat utama:

1. Keterkaitan: Komponen di dalam perangkat saling berhubungan, perubahan pada satu sistem dapat menyebabkan perubahan pada sistem lainnya.
2. Lingkungan: Sistem berada di dalam lingkungan, berinteraksi dengan lingkungan dan dipengaruhi oleh lingkungan.
3. Batas: Sistem memiliki batas yang dijelaskan yang memisahkannya dari lingkungan eksternal. Hal ini penting untuk mempelajari bagaimana sistem berinteraksi dengan lingkungan eksternal.
4. Tujuan: Sistem dirancang dengan tujuan yang jelas dan sasaran yang spesifik. Komponen-komponen dari sebuah sistem diatur sedemikian rupa untuk melakukan tugas-tugas yang dimaksudkan.
5. Masukan dan Keluaran: Sistem membutuhkan input yang mengarah untuk memberikan output yang diinginkan.
6. Umpan balik: Umpan balik adalah bagian terpenting dari sistem karena membantu pengembang untuk memperbaruinya sesuai dengan kebutuhan pengguna.

Elemen-elemen sistem

1. Masukan: Data yang diperoleh perangkat dari sumber eksternal.
2. Proses: Aktivitas yang terjadi di dalam sistem.
3. Keluaran: Hasil setelah memproses input.
4. Umpan balik: Umpan balik diberikan oleh pelanggan untuk memperbaiki sistem.

Elemen-elemen dari sebuah sistem (-Analisis Sistem - Desain Sistem)

^{_{Sumber: geeksforgeeks.org}}

Jenis-jenis sistem

• Sistem Terbuka: Sistem terbuka adalah sistem yang berinteraksi secara bebas dengan faktor eksternal. Sistem ini mampu mengadaptasi perubahan yang terjadi di dalam sistem.
  • Contoh: organisasi bisnis.
• Sistem Tertutup: Sistem tertutup adalah sistem yang berada di dalam dirinya sendiri. Sistem ini tidak memiliki interaksi dengan lingkungan.
  • Contoh: Sistem komputer.
• Sistem Adaptif: Sistem adaptif adalah sistem yang mengubah perilakunya dengan perubahan lingkungan.
  • Contoh: pasar yang terus berubah.
• Sistem Dinamis: Sistem dinamis adalah sistem yang berubah dan berkembang selama periode waktu tertentu.
  • Contoh: perubahan sistem ekologi dengan faktor-faktor seperti perubahan iklim.

Model sistem

Model sistem adalah representasi sistem dunia nyata yang disederhanakan yang membantu kita memahami, menganalisis, dan merancang sistem yang kompleks. Model-model ini merupakan alat penting yang digunakan di berbagai bidang seperti teknik, ilmu komputer, ekonomi, dan biologi untuk mempelajari dan memprediksi perilaku sistem. Model sistem dapat berbentuk visual, matematis, atau konseptual. Model-model ini memberikan wawasan tentang desain program, komunikasi, dan pengembangan. Berikut adalah beberapa jenis model sistem yang umum digunakan: Matematika, Simulasi, Grafik, Fisik, Konseptual.

Kategori Informasi

Dalam konteks sistem, catatan dapat dikategorikan sebagai berikut:

1. Informasi Operasional: Informasi yang digunakan untuk melakukan operasi sehari-hari.
2. Informasi Manajemen: Informasi yang digunakan oleh para manajer untuk pengambilan keputusan.
3. Informasi Strategis: Informasi yang berkaitan dengan rencana jangka panjang dan formula pendekatan.

Kesimpulan

Kesimpulannya, analisis dan desain sistem membentuk landasan pengembangan perangkat lunak yang sukses dan pemecahan masalah di berbagai domain. Analisis dan desain sistem adalah proses mendasar yang membantu kita menavigasi kompleksitas sistem modern dan membuat inovasi di dunia yang berubah dengan cepat.

Merasa tersesat di dunia Desain Sistem yang luas? Saatnya untuk bertransformasi! Daftarkan diri Anda dalam Kursus Menguasai Desain Sistem Dari Solusi Tingkat Rendah hingga Tingkat Tinggi - Kursus Langsung dan mulailah perjalanan yang menggembirakan untuk menguasai konsep dan teknik desain sistem secara efisien.

Disadur dari: geeksforgeeks.or

Desain Sistem, setiap pengembang di dunia pasti melalui istilah ini sebelum mengembangkan arsitektur atau desain untuk perangkat lunak. Desain sistem adalah proses mendesain elemen-elemen sistem seperti arsitektur, modul dan komponen, antarmuka yang berbeda dari komponen-komponen tersebut, dan data yang melewati sistem tersebut.

Desain Sistem, setiap developer di dunia pasti pernah melewati istilah ini sebelum mengembangkan arsitektur atau desain untuk perangkat lunak.

Desain sistem adalah proses mendesain elemen-elemen sistem seperti arsitektur, modul, dan komponen, antarmuka yang berbeda dari komponen-komponen tersebut, dan data yang melewati sistem tersebut.

Tujuan dari proses Desain Sistem adalah untuk menyediakan data dan informasi rinci yang cukup tentang sistem dan elemen sistemnya untuk memungkinkan implementasi yang konsisten dengan entitas arsitektur seperti yang didefinisikan dalam model dan pandangan arsitektur sistem.

Elemen-elemen sistem

• Arsitektur - Ini adalah model konseptual yang mendefinisikan struktur, perilaku, dan lebih banyak pandangan dari sebuah sistem. Kita dapat menggunakan diagram alir untuk merepresentasikan dan mengilustrasikan arsitektur.
• Modul - Ini adalah komponen yang menangani satu tugas tertentu dalam sebuah sistem. Kombinasi dari modul-modul tersebut membentuk sistem.
• Komponen - Ini menyediakan fungsi tertentu atau kelompok fungsi terkait. Komponen ini terdiri dari modul-modul.
• Antarmuka - Ini adalah batas bersama di mana komponen-komponen sistem bertukar informasi dan berhubungan.
• Data - Ini adalah pengelolaan informasi dan aliran data.

Tugas utama yang dilakukan selama proses desain sistem

Inisialisasi definisi desain.

• Merencanakan dan Mengidentifikasi teknologi yang akan menyusun dan mengimplementasikan elemen-elemen sistem dan antarmuka fisiknya.
• Tentukan teknologi dan elemen sistem mana yang memiliki risiko untuk menjadi usang atau berevolusi selama tahap operasi sistem. Rencanakan potensi penggantinya.
• Mendokumentasikan strategi definisi desain, termasuk kebutuhan dan persyaratan sistem, produk, atau layanan yang memungkinkan untuk melakukan desain.

Menetapkan karakteristik desain

• Tetapkan karakteristik desain yang berkaitan dengan karakteristik arsitektur dan periksa apakah karakteristik tersebut dapat diimplementasikan.
• Tentukan antarmuka yang tidak didefinisikan oleh proses Arsitektur Sistem yang perlu didefinisikan saat detail desain berkembang.
• Mendefinisikan dan mendokumentasikan karakteristik desain setiap elemen sistem.
• Menilai alternatif untuk mendapatkan elemen sistem

Menilai opsi desain.

• Pilih alternatif yang paling tepat.
• Jika keputusan dibuat untuk mengembangkan elemen sistem, sisa proses definisi desain dan proses implementasi digunakan. Jika keputusannya adalah membeli atau menggunakan kembali elemen sistem, proses akuisisi dapat digunakan untuk mendapatkan elemen sistem.

Mengelola desain

• Menangkap dan mempertahankan alasan untuk semua pilihan di antara alternatif dan keputusan untuk desain, karakteristik arsitektur.
• Menilai dan mengendalikan evolusi karakteristik desain.

Tugas utama yang dilakukan selama proses desain sistem

Inisialisasi definisi desain

• Merencanakan dan Mengidentifikasi teknologi yang akan menyusun dan mengimplementasikan elemen-elemen sistem dan antarmuka fisiknya.
• Tentukan teknologi dan elemen sistem mana yang memiliki risiko untuk menjadi usang atau berevolusi selama tahap operasi sistem. Rencanakan potensi penggantinya.
• Mendokumentasikan strategi definisi desain, termasuk kebutuhan dan persyaratan sistem, produk, atau layanan yang memungkinkan untuk melakukan desain.

Menetapkan karakteristik desain

• Tetapkan karakteristik desain yang berkaitan dengan karakteristik arsitektur dan periksa apakah karakteristik tersebut dapat diimplementasikan.
• Tentukan antarmuka yang tidak ditentukan oleh prosesor Arsitektur Sistem yang perlu disempurnakan seiring dengan berkembangnya detail desain.
• Mendefinisikan dan mendokumentasikan karakteristik desain setiap elemen sistem.

Menilai alternatif untuk mendapatkan elemen sistem

• Menilai opsi desain.
• Pilih alternatif yang paling tepat.
• Jika keputusan dibuat untuk mengembangkan elemen sistem, sisa proses definisi desain dan proses implementasi digunakan. Jika keputusannya adalah membeli atau menggunakan kembali elemen sistem, proses akuisisi dapat digunakan untuk mendapatkan elemen sistem.

Mengelola desain

• Menangkap dan mempertahankan alasan untuk semua pilihan di antara alternatif dan keputusan untuk desain, karakteristik arsitektur.
• Menilai dan mengendalikan evolusi karakteristik desain.

Langkah-langkah dasar untuk merancang sistem

Memperjelas dan menyepakati ruang lingkup sistem

Kasus pengguna

• Deskripsi urutan kejadian yang, jika digabungkan, akan menghasilkan sistem yang melakukan sesuatu yang berguna
• Siapa yang akan menggunakannya?
• Bagaimana mereka akan menggunakannya?

Kendala

• Terutama mengidentifikasi lalu lintas dan kendala penanganan data dalam skala besar.
• Skala sistem seperti permintaan per detik, jenis permintaan, data yang ditulis per detik, data yang dibaca per detik)
• Persyaratan sistem khusus seperti multi-threading, berorientasi baca atau tulis.

Desain arsitektur tingkat tinggi (Desain abstrak)

• Membuat sketsa komponen penting dan hubungan di antara mereka, tetapi tidak membahas secara detail.
• Lapisan layanan aplikasi (melayani permintaan)
• Buat daftar berbagai layanan yang dibutuhkan.
• Lapisan Penyimpanan Data

Contoh: Biasanya, sistem yang dapat diskalakan mencakup server web (penyeimbang beban), layanan (partisi layanan), basis data (klaster basis data master/slave), dan sistem caching.

Desain komponen

• Komponen + API spesifik yang diperlukan untuk masing-masing komponen.
• Desain berorientasi objek untuk fungsionalitas.
  • Memetakan fitur-fitur ke dalam modul-modul: Satu skenario untuk satu modul.
  • Pertimbangkan hubungan antar modul:
    • Fungsi tertentu harus memiliki instance yang unik (Singletons)
    • Objek inti dapat terdiri dari banyak objek lain (komposisi).
    • Satu objek adalah objek lain (pewarisan)
• Desain skema basis data.

Memahami kemacetan

• Mungkin sistem Anda membutuhkan penyeimbang beban dan banyak mesin di belakangnya untuk menangani permintaan pengguna. * Atau mungkin datanya sangat besar sehingga Anda perlu mendistribusikan database Anda ke banyak mesin. Apa saja kerugian yang terjadi jika melakukan hal tersebut?
• Apakah basis data terlalu lambat dan apakah perlu cache dalam memori?

Menskalakan desain abstrak Anda

Penskalaan vertikal

Anda menskalakan dengan menambahkan lebih banyak daya (CPU, RAM) ke mesin yang sudah ada.

Penskalaan horizontal

Anda menskalakan dengan menambahkan lebih banyak mesin ke dalam kumpulan sumber daya.

Caching

• Penyeimbangan beban membantu Anda menskalakan secara horizontal di seluruh jumlah server yang terus meningkat, tetapi caching akan memungkinkan Anda untuk menggunakan sumber daya yang sudah Anda miliki dengan lebih baik, serta membuat persyaratan produk yang sebelumnya tidak dapat dicapai menjadi layak.
• Caching aplikasi membutuhkan integrasi eksplisit dalam kode aplikasi itu sendiri. Biasanya, ini akan memeriksa apakah sebuah nilai ada di dalam cache; jika tidak, ambil nilai tersebut dari database.
• Caching basis data cenderung “gratis”. Ketika Anda mengaktifkan database Anda, Anda akan mendapatkan beberapa tingkat konfigurasi default yang akan memberikan beberapa tingkat caching dan kinerja. Pengaturan awal tersebut akan dioptimalkan untuk kasus penggunaan umum, dan dengan menyesuaikannya dengan pola akses sistem Anda, Anda biasanya dapat memperoleh banyak peningkatan kinerja.
• Cache dalam memori adalah yang paling ampuh dalam hal kinerja mentah. Hal ini karena cache menyimpan seluruh kumpulan data dalam memori dan akses ke RAM jauh lebih cepat dibandingkan akses ke disk. Misalnya, Memcached atau Redis.
• misalnya, Hasil prakalkulasi (misalnya, jumlah kunjungan dari setiap domain yang dirujuk pada hari sebelumnya),
• misalnya, Pra-menghasilkan indeks yang mahal (misalnya, cerita yang disarankan berdasarkan riwayat klik pengguna)
• misalnya, Menyimpan salinan data yang sering diakses di backend yang lebih cepat (misalnya, Memcached, bukan PostgreSQL.

Penyeimbangan beban

• Server publik dari layanan web yang dapat diskalakan tersembunyi di balik penyeimbang beban. Penyeimbang beban ini mendistribusikan beban (permintaan dari pengguna Anda) secara merata ke grup/kelompok server aplikasi Anda.
• Jenis: Klien pintar (sulit untuk membuatnya sempurna), Penyeimbang beban perangkat keras ($$$ tetapi dapat diandalkan), Penyeimbang beban perangkat lunak (hibrida - berfungsi untuk sebagian besar sistem)

Replikasi basis data

Replikasi database adalah penyalinan data secara elektronik yang sering dilakukan dari database di satu komputer atau server ke database di komputer atau server lain sehingga semua pengguna memiliki informasi yang sama. Hasilnya adalah database terdistribusi di mana pengguna dapat mengakses data yang relevan dengan tugas mereka tanpa mengganggu pekerjaan orang lain. Implementasi replikasi database untuk tujuan menghilangkan ambiguitas data atau ketidakkonsistenan di antara para pengguna dikenal sebagai normalisasi.

Partisi basis data

Partisi data relasional biasanya mengacu pada penguraian tabel Anda baik berdasarkan baris (horizontal) atau kolom (vertikal).

Mengurangi Peta (Map-Reduce)

• Untuk sistem yang cukup kecil, Anda sering kali dapat menggunakan query ad-hoc pada database SQL, tetapi pendekatan tersebut mungkin tidak dapat ditingkatkan secara sepele setelah jumlah data yang disimpan atau beban tulis memerlukan sharding database Anda dan biasanya akan membutuhkan slave khusus untuk tujuan melakukan query ini (pada titik ini, mungkin Anda lebih suka menggunakan sistem yang dirancang untuk menganalisis data dalam jumlah besar, daripada melawan database Anda).
• Menambahkan layer pengurangan peta memungkinkan untuk melakukan data dan/atau operasi yang intensif dalam jumlah waktu yang masuk akal. Anda dapat menggunakannya untuk menghitung pengguna yang disarankan dalam grafik sosial, atau untuk menghasilkan laporan analitik. misalnya, Hadoop, dan mungkin Hive atau HBase.

Lapisan platform (Layanan)

• Memisahkan platform dan aplikasi web memungkinkan Anda untuk menskalakan bagian-bagiannya secara independen. Jika Anda menambahkan API baru, Anda dapat menambahkan server platform tanpa menambahkan kapasitas yang tidak perlu untuk tingkat aplikasi web Anda.
• Menambahkan lapisan platform dapat menjadi cara untuk menggunakan kembali infrastruktur Anda untuk beberapa produk atau antarmuka (aplikasi web, API, aplikasi iPhone, dll.) tanpa menulis terlalu banyak kode boilerplate yang berlebihan untuk menangani cache, database, dll.

Pertimbangan desain sistem aplikasi web

• Keamanan (CORS)
• Menggunakan CDN
  • Jaringan pengiriman konten (CDN) adalah sistem server terdistribusi (jaringan) yang mengirimkan halaman web dan konten Web lainnya kepada pengguna berdasarkan lokasi geografis pengguna, asal halaman web, dan server pengiriman konten.
  • Layanan ini efektif dalam mempercepat pengiriman konten situs web dengan lalu lintas tinggi dan situs web yang memiliki jangkauan global. Semakin dekat server CDN dengan pengguna secara geografis, semakin cepat konten dikirimkan ke pengguna.
  • CDN juga memberikan perlindungan dari lonjakan lalu lintas yang besar.
• Pencarian Teks Lengkap
  • Menggunakan Sphinx/Lucene/Solr - yang mencapai respons pencarian cepat karena, alih-alih mencari teks secara langsung, ia mencari indeks sebagai gantinya.
• Dukungan offline/Peningkatan progresif
  • Pekerja Layanan
• Pekerja Web
• Perenderan Sisi Server
• Pemuatan aset secara asinkron (Lazy load item)
• Meminimalkan permintaan jaringan (Http2 + bundling/sprite, dll.)
• Produktivitas pengembang/Peralatan
• Aksesibilitas
• Internasionalisasi
• Desain responsif
• Kompatibilitas browser

Desain sistem diperlukan untuk pengembangan perangkat lunak, desain sistem memberi tahu kami persyaratan dan mengisi kesenjangan besar antara pengembang dan pengguna. Desain sistem adalah sumber kebenaran tunggal untuk pengalaman produk Anda.

Disadur dari: segwitz.com

Desain produk teknik menggabungkan kreativitas, keterampilan desain teknis, ilmu pengetahuan teknik, dan analisis untuk menciptakan produk yang memenuhi persyaratan fungsional pengguna akhir.

Apa yang dimaksud dengan desain produk rekayasa?

Desain Produk Rekayasa adalah proses yang sistematis dan kreatif dalam menyusun, mengembangkan, dan mengoptimalkan produk yang memenuhi permintaan pasar tertentu. Perancang produk teknik menggabungkan kreativitas, desain teknis, prinsip-prinsip teknik, dan analisis untuk menciptakan produk yang memenuhi persyaratan fungsional pengguna akhir. Mereka menggunakan berbagai disiplin ilmu, metodologi, dan teknologi untuk mengubah ide menjadi produk yang praktis dan mudah digunakan.

Evolusi desain produk rekayasa

Evolusi desain produk teknik mencerminkan kemajuan teknologi dan perubahan kebutuhan konsumen. Sejarah telepon adalah contoh utama bagaimana teknologi telah mendorong desain telepon dan ponsel. 

Dari telepon rumah klasik hingga ponsel pintar modern, perjalanan ini ditandai dengan pergeseran ke arah pendekatan yang berpusat pada pengguna, kolaborasi tim interdisipliner, dan kemajuan teknologi.

Sifat desain dan pengembangan produk dalam perusahaan teknik telah berubah secara dramatis selama beberapa dekade terakhir karena produk menjadi lebih beragam dan rantai pasokan teknik menjadi lebih global. Pengetahuan yang tertanam dalam produk modern, seperti ponsel pintar, jam tangan pintar & headphone, telah berkembang secara dramatis karena kemudahan akses ke informasi digital. Produk seperti speaker pintar dengan banyak mikrofon, Ponsel dengan banyak kamera dan elektronik konsumen dengan NFC internal merevolusi industri teknologi. Karena pertumbuhan elektronik konsumen dan mobil listrik, permintaan untuk teknologi baterai primer dan sekunder telah melonjak, mendorong pertumbuhan pengetahuan.

Tantangan Desain Produk Rekayasa Modern

Di dunia yang serba cepat saat ini, para insinyur menghadapi berbagai tantangan. Tantangan tersebut meliputi standar keberlanjutan yang ketat, integrasi teknologi yang kompleks, masalah rantai pasokan, siklus hidup produk yang lebih pendek, dan menyeimbangkan inovasi dan efektivitas biaya.

Desain produk rekayasa dan kemajuan teknologi di setiap bidang terus berubah dan berkembang. Konsumen mencari lebih dari sekadar produk yang fungsional. Mereka ingin produk tersebut terlihat bagus, tahan lama, mengikuti tren, dan harganya lebih murah. Daftarnya tidak ada habisnya. Sebagai contoh, kemajuan daya komputasi dan miniaturisasi telah membuat produk menjadi lebih pintar.

Desain produk teknik berubah karena orang mencari lebih dari sekadar produk fungsional. Mereka ingin produk tersebut terlihat bagus, tahan lama, mengikuti tren, dan harganya lebih murah. Daftar ini tidak ada habisnya, terus berubah dan berkembang, seiring dengan kemajuan teknologi di setiap bidang. Sebagai contoh, daya komputasi dan kemajuan miniaturisasi telah membuat produk menjadi lebih pintar.

Sebagai contoh, beberapa dekade yang lalu, Anda tidak akan bermimpi untuk menjatuhkan ponsel Anda ke dalam air. Namun demikian, orang-orang mengharapkan ponsel mereka tetap berfungsi dan mengambil gambar saat mereka basah kuyup karena hujan.

Karena kecepatan teknologi modern yang pesat, waktu untuk memasarkan juga semakin singkat. Memampatkan siklus desain dan membuatnya berfungsi untuk pertama kalinya. Kesuksesan perusahaan dan produsen bergantung pada seberapa cepat mereka dapat mendesain, membuat, dan meluncurkan produk yang sedang tren dan seberapa baik produk tersebut dibandingkan dengan pesaing mereka.

Dari sudut pandang seorang insinyur, perubahan dalam desain produk telah menghasilkan perpaduan antara disiplin ilmu mekanik, elektrik, elektronik, dan perangkat lunak. Perbedaan antara desain industri dan produk mekanis semakin berkurang. Hal ini telah memaksa para insinyur interdisipliner untuk bekerja di seluruh tim, menemukan cara yang lebih efisien untuk bekerja dan berkolaborasi, dan memiliki pengetahuan tentang aliran lain untuk membantu memahami bagaimana sebuah produk menjadi satu. Oleh karena itu, Anda akan melihat banyak proses manajemen desain baru, teknik manajemen proyek, dan metodologi desain untuk merampingkan pengembangan produk di seluruh tim.

Desainer produk teknik harus beradaptasi dengan tren dan tantangan ini. Lewatlah sudah hari-hari ketika keterampilan khusus untuk kehidupan di mana Anda mempelajari satu keterampilan dan menggunakannya selamanya. Saat ini, para insinyur desain produk harus terus mempelajari keterampilan baru. Material baru, proses manufaktur, dan hasil akhir permukaan harus diteliti dan dipertimbangkan untuk setiap produk yang dirancang untuk memberikan pengalaman terbaik bagi pengguna akhir.

Meskipun tantangannya tinggi, tidak pernah ada waktu yang lebih baik untuk menjadi perancang produk teknik.

Komponen Desain Produk Teknik

Desain Produk Rekayasa bersifat kompleks dan mencakup berbagai disiplin ilmu. Ini menggabungkan teknik mesin, desain industri, teknik elektro, dan keahlian perangkat lunak. Kolaborasi yang rumit ini mendorong inovasi, membuat produk yang mengintegrasikan bentuk, fungsi, dan teknologi dengan mulus, yang mewujudkan upaya kolektif dari berbagai tim. Komponen penting dari produk rekayasa dapat dikelompokkan ke dalam bidang dan keahlian berikut ini.

Desain Mekanik

Desain mekanis merupakan tulang punggung produk rekayasa yang tak terhitung jumlahnya, yang menyediakan fondasi untuk fungsionalitas dan keandalannya. Aspek teknik ini melibatkan pembuatan komponen fisik dan sistem yang terintegrasi dengan mulus ke dalam produk akhir. Aspek ini menggabungkan presisi, inovasi, dan kepraktisan, yang menggabungkan keterampilan dan pengetahuan khusus.

Pada intinya, desain mekanis memastikan integritas struktural, fungsionalitas, dan efisiensi produk. Dengan pengetahuan teknik dan kemampuan analisis yang luas, para insinyur mekanik mewujudkan konsep dengan memanfaatkan kemahiran CAD, alat simulasi, dan analisis elemen hingga (FEA). Keahlian ini memungkinkan mereka untuk mengoptimalkan desain, menyempurnakan setiap aspek untuk kinerja maksimum.

Pertimbangkan contoh klasik: evolusi mesin mobil. Prinsip-prinsip desain mekanis mendukung transformasi dari mesin pembakaran sederhana ke sistem hibrida yang kompleks. Para insinyur memanfaatkan kemahiran mereka dalam pemilihan material, teknik manufaktur, dan analisis toleransi untuk meningkatkan efisiensi sekaligus mengurangi dampak lingkungan.

Selain itu, pembuatan prototipe, pengujian, dan pemahaman sistem mekanis merupakan bagian integral dari proses ini. Para insinyur mempelajari lebih dalam tentang sifat material dan implikasinya terhadap desain dan fungsionalitas, memastikan produk memenuhi standar kualitas yang ketat.

Desain mekanis adalah landasan inovasi, memadukan teori teknik dengan aplikasi praktis untuk membentuk produk yang paling inovatif di dunia.

Desain Industri

Desain industri menghembuskan kehidupan dan daya tarik ke dalam desain produk teknik, dengan fokus pada estetika kreasi dan aspek yang berpusat pada pengguna. Ini adalah seni menyelaraskan bentuk, fungsi, dan pengalaman pengguna untuk membuat produk yang menawan secara visual dan ergonomis.

Pada intinya, desain industri berkisar pada pendekatan yang berpusat pada pengguna. Para desainer membenamkan diri dalam memahami kebutuhan dan perilaku pengguna, menggunakan faktor manusia dan prinsip-prinsip ergonomis untuk menciptakan produk yang menyatu dengan kehidupan pengguna. Faktor-faktor seperti kemudahan penggunaan, kenyamanan, dan interaksi yang intuitif diutamakan.

Proses ini sering kali dimulai dengan pembuatan sketsa dan visualisasi, di mana konsep-konsep diwujudkan di atas kertas, yang kemudian dikembangkan menjadi model 3D yang mendetail dengan menggunakan perangkat lunak yang canggih. Para desainer memadukan keahlian mereka dalam pengetahuan material dan manufaktur ke dalam model-model ini, untuk memastikan bahwa bahan yang dipilih tidak hanya meningkatkan estetika tetapi juga selaras dengan kelayakan produksi.

Pertimbangkan contoh ikonik seperti iPhone, di mana desain industri memadukan estetika yang ramping dengan antarmuka pengguna yang intuitif. Lekukan, pemilihan bahan, dan faktor bentuk keseluruhan dibuat dengan cermat untuk meningkatkan pengalaman pengguna sekaligus mencolok secara visual.

Pada intinya, desain industri adalah jembatan antara fungsionalitas dan estetika. Desain industri mengubah keajaiban teknik menjadi produk yang memikat, menarik, dan berintegrasi dengan mulus ke dalam kehidupan pengguna, mewujudkan perpaduan sempurna antara seni dan teknik.

Desain listrik dan elektronik

Di dunia kita yang saling terhubung, ranah desain produk teknik menemukan denyut nadinya dalam desain listrik dan elektronik. Domain penting ini adalah landasan untuk mengintegrasikan komponen elektronik, sirkuit, dan sistem ke dalam produk, memungkinkan spektrum fungsi mulai dari otomatisasi hingga konektivitas tanpa batas dan fitur cerdas.

Inti dari domain ini adalah desain dan analisis sirkuit, di mana para insinyur membuat sistem rumit yang mengatur fungsionalitas produk. Sistem tertanam dan mikrokontroler berfungsi sebagai otak di balik proses otomatis. Pada saat yang sama, desain PCB mengatur pengaturan fisik komponen elektronik, mengoptimalkan ruang dan kinerja.

Pertimbangkan evolusi ponsel pintar. Kemampuan mereka, mulai dari multitasking hingga kamera beresolusi tinggi, berkat pemrosesan sinyal analog dan digital. Selain itu, memastikan kompatibilitas elektromagnetik (EMC) dan integritas sinyal menjamin bahwa perangkat berfungsi dengan andal tanpa gangguan.

Dalam desain mikroelektronika dan VLSI, para insinyur mengecilkan fungsi yang kompleks menjadi chip yang sangat kecil. Pada saat yang sama, pengetahuan tentang sistem daya dan kontrol memastikan penggunaan energi yang efisien dan fungsionalitas yang diatur.

Sintesis dari elemen-elemen ini mendefinisikan lanskap teknologi modern kita, di mana desain kelistrikan dan elektronik mendorong produk rekayasa menuju inovasi, konektivitas, dan fungsionalitas, membentuk perangkat yang memberdayakan kehidupan kita sehari-hari.

Rekayasa perangkat lunak

Rekayasa perangkat lunak muncul sebagai konduktor dalam desain produk rekayasa, yang menyatukan fungsi, antarmuka, dan konektivitas. Desain produk diberikan vitalitas oleh kekuatan tak terlihat yang menyeimbangkan arsitektur perangkat lunak, desain pengalaman pengguna (UX), dan pengkodean yang terampil untuk menjamin integrasi dan fungsi yang lancar.

Pada dasarnya, desain perangkat lunak membutuhkan keahlian pemrograman dalam berbagai bahasa, termasuk Python, C/C++, dan Java, sesuai dengan kebutuhan produk. Mengembangkan sistem tertanam semakin meningkatkan banyak hal dengan memungkinkan kecerdasan dan kemandirian. Dari konsepsi hingga penerapan, para insinyur dipandu oleh siklus hidup pengembangan perangkat lunak (SDLC), yang berfungsi sebagai peta jalan.

Pengembangan perangkat rumah pintar dan antarmuka intuitifnya merupakan contoh desain antarmuka pengguna (UI) dan pengalaman pengguna (UX) yang terampil. Selain itu, terobosan yang mengubah sektor-sektor lahir dari penyatuan komputasi awan, integrasi IoT, dan administrasi basis data.

Aplikasi seluler, yang menyediakan fitur-fitur di ujung jari pengguna, merupakan contoh utama penggabungan desain perangkat lunak dengan kegunaan. Aplikasi ini merupakan contoh sempurna tentang bagaimana keahlian teknik dan desain yang berpusat pada pengguna dapat bekerja sama, mulai dari manajemen tugas yang efektif hingga komunikasi yang lancar.

Sebagai tulang punggung barang teknik digital, desain perangkat lunak mendorong inovasi, konektivitas, dan pengalaman yang berpusat pada pengguna yang menjadi ciri khas dunia berteknologi maju.

Untuk pengembangan produk yang komprehensif, disiplin ilmu ini harus digabungkan. Perpaduan interdisipliner memungkinkan penyelesaian masalah yang komprehensif, yang menangani masalah yang membutuhkan pengetahuan dari berbagai bidang.

Metodologi desain dalam desain produk teknik

Metodologi desain membentuk cetak biru untuk desain dan pengembangan produk. Metodologi ini mencakup proses dan pendekatan sistematis yang memandu para insinyur dan perancang produk mulai dari ide hingga produksi, yang menggabungkan prinsip-prinsip seperti metodologi Pemikiran Desain, Six Sigma, dan Lean.

Proses Desain Agile dan Iteratif - Pendekatan agile mendorong kemampuan beradaptasi dan fleksibilitas dalam desain, memungkinkan penyesuaian bertahap berdasarkan masukan yang sedang berlangsung. Hal ini membantu tim untuk meningkatkan produk secara berulang dan bereaksi dengan cepat terhadap perubahan.

Pendekatan Desain yang Berpusat pada Pengguna - Dalam desain yang berpusat pada pengguna, keinginan dan pengalaman pengguna adalah yang utama. Memastikan produk yang dihasilkan memenuhi harapan pengguna memerlukan pengembangan empati kepada orang-orang, mengidentifikasi masalah mereka, memberikan solusi, membuat prototipe, dan pengujian berulang.

Pentingnya Pembuatan Prototipe dan Pengujian - Pembuatan prototipe dan pengujian sangat penting untuk menciptakan sebuah produk, oleh karena itu keduanya sangat penting. Prototipe menawarkan contoh konkret untuk penilaian dan perbaikan, dan pengujian menjamin fungsionalitas, ketergantungan, dan kepuasan pengguna sekaligus mengurangi risiko sebelum produksi.

Proses desain produk

Proses desain produk rekayasa adalah serangkaian langkah yang diikuti oleh para insinyur dan desainer untuk mengembangkan produk baru untuk diproduksi dan dijual. Keempat tahap ini kemudian diikuti oleh manufaktur dan produksi. Biasanya, langkah-langkah ini dapat dikelompokkan sebagai berikut:

Definisi produk

Langkah pertama dalam proses desain produk adalah tahap definisi produk. Langkah pertama ini sangat penting untuk memahami persyaratan produk akhir. 

Ini adalah fase penting di mana dinamika pasar, pernyataan masalah, tujuan, dan target pengguna digabungkan untuk membuat daftar persyaratan yang komprehensif ke dalam Spesifikasi Desain Produk (PDS). 

Tahap definisi produk dapat dibagi menjadi tiga langkah penting. Pertama, mengidentifikasi persyaratan dengan cermat, diikuti dengan pengumpulan informasi secara menyeluruh. Ini berujung pada pembuatan Spesifikasi Desain Produk (PDS), sebuah cetak biru yang merangkum rekrutmen teknis produk. 

Pertimbangkan Tesla Model S, yang tahap pendefinisiannya pasti melibatkan pemahaman keinginan pelanggan akan mobil listrik berkinerja tinggi. Mereka akan mengklarifikasi tugas-tugas penting, merencanakan lintasan mobil, dan memahami persepsi pelanggan untuk mendefinisikan kendaraan listrik yang ramping, efisien, dan berkelanjutan.

Desain konseptual

Berbekal spesifikasi desain produk, tahap desain konsep adalah tahap di mana desainer produk mengklarifikasi persyaratan produk dan mengeksplorasi ide. Hal ini kemudian diartikulasikan ke dalam bentuk dan fungsi dalam konsep garis besar. 

Dengan menggunakan sketsa, sesi curah pendapat, dan pembuatan prototipe konseptual untuk mengeksplorasi ide, fase ini berkembang dengan imajinasi. Desainer produk mendefinisikan masalah, kemudian melakukan brainstorming untuk mempertimbangkan solusi potensial dengan cermat dan mencari inspirasi di luar perusahaan. Dalam hal ini, penekanannya adalah pada pengembangan dan pemeriksaan yang cermat terhadap beberapa konsep sambil mengevaluasi kelangsungan hidup, kapasitas inovasi, dan kesesuaiannya dengan persyaratan desain produk.

Pikirkan kembali proses desain Apple untuk iPhone, di mana mereka akan menghasilkan banyak ide dan menilainya untuk menghasilkan perangkat seluler yang inovatif. Preferensi pengguna, kelayakan teknologi, dan tren pasar harus dipertimbangkan dengan cermat selama perenungan dan pemilihan konsep.

Perusahaan umumnya mengajukan paten untuk melindungi desain dan ide mereka pada tahap ini. Seperti yang ditunjukkan di atas, paten Apple menunjukkan ide untuk layar edge-to-edge. 

Desain perwujudan

Langkah desain perwujudan, yang mengubah konsep yang dipilih menjadi desain yang rumit dan terperinci, adalah elemen penyempurnaan dalam desain produk teknik yang kompleks. Di sini, penekanannya bergeser ke detail teknis, bahan, metode produksi, dan kepatuhan terhadap peraturan untuk mengubah konsep menjadi prototipe yang nyata.

Tahap desain perwujudan

Tiga langkah terpisah membentuk fase ini. Awalnya, tentukan arsitektur produk dan tentukan detail desain yang lebih halus. Fungsi-fungsi ini kemudian dibagi menjadi modul dan sub-sistem dengan desain parametrik.

Dua gaya arsitektur utama yang mempengaruhi desain produk adalah modular dan terintegrasi. Seiring dengan perkembangan desain laptop, pendekatan modular memungkinkan untuk menggunakan komponen yang dapat dipertukarkan, sehingga meningkatkan keserbagunaan. Arsitektur integral menggabungkan komponen untuk tampilan yang ramping dan kinerja yang optimal pada saat yang bersamaan.

Desain detail

Dalam desain produk rekayasa, fase desain detail adalah konduktor yang cermat yang menyesuaikan bagian-bagian tertentu, pengukuran, toleransi, dan prosedur perakitan untuk menciptakan orkestrasi yang sempurna. Akurasi sangat penting, dan model CAD serta simulasi merupakan alat utama untuk menyempurnakan dan memantapkan desain sebelum diproduksi.

Landasan yang dibangun selama konseptualisasi dan kreativitas adalah dasar dari fase ini. Ini adalah tungku di mana desain dimasukkan melalui analisis, optimasi, dan validasi teknik yang sulit. Desain terperinci memastikan transfer yang mulus dari cetak biru ke lini produksi dengan menavigasi kompleksitas persiapan manufaktur.

Perhatikan pengembangan mesin penerbangan: setiap baut, bilah, dan saluran dicakup oleh desain yang cermat, yang memaksimalkan kinerja dan keselamatan. Fase ini memastikan kontrol kualitas dan jaminan di setiap tahap. Ini merupakan contoh bagaimana pendekatan desain bekerja dengan proses desain produk.

Manufaktur dan produksi

Mengubah desain menjadi produk fisik adalah langkah terakhir. Pengadaan bahan, pengaturan proses untuk manufaktur, kontrol kualitas, dan penskalaan produksi untuk distribusi pasar semuanya termasuk di dalamnya.

Seiring dengan kemajuan teknologi dan pergeseran ekspektasi pelanggan, bidang desain produk teknik yang dinamis dan beragam terus berubah. Seiring perkembangan dunia, kerja sama di antara berbagai disiplin ilmu, kepatuhan terhadap proses yang efektif, dan penekanan yang teguh pada permintaan pelanggan akan terus menjadi hal yang penting untuk menciptakan terobosan dan barang berpengaruh yang akan memengaruhi masa depan kita.

Disadur dari: engineeringproductdesign.com