III.
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan pada bulan Juni 2012 sampai Oktober 2012 di Laboraturium Teknik Mesin dan Otomasi, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
3.2 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat komputer dan software gambar yang mendukung. Software gambar yang digunakan adalah CATIA V5.R20 karena software tersebut terjadapat fiture untuk melakukan analisis beban dan simulasi.
3.3 Tahapan Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode perancangan secara umum, namun fokus penelitian ini tidak sampai pengembangan prototipe. Beberapa pendekatan yang digunakan dalam perancangan adalah pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Tahapan dari penelitian ini disajikan dalam Gambar 11. Mulai
Identifikasi masalah
Pengembangan dan perumusan ide desain
Data pendukung
Tidak Penetapan mekanisme Ya Konseptual gambar
Analisis rancangan
Gambar teknik
Selesai Gambar 11. Tahapan penelitian
18
Menurut Harsokoesoemo (1999), Tahapan penelitian mengacu pada fase pembangkitan konkuren (concurrent design) dengan mengacu pada Sembilan dasar perancangan konkuren, yaitu: 1. Menggunakan produk atau unit konstruksi yang sudah ada. 2. Menentukan bahan dan metodologi perakitan 3. Menentukan keterbatasan dimensi desain 4. Mengidentifikasi subsistem yang membangun keseluruhan sistem 5. Mengembangkan hubungan berupa konstruksi dudukan dan chasis 6. Merakit dan menggabungkan interface dan komponen – komponen fungsional sistem 7. Melakukan evaluasi desain 8. Penghalusan bahan dan perakitan 9. Penghalusan bentuk akhir sistem (finishing) 3.3.1
Identifikasi Masalah Pemilihan alat dan mesin transportasi dalam proses pemanenan yang dilakukan oleh banyak perusahaan kelapa sawit menjadi faktor penting untuk pertimbangan efektivitas dan efisiensi perusahaan. Penggunaan alat dan mesin pengangkut harus disesuaikan dengan keadaan kondisi lahan. Salah faktor penting yang dapat mempengaruhikelancaran transportasi TBS dari titik panen sampai pabrik adalah daya dukung tanah. Untuk tanah yang memiliki daya dukung yang rendah, kemungkinan penggunaan alat dan mesin dengan roda bulat (karet atau besi) sangat kecil. Roda trek memiliki bidang kontak yang luas akibatnyagaya tekan kebawah unit (alat/mesin) pengangkut lebih kecil sehingga cocok digunakan pada lahan yang memiliki daya dukung tanah yang rendah. Masalah yang teridentifikasi di lapangan adalah kondisi lahan yang memiliki daya dukung tanah yang rendah pada kedalaman 15 – 20 cm coneindex sebesar 0 kPa, dan nilai tertinggi terdapat pada kedalaman 0 – 5 cm sebesar 754.5 kPa, sehingga penggunakan roda dengan bidang kontak keciltidak memungkinkan. Selain itu lebar jalur evakuasi untuk pengangkutan TBS dari titik panen sampai TPH sempit hanya berkisar 80 – 100 cm. Sekeliling petakan terdapat saluran air dengan lebar ±3 m.
3.3.2
Pengembangan dan perumusan idedesain Melakukan analisis dari permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah dengan mempertimbangkan berbagaiaspek yang terkait. Tahapan ini menghasilkan beberapa desain fungsional dan desain structural. Dalam tahapan ini mekanisme, bentuk dan posisi dari berbagai komponen direncanakan dengan batasan permasalahan yang akan dipecahakan.
3.3.3
Penetapan mekanisme Dalam tahapan ini dipilih konsep desain terbaik sesuai dengan kondisi permasalahan yang akan dipecahkan untuk kemudian dilanjutkan pada tahapan analisis desain dan pembuatan gambar kerja.
19
3.3.4
Konseptual gambar Dalam proses ini ide desain yang telah dikembangkan akan dikonsepkan dalam bentuk gambar.
3.3.5
Analisis rancangan Dalam tahapan ini dilakukan perhitungan teknik sehingga didapatkan dimensi komponen, daya penggerak, analisis berat dan titik berat dari komponen/bagian mesin. Beberapa analisis rancanganmengacu pada: 1) Analisis kekuatan bahan Analisis kekuatan bahan dilakukan untuk mempertimbangkan kemampuan maksimum dari komponen yang dirancang. Beberapa analisis kekuatan bahan diantaranya tekanan dan tarikan, lenturan dan tegangan geser. 2) Analisis daya dan tenaga Analisis daya dilakukan untuk mengetahui kemampuan transporter dalam daya tarik, traksi bersih dan kemiringan lahan maksimal yang dapat dilalui transporter. 3) Analisis gaya Analisis ini dilakukan untuk menentukan gaya yang bekerja pada mesin yang dirancang seperti yang bekerja pada chasis, gaya yang bekerja pada bucket (bak), gaya yang bekerja pada RollerCrawler dan gaya kesetimbangan pada transporter. Analisis gaya ini menggunakan persamaan kesetimbangan gaya.
3.3.6
Gambar teknik Setelah dilakukan analisis rancangan dan didapatkan dimensi atau ukuran dari tiap komponen struktur maka dilakukan proses gambar teknik. Gambar konseptual yang telah dibuat dikembangkan menjadi gambar yang telah disesuaikan ukurannya menurut perhitungan analisis teknik/rancangan. Gambar teknik juga dapat digunakan untuk proses manufaktur jika akan dilakukan pada tahapan yang lebih lanjut.
3.3.7
Simulasi menggunakan CATIA Simulasi yang dilakukan menggunakan perangkat lunak CATIA adalah simulasi beban statik dan simulasi ergonomis yaitu RULA analysis. Kedua simulasi tersebut dilakukan untuk mendukung proses desain dan analisis teknik. 3.3.7.1 Simulasi beban statik Pada simulasi beban statik, struktur yang digunakan adalah struktur hasil analisis teknik pada tahapan sebelumnya.Tahapan simulasi beban statik sebagai berikut: 1) Pembuatan gambar desain untuk strukur yang dirancang menggunakan perangkat lunak CATIA V5R20 2) Pendefinisian material pada struktur yang akan disimulasikan. 3) Simulasi dimulai dengan membuka windowanalysis dan simulasion. Tampilan aplikasi analysis dan simulasi disajikan pada Gambar 12.
20
Gambar 12. Tampilan aplikasi analysis dan simulasi 4) Pendefinisian clamp pada setiap sambungan dan permukaan yang tidak mendapatkan beban. 5) Pembebanan dilakukan sesuai dengan analisis teknik, sedangkan nilai beban yang diberikan disesuaikan dengan analisis teknik secara manual. 3.3.7.2 Simulasi ergonomis Simulasi ini menggunakan metode RULA Analysis pada salah satu aplikasi perangkat lunak CATIA V5R20 yang digunakan. Simaulasi dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: 1) Studi literatur untuk mendapatkan data antropometri yang mewakili antropometri rata – rata orang Indonesia. 2) Pembuatan manikin pada perangkat lunak CATIA adalah dengan membuka aplikasi human builder. Manikin yang dipilih adalah gender laki-laki dengan persentil 50 dan dipilih populasi orang Jepang. Setelah manikin terbentuk dengan default orang Jepang, kemudian dimensi beberapa bagian tubuh disesuaikan dengan data antropometri rata-rata orang Indonesia (Lampiran 1). Terdapat 103 parameter yang terdiri dari berbagai ukuran tubuh manusia, yang dapat diinput sesuai dengan data yang diperoleh. Tampilan saat penginput-an data antropomeri pada manikin disajikan dalam Gambar 13. 3) Pengaturan postur tubuh manikin dalam penelitian ini digunakan untuk mengatur posisi yang ideal menurut RULA analysis. Posisi yang akan disimulasikan adalah posisi saat mengemudi yaitu operator berada diatas tempat duduk dan mengoperasikan clutch rod. Posisi lain yang akan dianalisis adalah posisi saat proses unloading yaitu posisi mendorong bak, posisi siap mengangkat bak dan posisi unloading penuh.
21
Parameter data yang akan dirubah
Nilai data
Gambar 13. Tampilan pembuatan manikin 4) Tahap berikutnya adalah evaluasi terhadap masing – masing hasil simulasi rancangan yang telah dilakukanmenggunakan tools RULA Analysisyang berada dalam activity analysis. Tampilan hasil simulasi disajikan pada Gambar 14.
Gambar 14. Tampilan toolbox yang menunjukan hasil simulasi Nilai yang tampil dalam tools RULA Analysis dalam perangkat lunak CATIA tersebut merupakan hasil perhitungan yang telah dilakukan oleh perangkat lunak. Perhitungan RULA Analysis secara manual disederhanakan dalam hubungan tabel yang ditunjukan pada Tabel 11, Tabel 12 dan Tabel 13 serta kategori tindakan yang harus dilakukan disajikan pada Tabel 14 (Ariani 2010).
22
Tabel 11. TabelA RULA Upper Arm
Lower Arm
Wrist 1 Wrist Twist 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 3 2 3 2 3 3 4 3 4 3 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 9 9
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1
2
3
4
5
6
2 Wrist Twist 1 2 2 2 2 2 2 3 2 3 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 9 9
3 Wrist Twist 1 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 7 7 7 7 8 8 9 9 9
4 Wrist Twist 1 2 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 7 7 7 8 8 9 9 9 9 9
Tabel 12. TabelB RULA Trunk Neck 1 2 3 4 5 6
1 Legs 1 1 2 3 5 7 8
2 Legs 2 3 3 3 5 7 8
1 2 2 3 5 7 8
3 Legs 2 3 3 4 6 7 8
1 3 4 4 6 7 8
4 Legs 2 4 5 5 7 8 8
1 5 5 5 7 8 8
5 Legs 2 5 5 6 7 8 9
1 6 6 6 7 8 9
6 Legs 2 6 7 7 7 8 9
1 7 7 7 8 8 9
2 7 7 7 8 8 9
Tabel 13. Tabel C RULA A/B 1 2 3 4 5 6 7 8
1 1 2 3 3 4 4 5 5
2 2 2 3 3 4 4 5 5
3 3 3 3 3 4 5 6 6
4 3 4 4 4 5 6 6 7
5 4 4 4 5 6 6 7 7
6 5 5 5 6 7 7 7 7
7 5 5 6 6 7 7 7 7
Tabel B score + Muscle + Force Score Score D
23
Tabel 14. Kategori tindakan RULA Kategori tindakan 1–2 3–4 5–6 7
Level Minimum Kecil Sedang Tinggi
Tindakan Aman Diperlukan beberapa waktu ke Depan Tindakan dalam waktu dekat Tindakan sekarang juga
Tampilan RULA Analysis dalam CATIA, ilustrasi skor di gambarkan dengan warna yang berbeda dan masing – masing warna tersebut memiliki rentang nilai tertentu menurut segment nya. Rentang skor untuk setiap warna disajikan dalam Tabel 15. Tabel 15. Rentang skor untuk setiap warna Segment
Score Range
Upper arm
1 to 6
Forearm
1 to 3
Wrist
1 to 4
Wrist twist
1 to 2
Neck
1 to 6
Trunk
1 to 6
Color associated to the score 1
2
3
4
5
6
Sumber: Pradanos (2011)
24
