Dari sinilah kita memahami bahwa seseorang yang mendalami engineering harus bagus dalam matematika. Berbicara tentang matematika itu sendiri, ia terbagi menjadi tiga cabang utama: aljabar (algebra), geometry, dan kalkulus. Wikipedia mendefinisikan ketiga cabang matematika ini dengan sangat baik: “Algebra is the study of operations and their application to solving equations, geometry is the study of shape, and calculus is the study of change.”

Ilmu matematika yang pertama kali harus dikuasai adalah aljabar, termasuk didalamnya aljabar matriks. Kalau sudah menguasai aljabar, seseorang bisa belajar geometri dan atau kalkulus.

Dalam engineering, kalkulus adalah tool yang “wajib” dikuasai, karena hampir semua permasalahan dalam engineering dirumuskan dalam fungsi-fungsi kalkulus. Tidak terkecuali mechanical engineering. Dalam mechanical enginnering, hampir semua permasalahan mekanika baik itu statika, kinematika, maupun dinamika dirumuskan dalam fungsi-fungsi kalkulus.

Sekarang saya akan menggambarkan bagaimana matematika, khususnya kalkulus, berperan dalam mechanical engineering. Pertama-tama, suatu permasalahan dikenali dan diidentifikasi. Selanjutnya, yang harus dilakukan adalah memodelkan permasalahan tersebut dalam model matematika. Hanya dengan cara inilah, permasalahan tersebut nanti akan bisa dicari solusinya secara tepat dan terukur.

Permasalahan dalam dunia riil selalu kompleks. Variabel-variabel yang ada selalu banyak. Karena itulah, dalam proses pembelajaran biasanya variabel-variabel dipersempit (dikurangi). Ini sebenarnya dilakukan dengan melakukan asumsi-asumsi pada variabel-variabel yang “diabaikan”. Dengan mempersempit (mengurangi) variabel, model matematika yang dihasilkan akan lebih sederhana, sehingga lebih mudah dipecahkan, bahkan dengan matematika yang sederhana.

Namun dalam kenyataannya, sekali lagi, variabel-variabel dalam permasalahan riil sangatlah banyak. Akibatnya, model matematika yang dihasilkan pun menjadi kompleks. Tantangannya kemudian adalah bagaimana menyelesaikan (mencari solusi) model matematika yang kompleks tadi.

Sebetulnya, cara paling eksak untuk menyelesaikan suatu model matematika adalah penyelesaian secara analitis. Ini artinya, kita ambil kertas dan bolpoin, lalu kita selesaikan model matematika tersebut dengan mengutak-atik fungsi-fungsi yang ada, berdasarkan rumus-rumus matematika yang telah ada. Namun jika suatu model matematika sudah cukup kompleks, akan sangat sulit mencari penyelesaian akhirnya (angka terakhir), kecuali jika Anda seorang profesor matematika yang kepalanya botak total tanpa ada rambut yang tersisa dan 24 jam pekerjaannya hanya utak-atik rumus he he.

Dalam kondisi seperti inilah, penyelesaian secara numerik menjadi pilihan terbaik. Hanya saja, penyelesaian numerik sebetulnya adalah suatu aproksimasi. Akan ada sedikit error dari nilai eksak yang sebenarnya, namun berbagai metode numerik telah ditemukan untuk memperkecil error tersebut sekecil-kecilnya sehingga besarnya error menjadi “tidak signifikan”.

Kelebihan yang paling menonjol dari metode numerik ini adalah: bisa mengeksploitasi “kecerdasan” komputer. Memang kalau seluruh hitung-hitungan numerik dituliskan diatas kertas, bisa menghabiskan segudang kertas. Dan akan lama kalau dikerjakan secara manual. Namun dengan komputer, semua proses menghitung itu bisa dikerjakan dengan sangat cepat.

Karena metode numerik ini adalah metode yang mengeksploitasi “kecerdasan” komputer, maka muncullah berbagai macam software untuk penyelesaian numerik. Daftarnya lihat disini.

Kembali kepada model matematika, dalam mechanical engineering sangat sering dijumpai model matematika berupa persamaan diferensial. Lebih spesifik lagi, persamaan diferensial parsial (PDE). Untuk menyelesaikan PDE secara numerik, telah ditemukan berbagai macam metode, antara lain: Finite Difference Method (FDM), Finite Volume Method  (FVM), Finite Element Method (FEM), Analytic Element Method (AEM), dan Boundary Element Method (BEM).

Untuk FEM, disini bisa dilihat daftar berbagai macam software-nya.

Berikut ini akan saya jelaskan secara singkat (sekali) cara instalasi Ansys 12.

Tentunya yang pertama-tama harus Anda lakukan adalah memiliki installer Ansys 12. Ada banyak pilihan installer untuk berbagai platform yang berbeda. Karena saya memakai komputer dengan OS Windows X86 (32 bit), maka saya pun memilih installer Ansys 12 untuk Windows 32 bit.

Anda bisa men-download installer ini secara cuma-cuma. Hanya saja, Anda harus cukup bersabar untuk men-downloadnya. Karena ukurannya cukup besar, file download-an tersedia dalam pecahan-pecahan. Mulai dari part1, part2, hingga part10 atau part27. Banyaknya pecahan tentunya tergantung dari seberapa kecil-kecil file installernya dipecah. Yang pernah yang download dipecah-pecah menjadi 27 bagian, dengan masing-masing pecahan kira-kira berukuran 95 MB. Setelah pecahan-pecahan digabung, ukuran totalnya kurang lebih 2,5 GB. Cukup besar kan? Makanya sewaktu download Anda harus cukup bersabar. Saya saja perlu waktu kurang lebih 2 hari 1 malam untuk download.

Karena file installer tersedia dalam bentuk pecahan-pecahan, Anda mungkin akan men-download-nya satu persatu. Tentunya ini kurang efisien, karena begitu satu file pecahan selesai di-download, Anda belum tentu bisa segera men-download file pecahan berikutnya, karena Anda tertidur kecapekan he he.

Nah, agar hal ini tidak terjadi, carilah link download-an yang berupa torrent. Jika Anda sudah mendapatkannya, Anda tinggal menjalankan torrent tersebut pada sebuah aplikasi torrent (saya pakai u-torrent). Dengan torrent, Anda tidak perlu mendownload file-file pecahan satu persatu. Anda cukup melakukan sekali klik saja, dan proses download akan berlangsung hingga file pecahan terakhir. Anda pun bisa tidur pulas pada saat proses download berlangsung. Anda hanya cukup mem-pause proses jika Anda hendak mematikan komputer Anda sementara proses download belum selesai.

Jika proses download sudah selesai, yang selanjutnya perlu Anda lakukan adalah menggabungkan file-file pecahan itu. Caranya mudah sekali. Letakkan seluruh file pecahan (dalam bentuk terkompres) dalam satu folder, klik kanan part1, dan klik pada opsi “Extract here”, maka otomatis file-file pecahan akan digabungkan menjadi satu file installer yang utuh.

File installer gabungan tersebut biasanya dalam format iso. Maka selanjutnya yang perlu Anda lakukan adalah mengekstrak file iso tersebut dalam satu folder. Jika sudah, cari file setup.exe, dan jalankan.

Akan muncul jendela instalasi yang memuat 4 toolbar yang tersusun dari atas ke bawah: install prerequisites, install ansys products, install license manager, dan exit. Yang harus Anda lakukan adalah mengklik keempat toolbar tersebut secara berurutan dari atas ke bawah.

Sehingga yang pertama-tama akan Anda lakukan adalah install prerequisites. Dalam proses ini nanti, jika Anda memakai Windows 7 maka proses Anda akan di-prompt dengan suatu pesan yang bunyinya kurang lebih begini: “Matikan Microsoft NET Framework dalam Windows Feature On/Off.” So, pergi saja ke Control Panel > Programs > Programs and Features > Windows Features On/Off. Cari item Microsoft NET Framework, lalu off-kan (hilangkan tanda cek).

Selanjutnya installer Ansys 12 akan menginstal Microsoft NET Framework bawaannya yaitu versi 2.0. Jika proses ini gagal, abaikan saja. Alasannya, Windows 7 sudah punya bawaan Microsoft NET Framework dengan versi yang lebih baru (versi 3.5.1) yang barusan tadi Anda non aktifkan. Kabar gembiranya, Microsoft Framework versi 3.5.1 ini ternyata mengandung pula versi 2.0.

Maka selanjutnya pergilah lagi ke Control Panel > Programs > Programs and Features > Windows Features On/Off. Cari item Microsoft NET Framework, lalu on-kan lagi (beri tanda cek). Ini artinya Anda akan memakai Microsoft Framework versi 3.5.1.

Berikutnya Anda harus masuk langkah kedua: install ansys products. Dalam proses ini, Anda akan disodori daftar item Ansys yang bisa Anda pilih untuk diinstall. Kebetulan karena saya hanya ingin menginstal item “Mechanical” maka saya pun hanya mencentang item ini, termasuk opsi “customization files”. Adapun item-item yang lain saya kosongkan semua (tidak saya centang), termasuk aplikasi pendukung untuk menggambar macam Pro-Engineer dkk (item paling bawah).

Jika Anda sudah menetapkan item-item mana saja yang akan Anda instal, lanjutkan proses hingga selesai.

Berikutnya Anda harus masuk langkah ketiga: install license manager. Jalankan saja proses ini hingga selesai. Akan ada jendela yang meminta Anda memasukkan hostname. Isilah hostname 1 dengan nama komputer Anda. Lihat saja di Control Panel > System. Di akhir proses, Anda akan diminta mengisi survey, tinggalkan saja. Lalu klik finish.

Langkah keempat (terakhir), klik ‘Exit”. Selesai dah.

————————————–

Tapi Anda belum betul-betul selesai. Anda belum bisa me-launch Ansys. Hal terakhir yang harus Anda lakukan adalah melakukan licensing. Kabar gembiranya, ada lisensi milik orang lain yang mereka bagi di internet untuk bisa dipakai kita-kita yang gak punya duit. Carilah lisensi ini di internet. Namanya ans12_licgen. Download-lah. Jika file tersebut dalam format terkompres, lakukan ekstrak. Selanjutnya Anda tinggal menjalankan beberapa file yang ada, dan mengubah beberapa parameter dengan menggunakan notepad. Berikut ini tahapan langkah-langkahnya secara urut:

1. Jalankan Server ANSLIC_ADMIN Utility. Ada di menu Programs > Ansys.
2. Klik “Display the License Server Machine Hostid”.
3. Klik OK lalu copy (write) HOSTNAME dan FLEXID. Maka akan tercipta satu file notepad berisi informasi HOSTNAME dan FLEXID.
4. Masuk ke folder ans12_licgen.
5. Buka file ansys.dat (pakai notepad)
6. Lakukan edit pada file ansys.dat ( SERVER host 000000000000 1055 ): Ganti host dengan HOSTNAME komputer Anda, dan ganti 000000000000 dengan FLEXID komputer Anda (lihat di file notepad yang tadi tercipta).
7. Save ansys.dat.
8. Jalankan “keygen.bat”. It generates “license.dat”.
9. Buka “ansyslmd.ini” (pakai notepad).
10. Edit HOSTNAME didalamnya!
11. Save “ansyslmd.ini”.
12. Copy “ansyslmd.ini” into “C:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing”.
13. Tutup “Server ANSLIC_ADMIN Utility”. Lalu start lagi “Server ANSLIC_ADMIN Utility”.
14. Klik “Install the License File” and insert “license.dat” file, generated by “ans12_licgen”.

——————————————————-

Ini belum selesai. Sekarang restart komputer Anda, dan masuklah ke Windows Safe Mode (tekan F8 sewaktu restart). Lihat “C:\Program Files\ANSYS Inc\Shared Files\Licensing”. Disamping “ansyslmd.ini”, apakah ada “license.dat” disana? Jika belum ada, copy “license.dat” dan paste-kan di folder tersebut.

Restart komputer Anda, masuk ke Windows dalam mode normal.

——————————————————

Start Server ANSLIC_ADMIN Utility. Lihat di bagian bawah. Ada tiga parameter yang semuanya harus berstatus “running”. Jika ketiga parameter ini sudah berstatus “running’ berarti semua sudah oke. Ansys siap dipakai. Selamat mencoba.

Bidang desain, sesuai dengan namanya, berhubungan dengan perencanaan. Hanya saja yang dimaksudkan dengan perencanaan disini pada kenyataannya terbatas hanya pada perencanaan mekanika struktur, baik statis maupun dinamis. Karena itu, ilmu-ilmu yang dibutuhkan dalam bidang ini adalah mekanika teknik (engineering mechanics), perencanaan elemen-elemen mesin (machine design), dan sebagainya.

Bidang konversi energi tentu saja berhubungan dengan cara-cara mengubah satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Misalnya, bagaimana caranya mengubah energi yang terdapat pada udara dan bahan bakar agar berubah menjadi energi gerak. Dalam hal ini, ilmu-ilmu yang banyak dipakai adalah termodinamika teknik, mekanika fluida (fluid mechanics), perpindahan panas (heat transfer), dan sebagainya.

Bidang produksi atau manufaktur berhubungan dengan proses-proses pengubahan bahan mentah menjadi suatu produk. Karenanya, bidang ini terkait dengan berbagai macam proses pembentukan logam (metal forming), perautan logam (metal machining), perancangan perkakas (machine tool design), manajemen proses produksi, dan sebagainya.

Adapun bidang metalurgi (ilmu logam) sudah pasti berhubungan dengan bahan-bahan logam (ferrous maupun non ferrous), baik itu dari sisi pembuatannya, perlakuan terhadapnya, sifat-sifat kimiawinya, sifat-sifat fisiknya, sifat-sifat mekanisnya, dan sebagainya. Untuk memenuhi tuntutan ekstensifikasi material industri, bidang ini sekarang bahkan sudah memperluas cakupannya pada bahan-bahan non logam (polimer) ataupun yang tidak sepenuhnya logam (komposit).

Dalam sebuah proses mechanical engineering yang utuh, semua bidang diatas dibutuhkan secara sekaligus. Tidaklah bisa satu bidang terlepas sama sekali dari yang lainnya, karena tataran praktis membutuhkan semuanya sekaligus. Sebagai contoh, jika kita ingin memproduksi sebuah mobil, maka dibutuhkan proses perencanaan (desain), perhitungan pembakaran mesinnya (konversi energi), analisa dan pemilihan bahannya (metalurgi), dan bagaimana proses produksinya (manufaktur).

Mechanical engineering adalah salah satu cabang atau bagian dari engineering yang amat luas. Apa iya sih engineering itu amat luas? Tentu saja. Sekarang ini bahkan engineering tidak hanya dimonopoli oleh basis ilmu-ilmu eksakta, tetapi juga basis ilmu-ilmu sosial. Anda pernah kan mendengar istilah social engineering? Tuh kan…

Tapi pada umumnya yang dimaksudkan dengan engineering itu ya yang berbasis ilmu-ilmu eksakta. Dalam konteks ini, engineering biasa diartikan sebagai terapan dari sains (maksudnya: sains kealaman). Contohnya ya mechanical engineering itu sendiri, yang merupakan terapan dari mechanics (ilmu mekanika). Ilmu mekanika adalah sains, salah satu cabang ilmu fisika. Kendati cuma cabang (dari fisika), ilmu mekanika ternyata juga masih bercabang-cabang lagi. Secara umum, ilmu mekanika biasa dibagi menjadi statika dan kinetika. Trus, kinetika dibagi menjadi kinematika dan dinamika. Dari segi obyeknya, ilmu mekanika bisa dibagi menjadi mekanika fluida, mekanika benda tegar, dan sebagainya.

Karena ilmu mekanika memiliki banyak cabang, maka mechanical engineering (yang merupakan terapannya) otomatis juga punya banyak cabang. Jelas kan?

Dari pengertian ini, saya (dan kayaknya banyak juga yang lainnya) merasa kurang sreg jika mechanical engineering dialihbahasakan menjadi teknik mesin (sebagaimana yang sudah dikenal luas). Alasannya, mechanical engineering tidak hanya berbicara tentang mesin. Ini jika mesin disini merupakan kata lain untuk ‘machine’ ataupun ‘engine’. Lho kok? Ya, karena machine maupun engine hanyalah dua diantara banyak hal yang dibicarakan dalam mechanical engineering. Machine and engine are just a part of mechancial engineering. Kecuali jika mesin disini dimaknai sepadan dengan mechanical. Tapi apa ya bisa?

Kalau bukan teknik mesin, apa dong terjemahan yang tepat untuk mechanical engineering? Ya bisa didiskusikan lah. Misalnya, teknik mekanika atau rekayasa mekanika, atau yang lainnya mungkin…

Sedikit tambahan sebelum menutup tulisan ini. Tadi saya katakan bahwa mechanical engineering adalah terapan dari ilmu mekanika. Namun perlu juga diketahui, dalam perkembangannya (sudah lama sih) mekanika itu ternyata ada dua: Mekanika Newtonian dan Mekanika Quantum. Tuh kan? Apa lagi tuh…

Simpelnya begini. Mekanika Newtonian diterapkan untuk benda-benda besar, yang bisa kita lihat dan kita rasakan lah. Sedangkan Mekanika Quantum tuh diterapkan untuk partikel (kalau yang ini nggak bisa kita lihat dan kita lihat, hanya bisa dihitung he he). Kendati sudah ada Mekanika Quantum yang lebih baru, Mekanika Newtonian tetaplah sangat dan amat akurat untuk obyek-obyek non partikel. Nggak percaya? Buktikan sendiri…