Analisis Ergonomi Sepeda UI terhadap Pengendara Pria dengan Metode Posture Evaluation Index (PEI) dalam Virtual Environment

Seminar Nasional Sistem Produksi – IX 4-5 November 2009, Yogyakarta, Indonesia

Analisis Ergonomi Sepeda UI terhadap Pengendara Pria dengan Metode Posture Evaluation Index (PEI) dalam Virtual Environment Boy Nurtjahyo Moch1 Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok Email: [email protected] Erlinda Muslim2, Zulkarnain3 Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok Email: [email protected], [email protected]

Abstrak. Penelitian ini mengkaji aspek ergonomis dari sepeda UI dalam virtual environment. Analisis dilakukan dengan menggunakan software Jack 6.0. Metode evaluasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Posture Evaluation Index (PEI) yang mengintegrasikan hasil analisis dari tiga buah metode: Lower Back Analysis (LBA), Ovako Working Posture Analysis (OWAS), dan Rapid Upper Limb Assessment (RULA). Tujuannya adalah mengevaluasi desain aktual sepeda UI dan mencari konfigurasi redesain paling ergonomis ditinjau dari tinggi stang dan tinggi sadel. Hasil penelitian menunjukkan bahwa desain sepeda UI yang paling ergonomis adalah desain yang memiliki tinggi stang terbesar dan tinggi sadel terkecil karena memiliki nilai PEI terendah yaitu sebesar 1,799. Keywords: Ergonomi, Virtual Environment, Posture Evaluation Index, LBA, OWAS, RULA

1. PENDAHULUAN Sepeda merupakan salah satu alternatif alat transportasi yang hemat energi. Hal ini disebabkan karena sepeda termasuk moda transportasi yang tidak bermotor (non-motorized transporTask Analysis Toolkitsion atau NMT) sehingga tidak membutuhkan bahan bakar minyak (BBM). Penggunaan sepeda sebagai alternatif moda transportasi dapat membantu mengurangi polusi udara yang terjadi akibat proses pembakaran bahan bakar minyak (BBM). Lebih lanjut, penggunaan sepeda akan turut mengurangi konsentrasi gas CO2 di atmosfir yang berpotensi meningkatkan konsentrasi gas-gas rumah kaca dan menyebabkan terjadinya pemanasan global (global warming). Pemanasan global (global warming) saat ini menjadi topik hangat di seluruh dunia. Hal ini disebabkan karena

pemanasan global memberikan dampak yang sangat berbahaya bagi kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya. Dampak tersebut di antaranya adalah kenaikan permukaan air laut yang akan sangat mempengaruhi ekosistem pantai, ketidakstabilan iklim yang menyebabkan peningkatan curah hujan, dan pergeseran ekosistem yang berdampak pada penyebaran berbagai penyakit melalui air (waterborne diseases) atau vektor (vector-borne diseases). Universitas Indonesia, sebagai lembaga yang inovatif, terstruktur dan terorganisir senantiasa berkomitmen untuk mencari solusi-solusi atas tantangan dan permasalahan global, termasuk di dalamnya masalah pemanasan global (global warming). Dengan maksud itulah, Universitas Indonesia melakukan penataan jalur hijau di dalam lingkungan kampus untuk menjadikan kampus UI sebagai kampus hijau yang berwawasan lingkungan atau green campus. Salah satu upaya yang dilakukan untuk mewujudkan green campus UI adalah melalui kebijakan

X-14

Se eminar Nasio onal Sistem Produksi – IX 4-5 No ovember 2009, Yogyakarta a, Indonesia peenetapan sepeda dan bis kunin ng sebagai mooda transportasii di dalam kampuss. Dengan adan nya kebijakan ini diharapkann peenggunaan ken ndaraan pribadii di dalam kam mpus UI dapatt beerkurang sehing gga dapat menngurangi tingk kat pencemarann uddara dan bahayaa dari pemanassan global (gloobal warming). mbahan jumlaah bis kuning, Selain melakukan penam unntuk mendukunng kebijakan teersebut, UI meembangun jalurr khhusus sepeda di dalam kaampus UI Deepok. Dengann paanjang total sekitar 20 km, jalur sepeda inii meenghubungkann pusat-pusat kegiatan di d UI secaraa intterconnected atau a saling teerhubung. Jalur sepeda UII dillengkapi deng gan stasiun, pos, tempat parkir, waterr co ontain (pengisiian air minum m) dan banyaak unit sepedaa sek kaligus. Fasilittas sepeda yang disediakan berjumlah b 10000 unnit dan dapat diigunakan oleh mahasiswa UI dengan sistem m freee of charge ataau gratis. Namun, pen nyediaan fasiliitas sepeda oleeh UI tersebutt beelum didasari dengan penellitian ilmiah yang y berkaitann deengan ergon nomi. Hal inilah yanng kemudiann meelatarbelakangi perlunya untuk u dilakukkan penelitiann terrhadap sepeda UI.

seesuai dengan konfigurasi model m desain ssepeda UI. U Untuk model sepeda dibuatt dengan mennggunakan sooftware SolidW Works berdasarkan data spesifikasi seepeda UI yanng diperoleh dari hasil pengukuran p laangsung. Seperrti terlihat padaa tabel 1 dan gambar 1 di baawah ini. Tabel 1: Data Spesifikaasi Sepeda UI No.

Nama Komponen

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Garpu depan (forkk ) G R Rangka tegak dep an (head tube ) R Rangka utama ata s (top tube ) R Rangka utama ten ngah (seat tube ) R Rangka utama baw w ah (down tube ) G Garpu belakang h orizontal (chain sstay ) G Garpu belakang d iagonal (seat stayy ) T Tuas pedal (crank k) R Roda gigi depan (c chainwheel ) R Roda gigi belakan g (freewheel ) elakang (tyres ) B Ban depan/ ban b S Stang (handlebars s) B Batang stang B Batang sadel (sea t post )

Ukuran (cm) Panjang Diameter 41 3.03 12 3.03 50 3.98 38 3.03 61 4.61 44 2.39 44 2.39 13 ‐ ‐ 15 ‐ 5.73 ‐ 11.45 ‐ 31 58 2.39 16‐26 2.39 5‐21 2.39

2. METODOL LOGI PENEL LITIAN Untuk melaakukan penilittian ini, terddapat langkah-lan ngkah yang haarus dilakukan n. Hal yg pertaama dilakukann settelah persiapaan riset adallah melakukan n pengukurann terrhadap objek-o objek yang adda di dunia nyata n meliputii obbjek utama beerupa sepeda UI itu sendirri, kemiringann lin ntasan yang ada, a serta anttropometri daari pengendaraa sep peda. y yang dilakuukan berikuutnya adalahh Langkah meemodelkan objek-objek teersebut ke dalam d virtuall en nvironment dallam software jack serta mem mbuat manekinn daan memposisikkannya sesuaii dengan posstur yang adaa seb benarnya. Seteelah aktivitas mengendarai sepeda dibuatt deengan animasi yang y terdapat dalam d softwaree jack. Analisiss dillakukan terhad dap dampak daari aktivitas terrsebut terhadapp peengendara menggunakan Jackk Task Analysiss Toolkits sertaa meencari nilai PE EI dari tiap kon nfigurasi desaiin sepeda. Darii selluruh animasi dengan setiap p konfigurasi desain d tersebut, an nalisis dan evaaluasi dilakukaan untuk ditarrik kesimpulann daari penelitian inni.

3. HASIL DA AN PEMBAH HASAN Proses peran ncangan moddel dengan software s Jackk m beberapa tahaapan, yaitu: dillakukan dalam 1. Membuat lingkungan virrtual (virtual environment)) m lintasann yang terdirii atas model sepeda dan model

G Gambar 1: Pembbuatan Model Sepeda S (virtuaal bike) 2.

Membuat model manusia virtual/maneki M v in (virtual huuman) berdaasarkan dataa antropomeetri yang diikumpulkan.

3.

Menyesuaikan ppostur model manusia M m (manekin) sesuai deengan aktivittas mengendarai sepeda. Tahapan peembuatan model manusia dan peyesuaiian postur m model manusia tterlihat pada gaambar 2.

4.

Membuat sistem M m animasi (aanimation system) yang m merepresentasik kan aktivitaas bersepedda yang seebenarnya

5.

M Memberikan gayya (force) padaa kaki dan bahuu.

X-15

Se eminar Nasio onal Sistem Produksi – IX 4-5 No ovember 2009, Yogyakarta a, Indonesia Gaya yang diberikan pada kakii gaaya kayuh sepeda yangg merepresenttasikan dilakukan oleh o pengend dara. Gaya in ni terdistribusii secara meraata pada keduaa kaki pengenddara. Besarnyaa gaya ini dapat dihituung dengan menggunakann persamaan: Fp = (F Frb x Rgd x Rrbb) / (Rgb x Ltp))

Tabel 2: Konffigurasi Model Desain Sepedaa UI

(1)

peda = massaa dimana Frb = Fsepeeda + fs, Fsep sepeda x peercepatan sepedda, Rgd = jari--jari gir depan, Rrb = jari--jari roda bellakang, Rgb = jari-jari girr belakang, daan Ltp = panjanng tuas pedal Semenntara itu, gayaa yang diberikkan pada bahuu merepresenttasikan beban n tas yang dibawa olehh pengendara di punggungnnya. Beban inni diasumsikann m di keduaa sebesar 4 kgg dan terdistriibusi secara merata bahu pengenndara.

Gambar G 2: Pem mbuatan Modell Manusia dan Penyesuaian Postur Modeel Manusia 6.

Menjalankann simulasi dan n menganalisis kinerja modell manusia (m manekin) dengaan menggunakkan Jack Taskk Analysis Tooolkits.

a pada pengolahan data adalahh Tahapan awal meenentukan ko onfigurasi model m desain sepeda UII beerdasarkan pennambahan sebeesar 5 cm dann 10 cm padaa vaariabel tinggi sttang dan tinggii sadel sepeda UI. Terdapat 9 haasil konfigurassi model desaain sepeda UII seperti yangg daapat dilihat padda tabel 2 di baw wah ini.

Jaack Task Anaalysis Toolkitss yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah static strength prediction (SSP), lower back analysiss tool (LBA), ovako workinng posture WAS), dan rapiid upper limb assessment a analyssis system (OW (RULA A). SSP digunnakan untuk menilai m apakahh aktivitas berseppeda yang dibberikan dapat dilakukan oleh minimal 90% dari total poopulasi pengeendara yang ada. LBA ya kompresi yaang dialami digunaakan untuk meenganalisis gay oleh tulang t belakanng dan dibanddingkan dengaan standar NIOSH H, yaitu 3400 N. LBA jugaa dapat digunaakan untuk menilaai kemungkinaan cidera yang mungkin teerjadi pada tulang belakang. OWAS O digunakkan untuk meenganalisis k daan menilai posturr tubuh pengenndara secara keseluruhan kemun ngkinan risiko yang menyebaabkan cidera pada p sistem muskuuloskeletal. Seementara itu, RULA R digunaakan untuk mengaanalisis anggotta tubuh bagiaan atas yang terdiri t dari lengann, pergelangan tangan, batangg tubuh, dan lehher. M Masing-masing Jack Task Annalysis Toolkiits tersebut akan memberikan penilaian teerhadap kinerrja model manussia (manekin) dalam melakuukan aktivitas bersepeda yang diberikan. d Hassil ini kemudiaan akan digunaakan untuk mengh hitung nilai PE EI dari setiap konfigurasi k moodel desain yang dibuat d dengan menggunakan m persamaan berrikut: PEI = I1 + I2 + I3 . mrr

(2)

BA/3400 N, I2 = OWAS/4, I3 = RULA/7, deengan: I1 = LB mr = amplification a fa factor = 1,42 o Francescco Caputo, Meetode PEI dikkembangkan oleh Prof. , Giuseppe Di Gironimoo, Ph.D, dan Adelaide University of Naples Na Fredericco II, Italia. Marzaano, Ing. dari U Tujuan n dari pengggunaan metoode ini adallah untuk melaku ukan optimalissasi terhadap berbagai b konfiggurasi fitur

X-16

Se eminar Nasio onal Sistem Produksi – IX 4-5 No ovember 2009, Yogyakarta a, Indonesia geeometri pada seebuah stasiun kerja. Metode ini digunakann unntuk mengev valuasi postuur kerja manusia m yangg dissimulasikan dalam d virtua al environmennt khususnyaa meenggunakan so oftware Jack, sehingga s mengghasilkan suatuu an ngka indeks yaang merepresenntasikan tingkaat kenyamanann daan kesehatan daalam pekerjaan n tersebut. Metode ini digunakan deengan memanffaatkan fungsii Ta ask Analysis Tooolkits yang teerdapat dalam software Jack. Ad dapun modul analisis yanng dipertimbaangkan dalam m meetode ini antaara lain Static Strength Preediction (SSP), Lo ow Back Comppression Analyysis (LBA), Ovako O Workingg Po osture Analyssis (OWAS) dan Rapid Upper Limbb Asssesment (RUL LA). Rekapitulasi hasil analisis Jack Task Annalysis Toolkitss daan perhitungann nilai PEI unttuk setiap konnfigurasi dapatt dillihat pada tabel 3 dan gambarr 3. kapitulasi Hasill Analisis Jackk Task Analysiss Tabel 3: Rek Toolkkits L Nilai LBA Konfig SSP K u urasi >90% Menanjak Mendatar M 960 1068 1 964 1124 2 1018 1132 3 915 1002 4 933 1093 5 YA 963 1113 6 809 969 7 926 1015 8 956 1020 9

O OWAS A RULA

Gambbar 3: Rekapituulasi Nilai PEI

3

4 5 5 4 4 6 4 4 4

Dari tabel 3 daapat dilihat bahwa setiap kkonfigurasi mempunyai nilai SSP di atas 900% yang beraarti bahwa aktivittas bersepeda yang dilakukaan dengan mennggunakan setiap konfigurasi m model desain sepeda s UI terssebut dapat opulasi pengenndara pria. dilakuukan oleh lebihh dari 90% po Namun n, nilai LBA A dan RULA A untuk masiing-masing konfiggurasi mempunnyai nilai yan ng fluktuatif tergantung pada desain d sepeda yang digunakkan. Sementaraa itu, nilai OWAS S untuk selurruh konfiguraasi adalah sam ma karena posturr tubuh pengenndara saat berrsepeda cendeerung tetap untuk setiap konffigurasi dan tidak terganttung pada n. konfiggurasi desain yaang digunakan G Gambar 3 mennunjukkan nilaai PEI yang didapatkan oleh masing-masing m g konfigurasi model m desain ssepeda UI. Dari gambar g 3 tersebbut dapat dilihat bahwa nilai PEI untuk konfiggurasi model ddesain dengan tinggi sadel yang y sama cenderrung menurunn seiring deng gan pertambahhan tinggi stang. Sementara ituu, nilai PEI untuk u konfigurrasi model n dengan tinnggi stang yang y sama cenderung desain mengaalami kenaikann seiring denggan bertambahhnya tinggi sadel. Seelain itu, dari gambar 3 juga dapat diketaahui bahwa nilai PEI P yang palingg besar dimilik ki oleh desain kkonfigurasi 6 deng gan tinggi stang yaitu 17 cm dan tinggi saddel yaitu 21 cm. Adapun A nilai PE EI yang dihasilkan pada konnfigurasi 6 ini adaalah 2,250 padaa penggunaan di lintasan mennanjak dan 2,294 pada pengguunaan di lintaasan mendatarr. Hal ini njukkan bahw wa desain konfigurasi 6 merupakan m menun desain n sepeda UI yang paling tidak ergonom mis untuk digunaakan oleh penggendara pria. n PEI yang paling p kecil dim miliki oleh Seementara itu, nilai desain n konfigurasi 7 dengan tingggi stang maksim mum yaitu 22 cm m dan tinggi saadel minimum m yaitu 11 cm. Nilai PEI yang dihasilkan adaalah sebesar 1,799 1 untuk penggunaan l menannjak dan 1,8466 untuk pengguunaan pada pada lintasan lintasaan mendatar. N Nilai PEI yan ng kecil ini disebabkan d karenaa postur tubuuh pengendaraa pada saat bersepeda dengann menggunakaan desain konfigurasi 7 cendeerung tegak sehinggga risiko ciderra yang mungk kin ditimbulkaan terhadap tulang belakang dann sistem musskuloskeletal pengendara p relatiff lebih besar. m dessain aktual Desain konfigurrasi 1 yang merupakan mpunyai nilai PEI yang sepedaa UI yang adaa saat ini mem beradaa di antara dua titik ekstrim teersebut yaitu 1,844 untuk penggu unaan pada lintasan l menaanjak dan 1,8876 untuk penggu unaan pada linntasan mendataar. Hal ini berrarti bahwa desain n sepeda UI yanng ada saat ini bukan merupaakan desain yang paling p ergonomis, sehinggaa masih dapat dilakukan

X-17

Seminar Nasional Sistem Produksi – IX 4-5 November 2009, Yogyakarta, Indonesia perbaikan untuk ergonomis.

4.

mendapatkan

desain

yang

lebih

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu: 1. Desain aktual sepeda UI saat ini memiliki skor LBA sebesar 960 N untuk lintasan menanjak dan 1068 N untuk lintasan mendatar. Skor LBA yang masih dibawah Compression Action Limit berdasarkan standar NIOSH (3400 N) menunjukkan bahwa desain tersebut masih cukup aman dan memberikan risiko cedera pada tulang belakang yang relatif kecil. Sementara itu, skor OWAS yang diperoleh bernilai 3. Hal ini menunjukkan bahwa postur kritis pengendara yang akan dialami saat ini secara nyata membahayakan sistem muskoloskeletal manusia. Tindakan perbaikan perlu dilakukan sesegera mungkin. Kemudian skor RULA yang diperoleh bernilai 4. Dengan demikian perlu dilakukan investigasi lebih lanjut terhadap kemungkinan risiko cedera yang terjadi. Selain itu, perbaikan mungkin dibutuhkan untuk mengurangi risiko cedera yang terjadi. Nilai PEI untuk desain aktual ini bernilai 1,844 untuk lintasan menanjak dan 1,876 untuk lintasan mendatar. Nilai PEI ini bukan merupakan nilai yang terbaik bila dibandingkan dengan konfigurasi lain, sehingga potensi untuk melakukan perbaikan desain aktual sepeda UI ini masih ada. 2. Konfigurasi desain sepeda UI yang terbaik dari sisi ergonomi untuk pengendara pria adalah konfigurasi ketujuh dengan melakukan perubahan pada tinggi stang dibandingkan kondisi aktualnya. Sepeda UI dengan konfigurasi terbaik tersebut memiliki spesifikasi tinggi stang yang mengalami penambahan 10 cm dibandingkan kondisi aktual menjadi 22 cm serta tinggi sadel yang sama dengan kondisi aktual yaitu sebesar 11 cm. Nilai PEI yang dihasilkan dari sepeda UI konfigurasi tersebut adalah sebesar 1,799 untuk lintasan menanjak serta 1,846 untuk lintasan mendatar di mana nilai PEI tersebut paling rendah dibandingkan konfigurasi desain sepeda UI lainnya baik untuk lintasan menanjak maupun mendatar sehingga menunjukan bahwa desain sepeda tersebut paling ergonomis berdasarkan metode Posture Evaluation Index. 3. Terdapat beberapa faktor utama yang mempengaruhi nilai PEI pada pengendara pria saat mengendarai sepeda UI yaitu posisi tinggi stang, posisi sadel, jarak antara sadel dan stang, serta kondisi lintasan. Terdapat kecenderungan bahwa tinggi stang yang semakin

bertambah akan membuat nilai PEI semakin rendah sedangkan tinggi sadel yang semakin bertambah akan membuat nilai PEI semakin tinggi. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa stang yang semakin tinggi akan membuat pengendara merasa lebih nyaman apabila dilihat dari nilai PEI yang diperoleh.

REFERENSI Bridger, R.S. (2003). Introduction to Ergonomics (2nd ed.). New York: Taylor & Francis. Caputo, F., Di Gironimo, G., & Marzano, A. (2006). Ergonomic Optimization of a Manufacturing System Work Cell in a Virtual Environment. Acta Polytechnica Vol. 46 No. 5/2006. Di Gironimo, G., Martorelli, M., Monacelli, & G., Vaudo, G. (2001). Using of Virtual Mock-Up for Ergonomic Design. In: Proceed of The 7th International Conference on “The Role of ExperimenTask Analysis Toolkitsion in the Automotive Product Development Process” – ATA 2001, Florence. Helander, Martin. (2006). A guide to human factors and ergonomics (2nd ed.). London: Taylor & Francis eLibrary. Joyodiharjo, B.J. (2007). Desain sepeda alternatif untuk komunitas pekerja kantor yang bersepeda. Bandung: Institut Teknologi Bandung Kalawsky, R. (1993a). The Science of Virtual Reality and Virtual Environments. Gambridge: Addison-Wesley Publishing Company. Kocabiyik, Elif. (2004). Engineering concepts in industrial product design with a case study of bicycle design. January, 2004. İzmir Institute of Technology, Department of Industrial Design. Karwowski, W., &Marras, W.S. (2003). Occupational Ergonomic Principles of Work Design. Boca Raton: CRC Press. Pg 25-1 – 26-12. Keyserling, W. M. (2004). OWAS: An Observational Approach to Posture Analysis. The University of Michigan. Määttä, Timo. (2003). Virtual environmentsin machinery safety analysis. Finlandia: VTT Technical Research Centre of Finland.

X-18

Seminar Nasional Sistem Produksi – IX 4-5 November 2009, Yogyakarta, Indonesia Mark Sanders. S & Ernest J McCormick (1993), Human Factor in Engineering and Design. Singapore: MCGraw-Hill Inc Pheasant, Stephen. (2003). Bodyspace: anthropometry, ergonomics and the design of work. London: Taylor & Francis e-Library. Stanton, Neville.,Hedge, Allan.,& Brookhuis, Karel. (2004). Handbook of Human Factors and Ergonomics Methods. Boca Raton: CRC Press Wilson, David Gordon (2004). Bicycle Science (3rd ed.), Massachusetts: The MIT Press Wilson, J.R. (1999). Virtual Environments and Applied Ergonomics.” Applied Ergonomics 30.

RIWAYAT HIDUP PENULIS Boy Nurtjahyo adalah dosen di Program Studi Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok. Memperoleh gelar Magister di bidang Industrial Engineering dari Waine State University, USA pada tahun 1988. Area penelitian yang dilakukan meliputi aspek organisasi dalam industri, permodelan sistem dan simulasi, dan human factors (ergonomi). Hasil penelitian sudah dibuat dibeberapa jurnal nasional.

X-19