Tantangan yang dihadapi oleh perusahaan manufaktur saat ini adalah meningkatkan kualitas produk dan menekan biaya produksi dari produk yang ditawarkan ke pasar. Perbaikan kualitas harus dilakukan oleh perusahaan agar produk mampu bertahan dalam pasar yang kompetitif. Perbaikan kualitas dapat dilakukan dengan mengalokasikan investasi untuk menurunkan nilai variansi toleransi komponen penyusun sebuah produk. Pada penelitian ini dikembangkan model optimisasi alokasi investasi perbaikan kualitas untuk menurunkan nilai variansi toleransi komponen pada pemanufaktur dan pemasok untuk maksimasi return on investment. Proses optimisasi dilakukan 2 fase. Pada fase I perusahaan menerapkan model make or buy analysis sehingga didapatkan alokasi dari setiap mesin produksi sendiri (in-house production) dan pemasok yang terpilih. Kemudian pada fase II, perusahaan menyediakan investasi yang digunakan untuk melakukan perbaikan kualitas pada komponen yang diproduksi sendiri (in-house production) dan yang dibeli dari pemasok terpilih. Perusahaan akan memberikan target variansi produk rakitan yang harus dicapai dengan alokasi investasi seminimal mungkin dari investasi yang disediakan. Alokasi juga memperhitungkan kemampuan mesin dan pemasok terpilih dalam masalah penurunan variansi. Pada pengembangan model ini dilakukan maksimasi Return On Investment (ROI) untuk mengetahui manfaat dari biaya yang telah dikeluarkan oleh perusahaan dalam melakukan investasi perbaikan kualitas. Contoh numerik digunakan untuk menggambarkan tentang implementasi model.
Kata Kunci : perbaikan kualitas, penurunan nilai variansi, desain toleransi, return on investment