III.
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian Kegiatan penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Desember 2010 sampai dengan Maret 2011 di Bengkel Daud Teknik, Cibereum, Bogor.
B. Tahapan Penelitian Tahapan penelitian disajikan pada gambar dibawah ini.
Mulai Identifikasi masalah Analisis masalah serta perumusan ide untuk modifikasi
Analisis perancangan, Modifikasi
Gambar Teknik
Pembuatan alat pengupas buah mete
Uji fungsional alat Tidak
pengupas buah mete
Uji kinerja
Pengukuran Beban Kerja
produktivitas pengupasan Ulangan ≥ 3
Tidak
Ya Analisis beban kerja SELESAI
Gambar 13. Tahapan penelitian
xxxi
1. Identifikasi Masalah Pada tahap ini berbagai informasi yang dibutuhkan dalam perancangan dikumpulkan dan di inventarisasi. Pada alat pengupas kulit buah mete yang dibuat oleh Dace Awaludin (1995) tenaga penggerak untuk pengoperasian adalah tangan.. Oleh karena itu pada penelitian kali ini akan dibuat alat pengupas kulit buah mete yang tenaga pengoperasiaannya sebagian besar berasal dari kaki.
2. Perumusan dan Penyempurnaan Ide Pada tahap ini akan dilakukan analisis permasalahan yaitu kelemahan pada tenaga pengoperasian menggunakan tangan. Setelah itu dilakukan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah yang dapat menutupi kelemahan tersebut. Selanjutnya setelah dilakukan perumusan, pada tahap ini dihasilkan beberapa konsep modifikasi yang potensial untuk komponen alat pengupas biji mete yang sebelumnya.
3. Konsep Desain Setelah dilakukan analisis permasalahan yang ada dan penyempurnaan ide-ide pemecahan masalah yang mempertimbangkan beberapa aspek yang terkait, dilakukan perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun struktural yang dilengkapi dengan gambar sketsa dan analisis teknik. Dalam perancangan ini , didasarkan pada kekuatan yang dihasilkan bila menggunakan kaki lebih besar dibandingkan tangan. Modifikasi dalam desain structural dilaksanakan dengan membuat suatu mekanisme penyaluran tenaga pada saat pengupasan biji mete menggunakan tenaga penggerak kaki.
4. Pembuatan Prototipe Setelah desain modifikasi alat telah selesai, dibuatlah prototipe alat pengupas biji mete tipe pedal. Pembuatan prototipe ini dilakukan di Bengkel Daud Teknik, Cibeureum, Bogor.
5. Uji Fungsional Uji fungsional dilakukan pada prototipe alat pengupas biji mete tipe pedal untuk mengetahui dan memastikan tiap-tiap bagian dapat berfungsi dengan baik. Beberapa pengujian yang dilakukan yaitu pangujian mekanisme penyaluran gaya kepada pisau pengupas. Uji fungsional akan dilakukan di Bengkel Daud Teknik, Cibeureum, Bogor.
C. Pengujian Kinerja Tahap terakhir adalah pengujian kinerja di lapangan. Pengukuran kinerja yang dilakukan adalah mencari nilai produktivitas pengupasan serta kebutuhan energy dalam mengoperasikan alat. Kebutuhan tenaga pada pengupasan dapat diketahui dengan menghitung gaya-gaya yang bekerja pada proses pengupasan. 1. Gaya pada pegas Gaya pada pegas dapat diketahui dengan persamaan berikut: a. Gaya pada pegas tekan F1 = K1.∆X1 ...............................................................................................(1) Dimana: F1 = Gaya yang bekerja pada pegas tekan (N) K1 = Konstanta pegas tekan (N/m) X1 = Pengurangan panjang pegas akibat diberi beban (m) P1 = F1.V2 ..................................................................................................(2) Dimana: P1 = Tenaga pada pengupasan (w) F1 = Gaya yang bekerja pada pegas tekan (N) V1 = Kecepatan pengupasan (m/det)
xxxii
b. Gaya pada pegas tarik F2 = K2.∆X2 ...........................................................................................(1) Dimana: F2 = Gaya yang bekerja pada pegas tarik (N) K2 = Konstanta pegas tarik (N/m) X2 = Pertambahan panjang pegas akibat diberi beban (m) P2 = F2 V2 ..................................................................................................(2) Dimana: P1 = Tenaga pada pelepasan kulit buah mete (w) F1 = Gaya yang bekerja pada pegas tarik (N) V1 = Kecepatan pencungkilan (m/det) Kebutuhan tenaga pada saat pengupasan adalah: P = P1 + P2 ..........................................................................................................................(3)
2. Produktivitas pengupasan
P
B
x 100% ...............................................................(4)
W
3. Uji mutu Uji mutu dilakukan dengan menghitung persentase biji mete utuh, biji mete belah, bij mete teriris, dan biji mete pecah akibat pengupasan % Biji Utuh =
J
% Biji Belah =
% Biji Teriris = % Biji Pecah =
4.
x 100%
J J
B
J J
J
x 100% x 100%
J
x 100%
J
Beban kerja alat pengupas buah mete
Pada pengujian beban kerja kali ini dilakukan dengan menggunakan parameter denyut jantung Pengujian akan dilakukan pada satu orang subjek laki-laki dengan melakukan 3 kali ulangan dapat dilihat pada Gambar 14. Ulangan1
Operator mengupas biji mete
Ulangan 2
Ulangan 3
Gambar 14. Rancangan Percobaan Ada beberapa tahapan yang harus dilalui sebelum subjek melakukan pengupasan, diantaranya subjek terlebih dahulu diambil data dirinya berkaitan dengan umur, berat badan dan tinggi badan. Setelah itu, sebelum dilakukan pengambilan data pengupasan subjek terlebih dahulu melakukan kalibrasi step test ini dilakukan untuk mengetahui penggunaan tenaga oleh subjek pada tingkat beban yang berbeda. Kalibrasi step test ini menggunakan step test dengan frekuensi yang berbeda, yaitu 15 (ST1), 20 (ST2), 25 (ST3) dan 30 (ST4). Pada saat kalibrasi inilah subjek akan diambil data denyut jantungnya, alat yang digunakan
xxxiii
untuk merekam denyut jantung adalah heart rate monitor (HRM) dan bangku step test dengan tinggi 25 cm. Prosedur kalibrasi step test dapat dilihat pada Gambar 15. Kemudian setelah kalibrasi step test selesai dilakukan maka pada hari berikutnya baru akan dilakukan pengambilan data denyut jantung pengupasan. Sama halnya dengan dengan prosedur kalibrasi step test, pengambilan data denyut jantung kerja pengupasan ini dilakukan dengan beberapa tahapan. Prosedurnya dapat dilihat pada Gambar 16. Data yang akan diambil pada percobaan meliputi: denyut jantung, waktu kerja, kecepatan kerja dan kualitas pengupasan.
Rest 1
Step test 1
Rest 2
Step test 2
Rest 3
(10 min)
(5 min)
(5 min)
(5 min)
(5 min)
Rest 5
Step test 4
Rest 4
Step test 3
(10 min)
(5 min)
(5 min)
(5 min)
Gambar 15. Prosedur kalibrasi Step test
Rest 1
Step test
Rest 2
Work
Rest 3
(10 min)
(5 min)
(10 min)
(10 min)
(10 min)
Gambar 16. Prosedur pengambilan data kerja
5. Pengolahan Data beban kerja Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan hasil rekaman data HR (denyut jantung) yang kemudian dipindahkan ke komputer menggunakan Heart Rate Monitor Interface, lalu data tersebut diolah dan dibuat dalam bentuk grafik. Perhitungan nilai IR harus dinormalisasi agar diperoleh nilai HR yang objektif. Normalisasi nilai HR dilakukan dengan perbandingan HR relatif saat bekerja terhadap nilai HR saat istirahat. Nilai perbandingan HR tersebut dinamakan IRHR (Increase Ratio of Heart Rate). Perbandingan tersebut dirumuskan sebagai berikut : .................................................................................(5)
Dimana : HRwork = denyut jantung saat melakukan pekerjaan (bpm) HRrest = denyut jantung saat istirahat (bpm) Untuk mendapatkan nilai beban kerja, maka diperlukan perhitungan WECST (Workl Energy Cost Step test) yaitu energi total yang digunakan pada saat melakukan step test, perhitungan dilakukan melalui persamaan WEC berikut (dalam Pramana 2009):
,
...................................................................(6)
xxxiv
Dimana : WECST w g h f
= Work Energy Cost step test (kkal/menit) = berat badan (kg) = percepatan gravitasi (9.81 m/s2) =tinggi bangku step test (meter) = frekuensi step test
Untuk mengkonversi nilai IRHR menjadi WEC (Work Energy Cost) pada saat melakukan aktivitas dapat dilakukan dengan cara membuat fungsi korelasi antara WECST terhadap IRHR. Dengan membuat grafik hubungan WECST dengan IRHR maka diperoleh persamaan untuk seorang subjek dengan bentuk umum (Pramana 2009): Y = aX + b .........................................................................................................................(7) Dimana : Y = IRHR X = WEC (kkal) Setiap subjek mempunyai persamaan yang berbeda-beda. Persamaan inilah yang digunakan untuk menduga nilai WEC pada saat kerja, yaitu dengan cara memasukkan nilai IRHR kerja yang diperoleh pada saat pengukuran ke persamaan tersebut. Semua manusia saat melakukan pekerjaan pasti mengeluarkan energi dan energi inipun terdiri dari dua macam, yaitu energi kerja itu sendiri dan energi metabolisme. Energi kerja atau TEC (Total Energy Cost) adalah total energi yang benar-benar dikeluarkan pada saat bekerja sedangkan energi metabolisme atau BME (Basal Metabolic Energy) adalah energi yang diperlukan manusia untuk melakukan proses metabolisme dalam tubuh, sehingga sebenarnya pada saat kita tidak melakukan pekerjaan apapun kita tetap mengeluarkan energi. Nilai BME untuk setiap orang berbeda sesuai dengan dimensi tubuh dan jenis kelamin. Nilai BME ekuivalen dengan nilai VO2 (volume oksigen) yang dipengaruhi dimensi tubuh, dimana 1 liter O2 setara dengan energi 5 kal. Untuk diperoleh nilai VO2, dapat digunakan tabel konversi BME ekuivalen VO2 berdasarkan luas permukaan tubuh (Tabel 2). Luas permukaan tubuh dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Du’bois (Syuaib, 2003) : A = H0.725 x W0.425 x 0.007246 ...........................................................................................(8) Dimana :
A = Luas permukaan tubuh (m2) H = Tinggi badan (cm) W = Berat badan (kg)
Jika WEC dan BME digabungkan maka akan menjadi TEC. TEC inilah yang kita dapatkan pada saat mengolah data hasil perekaman denyut jantung sehingga untuk mengetahui energi yang benar-benar dikeluarkan pada saat bekerja maka kita perlu mengurangkan TEC dengan BME, seperti pada persamaan di bawah ini (Pramana 2009): TEC = WEC + BME ......................................................................................................(9) Dimana
: EC = Total Energy Cost (kkal/menit) WEC = Work Energy Cost (kkal/menit) BME = Basal Metabolic Energy (kkal/menit)
Konsumsi energi sebanding dengan berat badan seseorang, semakin besar berat badan seseorang, maka konsumsi energinya semakin besar pula, begitu juga sebaliknya pada saat melakukan pekerjaan yang relatif sama. Oleh karena itu untuk mengetahui nilai beban kerja objektif yang diterima seseorang saat melakukan kerja maka pengaruh berat badan perlu dinormalisasi. Untuk memperoleh nilai TEC yang ternormalisasi (TEC’), dapat menggunakan persamaan (Pramana 2009):
xxxv
TEC’ =
....................................................................................................................(10) Dimana : TEC’ = Total Energy Cost per Weight (kkal/kg.menit) TEC = Total Energy Cost (kkal/menit) w = Berat badan (kg)
6. Analisis ekonomi Analisis ekonomi dilakukan dengan melihat beberapa faktor seperti biaya tetap, biaya tidak tetap, biaya total dan biaya operasi alat. Dengan mengetahui nilai dari masingmasing variabel, keuntungan dari penggunaan alat ini bias diketahui. Adapun perhitungan masing-masing variabel dicari dengan memasukan faktor-faktor yang berpengaruh. Rumusan-rumusan dari beberapa variable tersebut dapat dilihat dibawah ini. Biaya tetap (Rp/jam) = Biaya penyusutan alat + Bunga modal Biaya tidak tetap (Rp/jam) = Biaya operator + Biaya pemeliharaan alat + Biaya hal-hal khusus Biaya total (Rp/jam) = Biaya tetap + Biaya tidak tetap Biaya produksi alat (Rp/kg) =
B
P
Biaya produksi (Rp/kg) = Biaya bahan baku + Biaya produksi alat Keuntungan (Rp/kg) = Harga jual biji mete – Biaya produksi
D. Alat dan Bahan Dalam pembuatan alat ini pemilihan bahan-bahan yang akan digunakan sebagai komponen perlu diperhatikan karena merupakan hal yang cukup mendasar. Pemilihan tersebut berdasarkan: 1) hasil perhitungan dalam analisis teknik dan 2) ketersediaan bahan-bahan di pasar. Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka bahan-bahan yang digunakan sebagai komponen dalam modifikasi dapat dilihat pada Tabel 14. Pembuatan alat ini juga dibantu dengan menggunakan beberapa peralatan guna mempermudah pembuatan. Alat-alat yang digunakan yaitu: las listrik, las LPG, bor duduk, bor tangan, gerinda potong, gerinda tangan, jangka sorong, penekuk plat, palu, kunci pas, obeng, dan peralatan bengkel lainnya. Tabel 14 . Bahan-bahan untuk komponen mesin Komponen Bahan
No 1
Meja kerja
Besi Pelat 5 mm
2
Kaki meja
Besi siku 40 x 40 mm
3
Poros penghubung
20 mm
4
Bos (rumah poros)
Ø 25 mm dan Ø 40 mm
5
Pisau pengupas
Pelat stainlis 1 mm
6
Pengencang bearing
Baut + mur M14
7
Pengencang pedal
Baut + mur M10
Alat ukur yang digunakan pada penelitian ini dapat dikelompokan menjadi tiga , yaitu alat ukur untuk pengukuran produktivitas pengupasan, ukuran dan berat buah mete meliputi jangka sorong, timbangan digital, dan stopwacth. Sedangkan yang lainnya adalah alat untuk mengukur energi kerja melalui pengukuran denyut jantung, yaitu Heart Rate Monitor (HRM) dan Interface.
\
xxxvi
