Analisis biomekanik, studi gerak dan waktu pada pengoperasian traktor tangan
ANALISIS BIOMEKANIK, STUD1 GERAK DAN WAKTU
PADA PENGOPERASIAN TRAKTOR TANGAN
OLEH :
MUHAMMAD DHAFIR
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ANALISIS BIOMEKANIK, STUD1 GERAK DAN WAKTU
PADA PENGOPERASIAN TRAKTOR TANGAN
MUHAMMAD DHAFIR
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
MUHAMMAD DHAFIR. Analisis Biomekanik, Studi Gerak Dan Waktu Pada
Pengoperasian Traktor Tangan. Dibimbing oleh SAM HERODIAN dan WAWAN
HERMAWAN.
Penggunaan traktor tangan di Indonesia sudah cukup meluas, namun penelitian
dari segi ergonominya masih belum banyak dilakukan, temtama mengenai
kenyamanan k e j a pada waktu operator mengoperasikannya. Faktor biomekanik dan
studi gerak dan waktu merupakan faktor penting yang h a s dipertimbangkan dalam
mengoperasikan suatu traktor tangan. Penelitian ini mencoba untuk menganalisis
faktor-faktor tersebut terhadap traktor tangan Perkasa 700 GX dengan mengukur
besamya gaya-gaya alat kendali traktor tangan tersebut, besamya kebutuhan energi,
dan studi gerak dan waktu operator pada saat mengoperasikannya.
Dari hasil penelitian telah diperoleh bahwa untuk mengoperasikan traktor
tangan Perkasa 700 GX di lahan sawah termasuk dalam kategori beban k e j a berat.
Hal ini disebabkan oleh besamya gaya-gaya yang diperlukan oleh operator untuk
n~enggerakkanalat-alat kendali traktor tangan tersebut.
Dari studi gerak telah diperoleh bahwa pada saat membajak lurus pola gerak
operator sudah serasi dengan gerakan traktor, sedangkan pada saat membelok ha1
tersebut tidak tejadi. Dan pada studi waktu, efisiensi waktu yang tinggi saat bekerja
telah tercapai.
Judul Tesis
: Analisis Biomekanik, Studi Gerak dan Waktu pada
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
Pengoperasian Traktor Tangan
: Muhammad Dhafir
: 99306
: Ilmu Keteknikan Pertanian (TEP)
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
&
Dr. Ir. Jdawan Hermawan. MS.
/
Anggota
r. Ir. Sam erodian MS.
Mengetahui,
Tanggal Lulus : 3 September 2002
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Banda Aceh Propinsi NAD pada tanggal 30 Maret 1972
dari ayah bernama Drs. H. Abd. Fattah dan Ibu Mulyani sebagai anak kedua dari lima
bersaudara.
Penulis menempuh pendidikan dasar di SDN Teladan Lamnyong Banda Aceh
dan lulus pada tahun 1985. Kemudian menemskan ke SMPN Darussalam Banda
Aceh dan lulus pada tahun 1988. Selanjutnya meneruskan ke SMAN 3 Banda Aceh
dan lulus pada tahun 1991. Setelah lulus SMA, melanjutkan pendidikan tinggi di
Fakultas Teknik Jumsan Mesin Universitas Syiah Kuala Banda Aceh dan lulus tahun
1998. Pada tahun 1999 sampai sekarang menjadi staf pengajar pada Fakultas Teknik
Jurusan Mesin Universitas Abulyatama Banda Aceh. Pada tahun 1999 penulis
melanjutkan studi pada Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
PRAKATA
Syukur Alhan~dulillah,segala puji bagi Allah Tuhan semesta alam karena atas
berkat rahmat dan kamnia-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul :
Analisis Biomekanik, Studi Gerak Dan Waktu Pada Pengoperasian Traktor
Tangan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan
yang setinggi-tingginya kepada Bapak Dr. Ir. Sam Herodian, MS. dan Bapak Dr. Ir.
Wawan Hermawan, MS., masing-masing sebagai ketua dan anggota komisi
pembimbing yang telah men~berikan saran, arahan, dan fasilitas mulai dari
perenGanaan hingga selesainya penulisan tesis ini.
Ucapan terima kasih dan penghargaan penulis sampaikan juga kepada Bapak
Dr. Ir. Desrial, M.Eng., yang telah bersedia menjadi dosen penguji luar komisi.
Penghargaan dan terima kasih disampaikan pula kepada :
1. Tim Manajemen Program Doktor (TMPD) Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
atas pemberian kesempatan belajar pada Progran~Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor serta bantuan biaya pendidikan.
2. Direktur Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dan segenap staf Pengajar
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian yang telah membekali ilmu yang dapat
dikembangkan dan digunakan selelah kembali bekerja di tempat asal.
3. Rektor dan Pernbantu Rektor Univertas Abulyatama, serta Dekan Faltultas Teknik
Univertas Abulyatama, beserta seluruh staf dan ka~yawanatas segala bantuan dan
dukungannya.
4. Bapak Abbas Mustafa dan Bapak Wana yang telah banyak me~nberikanbantua~l
teltnis dala~npembuatan alat percobaan dan dalan~pengujian alat.
5. Rekan-rekan di Program Studi Illnu Keteknikan Pertanian terutalna Ir. Siti
Suharyatun, MSi. , Ir. Lisyanto, MSi., Ir. Darma, MSi., Drs. Fuad Nasir, MSi., Ir.
Le~nlySaulina, MSi., Ir. Joko Pitoyo, Ir. Ranayanti Bulan, Ir. Mustafril dan Ir.
Suhatmono, MSi.
6. Kakanda Dr. Agussabti, MSi. dan Miftachhuddin, SE yang telah banyak
niemberikan bantua11non teknis.
7. Kedua orang tua dan saudara-saudaraku serta selurull keluarga atas segala
bantuan dan do'a selama studi.
8. Senlua pihak yang telah banyak membantu baik ~naterialmaupun spiritual Ilingga
penelitian dan pe~~ulisan
ini dapat diselesaikan.
Penulis sangat ~nenyadari bahwa tulisan ini masih banyak terdapat
lcekurangan, nanlun diharapkan bahwa tulisan ini ada n ~ a ~ l f a a t ~bagi
~ y a yang
berkepentingan, terutama bagi penulis.
Muhammad Dliafir
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ..............................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xii
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
Latar Belakang ........................................................................................... 1
..
Tujuan Penel~tlan ....................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA ............................
Traktor Tangan .................................
Koilstruksi dan Penggunaan Traktor Tangan .......................................... 7
Pengukuran Gaya Dengall Prinsip Regangan (strail1gages) ...................... 10
Energi. Kej a dau Tenaga ........................................................................... 11
Ergouolni ....................................................................................................12
Interaksi Manusia dengan Mesin
14
Biolnekauik .................................................................................................
18
. . .
Pengukuran Beban Kerja F I S I ~
21
METODE PENELITIAN ....................................................................................
Teinpat dan Waktu ......................................................................................
Alat dan Bahan ...........................................
..
Persial~anPeneht~ail....................................................................................
Staug Kemudi Pengganti ....................................................................
Plat Berskala .....................................................................................
Peislbuata~ldan Kalibrasi Sensor Gaya
Penyiapau Lahan ..........................
Pengukurau Gaya pada Alat-alat Kendali Traktor ....................................
Peugukura~lGaya dan Energi serta Studi Gerak dau Waktu
dalam Pengoperasian Traktor Tangan ........................................................
. .
Ailalisls Data ............................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengukuran Dasar
Hasil Kalil-rrasi Seusor Gaya ........................................................
Data Dasar Operator ..........................................................................
Gaya-gaya Alat I(enda1i Traktor Taugan .................................................
Gaya-gaya pada Kopling
Tuas Pengubah Kecepatan
Gaya-gaya pada Stang Keuludi ..........................................................
34
35
35
35
36
Beban Kerja ...............................................................................................
Beban K e j a Kegiatan Membajak ....................................................
Beban Kerja Kegiatan Menggam .....................................................
Beban Kerja Kegiatan 'Menggelebek' ..............................................
Studi Gerak dan Waktu ...............................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................
Kesimpulan .................................................................................................
Saran ...........................................................................................................
LAMPIRAN ........................................................................................................ 53
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Jumlah traktor tangan yang ada di beberapa negara RNAM tahun 1990 ..... 6
2 . Tingkat keja fisik yang diukur yang diukur berdasarkan tingkat
penggunaan energinya (untuk pria dewasa sehat) ..........................................
23
3. Data dasar operator ........................................................................................
35
4. Gaya-gaya pada pengukuran statis ...........................................................
36
5. Besamya gaya rata-rata operator pada stang kemudi untuk
masing-masing kegiatan ...........................................................................
40
6. Beban keja rata-rata untuk masing-masing kegiatan ....................................
46
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Ko111pone11-komponeiluta111a traktor tangan ..................................................
9
2 . Metode pengolahail tanah sawall untuk petakan yang luas ............................ 9
3 . Metode pengolahan tanah sawah untuk petakan yai~gseinpit ....................... 10
4 . Kontribusi 11urnansciertce terhadap ergonomi .............................................
13
5 . Sistem nzarz-task ............................................................................................. 15
6 . Proses pemecahan masalah ole11 inanusia .................................................... 16
7 . Rata-rata kekuatan anggota tubuh lnanusia untuk pekerjaan tertentu ............ 20
8 . Stai~gkemudi penggai~ti................................................................................
26
9 . Plat berskala ................................................................................................... 27
10. Penyiapan lallan ...........................................................................................
28
11. Metode pembajakan melingkar kontinu
29
12. Pengukuran gaya pada tuas peilgubah kecepatan ........................................
30
13. Pengukurai~gaya pada tuas kopling inaster ..............................................
30
14. Pengukurail gaya pada tuas kopliilg belok
30
15 . Bagan skeinatik pengukuran gaya unluk tneilgei~dalikanstang kemudi ....... 32
16. Pemasangan sensor cinciil oktagonal pada slang kelnudi ...........................
37
17. Pe~nbajakailtanah di lahan sawah
37
18. Rata-rata gaya operator pada stailg kenludi saat nleinbajak ........................ 39
19. Rata-rata gaya operator pada slang kelnudi saat menggaru .......................... 39
20. Rata-rata gaya operator pada stang kemudi saat 'menggelebek' ...................
21. Kebutuhan energi operator pada kegiatan membajak ....................................
22. Kebutuhan energi operator membajak dari detik ke 630 sampai 788 ............
23 . Kebutuhan energi operator pada kegiatan menggaru .....................................
24. Kebutuhan energi operator menggaru dari detik ke 115 sampai 355 ............
25 . Kebutuhan energi operator pada kegiatan 'menggelebek' .............................
26. Kebutuhan energi operator 'menggelebek' dari detik ke 45 sampai 245 ........
27. Gerakan operator saat membajak lurus ..........................................................
28. Gerakan operator saat membelok ...................................................................
DAFTAR LAMPIRAN
Halama11
1. Spesifikasi traktor tangan Perkasa 700 GX .................................................... 54
2 . Spesifikasi bajak singkal ................................................................................
..
55
3. Spesifikasi garu slslr ......................................................................................
55
4 . Spesifikasi gelebek .........................................................................................
55
5 . Pemasangan strain gages pada sensor cincin oktagonal ................................ 56
6 . Skema pengkalibrasian sensor arah X ............................................................
57
7. Skema pengkalibrasian sensor arah Z .............................................................
57
8. Timbangan pegas ...........................................................................................
58
9 . Data hasil kalibrasi sensor gaya arah X ......................................................... 59
10. Data hasil kalibrasi sensor gaya arah Z ........................................................ 60
11. Data hasil kalibrasi strain an~plifier................................................................ 60
12. Hubungan antara gaya dan regangan arah X pada kalibrasi sensor gaya ...... 61
13. Hubungan antara gaya dan regangan arah Z pada kalibrasi sensor gaya ....... 61
14. Hubungan antara regangan dan tegangan pada kalibrasi strain anzplzfier ..... 62
15. Data hasil pengukuran gaya-gaya operator pada stang kemudi saat
membajak .......................................................................................................63
16. Data hasil pengukuran gaya-gaya operator pada stang kemudi saal
menggaru ...................................................................................................... 66
17. Data hasil pengukuran gaya-gaya operator pada stang kemudi saat
'menggelebek' ................................................................................................69
18. Data denyut jantung operator pada pekejaan membajak rnenggaru.
dan 'menggelebek' ......................................................................................... 72
19. Time studi sheet pada saat membajak ............................................................
73
20. Time studi sheet pada saat menggaru ..........................................................
76
21. Time studi sheet pada saat 'menggelebek' .....................................................
78
PENDAHULUAN
Latar Belakang
De~lganmakin menyusutnya temak penggarap sawah dan pindahnya tenaga
lcerja dari desa ke kota ataupun ke pusat-pusat industri maka mekanisasi pertanian
pada uillumnya d a l khususnya mekanisasi dalain pengolahan twah berkembang
dengan baik. Di sanping itu dengan ditemukannya bibit unggul (telutanla padi)
dengan waktu tumbuh yang relatif pendek, maka petani berusaha memperpendek
walctu-waktu kel-ja laimlya dengan cara mekanisasi. Sasaran utama adalah
nlenlperpendek waktu pengolahan tanah di sa~~lping
waktu lainnya. Salah satunya
adalah dengan menggunakan traktor tangan sebagai sumber tenaga pengolah tanah.
Penggunaal traktor tangan di Indonesia sudah cukup meluas, namun penelitian
dari segi ergonominya masih belum banyak dilakukan, terutama mengenai
kenyamanan kerja pada waktu operator mengoperasikalmya. Traktor tangan dinilai
sesuai dengan kondisi pertanian di Indonesia yang umulllnya mempuliyai petak-petak
lahan yang relatif kecil. Selain itu dari segi ekonomi, harga traktor tai~ganrelatif lebih
mural1 dibandingkan dengall jenis-jenis traktor yang lain seperti traktor roda empat
dan tralctor roda rantai.
Sebagiail besar alat dan mesin yang digunalcan dalam bidang pertanian
dirancang dan dibual berdasarkan ukuran fisik pekerja Eropa dan Anlerika yang
~llerupakannegara produsen mesin-mesin perlailiaan modern. Pada kenyataannya,
mesin-mesin pertanian m'odem tersebut, tidak hanya dipergunakall oleh pekerja-
pekerja Eropa dan Amerika, tetapi juga digunaka~ldalam pertanian di negara-negara
lain, telnlasuk pertanian Indonesia.
Pada kondisi te~fentu penggunaall mesin-mesin impor yaug dirancang da11
dibuat berdasarkan ukuran fisik pekerja Eropa dan Amerika sering lnellilnbulkan
kesulitan bagi pekerja lokal saat pelaksanaan kerja bempa mellumnuya unjuk kerja
mesin, kelelahan pada operator yang memuugkinkan terjadi kecelakaan kerja. Untuk
menghindari kondisi tersebut, Hu~nalzElzgineerilzg atau Ergo~zonzicperlu diterapkan.
Ergonomika merupakan bidang ilmu yang meninjau manusia dari aspek
keteknikan dan sistem dalam hubungalnlya dengan fasilitas dan lingkungan tempat
kerja. Agar petani dapat bekerja dengan baik setelah menggarap laha~lnyamaka pada
saat bekerja dengan traktor diusahakan tidak terlalu banyak pemborosan energi akibat
dari kurang nyamannya pengoperasiaan. Untuk itu traktor tangan perlu diraucallg
supaya lebih sesuai dengan kondisi fisik operator Indonesia serta hal-ha1 yang
~neni~nbulkall
kelelahan dapat dikurangi.
Untuk mencapai efisiensi dan produktivitas kerja yang maksimal, maka
antropometri dan biomeka~likdalam keadaan statis lnaupun dinamis saat bekerja
perlu disesuaikan dengall pekerja lokal. Hal ini tidak saja berguna pada saat
pe~lgoperasiaanmesin, tetapi juga untuk desain alat dan mesin yang aka11 diprodttksi
di Indonesia. Di samping itu lingkungau yang dapat mengakibatkan beban kerja atau
segi tata letak perlengkapan serta ukuran ruang uutuk kenyamanan, keamanan,
kesehtan dau efisiensi kerja, memiliki banyak faktor menarik untuk diteliti
(Rahayulita, 1997).
Studi gerak dan waktu merupakan aspek yang penting di bidang ergonomika,
baik berdiri sendiri maupun sebagai penunjang penelitian yang lain. Fungsi utama
dari studi ini adalah untuk efisiensi gerak dan waktu agar tercapai produktivitas yang
seoptimal mungkin.
Pada studi gerak diperhatikan secara keseluruhan sistem mulai dari input
sarnpai output, sedangkan pada studi gerak dipelajari segala gerak-gerik operator saat
bekerja. Prinsip-prinsip dalam studi gerak mencakup prinsip ekonorni, sesuai dengan
aspek antropometri dan sesuai dengan alat.
Melalui studi ini, akan dieleminir gerak yang tidak perlu, menggabungkan
kegiatan yang mungkin, mengatur kembali susunan yang ada dan penyederhanaan
sehingga efisiensi perbaikan k e j a tercapai (Mc. Comic, 1970).
Tujuan
Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan :
1. Menganalisis besarnya gaya-gaya dinamik alat-alat kendali traktor tangan pada
saat bekerja di lapangan.
2. Menganalisis studi gerak dan waktu operator pada pengoperasian traktor tangan
di lapangan.
TINJAUAN PUSTAKA
Traktor Tangan
Traktor tangan (hand tractor) atau lazim juga dikenal dengan traktor roda dua
(two-wheel tractors) beserta implemennya merupakan salah satu jenis mesin
pertanian yang telah dikenal dan digunakan secara luas oleh para petani. Alasan
digunakamya traktor secara luas adalah karena harganya terjangkau dan
pengoperasiannya mudah. Oleh karena itu, para petani terutama petani yang
kebanyakan memiliki lahan kecil telah banyak beralih dari tenaga temak ke traktor
tangan. Penggunaan traktor tangan dapat untuk melakukan berbagai macam pekerjaan
di lapangan, tergantung kepentingan dan implemen yang digunakan. Walaupun pada
umumnya produktivitas traktor tangan lebih rendah dari traktor roda empat,
kemampuannya jauh melebihi tenaga temak sehingga dapat menghemat waktu tenaga
dan biaya. Penggunaan traktor tangan terutama sangat bermanfaat bagi para petani
dengan luas lahan 2 - 3 ha atau kurang (Sakai, 1998).
Penggunaan. traktor tangan secara luas oleh para petani tentunya mendukung
pertanian nasional dan juga memberikan andil besar tidak hanya terhadap
peningkatan industri manufaktur mesin-mesin pertanian, dalam ha1 ini industri yang
memproduksi traktor tangan, natnun juga dapat mentransfonnasikan corak pertanian
yang bersifat sub-sisten ke pertanian komersial.
Traktor tangan dikenal dengan berbagai nama yaitu : hand tractor, two-wheel
tractor,, single axle tractor, garden tractor, walking tractor, pedestrian controlled
tracto,; dl]. Traktor jenis ini dapat melakukan berbagai macam kerja, tergantung
kebutuhan dan implemen yang disambungkan ke traktor, namun terutama digunakan
untuk mengolah tanah. Alat pengolah tanah atau bajak digandengkan atau dipasang
pada bagian belakang traktor pada bagian yang disebut implemen. Traktor tangan
dengan pengolah tanah rotari mempunyai efisiensi yang tinggi karena pemotongan
dan pembalikan tanah dapat dikejakan pada waktu yang bersamaan (Sakai, 1998).
Ditinjau dan segi implemennya, traktor tangan dapat dibagi menjadi dua tipe
yaitu : (a) tipe untuk lahan kering (upland field) dan (b) tipe untuk lahan sawah
(paddy field). Namun perlu ditambahkan bahwa sebagian besar traktor tangan
dipemntukkan bagi lahan persawahan. Sedangkan berdasarkan ukuran mesin yang
digunakan, traktor tangan dapat diklasifikasikan menjadi :
a. ~ i t i i - t i f ftype
e ~ (2-3 PS
=
1,5 - 2,2 kW) yang merupakan jenis traktor tangan
terkecil. Jenis ini disebut juga motor tiller atau wheel less cultivalor dan
digunakan hanya untuk hobi dan tidak untuk kegiatan pertanian profesional
karena getarannya terlalu tinggi.
b. Traction type (4-6 PS
=
2,9
-
4,4 kW) yang digunakan untuk membajak dan
transportasi dengan trailer. Jenis ini dapat digunakan untuk niulti purpose dengan
penyesuaian attachr,ient. Semua pekejaan yang sebelumnya dilakukan dengan
tenaga ternak dapat dilakukan dengan menggunakan jenis ini.
c. Dual ilye (5-7 PS
=
3,7
-
5,2 kW) yang inerupakan ukuran internlediat antara
traclion type dengan drive type. Peinbajakan dun tiarrow rotary tillage dapat
dilakukan dengan tipe ini. Kemanlpuan pembajakan tipe ini lebih rendah dari
drive type, naillun kemanlpuan n~ulti-purposenyalebih baik.
d. Drii~e type (7
-
14 PS = 5,2 - 10,3 kW) yang lnengolah tanah dengan
menyalurkan tenaga mesin (er~gitiepolverjsecara mekanik ke alat pengolah tanah
yang dipasang di belakang ke dua roda traktor. Tipe ini diperuntukkan khusus
untuk mengolah tanah.
e. Thai type (8 - 12 PS = 5,9 - 8,s kW) yang dikembangkan secara lokal di Thailand
dan
mempunyai struktur sederhana dengan menggunakan
mesin
diesel
berpendingin air. Jenis ini kuat untuk membajak dan menarik trailer, tetapi
kemampuannya untuk multiguna rendah karena terialu berat (Sakai, 1998).
Pada tahun 1990, jumlah traktor tangan yang terdapat di beberapa negara
RNAM (Sakai, 1998) ditampilkan pada Tabel 1
Tabel 1. Jumlah traktor tangan yang ada di beberapa negara RNAM tahun 1990
(Sakai, 1998)
JUMLAH TRAKTOR TANGAN
NEGARA
I
10.000 unit
Bangladesh
I
India
Indonesia
90.000 unit
I
I
I
16.804 unit
65.000 unit
Iran
I
1.000 unit
Nepal
1
Pakistan
4.800 unit
I
China
6.533.600 unit
I
Philipina
32.226 unit
Korea Selatan
739.098 unit
Srilanka
24.000 unit
Thailand
528.753 unit
Jepang
2.1S5.000 unit
1
1
Jumlah traktor tangan yang ada di Indollesia sampai tahun 1997 adalah 74.893
unit. Padahal kebutuhan traktor tangan secara nasional dengan luas lahan sawah yang
dikerjakan 8.490.042 ha adalah sekitar 531.538 unit. Ini berarti kebutuhan traktor
tangan masill kurang sekitar 456.645 unit (Sugondo, 1999). Hal ini merupakan
peluang dan tantangan bagi industri manufaktur, khususnya industri traktor tangan
untuk lebih berperan aktif dalall~nleningkatkan kemampuan produksi sehingga
kekurangan yang ada dapat terpenuhi.
Refonnasi di bidang pertanian di negara-negara Eropa dan Amerika didukung
dengan penggunaan traktor roda empat dan ada kecenderunga~lpada kedua region
tersebut bahwa traktor tangan hanya digunakan sebagai hobi. Sedangkan di banyak
llegara Asia, traktor tangan inulai digunakan pada tahun 1960-all dan junllah
pelnakainya terus meningkat sampai saat ini (Sakai, 1998).
Konstruksi dan Penggunaan Traktor Tangan
Menurut Sakai (1998), traktor tangan terdiri dari komponen-komponen utalna
sebagai berikut (Gambar 1) :
1. Motor
Tralctor tangan tipe tarik biasanya nler~ggunakanmotor bakar bensin belpendingin
udara sebagai sumber tenaganya, sedangkan traktor tangan tipe penggerak dan
tipe kombinasi menggunakan motor bakar Diesel berpendingin air.
2. Dudukan motor dengan titik gandeng
U~nunnlyadudukan motor dibaut kencang dengall ruluah gigi dan selun~lulya
didukung oleh standar depan tipe lipat yang ditempatkan di ujung depail dudukan
motor.
3. Rumah gigi transmisi termasuk kopling master dan titik gandeng belakang
4. Alat-alat kendali traktor tangan yang terdiri dari
(1) Tuas pengubah kecepatan yang berhngsi untuk mengatur kecepatan maju dan
lnundur traktor tangan. Pada traktor tangan yang diuji terdapat 6 variasi
kecepatan maju dan 2 variasi kecepatan mundur yang masing-inasing
kecepatan berguna untuk pekerjaan-pekerjaan tertentu.
(2) Tuas kopling master yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga dari mesin ke
gear box untuk selanjutnya diteruskan ke roda traktor tangan.
(3) Tuas kopling belok yang berfungsi untuk membelokkan axah traktor ke kiri
atau ke kanan, juga berfungsi untuk menghentikan traktor jika dilekan
keduanya sekaligus.
(4) Stang ke~nudi yang berfungsi sebagai bagian pengetldali jalannya traktor
tangan ole11 operator.
5. Roda
Disamping menggunakan roda ban untuk pengoperasian di lahan atau untuk
transportasi pada jalan umum, ada berbagai jenis roda bukan ban yang dapal
dipergunakan untuk berbagai jenis pengoperasian di lahan anlara lain : pipe
wheel, florrt ~vlreel, cage wl~eel, dan lain sebagainya. Cage wheel khusus
dipergunakan untuk lahan padi sawah karena mempunyai daya apung yang tiilggi
pada Iahan berlumpur.
Gambar 1. Komponen-komponen utan~atraktor tangan
Ada dua lnetode pengolallan tanah sawah yang menggunakan traktor tangan
uiltuk petakan yang luas (Sakai, 1998), yaitu : (a) metode pembajakan bolak-balik
dan (b) metode pembajakan melingkar kontinu (Gamnbar 2)
Garnbar 2. Metode pengolahan tailah sawah untuk petakan yang luas
Sedangkan untuk petakan yang kecil digunakan metode pembajakan kontinu
(Gan~bar3).
Gambar 3. Metode pengolahan tanah sawah untuk petakan yang sempit.
Pengukuran Gaya Dengan Prinsip Regangan (strai~zgages)
Pengukur regangan tahanan listrik (electrical resistance strain gage)
merupakan piranti yang paling banyak dipakai untuk pengukur regangan. Operasinya
berdasarkan pada prinsip bahwa tahanan listrik suatu konduktor berubah bila
mengalami deformasi mekanik. Biasanya pengantar listrik itu
disatukan dengan
spesimen dengan bantuan semen isolasi tanpa beban. Kemudian spesimen diberi
beban (gaya), yang menyebabkan terjadinya defonnasi pada spesimen maupun pada
unsur tahanan. Dengall adanya deformasi ini maka akan terjadi perubahan tahanan
listrik pada strain gages, yang kemudian aka11 menimbulkan beda potensial pada
rangkaian (Holman, 1984).
Hubungan antara gaya dan beda potensial aka11 diperoleh setelah dilakukan
kalibrasi.
Energi, Kerja, dan Tenaga
Beberapa pengertiau dasar yang sangat penting dalam penelitian pengukuran
tenaga (Fox, 19S1), adalah:
1. Energi yang dillyataka11 sebagai kapasitas uiltuk melakukan kerja. Satuail yang
biasa digu~lakanadalah kilo kalori (kkal) dan kilo joule (kj). Bentuk energi secara
umum terbagi dalam enam bentuk yaitu : energi mekanik, panas, cahaya, kimia,
listiik dan ~nuklir.Yang paling penting dalam penelitian ini adalah bei~tukyang
pertaiua yaitu euergi mekailik dan energi kimia.
2. Kerja yang didefiuisikail sebagai penggunaan gaya melalui jarak tertentu. Satuan
yang digunakan adalah kg-m. Secara ulllum dituliskan dalam bentuk persamaan
sebagai berikut:
W = F D ......................................................................... (1)
di tnana :
IV = kerja
F = gaya ( catatan, gaya harus konstan)
D
= adalah jarak
tempuh
3. Tenaga: Tenaga digunakall uiltuk me11jelaskan besamya kerja persatuall waktu,
dapat ditulis dalain persanlaan sebagai berikut:
P = kerja I walttu ............................................................. ...( 2)
atau
P = (FD) 1 r .................................................................... ( 3 )
Ergonomi
Ergonomi adalah suatu illnu terapan (applied science) yang bertujuan untuk
mencocokkan (to ittach) antara kebutuhan suatu produk, pekejaan, dan tempat kerja
dengan orang yang menggunakannya. Atau dengan kata lain, ergonomi adalah suatu
ilmu terapan yang mempelajari karakter manusia yang perlu dipertimbangkan dalam
perancangan dan penyusunan sesuatu (thing;) yang digunakan oleh manusia agar
manusia dan sesuatu dapat berinteraksi dengan efektif dan aman (Shanavas, 1987).
Ergonomi bertujuan untuk mengoptimumkan "man-machine-enviro12mentaI-system
"
melalui penyesuaian kondisi k e j a dengan sifat-sifat dan psikis manusia. Jadi dengan
ilmu ergonomi akan meningkatkan tidak hanya efisiensi dan produktifitas kerja tetapi
1,
i.(
juga meningkatkan keamanan, keselamatan, kesehatan, dan kenyamanan kerja.
Ergonomi atau yang sering juga dikenal dengan "human e~lgiiteering"
merupakan konsep pencocokan (to match) antara mesin dengan manusia,
perencanaan dan pengorganisasian k e j a agar sesuai dengan kebutuhan dan
kemampuan orang yang mengejakannya. Atau dengan kata lain, ergonomi adalah
suatu bidang ilmu yang mempelajari performance manusia, perilaku, dan training
dalam ~ttan-machine-system,perancangan dan pengembangan >,tan-machijze-system
dan sifat-sifat biologi yang berhubungan, serta pengkajian aspek medis. Dari sudut
pandang demikian, lzuinan science seperti anatomi, antropometri, fisiologi terapan dl1
seperti digambarkan pada Gambar 4, mempunyai kontribusi besar terhadap
pengembangan ergonomi (Callimacho, 1987).
Istilah ergonotni pertalna sekali diperkenalkan oleh psycologist K.F.H. Munel
pada tahun 1949. Kata ergonomi berasal dari bahasa latin "ergoit" yang berarti kerja
dan
" I I O I ~ I O S "yang
berarti aturan; jadi ergonomi secara harfiah berarti aturan k e j a
atau keterkaitan antara orang dengan lingkungan kerjanya.
Menurut Shanavas (1987), ergonomi adalah suatu ilmu terapan yang bertujuan
untuk mencocokkan (to n~atch)kebutuhan suatu produk, pekejaan, dan tempat k e j a
dengan orang yang menggunakannya. Tujuannya adalah mengoptimalkan mann~achilze-environnzeNtal-systenzmelalui penyesuaian kondisi k e j a dengan sifat fisik
dan psikis manusia. Melalui ilmu ergonomi, disamping meningkatkan efisiensi dan
produktivitas keja, juga menciptakan kondisi k e j a yang sehat, aman, dan nyanlan
dalan~lingkungan keja. Ergonomi melalukan ini melalui penelitian dan penerapan
infonnasi dari disiplin hurna~lscience
Lingkungan
ilmu kedokleran
Antropometri
Sosiologi
Faktor manusia dalam
keteknikan (ergonomi)
Toksikologi
Anatomi
industri
Gambar 4. Kontribusi hurna11science terhadap ergollomi
(Callimacho, 1987).
Fokus ergonomi adalah manusia dan kebutuhannya. Dalam ha1 ini yallg hams
dipertimhangkan adalah (a) objek, fasilitas, sistem dan lingkungan yang digunakan
manusia, (b) prosedur kerja dan aktivitas lain yang dilakukan, dan (c) objek, fasilitas,
dll, yang terlihat dan mempengamhi manusia dalam melaksanakan kerja.
Tujuan ergonomi adalah meningkatkan efisiensi kerja dan aktifitas-aktifitas lain
yang dilakukan manusia dan mempertahankan serta meningkatkan kesehatan,
keselamatan, kenyamanan dan kepuasan dalam proses kerja (Shanavas, 1987).
Pendekatan yang dilakukan adalah penerapan secara sistematik dari informasi
yang relevant mengenai kemampuan, sifat-sifat, perilah dan keinginan manusia.
Interaksi Manusia dengan Mesin
Semua mesin bekeja atas koordinasi manusia. dalam sistem man-~~zaclzi~zeenvironnzental, manusia memegang empat peranan dasar yaitu : (a) selaku sumber
tenaga (power sozirce), (b) selaku sensor (as sensor), (c) selaku pengendali (as
controller), dan (d) sebagai pengguna lingkungan kerja (Ullman, 1992).
Performansi suatu alat atau mesin, selain ditentukan ole11 alat (device) atau
r)
mesin (machine), juga ditentukan oleh orang yang mengendalikannya ( ~ p e ~ a t odan
lingkungan ternpat alat, mesin dan operator bekeja. Lingkungan kerja dapat bempa
lingkungan fisik maupun lingkungan sosial.
Zander (1972) menggambarkan karakteristik multi disiplin sisteln nzun-lusk
seperti ditampilkan pada Gambcr 5.
I'ERSEPSI
SELEKSI
I
I
................
UMPAN BALIK
Gambar 5. Sistem nia~z-task(Zander, 1972).
Suatu aliran informasi secara terus-menems diperoleh oleh operator dari mesin
dan lingkungan melalui panca indera atau sense (persepsi). Persepsi dilanjutkan
dengan pengujian di memori yang ditindaklanjuti dengan pengambilan keputusan dari
berbagai altematif yang menjadi arahan suatu pengoperasian tertentu (selectioii).
Output dari manusia adalah kerja otot (action) dan melalui aksi inilah dihasilka~l
performansi. Selama proses ini berlangsung, manusia secara terus-menerus
mengamati pengaruh aksi yang dilakukan dan akan mengambil keputusan dan
tindakan barn agar sistem mencapai tujuannya feedbackproces).
Ullman (1992) menggambarkan model sistem proses informansi (inforniatior~
processing systenz) seperti ditampilka~lpada Gambar 6.
Lingku~~gan
internal
Gambar 6. Proses pemecahan masalah oleh manusia (Ullman, 1992).
Proses infoxmasi berlangsung melalui interaksi dua lingkungan yaitu :
lingkungan internal (informasi disimpan dan diproses dalam otak manusia) dan
lingkungan ekstemal (dapat berupa apa saja yang digunakan manusia untuk
membantu menyelesaikan masalah).
Dewasa ini ergonomi merupakan bagian yang integral dari keselamatan dan
kesehatan di tempat kerja, dan juga untuk meningkatkan kondisi kerja. Penerapan
ergonomi dapat menghasilkan perbaikan k e j a dan menurunkan potensi kecelakaan
kerja dan menumnkan resiko penyakit serta peningkatan kondisi dasar pekejaan.
Oleh karena peranan ergonomi begitu besar dalam meningkatkan perbaikan
Iinkungan kerja, maka semestinya dalam proses perancangan suatu peralatall atau
mesin faktor manusia harus dipertimbangltan dengan certnat.
S e n ~ u amesin bekerja atas koordinasi manusia. Interaksi manusia dengan mesin
atau suatu produk terdiri atas enlpat tipe yaitu : (a) selaku sumber tenaga (power
source), (b) selaku sensor (as sensor), (c) selaku pengendali (as controller), dan (d)
as occopant of ivoi-k space. Keempat tipe interaksi tersebut merupakan aspek uta~na
ltajian ergouomi atau ku~narz ei~gir~eering.
Tanlpak dengan jelas bahwa faktor
ma~lusiasangat penting dalam perancangan suatu peralatan, karena faktor rllanusia
selalu berinteraksi dengan peralatan mulai dari tahap produksi olzailufacture),
pengoperasian, pemeliharaan, sampai perbaikan (Ullman, 1992).
Perhatian yang nlendalaln n~engenaifaktor manusia merupakan ha1 yang crusial
dalam n~enentukankualitas dan keselamatan. Suatu produk dikatakan berkualitas
tinggi jika produk tersebut "bekerja sebagaimana mestinya".
Suatu produk dikatakan bekerja sebagaimana mestinya jika produk tersebut
nyaman digunakan yang berarti kecocokan antara alat dan manusia dalarn work space
(aspek antropometri), mudah digunakan yang berarti dibutuhkan daya minimal untuk
menggunaltannya (aspek biomeka~~ik),
mudah dioperasikan dan ra~naliterliadap
pemakai (user fjieitdly). Disan~ping itu ha1 yang tak boleh terlupakan adalah
keselamatan dalam penggunaan. Suatu PI-oduk dikatakan berkualitas jika aman
digunakan.
Pada saat ini mesin-mesin pertanian telah banyak digunakan untuk membantu
proses produksi karena disamping tenaga k e j a di lapangan lnulai berkurang, dengan
menggunaltan mesin-mesin maka produktifitas dan efisiensi kerja petani dapat
ditingkatkan. Akan tetapi disamping dampak positif tersebut, pada saat yang
bersamaan dijumpai beberapa masalah baru seperti meningkatnya jumlah kecelakaan
kerja dan timbulnya gangguan kesehatan akibat getaran, kebisingan, polusi, dll.
Biomekanik
Gaya yang dikeluarkan anggota tubuh manusia berkaitan erat dengan data
antropometri. Biomekanik (mekanika tubuh manusia) mempelajari berbagai aspek
pergerakan fisik dan anggota tubuh. Jadi biomekanik adalah suatu bidang ergonomi
yang berhubungan dengan pengukuran dinamik anggota tubuh manusia, yang di
antaranya menyangkut selang gerak anggota tubuh, kecepatan gerak, kekuatan, dan
aspek anggota tubuh lainnya (Zander, 1972).
Setiap ruas anggota tubuh dapat bergerak sesuai dengan jenis persendiannya
dan besar selang gerak. Gerakan-gerakan tertentu anggota tubuh berkaitan dengan
besamya tenaga yang dikeluarkan.
Beberapa jenis gerak tubuh yaitu :
1. Fleksi siku (dengan tangan terbuka) terkuat pada sudut 90' (efek pengungkit).
2. Ekstensi siku (perentangan lengan terhadap siku) paling kuat jika dimulai dari
fleksi posisi penuh.
3. Rotasi (perputaran) tangan ke arah dalaln paling kuat jika dimulai dengan telapak
tangan berada dalam rotas; ke luar secara penuh (supinasi penuh).
4. Rotasi tangan ke arah luar paling kuat jika dimulai dengan telapak tangan berada
dalam keadaan rotasi ke dalanl secara penuh (pronasi penuh).
5. Pada pekerjaan mendorong dengan tangan sambil duduk, kekuatan terbesar
didapat pada keadaan siku bersudut 150' - 160' dan dengan pegangan tangan pada
jarak kira-kira 66 cm dari bidang sandaran pinggang.
6. Secara ungkitan, tenaga terbesar berada pada posisi duduk diperoleh jika
pegangan tangan berada pada ketinggian di antara bahu dan siku.
7. Sambil duduk, kekuatan terhadap pedal terbesar, didapat pada fleksi lutut dan
fleksi sendi kaki 120°, sikap istirahat terbesar diperoleh dengan fleksi lutut 105' 135'.
Pada Gambar 7 diperlihatkan rata-rata kekuatan anggota tubuh manusia pada
berbagai posisi.
(1)
DERAJAT
FLEKS1 'IKU
(derajat)
KEKUATAN TANGAN (Lb)
(3)
(4)
(5)
DORONG
ATAS
BAWAH
Ki
Ka Ki
Ka
Ki
Ka
(2)
TARIK
Ki
Ka
(6)
KE DALAM
Ka
Ki
(7)
KE LUAR
Ki
Ka
I SO
50
52
42
50
9
14
13
17
13
20
S
14
150
42
56
30
42
15
IS
IS
20
15
20
S
15
120
34
42
26
36
17
24
21
26
20
22
10
15
90
32
37
22
36
17
20
21
26
16
18
10
16
60
26
24
22
34
15
20
18
20
17
20
12
17
KEKUATAN TANGAN DAN JAR1 (Lb)
(8)
GENGGAMAN TANGAN
Ka
Ki
I
I
TERUS MENERUS
(10)
GENGGAMAN JAR1
(UJUNG)
(9)
GENGGAMAN JAR1
(TELAPAK)
I
8
I
S
Ki = Kiri ; K a = Kanan
Ganlbar 7. Rata-rata kekuatan anggota tubuh manusia untuk pekerjaan tertentu
(Woodson, 1992).
I
Pengukuran Beban Kerja Fisik
Pengukuran beban kerja fisik dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu dengan
memperhatikan parameter fisiologi sebagai berikut ( Zander, 1972):
I. Konsumsi Energi
Perubahan karbohidrat, lemak dan protein menjadi energi memerlukan
oksigen dengan demikian konsumsi oksigen dapat dijadikan parameter untuk
pengukuran beban kerja. Dengan mengekivalenkan antara kebutuhan energi dan
kebutuhan oksigen didapatkan hubungan yang nyata antara keduanya. Konsumsi
energi bersih perkegiatan dapat diukur dengan jalan menguranginya dengan energi
yang dibutuhkan untuk metabolisme basal.
2. Laju Ventilasi dan Frekuensi Pernafasan
Laju pernafasan akan seirama dengan laju denyut pax-paru 'penghisap
oksigen. Dengan mengetahui laju denyut dan frekuensi paru-paw dapat dihitung
besamya konsumsi oksigen dan akhirnya dapat dihitung tingkat beban kerjanya.
3. Denyut Jantung
Pengukuran beban kerja fisik dengan denyut jantung adalah cara yang
termudah untuk dilakukan sehingga cocok untuk pengukuran kegiatan di lapang
(Hayasi, Moriizumi dan Jin, 1997).
Denyut jantung mempunyai korelasi yang tinggi dengan penggunaan energi
(konsumsi oksigen). Tetapi denyut jantung tidak hanya dipengamhi oleh beban
kerja fisik, melainkan dipengaruhi juga ole11 bcban kerja mental. Karena ha1 inilah
maka banyak peneliti yang menganggap metode denyut jantung bukanlah metode
Untuk meilgkonversi denyut jantung meiijadi konsunisi oksigen dapat
digunakan persanlaali hasil penelitian Oki (1994) sebagai berikut :
Y = -1,4259 + 0,0207X+ 0,0202A ............................................ (4)
di maria :
Y = laju koilsumsi oksigen (liter/inenit)
X = denyut jantung (pulsa/~nenit)
A
= luas
penllukaan tubuh = W 0,444
$
0,663
* 88,83 *
(m2)
W= berat tubuh (kg)
H= tinggi badan (m)
Untuk mengliitung daya dipergunakan persainaan (Oki, 1994) :
P = 4,75
" 1'
................................................................
(5)
di inana :
P
=
energi yang dikeluarkan (kkallmenit)
4,75 = asu~nsinilai konversi pada R Q (perbandingan kadar C02 dan
O2 sisa pe~llafasan)0,76.
Y
= laju
konsumsi oltsigen (literlmenit).
4. Suliu Tubuh
Efisiensi penggunaan tenaga manusia untuk tenaga ~nekanisnlaksimuin
atlalali 20 %, sebagian besal- sisanya kelual- dalaln bentuk panas. Peningltalan
beban k a j a altan mcnaikkan suhu tubuh, oleh Itarena sifal ini malta suliu
~ L I ~ L I ~
dapat dijadikan sebagai indikator pengukuran beban kerja fisik. Pada pelterja yang
belterja pada suliu udara yang tinggi, peningkatan suhu tubuh tidak proporsional
dengan laju peningkatan konsumsi oksigen. Sifat ini dapat dijadikan indikasi
pengukuran hen/ st~.e.ss.
Berdasarkan pengujian dengan menggunakan parameter tersebut dibuat tabel
untuk menentukan tingkat kerja yang dilakukan (Tabel 2)
Tabel 2. Tingkat kerja fisik yang diukur yang diukur berdasarkan tingkat
penggunaan energinya (untuk pria dewasa sehat)
1 berat
Sumber: American Industrial Hygiene Association, dalam Sanders (1987)
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Penelitim ini dilakukan Jurusan Teknik Pertanian, Iilstitut Pertanian Bogor.
Peinbuatan sensor dan pengukuran gaya pada alat-alat kendali traktor (statis)
dilakukan di Laboratorium Alat dail Mesin Budidaya Pertanian. Peilgukuran
kebutuhan gaya dan tenaga dalain pengoperasian traktor tangan dilaksailakan di
sawah percobaan Jurusan Teknik Peltmian. Pe~~golahan
data, analisis kebutuhan
tenaga, analisis gerak dai~ tvaktu pengoperasian traktor tangail dilakukail di
Laboratoriuln Ergonomika dan Elektronika Pertanian. Penelitian berlangsung selama
lebih kurang enam bulan dari bulan September 2001 sanlpai dengan bulan Maret
2002.
Alat dan Bahan
Pada penelitian iili digunakan sebuah traktor tangail ((merek : Perkasa 700 GX,
tenaga 8,5 hp) untuk pengujian kebutuha11 gaya dan tenaga dalaim pengoperasiannya.
Spesifikasi teknis dari traktor tersebut disajikan dalam Lalnpiran 1. Implerne~lyang
digunakan dalalu pengujian pengolahan failall sawall adalah (1) bajak singkal, (2)
garu sisir, dai~(3) gelebek. Gainbar d m spesifikasi dari implemen-implemen tersebut
disajikan pada Lampiran 2, 3, dail4.
Instrumen-instrumen yang digunakan ddalam penelitia~iiiii adalah : (1) sensor
gaya tipe cincin oktagonal, (2) bridge box-, (3) strain anzplzfier, (4) multi~ileterdigital,
(5) c~aalogto rligital converter (ADC), (6) konlputer, (7) heartrate mo~zitor,(8) data
recorcler, (9) video can~era,(10) ti~ilballgallpegas, dati (I 1) stop ~)atch.
Bahan-balian yang digunakan untuk pe~ilbuata~isensor gaya tipe cincin
oktagonal adalah : (1) balok baja, (2) strain gages, ( 3 ) str-ail1 gages te1-17zinn1,datl (4)
perekat. Bahan untuk pereka~nandata adalah : (1) video cassette 8 nznz dan (2) kaset
tape recorder. Sedangkan bahan untuk pembuatan stang kemudi pengganti adalah besi
pipa 11, 1 iliclii dengall panjang 6 meter.
Persiapan Penelitian
Persiapan yang dilakukan a~itaralain : (I) pe~nbnatanstailg kenludi pengganti,
(2) pe~iibuatanplat berskala, (3) pembuatan dan kalibrasi sensor gaya tipe cinci~l
oktagonal, da11 (4) persiapa11 sawali percobaan.
Stang Kemudi Pengganti
Sebuah stang keniudi dengall bentuk khusus dibuat ulituk pengukuran gayagaya dalanl ii~enggerakkan stang ke~nudi mengunakan sensor yaya tipe cincin
oktagonal. Ukuratl dari statig kemudi pengganti tersebut sania dengan ulturan stang
Itemudi aslinya. Gaiiibar konstruksi stang kenludi da11 posisi pelllasailgan sensor
gayaliya disajikan pada Ga~ilbar8.
Gambar 8. Stang kemudi pengganti.
Plat Berskaia
Peinbuatan plat berskala bertujuail untuk lnemudahkal~dalam menganalisa
gerak kopling pada hasil rekaman di video. Plat berskala ini merupakan plat besi yang
diwarnai hitam dan putih sepanjang 23 crn dengah jarak antanvama 1 cm. Plat iili
dipasang di bagian kiri dan kanan stmg dekat dengan kopling belok (Gambar 9).
Gambar 9. Plat berskala.
Pembuatan dan Kalibrasi Sensor Gaya
Sebuah sensor gaya tipe cincin oktagonal dibuat untuk mengukur gaya yang
bekerja pada stang kemudi (dalam tiga arah). Badan sensor dibuat dari bahan besi
dengan panjang 120 mm, lebar 34 mm, dan tinggi 39 mm. Untuk mendeteksi
regangannya digunakan empat buall strain gages (Kyowa tipe KFG-I-1 20-CI 1 lN15C2). Konstruksi sensor, posisi penempatan straitz gages dan perangkaiannya
disajikan pada Lampiran 5.
Sensor tersebut kemudian dikalibrasi untuk mengetahui hubungan antara gaya
dan regangan yang terjadi pada sensor. Kalibrasi dilakukan pada dua arah gaya, yaitu
arah lateral (sumbu-X) dan arah normal (sumbu-2). Skema pengkalibrasian sensor
tersebut disajikan pada Lampiran 6 dan 7. Kalibrasi sensor gaya dilakukan dengan
me~uberiberbagai tingkat beban yaitu 1,25; 2,63; 4,58; 6,78; 9,06 dan 11,54 kg
secara tegak lurus pada sensor, lalu strain keluaran untuk setiap beban dicatat.
Pemasangan instrumen ukur untuk kalibrasi adalah strain gages, bridge box, handy
strain meter (Kyowa, UCAM- 1A). Nilai strain dibaca pada handy strain meter.
Kemudian dilakukan kalibrasi terhadap strain ainplz$er untuk mendapatkan
hubungan antara strain (sumbu-X) dan tegangan (sumbu-Y). Pemasangan instrumen
ukur untuk kalibrasi adalah straiiz gages, bridge box, straiiz anzplzfier (Kyowa, DPM60 3 A), dan multimeter digital.
Penyiapan Iahan
Untuk pengukuran kebutuhan energi pengoperasian traktor tangan dalam
pengolahan tanah disiapkan sebidang sawah berukuran panjang 28 m dan lebar 23 m.
Sawah tersebut dibagi menjadi empat petak percobaan masing-masing berukuran
panjang 14 m dan lebar 11,5 m. Dua petak untuk pengukuran gaya arah depanbelakang dan kanan-kiri, dua petak lagi untuk pengukuran arah depan-belakang dan
atas-bawah (Gambar 10).
23 n
Gambar 10. Penyiapan lahan
Sedangkan metode pembajakan yang digunakan pada penelitian ini adalah
metode pembajakan melingkar kontinu (Gambar 11).
Gambar 11. Metode pembajakan melingkar kontinu.
Pengukuran Gaya pada Aiat-alat Kendali Traktor
Pengukuran gaya dilakukan pada saat traktor tangan dalam keadaan berhenti
(statis). Alat-alat kendali traktor tangan yang diukur kebutuhan ggaa untuk
~nenggerakkannyaadalah : tuas pengubah kecepatan, tuas kopling master dan tuas
kopling belok. Pengukuran gaya dilakukan dengan timbangan pegas (Lampiran 8)
dan dengan pengulangan linla kali.
Mekanislne pengukuran gaya-gaya tersebut masing-masing dapal dilihat pada
Ga~nbar12, 13, dan 14.
Gambar 12. Pengukuran gaya pada tuas pengubah kecepatan.
Gambar 13. Pengukuran gaya pada tuas kopling master.
Gainbar 14. Pengukuran gaya pada tuas kopling belok.
Pengukuran Gaya dan Energi serta Studi Gerak dan Waktu dalam
Pengoperasian Traktor Tangan
Pengukuran gaya untuk mengendalikan stang kemudi dilakukan pada saat
traktor tangan dalam keadaan beroperasi mengolah tanah. Pengukuran gaya dilakukan
dengan sensor gaya tipe cincin oktagonal yang dipasang pada stang kemudi pengganti
(Gambar 15). Pengukuran gaya pada stang kemudi ini dilakukan pada arah
atas(+)ibawah(-), depan(+)/belakang(-) dan kanan(+)/kiri(-).
Pengukuran gaya
terhadap stang kemudi ini dilakukan pada tiga macam kegiatan pengolah tanah
menggunakan (a) bajak singkal, (b) gam sisir, dan (c) gelebek.
Pengukuran kebutuhan energi pengoperasian traktor tangan dilakukan dengan
mengukur denyut jantung operator menggunakan heartrate monitor. Pengukuran
denyut jantung operator tersebut meliputi empat kondisi (kegiatan) yaitu : (1) pada
saat membajak, (2) pada saat menggaru, (3) pada saat 'menggelebek', dan (4) pada
saat jalan di sawah.
Analisis beban kerja dilakukan dengan menggunakan batasan penggunaan
energi untuk orang Indonesia yang dikeinukakan oleh Jumadias dan Sunawang
(1970). Penggunaan energi selama 8 jam kerja untuk kerja ringan adalah 750 kkal
(1,6 kkallmenit), untuk kerja sedang adalah I100 kkal (2,3 kkallmenit) dan untuk
kerja berat adalah 2200 kkal(4,6 kkallmenit).
Selama pengoperasian traktor tangan, semua gerakan operator direkam
rnenggunakan video kamera dan dicatat dalaln tiri~eslucly sheet.
Konrcrsi Dnri D.lla Analog kc Data Dizital
Gambal- 15. Bagan skematik pengukuran gaya untult mengendalikan
stang Icemudi.
Analisis Data
1. Data gaya-gaya alat kendali pada pengukuran statis yaitu kopling belok, kopling
master dan tuas pengubah kecepatan dibandiugkan dengan data sekunder rata-rata
kekuatan ta~lganmanusia.
2. Dari data pengukuran denyut jantung untuk kegiatan membajak, menggaru, dan
'menggelebek' yang diperoleh, selanjutnya dikurangi dengan data denyut jantung
operator pada saat berjalan. Selisihnya adalah denyut jantung operator untuk
menggerakkan alat kendali traktor tangan. Untuk mengkonversi data denyut
jantung menjadi energi digunakan persamaan (4) d m (5).
3. Dari hasil rekaman video kamera dan data gerakan operator dianalisis pola gerak
dan efisiensi waktu operator pada saat bekerja
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengukuran Dasar
Hasil Kalibrasi Sensor Gaya
Data hasil kalibrasi sensor gaya tipe cincin oktagonal disajikan pada Lampiran
9 dan 10. Dari kalibrasi diperoleh hubungan regangan dengan gaya arah sumbu-X dan
arah sumbu-Z masing-masing sebagai benkut.
F,= 3,22638- 0,671 .................................................................. (6)
Fz = 3,45938- 9,1884 ..............................................................
(7)
dalam ha1 ini : F, adalah gaya arah sumbu-X (N), F, adalah gaya arah sumbu-Z (N),
E
adalah regangan pada sensor (VE). Regresi linier dari hasil kalibrasi untuk arah
sumbu-X memiliki nilai R'
=
0,9992 dan untuk arah sumbu-Z melniliki nilai RZ =
0,9974.
Data hasil kalibrasi strain anzplIfierdisajikan pada Lampiran 11, dan persamaan
yang diperoleh dari hasil kalibrasi strai~zanzpl13er adalah :
E =
193,09V - 2,2929 ............................................
PADA PENGOPERASIAN TRAKTOR TANGAN
OLEH :
MUHAMMAD DHAFIR
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ANALISIS BIOMEKANIK, STUD1 GERAK DAN WAKTU
PADA PENGOPERASIAN TRAKTOR TANGAN
MUHAMMAD DHAFIR
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
MUHAMMAD DHAFIR. Analisis Biomekanik, Studi Gerak Dan Waktu Pada
Pengoperasian Traktor Tangan. Dibimbing oleh SAM HERODIAN dan WAWAN
HERMAWAN.
Penggunaan traktor tangan di Indonesia sudah cukup meluas, namun penelitian
dari segi ergonominya masih belum banyak dilakukan, temtama mengenai
kenyamanan k e j a pada waktu operator mengoperasikannya. Faktor biomekanik dan
studi gerak dan waktu merupakan faktor penting yang h a s dipertimbangkan dalam
mengoperasikan suatu traktor tangan. Penelitian ini mencoba untuk menganalisis
faktor-faktor tersebut terhadap traktor tangan Perkasa 700 GX dengan mengukur
besamya gaya-gaya alat kendali traktor tangan tersebut, besamya kebutuhan energi,
dan studi gerak dan waktu operator pada saat mengoperasikannya.
Dari hasil penelitian telah diperoleh bahwa untuk mengoperasikan traktor
tangan Perkasa 700 GX di lahan sawah termasuk dalam kategori beban k e j a berat.
Hal ini disebabkan oleh besamya gaya-gaya yang diperlukan oleh operator untuk
n~enggerakkanalat-alat kendali traktor tangan tersebut.
Dari studi gerak telah diperoleh bahwa pada saat membajak lurus pola gerak
operator sudah serasi dengan gerakan traktor, sedangkan pada saat membelok ha1
tersebut tidak tejadi. Dan pada studi waktu, efisiensi waktu yang tinggi saat bekerja
telah tercapai.
Judul Tesis
: Analisis Biomekanik, Studi Gerak dan Waktu pada
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
Pengoperasian Traktor Tangan
: Muhammad Dhafir
: 99306
: Ilmu Keteknikan Pertanian (TEP)
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
&
Dr. Ir. Jdawan Hermawan. MS.
/
Anggota
r. Ir. Sam erodian MS.
Mengetahui,
Tanggal Lulus : 3 September 2002
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Banda Aceh Propinsi NAD pada tanggal 30 Maret 1972
dari ayah bernama Drs. H. Abd. Fattah dan Ibu Mulyani sebagai anak kedua dari lima
bersaudara.
Penulis menempuh pendidikan dasar di SDN Teladan Lamnyong Banda Aceh
dan lulus pada tahun 1985. Kemudian menemskan ke SMPN Darussalam Banda
Aceh dan lulus pada tahun 1988. Selanjutnya meneruskan ke SMAN 3 Banda Aceh
dan lulus pada tahun 1991. Setelah lulus SMA, melanjutkan pendidikan tinggi di
Fakultas Teknik Jumsan Mesin Universitas Syiah Kuala Banda Aceh dan lulus tahun
1998. Pada tahun 1999 sampai sekarang menjadi staf pengajar pada Fakultas Teknik
Jurusan Mesin Universitas Abulyatama Banda Aceh. Pada tahun 1999 penulis
melanjutkan studi pada Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
PRAKATA
Syukur Alhan~dulillah,segala puji bagi Allah Tuhan semesta alam karena atas
berkat rahmat dan kamnia-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul :
Analisis Biomekanik, Studi Gerak Dan Waktu Pada Pengoperasian Traktor
Tangan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan
yang setinggi-tingginya kepada Bapak Dr. Ir. Sam Herodian, MS. dan Bapak Dr. Ir.
Wawan Hermawan, MS., masing-masing sebagai ketua dan anggota komisi
pembimbing yang telah men~berikan saran, arahan, dan fasilitas mulai dari
perenGanaan hingga selesainya penulisan tesis ini.
Ucapan terima kasih dan penghargaan penulis sampaikan juga kepada Bapak
Dr. Ir. Desrial, M.Eng., yang telah bersedia menjadi dosen penguji luar komisi.
Penghargaan dan terima kasih disampaikan pula kepada :
1. Tim Manajemen Program Doktor (TMPD) Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
atas pemberian kesempatan belajar pada Progran~Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor serta bantuan biaya pendidikan.
2. Direktur Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dan segenap staf Pengajar
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian yang telah membekali ilmu yang dapat
dikembangkan dan digunakan selelah kembali bekerja di tempat asal.
3. Rektor dan Pernbantu Rektor Univertas Abulyatama, serta Dekan Faltultas Teknik
Univertas Abulyatama, beserta seluruh staf dan ka~yawanatas segala bantuan dan
dukungannya.
4. Bapak Abbas Mustafa dan Bapak Wana yang telah banyak me~nberikanbantua~l
teltnis dala~npembuatan alat percobaan dan dalan~pengujian alat.
5. Rekan-rekan di Program Studi Illnu Keteknikan Pertanian terutalna Ir. Siti
Suharyatun, MSi. , Ir. Lisyanto, MSi., Ir. Darma, MSi., Drs. Fuad Nasir, MSi., Ir.
Le~nlySaulina, MSi., Ir. Joko Pitoyo, Ir. Ranayanti Bulan, Ir. Mustafril dan Ir.
Suhatmono, MSi.
6. Kakanda Dr. Agussabti, MSi. dan Miftachhuddin, SE yang telah banyak
niemberikan bantua11non teknis.
7. Kedua orang tua dan saudara-saudaraku serta selurull keluarga atas segala
bantuan dan do'a selama studi.
8. Senlua pihak yang telah banyak membantu baik ~naterialmaupun spiritual Ilingga
penelitian dan pe~~ulisan
ini dapat diselesaikan.
Penulis sangat ~nenyadari bahwa tulisan ini masih banyak terdapat
lcekurangan, nanlun diharapkan bahwa tulisan ini ada n ~ a ~ l f a a t ~bagi
~ y a yang
berkepentingan, terutama bagi penulis.
Muhammad Dliafir
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ..............................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xii
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
Latar Belakang ........................................................................................... 1
..
Tujuan Penel~tlan ....................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA ............................
Traktor Tangan .................................
Koilstruksi dan Penggunaan Traktor Tangan .......................................... 7
Pengukuran Gaya Dengall Prinsip Regangan (strail1gages) ...................... 10
Energi. Kej a dau Tenaga ........................................................................... 11
Ergouolni ....................................................................................................12
Interaksi Manusia dengan Mesin
14
Biolnekauik .................................................................................................
18
. . .
Pengukuran Beban Kerja F I S I ~
21
METODE PENELITIAN ....................................................................................
Teinpat dan Waktu ......................................................................................
Alat dan Bahan ...........................................
..
Persial~anPeneht~ail....................................................................................
Staug Kemudi Pengganti ....................................................................
Plat Berskala .....................................................................................
Peislbuata~ldan Kalibrasi Sensor Gaya
Penyiapau Lahan ..........................
Pengukurau Gaya pada Alat-alat Kendali Traktor ....................................
Peugukura~lGaya dan Energi serta Studi Gerak dau Waktu
dalam Pengoperasian Traktor Tangan ........................................................
. .
Ailalisls Data ............................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengukuran Dasar
Hasil Kalil-rrasi Seusor Gaya ........................................................
Data Dasar Operator ..........................................................................
Gaya-gaya Alat I(enda1i Traktor Taugan .................................................
Gaya-gaya pada Kopling
Tuas Pengubah Kecepatan
Gaya-gaya pada Stang Keuludi ..........................................................
34
35
35
35
36
Beban Kerja ...............................................................................................
Beban K e j a Kegiatan Membajak ....................................................
Beban Kerja Kegiatan Menggam .....................................................
Beban Kerja Kegiatan 'Menggelebek' ..............................................
Studi Gerak dan Waktu ...............................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................
Kesimpulan .................................................................................................
Saran ...........................................................................................................
LAMPIRAN ........................................................................................................ 53
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Jumlah traktor tangan yang ada di beberapa negara RNAM tahun 1990 ..... 6
2 . Tingkat keja fisik yang diukur yang diukur berdasarkan tingkat
penggunaan energinya (untuk pria dewasa sehat) ..........................................
23
3. Data dasar operator ........................................................................................
35
4. Gaya-gaya pada pengukuran statis ...........................................................
36
5. Besamya gaya rata-rata operator pada stang kemudi untuk
masing-masing kegiatan ...........................................................................
40
6. Beban keja rata-rata untuk masing-masing kegiatan ....................................
46
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Ko111pone11-komponeiluta111a traktor tangan ..................................................
9
2 . Metode pengolahail tanah sawall untuk petakan yang luas ............................ 9
3 . Metode pengolahan tanah sawah untuk petakan yai~gseinpit ....................... 10
4 . Kontribusi 11urnansciertce terhadap ergonomi .............................................
13
5 . Sistem nzarz-task ............................................................................................. 15
6 . Proses pemecahan masalah ole11 inanusia .................................................... 16
7 . Rata-rata kekuatan anggota tubuh lnanusia untuk pekerjaan tertentu ............ 20
8 . Stai~gkemudi penggai~ti................................................................................
26
9 . Plat berskala ................................................................................................... 27
10. Penyiapan lallan ...........................................................................................
28
11. Metode pembajakan melingkar kontinu
29
12. Pengukuran gaya pada tuas peilgubah kecepatan ........................................
30
13. Pengukurai~gaya pada tuas kopling inaster ..............................................
30
14. Pengukurail gaya pada tuas kopliilg belok
30
15 . Bagan skeinatik pengukuran gaya unluk tneilgei~dalikanstang kemudi ....... 32
16. Pemasangan sensor cinciil oktagonal pada slang kelnudi ...........................
37
17. Pe~nbajakailtanah di lahan sawah
37
18. Rata-rata gaya operator pada stailg kenludi saat nleinbajak ........................ 39
19. Rata-rata gaya operator pada slang kelnudi saat menggaru .......................... 39
20. Rata-rata gaya operator pada stang kemudi saat 'menggelebek' ...................
21. Kebutuhan energi operator pada kegiatan membajak ....................................
22. Kebutuhan energi operator membajak dari detik ke 630 sampai 788 ............
23 . Kebutuhan energi operator pada kegiatan menggaru .....................................
24. Kebutuhan energi operator menggaru dari detik ke 115 sampai 355 ............
25 . Kebutuhan energi operator pada kegiatan 'menggelebek' .............................
26. Kebutuhan energi operator 'menggelebek' dari detik ke 45 sampai 245 ........
27. Gerakan operator saat membajak lurus ..........................................................
28. Gerakan operator saat membelok ...................................................................
DAFTAR LAMPIRAN
Halama11
1. Spesifikasi traktor tangan Perkasa 700 GX .................................................... 54
2 . Spesifikasi bajak singkal ................................................................................
..
55
3. Spesifikasi garu slslr ......................................................................................
55
4 . Spesifikasi gelebek .........................................................................................
55
5 . Pemasangan strain gages pada sensor cincin oktagonal ................................ 56
6 . Skema pengkalibrasian sensor arah X ............................................................
57
7. Skema pengkalibrasian sensor arah Z .............................................................
57
8. Timbangan pegas ...........................................................................................
58
9 . Data hasil kalibrasi sensor gaya arah X ......................................................... 59
10. Data hasil kalibrasi sensor gaya arah Z ........................................................ 60
11. Data hasil kalibrasi strain an~plifier................................................................ 60
12. Hubungan antara gaya dan regangan arah X pada kalibrasi sensor gaya ...... 61
13. Hubungan antara gaya dan regangan arah Z pada kalibrasi sensor gaya ....... 61
14. Hubungan antara regangan dan tegangan pada kalibrasi strain anzplzfier ..... 62
15. Data hasil pengukuran gaya-gaya operator pada stang kemudi saat
membajak .......................................................................................................63
16. Data hasil pengukuran gaya-gaya operator pada stang kemudi saal
menggaru ...................................................................................................... 66
17. Data hasil pengukuran gaya-gaya operator pada stang kemudi saat
'menggelebek' ................................................................................................69
18. Data denyut jantung operator pada pekejaan membajak rnenggaru.
dan 'menggelebek' ......................................................................................... 72
19. Time studi sheet pada saat membajak ............................................................
73
20. Time studi sheet pada saat menggaru ..........................................................
76
21. Time studi sheet pada saat 'menggelebek' .....................................................
78
PENDAHULUAN
Latar Belakang
De~lganmakin menyusutnya temak penggarap sawah dan pindahnya tenaga
lcerja dari desa ke kota ataupun ke pusat-pusat industri maka mekanisasi pertanian
pada uillumnya d a l khususnya mekanisasi dalain pengolahan twah berkembang
dengan baik. Di sanping itu dengan ditemukannya bibit unggul (telutanla padi)
dengan waktu tumbuh yang relatif pendek, maka petani berusaha memperpendek
walctu-waktu kel-ja laimlya dengan cara mekanisasi. Sasaran utama adalah
nlenlperpendek waktu pengolahan tanah di sa~~lping
waktu lainnya. Salah satunya
adalah dengan menggunakan traktor tangan sebagai sumber tenaga pengolah tanah.
Penggunaal traktor tangan di Indonesia sudah cukup meluas, namun penelitian
dari segi ergonominya masih belum banyak dilakukan, terutama mengenai
kenyamanan kerja pada waktu operator mengoperasikalmya. Traktor tangan dinilai
sesuai dengan kondisi pertanian di Indonesia yang umulllnya mempuliyai petak-petak
lahan yang relatif kecil. Selain itu dari segi ekonomi, harga traktor tai~ganrelatif lebih
mural1 dibandingkan dengall jenis-jenis traktor yang lain seperti traktor roda empat
dan tralctor roda rantai.
Sebagiail besar alat dan mesin yang digunalcan dalam bidang pertanian
dirancang dan dibual berdasarkan ukuran fisik pekerja Eropa dan Anlerika yang
~llerupakannegara produsen mesin-mesin perlailiaan modern. Pada kenyataannya,
mesin-mesin pertanian m'odem tersebut, tidak hanya dipergunakall oleh pekerja-
pekerja Eropa dan Amerika, tetapi juga digunaka~ldalam pertanian di negara-negara
lain, telnlasuk pertanian Indonesia.
Pada kondisi te~fentu penggunaall mesin-mesin impor yaug dirancang da11
dibuat berdasarkan ukuran fisik pekerja Eropa dan Amerika sering lnellilnbulkan
kesulitan bagi pekerja lokal saat pelaksanaan kerja bempa mellumnuya unjuk kerja
mesin, kelelahan pada operator yang memuugkinkan terjadi kecelakaan kerja. Untuk
menghindari kondisi tersebut, Hu~nalzElzgineerilzg atau Ergo~zonzicperlu diterapkan.
Ergonomika merupakan bidang ilmu yang meninjau manusia dari aspek
keteknikan dan sistem dalam hubungalnlya dengan fasilitas dan lingkungan tempat
kerja. Agar petani dapat bekerja dengan baik setelah menggarap laha~lnyamaka pada
saat bekerja dengan traktor diusahakan tidak terlalu banyak pemborosan energi akibat
dari kurang nyamannya pengoperasiaan. Untuk itu traktor tangan perlu diraucallg
supaya lebih sesuai dengan kondisi fisik operator Indonesia serta hal-ha1 yang
~neni~nbulkall
kelelahan dapat dikurangi.
Untuk mencapai efisiensi dan produktivitas kerja yang maksimal, maka
antropometri dan biomeka~likdalam keadaan statis lnaupun dinamis saat bekerja
perlu disesuaikan dengall pekerja lokal. Hal ini tidak saja berguna pada saat
pe~lgoperasiaanmesin, tetapi juga untuk desain alat dan mesin yang aka11 diprodttksi
di Indonesia. Di samping itu lingkungau yang dapat mengakibatkan beban kerja atau
segi tata letak perlengkapan serta ukuran ruang uutuk kenyamanan, keamanan,
kesehtan dau efisiensi kerja, memiliki banyak faktor menarik untuk diteliti
(Rahayulita, 1997).
Studi gerak dan waktu merupakan aspek yang penting di bidang ergonomika,
baik berdiri sendiri maupun sebagai penunjang penelitian yang lain. Fungsi utama
dari studi ini adalah untuk efisiensi gerak dan waktu agar tercapai produktivitas yang
seoptimal mungkin.
Pada studi gerak diperhatikan secara keseluruhan sistem mulai dari input
sarnpai output, sedangkan pada studi gerak dipelajari segala gerak-gerik operator saat
bekerja. Prinsip-prinsip dalam studi gerak mencakup prinsip ekonorni, sesuai dengan
aspek antropometri dan sesuai dengan alat.
Melalui studi ini, akan dieleminir gerak yang tidak perlu, menggabungkan
kegiatan yang mungkin, mengatur kembali susunan yang ada dan penyederhanaan
sehingga efisiensi perbaikan k e j a tercapai (Mc. Comic, 1970).
Tujuan
Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan :
1. Menganalisis besarnya gaya-gaya dinamik alat-alat kendali traktor tangan pada
saat bekerja di lapangan.
2. Menganalisis studi gerak dan waktu operator pada pengoperasian traktor tangan
di lapangan.
TINJAUAN PUSTAKA
Traktor Tangan
Traktor tangan (hand tractor) atau lazim juga dikenal dengan traktor roda dua
(two-wheel tractors) beserta implemennya merupakan salah satu jenis mesin
pertanian yang telah dikenal dan digunakan secara luas oleh para petani. Alasan
digunakamya traktor secara luas adalah karena harganya terjangkau dan
pengoperasiannya mudah. Oleh karena itu, para petani terutama petani yang
kebanyakan memiliki lahan kecil telah banyak beralih dari tenaga temak ke traktor
tangan. Penggunaan traktor tangan dapat untuk melakukan berbagai macam pekerjaan
di lapangan, tergantung kepentingan dan implemen yang digunakan. Walaupun pada
umumnya produktivitas traktor tangan lebih rendah dari traktor roda empat,
kemampuannya jauh melebihi tenaga temak sehingga dapat menghemat waktu tenaga
dan biaya. Penggunaan traktor tangan terutama sangat bermanfaat bagi para petani
dengan luas lahan 2 - 3 ha atau kurang (Sakai, 1998).
Penggunaan. traktor tangan secara luas oleh para petani tentunya mendukung
pertanian nasional dan juga memberikan andil besar tidak hanya terhadap
peningkatan industri manufaktur mesin-mesin pertanian, dalam ha1 ini industri yang
memproduksi traktor tangan, natnun juga dapat mentransfonnasikan corak pertanian
yang bersifat sub-sisten ke pertanian komersial.
Traktor tangan dikenal dengan berbagai nama yaitu : hand tractor, two-wheel
tractor,, single axle tractor, garden tractor, walking tractor, pedestrian controlled
tracto,; dl]. Traktor jenis ini dapat melakukan berbagai macam kerja, tergantung
kebutuhan dan implemen yang disambungkan ke traktor, namun terutama digunakan
untuk mengolah tanah. Alat pengolah tanah atau bajak digandengkan atau dipasang
pada bagian belakang traktor pada bagian yang disebut implemen. Traktor tangan
dengan pengolah tanah rotari mempunyai efisiensi yang tinggi karena pemotongan
dan pembalikan tanah dapat dikejakan pada waktu yang bersamaan (Sakai, 1998).
Ditinjau dan segi implemennya, traktor tangan dapat dibagi menjadi dua tipe
yaitu : (a) tipe untuk lahan kering (upland field) dan (b) tipe untuk lahan sawah
(paddy field). Namun perlu ditambahkan bahwa sebagian besar traktor tangan
dipemntukkan bagi lahan persawahan. Sedangkan berdasarkan ukuran mesin yang
digunakan, traktor tangan dapat diklasifikasikan menjadi :
a. ~ i t i i - t i f ftype
e ~ (2-3 PS
=
1,5 - 2,2 kW) yang merupakan jenis traktor tangan
terkecil. Jenis ini disebut juga motor tiller atau wheel less cultivalor dan
digunakan hanya untuk hobi dan tidak untuk kegiatan pertanian profesional
karena getarannya terlalu tinggi.
b. Traction type (4-6 PS
=
2,9
-
4,4 kW) yang digunakan untuk membajak dan
transportasi dengan trailer. Jenis ini dapat digunakan untuk niulti purpose dengan
penyesuaian attachr,ient. Semua pekejaan yang sebelumnya dilakukan dengan
tenaga ternak dapat dilakukan dengan menggunakan jenis ini.
c. Dual ilye (5-7 PS
=
3,7
-
5,2 kW) yang inerupakan ukuran internlediat antara
traclion type dengan drive type. Peinbajakan dun tiarrow rotary tillage dapat
dilakukan dengan tipe ini. Kemanlpuan pembajakan tipe ini lebih rendah dari
drive type, naillun kemanlpuan n~ulti-purposenyalebih baik.
d. Drii~e type (7
-
14 PS = 5,2 - 10,3 kW) yang lnengolah tanah dengan
menyalurkan tenaga mesin (er~gitiepolverjsecara mekanik ke alat pengolah tanah
yang dipasang di belakang ke dua roda traktor. Tipe ini diperuntukkan khusus
untuk mengolah tanah.
e. Thai type (8 - 12 PS = 5,9 - 8,s kW) yang dikembangkan secara lokal di Thailand
dan
mempunyai struktur sederhana dengan menggunakan
mesin
diesel
berpendingin air. Jenis ini kuat untuk membajak dan menarik trailer, tetapi
kemampuannya untuk multiguna rendah karena terialu berat (Sakai, 1998).
Pada tahun 1990, jumlah traktor tangan yang terdapat di beberapa negara
RNAM (Sakai, 1998) ditampilkan pada Tabel 1
Tabel 1. Jumlah traktor tangan yang ada di beberapa negara RNAM tahun 1990
(Sakai, 1998)
JUMLAH TRAKTOR TANGAN
NEGARA
I
10.000 unit
Bangladesh
I
India
Indonesia
90.000 unit
I
I
I
16.804 unit
65.000 unit
Iran
I
1.000 unit
Nepal
1
Pakistan
4.800 unit
I
China
6.533.600 unit
I
Philipina
32.226 unit
Korea Selatan
739.098 unit
Srilanka
24.000 unit
Thailand
528.753 unit
Jepang
2.1S5.000 unit
1
1
Jumlah traktor tangan yang ada di Indollesia sampai tahun 1997 adalah 74.893
unit. Padahal kebutuhan traktor tangan secara nasional dengan luas lahan sawah yang
dikerjakan 8.490.042 ha adalah sekitar 531.538 unit. Ini berarti kebutuhan traktor
tangan masill kurang sekitar 456.645 unit (Sugondo, 1999). Hal ini merupakan
peluang dan tantangan bagi industri manufaktur, khususnya industri traktor tangan
untuk lebih berperan aktif dalall~nleningkatkan kemampuan produksi sehingga
kekurangan yang ada dapat terpenuhi.
Refonnasi di bidang pertanian di negara-negara Eropa dan Amerika didukung
dengan penggunaan traktor roda empat dan ada kecenderunga~lpada kedua region
tersebut bahwa traktor tangan hanya digunakan sebagai hobi. Sedangkan di banyak
llegara Asia, traktor tangan inulai digunakan pada tahun 1960-all dan junllah
pelnakainya terus meningkat sampai saat ini (Sakai, 1998).
Konstruksi dan Penggunaan Traktor Tangan
Menurut Sakai (1998), traktor tangan terdiri dari komponen-komponen utalna
sebagai berikut (Gambar 1) :
1. Motor
Tralctor tangan tipe tarik biasanya nler~ggunakanmotor bakar bensin belpendingin
udara sebagai sumber tenaganya, sedangkan traktor tangan tipe penggerak dan
tipe kombinasi menggunakan motor bakar Diesel berpendingin air.
2. Dudukan motor dengan titik gandeng
U~nunnlyadudukan motor dibaut kencang dengall ruluah gigi dan selun~lulya
didukung oleh standar depan tipe lipat yang ditempatkan di ujung depail dudukan
motor.
3. Rumah gigi transmisi termasuk kopling master dan titik gandeng belakang
4. Alat-alat kendali traktor tangan yang terdiri dari
(1) Tuas pengubah kecepatan yang berhngsi untuk mengatur kecepatan maju dan
lnundur traktor tangan. Pada traktor tangan yang diuji terdapat 6 variasi
kecepatan maju dan 2 variasi kecepatan mundur yang masing-inasing
kecepatan berguna untuk pekerjaan-pekerjaan tertentu.
(2) Tuas kopling master yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga dari mesin ke
gear box untuk selanjutnya diteruskan ke roda traktor tangan.
(3) Tuas kopling belok yang berfungsi untuk membelokkan axah traktor ke kiri
atau ke kanan, juga berfungsi untuk menghentikan traktor jika dilekan
keduanya sekaligus.
(4) Stang ke~nudi yang berfungsi sebagai bagian pengetldali jalannya traktor
tangan ole11 operator.
5. Roda
Disamping menggunakan roda ban untuk pengoperasian di lahan atau untuk
transportasi pada jalan umum, ada berbagai jenis roda bukan ban yang dapal
dipergunakan untuk berbagai jenis pengoperasian di lahan anlara lain : pipe
wheel, florrt ~vlreel, cage wl~eel, dan lain sebagainya. Cage wheel khusus
dipergunakan untuk lahan padi sawah karena mempunyai daya apung yang tiilggi
pada Iahan berlumpur.
Gambar 1. Komponen-komponen utan~atraktor tangan
Ada dua lnetode pengolallan tanah sawah yang menggunakan traktor tangan
uiltuk petakan yang luas (Sakai, 1998), yaitu : (a) metode pembajakan bolak-balik
dan (b) metode pembajakan melingkar kontinu (Gamnbar 2)
Garnbar 2. Metode pengolahan tailah sawah untuk petakan yang luas
Sedangkan untuk petakan yang kecil digunakan metode pembajakan kontinu
(Gan~bar3).
Gambar 3. Metode pengolahan tanah sawah untuk petakan yang sempit.
Pengukuran Gaya Dengan Prinsip Regangan (strai~zgages)
Pengukur regangan tahanan listrik (electrical resistance strain gage)
merupakan piranti yang paling banyak dipakai untuk pengukur regangan. Operasinya
berdasarkan pada prinsip bahwa tahanan listrik suatu konduktor berubah bila
mengalami deformasi mekanik. Biasanya pengantar listrik itu
disatukan dengan
spesimen dengan bantuan semen isolasi tanpa beban. Kemudian spesimen diberi
beban (gaya), yang menyebabkan terjadinya defonnasi pada spesimen maupun pada
unsur tahanan. Dengall adanya deformasi ini maka akan terjadi perubahan tahanan
listrik pada strain gages, yang kemudian aka11 menimbulkan beda potensial pada
rangkaian (Holman, 1984).
Hubungan antara gaya dan beda potensial aka11 diperoleh setelah dilakukan
kalibrasi.
Energi, Kerja, dan Tenaga
Beberapa pengertiau dasar yang sangat penting dalam penelitian pengukuran
tenaga (Fox, 19S1), adalah:
1. Energi yang dillyataka11 sebagai kapasitas uiltuk melakukan kerja. Satuail yang
biasa digu~lakanadalah kilo kalori (kkal) dan kilo joule (kj). Bentuk energi secara
umum terbagi dalam enam bentuk yaitu : energi mekanik, panas, cahaya, kimia,
listiik dan ~nuklir.Yang paling penting dalam penelitian ini adalah bei~tukyang
pertaiua yaitu euergi mekailik dan energi kimia.
2. Kerja yang didefiuisikail sebagai penggunaan gaya melalui jarak tertentu. Satuan
yang digunakan adalah kg-m. Secara ulllum dituliskan dalam bentuk persamaan
sebagai berikut:
W = F D ......................................................................... (1)
di tnana :
IV = kerja
F = gaya ( catatan, gaya harus konstan)
D
= adalah jarak
tempuh
3. Tenaga: Tenaga digunakall uiltuk me11jelaskan besamya kerja persatuall waktu,
dapat ditulis dalain persanlaan sebagai berikut:
P = kerja I walttu ............................................................. ...( 2)
atau
P = (FD) 1 r .................................................................... ( 3 )
Ergonomi
Ergonomi adalah suatu illnu terapan (applied science) yang bertujuan untuk
mencocokkan (to ittach) antara kebutuhan suatu produk, pekejaan, dan tempat kerja
dengan orang yang menggunakannya. Atau dengan kata lain, ergonomi adalah suatu
ilmu terapan yang mempelajari karakter manusia yang perlu dipertimbangkan dalam
perancangan dan penyusunan sesuatu (thing;) yang digunakan oleh manusia agar
manusia dan sesuatu dapat berinteraksi dengan efektif dan aman (Shanavas, 1987).
Ergonomi bertujuan untuk mengoptimumkan "man-machine-enviro12mentaI-system
"
melalui penyesuaian kondisi k e j a dengan sifat-sifat dan psikis manusia. Jadi dengan
ilmu ergonomi akan meningkatkan tidak hanya efisiensi dan produktifitas kerja tetapi
1,
i.(
juga meningkatkan keamanan, keselamatan, kesehatan, dan kenyamanan kerja.
Ergonomi atau yang sering juga dikenal dengan "human e~lgiiteering"
merupakan konsep pencocokan (to match) antara mesin dengan manusia,
perencanaan dan pengorganisasian k e j a agar sesuai dengan kebutuhan dan
kemampuan orang yang mengejakannya. Atau dengan kata lain, ergonomi adalah
suatu bidang ilmu yang mempelajari performance manusia, perilaku, dan training
dalam ~ttan-machine-system,perancangan dan pengembangan >,tan-machijze-system
dan sifat-sifat biologi yang berhubungan, serta pengkajian aspek medis. Dari sudut
pandang demikian, lzuinan science seperti anatomi, antropometri, fisiologi terapan dl1
seperti digambarkan pada Gambar 4, mempunyai kontribusi besar terhadap
pengembangan ergonomi (Callimacho, 1987).
Istilah ergonotni pertalna sekali diperkenalkan oleh psycologist K.F.H. Munel
pada tahun 1949. Kata ergonomi berasal dari bahasa latin "ergoit" yang berarti kerja
dan
" I I O I ~ I O S "yang
berarti aturan; jadi ergonomi secara harfiah berarti aturan k e j a
atau keterkaitan antara orang dengan lingkungan kerjanya.
Menurut Shanavas (1987), ergonomi adalah suatu ilmu terapan yang bertujuan
untuk mencocokkan (to n~atch)kebutuhan suatu produk, pekejaan, dan tempat k e j a
dengan orang yang menggunakannya. Tujuannya adalah mengoptimalkan mann~achilze-environnzeNtal-systenzmelalui penyesuaian kondisi k e j a dengan sifat fisik
dan psikis manusia. Melalui ilmu ergonomi, disamping meningkatkan efisiensi dan
produktivitas keja, juga menciptakan kondisi k e j a yang sehat, aman, dan nyanlan
dalan~lingkungan keja. Ergonomi melalukan ini melalui penelitian dan penerapan
infonnasi dari disiplin hurna~lscience
Lingkungan
ilmu kedokleran
Antropometri
Sosiologi
Faktor manusia dalam
keteknikan (ergonomi)
Toksikologi
Anatomi
industri
Gambar 4. Kontribusi hurna11science terhadap ergollomi
(Callimacho, 1987).
Fokus ergonomi adalah manusia dan kebutuhannya. Dalam ha1 ini yallg hams
dipertimhangkan adalah (a) objek, fasilitas, sistem dan lingkungan yang digunakan
manusia, (b) prosedur kerja dan aktivitas lain yang dilakukan, dan (c) objek, fasilitas,
dll, yang terlihat dan mempengamhi manusia dalam melaksanakan kerja.
Tujuan ergonomi adalah meningkatkan efisiensi kerja dan aktifitas-aktifitas lain
yang dilakukan manusia dan mempertahankan serta meningkatkan kesehatan,
keselamatan, kenyamanan dan kepuasan dalam proses kerja (Shanavas, 1987).
Pendekatan yang dilakukan adalah penerapan secara sistematik dari informasi
yang relevant mengenai kemampuan, sifat-sifat, perilah dan keinginan manusia.
Interaksi Manusia dengan Mesin
Semua mesin bekeja atas koordinasi manusia. dalam sistem man-~~zaclzi~zeenvironnzental, manusia memegang empat peranan dasar yaitu : (a) selaku sumber
tenaga (power sozirce), (b) selaku sensor (as sensor), (c) selaku pengendali (as
controller), dan (d) sebagai pengguna lingkungan kerja (Ullman, 1992).
Performansi suatu alat atau mesin, selain ditentukan ole11 alat (device) atau
r)
mesin (machine), juga ditentukan oleh orang yang mengendalikannya ( ~ p e ~ a t odan
lingkungan ternpat alat, mesin dan operator bekeja. Lingkungan kerja dapat bempa
lingkungan fisik maupun lingkungan sosial.
Zander (1972) menggambarkan karakteristik multi disiplin sisteln nzun-lusk
seperti ditampilkan pada Gambcr 5.
I'ERSEPSI
SELEKSI
I
I
................
UMPAN BALIK
Gambar 5. Sistem nia~z-task(Zander, 1972).
Suatu aliran informasi secara terus-menems diperoleh oleh operator dari mesin
dan lingkungan melalui panca indera atau sense (persepsi). Persepsi dilanjutkan
dengan pengujian di memori yang ditindaklanjuti dengan pengambilan keputusan dari
berbagai altematif yang menjadi arahan suatu pengoperasian tertentu (selectioii).
Output dari manusia adalah kerja otot (action) dan melalui aksi inilah dihasilka~l
performansi. Selama proses ini berlangsung, manusia secara terus-menerus
mengamati pengaruh aksi yang dilakukan dan akan mengambil keputusan dan
tindakan barn agar sistem mencapai tujuannya feedbackproces).
Ullman (1992) menggambarkan model sistem proses informansi (inforniatior~
processing systenz) seperti ditampilka~lpada Gambar 6.
Lingku~~gan
internal
Gambar 6. Proses pemecahan masalah oleh manusia (Ullman, 1992).
Proses infoxmasi berlangsung melalui interaksi dua lingkungan yaitu :
lingkungan internal (informasi disimpan dan diproses dalam otak manusia) dan
lingkungan ekstemal (dapat berupa apa saja yang digunakan manusia untuk
membantu menyelesaikan masalah).
Dewasa ini ergonomi merupakan bagian yang integral dari keselamatan dan
kesehatan di tempat kerja, dan juga untuk meningkatkan kondisi kerja. Penerapan
ergonomi dapat menghasilkan perbaikan k e j a dan menurunkan potensi kecelakaan
kerja dan menumnkan resiko penyakit serta peningkatan kondisi dasar pekejaan.
Oleh karena peranan ergonomi begitu besar dalam meningkatkan perbaikan
Iinkungan kerja, maka semestinya dalam proses perancangan suatu peralatall atau
mesin faktor manusia harus dipertimbangltan dengan certnat.
S e n ~ u amesin bekerja atas koordinasi manusia. Interaksi manusia dengan mesin
atau suatu produk terdiri atas enlpat tipe yaitu : (a) selaku sumber tenaga (power
source), (b) selaku sensor (as sensor), (c) selaku pengendali (as controller), dan (d)
as occopant of ivoi-k space. Keempat tipe interaksi tersebut merupakan aspek uta~na
ltajian ergouomi atau ku~narz ei~gir~eering.
Tanlpak dengan jelas bahwa faktor
ma~lusiasangat penting dalam perancangan suatu peralatan, karena faktor rllanusia
selalu berinteraksi dengan peralatan mulai dari tahap produksi olzailufacture),
pengoperasian, pemeliharaan, sampai perbaikan (Ullman, 1992).
Perhatian yang nlendalaln n~engenaifaktor manusia merupakan ha1 yang crusial
dalam n~enentukankualitas dan keselamatan. Suatu produk dikatakan berkualitas
tinggi jika produk tersebut "bekerja sebagaimana mestinya".
Suatu produk dikatakan bekerja sebagaimana mestinya jika produk tersebut
nyaman digunakan yang berarti kecocokan antara alat dan manusia dalarn work space
(aspek antropometri), mudah digunakan yang berarti dibutuhkan daya minimal untuk
menggunaltannya (aspek biomeka~~ik),
mudah dioperasikan dan ra~naliterliadap
pemakai (user fjieitdly). Disan~ping itu ha1 yang tak boleh terlupakan adalah
keselamatan dalam penggunaan. Suatu PI-oduk dikatakan berkualitas jika aman
digunakan.
Pada saat ini mesin-mesin pertanian telah banyak digunakan untuk membantu
proses produksi karena disamping tenaga k e j a di lapangan lnulai berkurang, dengan
menggunaltan mesin-mesin maka produktifitas dan efisiensi kerja petani dapat
ditingkatkan. Akan tetapi disamping dampak positif tersebut, pada saat yang
bersamaan dijumpai beberapa masalah baru seperti meningkatnya jumlah kecelakaan
kerja dan timbulnya gangguan kesehatan akibat getaran, kebisingan, polusi, dll.
Biomekanik
Gaya yang dikeluarkan anggota tubuh manusia berkaitan erat dengan data
antropometri. Biomekanik (mekanika tubuh manusia) mempelajari berbagai aspek
pergerakan fisik dan anggota tubuh. Jadi biomekanik adalah suatu bidang ergonomi
yang berhubungan dengan pengukuran dinamik anggota tubuh manusia, yang di
antaranya menyangkut selang gerak anggota tubuh, kecepatan gerak, kekuatan, dan
aspek anggota tubuh lainnya (Zander, 1972).
Setiap ruas anggota tubuh dapat bergerak sesuai dengan jenis persendiannya
dan besar selang gerak. Gerakan-gerakan tertentu anggota tubuh berkaitan dengan
besamya tenaga yang dikeluarkan.
Beberapa jenis gerak tubuh yaitu :
1. Fleksi siku (dengan tangan terbuka) terkuat pada sudut 90' (efek pengungkit).
2. Ekstensi siku (perentangan lengan terhadap siku) paling kuat jika dimulai dari
fleksi posisi penuh.
3. Rotasi (perputaran) tangan ke arah dalaln paling kuat jika dimulai dengan telapak
tangan berada dalam rotas; ke luar secara penuh (supinasi penuh).
4. Rotasi tangan ke arah luar paling kuat jika dimulai dengan telapak tangan berada
dalam keadaan rotasi ke dalanl secara penuh (pronasi penuh).
5. Pada pekerjaan mendorong dengan tangan sambil duduk, kekuatan terbesar
didapat pada keadaan siku bersudut 150' - 160' dan dengan pegangan tangan pada
jarak kira-kira 66 cm dari bidang sandaran pinggang.
6. Secara ungkitan, tenaga terbesar berada pada posisi duduk diperoleh jika
pegangan tangan berada pada ketinggian di antara bahu dan siku.
7. Sambil duduk, kekuatan terhadap pedal terbesar, didapat pada fleksi lutut dan
fleksi sendi kaki 120°, sikap istirahat terbesar diperoleh dengan fleksi lutut 105' 135'.
Pada Gambar 7 diperlihatkan rata-rata kekuatan anggota tubuh manusia pada
berbagai posisi.
(1)
DERAJAT
FLEKS1 'IKU
(derajat)
KEKUATAN TANGAN (Lb)
(3)
(4)
(5)
DORONG
ATAS
BAWAH
Ki
Ka Ki
Ka
Ki
Ka
(2)
TARIK
Ki
Ka
(6)
KE DALAM
Ka
Ki
(7)
KE LUAR
Ki
Ka
I SO
50
52
42
50
9
14
13
17
13
20
S
14
150
42
56
30
42
15
IS
IS
20
15
20
S
15
120
34
42
26
36
17
24
21
26
20
22
10
15
90
32
37
22
36
17
20
21
26
16
18
10
16
60
26
24
22
34
15
20
18
20
17
20
12
17
KEKUATAN TANGAN DAN JAR1 (Lb)
(8)
GENGGAMAN TANGAN
Ka
Ki
I
I
TERUS MENERUS
(10)
GENGGAMAN JAR1
(UJUNG)
(9)
GENGGAMAN JAR1
(TELAPAK)
I
8
I
S
Ki = Kiri ; K a = Kanan
Ganlbar 7. Rata-rata kekuatan anggota tubuh manusia untuk pekerjaan tertentu
(Woodson, 1992).
I
Pengukuran Beban Kerja Fisik
Pengukuran beban kerja fisik dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu dengan
memperhatikan parameter fisiologi sebagai berikut ( Zander, 1972):
I. Konsumsi Energi
Perubahan karbohidrat, lemak dan protein menjadi energi memerlukan
oksigen dengan demikian konsumsi oksigen dapat dijadikan parameter untuk
pengukuran beban kerja. Dengan mengekivalenkan antara kebutuhan energi dan
kebutuhan oksigen didapatkan hubungan yang nyata antara keduanya. Konsumsi
energi bersih perkegiatan dapat diukur dengan jalan menguranginya dengan energi
yang dibutuhkan untuk metabolisme basal.
2. Laju Ventilasi dan Frekuensi Pernafasan
Laju pernafasan akan seirama dengan laju denyut pax-paru 'penghisap
oksigen. Dengan mengetahui laju denyut dan frekuensi paru-paw dapat dihitung
besamya konsumsi oksigen dan akhirnya dapat dihitung tingkat beban kerjanya.
3. Denyut Jantung
Pengukuran beban kerja fisik dengan denyut jantung adalah cara yang
termudah untuk dilakukan sehingga cocok untuk pengukuran kegiatan di lapang
(Hayasi, Moriizumi dan Jin, 1997).
Denyut jantung mempunyai korelasi yang tinggi dengan penggunaan energi
(konsumsi oksigen). Tetapi denyut jantung tidak hanya dipengamhi oleh beban
kerja fisik, melainkan dipengaruhi juga ole11 bcban kerja mental. Karena ha1 inilah
maka banyak peneliti yang menganggap metode denyut jantung bukanlah metode
Untuk meilgkonversi denyut jantung meiijadi konsunisi oksigen dapat
digunakan persanlaali hasil penelitian Oki (1994) sebagai berikut :
Y = -1,4259 + 0,0207X+ 0,0202A ............................................ (4)
di maria :
Y = laju koilsumsi oksigen (liter/inenit)
X = denyut jantung (pulsa/~nenit)
A
= luas
penllukaan tubuh = W 0,444
$
0,663
* 88,83 *
(m2)
W= berat tubuh (kg)
H= tinggi badan (m)
Untuk mengliitung daya dipergunakan persainaan (Oki, 1994) :
P = 4,75
" 1'
................................................................
(5)
di inana :
P
=
energi yang dikeluarkan (kkallmenit)
4,75 = asu~nsinilai konversi pada R Q (perbandingan kadar C02 dan
O2 sisa pe~llafasan)0,76.
Y
= laju
konsumsi oltsigen (literlmenit).
4. Suliu Tubuh
Efisiensi penggunaan tenaga manusia untuk tenaga ~nekanisnlaksimuin
atlalali 20 %, sebagian besal- sisanya kelual- dalaln bentuk panas. Peningltalan
beban k a j a altan mcnaikkan suhu tubuh, oleh Itarena sifal ini malta suliu
~ L I ~ L I ~
dapat dijadikan sebagai indikator pengukuran beban kerja fisik. Pada pelterja yang
belterja pada suliu udara yang tinggi, peningkatan suhu tubuh tidak proporsional
dengan laju peningkatan konsumsi oksigen. Sifat ini dapat dijadikan indikasi
pengukuran hen/ st~.e.ss.
Berdasarkan pengujian dengan menggunakan parameter tersebut dibuat tabel
untuk menentukan tingkat kerja yang dilakukan (Tabel 2)
Tabel 2. Tingkat kerja fisik yang diukur yang diukur berdasarkan tingkat
penggunaan energinya (untuk pria dewasa sehat)
1 berat
Sumber: American Industrial Hygiene Association, dalam Sanders (1987)
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Penelitim ini dilakukan Jurusan Teknik Pertanian, Iilstitut Pertanian Bogor.
Peinbuatan sensor dan pengukuran gaya pada alat-alat kendali traktor (statis)
dilakukan di Laboratorium Alat dail Mesin Budidaya Pertanian. Peilgukuran
kebutuhan gaya dan tenaga dalain pengoperasian traktor tangan dilaksailakan di
sawah percobaan Jurusan Teknik Peltmian. Pe~~golahan
data, analisis kebutuhan
tenaga, analisis gerak dai~ tvaktu pengoperasian traktor tangail dilakukail di
Laboratoriuln Ergonomika dan Elektronika Pertanian. Penelitian berlangsung selama
lebih kurang enam bulan dari bulan September 2001 sanlpai dengan bulan Maret
2002.
Alat dan Bahan
Pada penelitian iili digunakan sebuah traktor tangail ((merek : Perkasa 700 GX,
tenaga 8,5 hp) untuk pengujian kebutuha11 gaya dan tenaga dalaim pengoperasiannya.
Spesifikasi teknis dari traktor tersebut disajikan dalam Lalnpiran 1. Implerne~lyang
digunakan dalalu pengujian pengolahan failall sawall adalah (1) bajak singkal, (2)
garu sisir, dai~(3) gelebek. Gainbar d m spesifikasi dari implemen-implemen tersebut
disajikan pada Lampiran 2, 3, dail4.
Instrumen-instrumen yang digunakan ddalam penelitia~iiiii adalah : (1) sensor
gaya tipe cincin oktagonal, (2) bridge box-, (3) strain anzplzfier, (4) multi~ileterdigital,
(5) c~aalogto rligital converter (ADC), (6) konlputer, (7) heartrate mo~zitor,(8) data
recorcler, (9) video can~era,(10) ti~ilballgallpegas, dati (I 1) stop ~)atch.
Bahan-balian yang digunakan untuk pe~ilbuata~isensor gaya tipe cincin
oktagonal adalah : (1) balok baja, (2) strain gages, ( 3 ) str-ail1 gages te1-17zinn1,datl (4)
perekat. Bahan untuk pereka~nandata adalah : (1) video cassette 8 nznz dan (2) kaset
tape recorder. Sedangkan bahan untuk pembuatan stang kemudi pengganti adalah besi
pipa 11, 1 iliclii dengall panjang 6 meter.
Persiapan Penelitian
Persiapan yang dilakukan a~itaralain : (I) pe~nbnatanstailg kenludi pengganti,
(2) pe~iibuatanplat berskala, (3) pembuatan dan kalibrasi sensor gaya tipe cinci~l
oktagonal, da11 (4) persiapa11 sawali percobaan.
Stang Kemudi Pengganti
Sebuah stang keniudi dengall bentuk khusus dibuat ulituk pengukuran gayagaya dalanl ii~enggerakkan stang ke~nudi mengunakan sensor yaya tipe cincin
oktagonal. Ukuratl dari statig kemudi pengganti tersebut sania dengan ulturan stang
Itemudi aslinya. Gaiiibar konstruksi stang kenludi da11 posisi pelllasailgan sensor
gayaliya disajikan pada Ga~ilbar8.
Gambar 8. Stang kemudi pengganti.
Plat Berskaia
Peinbuatan plat berskala bertujuail untuk lnemudahkal~dalam menganalisa
gerak kopling pada hasil rekaman di video. Plat berskala ini merupakan plat besi yang
diwarnai hitam dan putih sepanjang 23 crn dengah jarak antanvama 1 cm. Plat iili
dipasang di bagian kiri dan kanan stmg dekat dengan kopling belok (Gambar 9).
Gambar 9. Plat berskala.
Pembuatan dan Kalibrasi Sensor Gaya
Sebuah sensor gaya tipe cincin oktagonal dibuat untuk mengukur gaya yang
bekerja pada stang kemudi (dalam tiga arah). Badan sensor dibuat dari bahan besi
dengan panjang 120 mm, lebar 34 mm, dan tinggi 39 mm. Untuk mendeteksi
regangannya digunakan empat buall strain gages (Kyowa tipe KFG-I-1 20-CI 1 lN15C2). Konstruksi sensor, posisi penempatan straitz gages dan perangkaiannya
disajikan pada Lampiran 5.
Sensor tersebut kemudian dikalibrasi untuk mengetahui hubungan antara gaya
dan regangan yang terjadi pada sensor. Kalibrasi dilakukan pada dua arah gaya, yaitu
arah lateral (sumbu-X) dan arah normal (sumbu-2). Skema pengkalibrasian sensor
tersebut disajikan pada Lampiran 6 dan 7. Kalibrasi sensor gaya dilakukan dengan
me~uberiberbagai tingkat beban yaitu 1,25; 2,63; 4,58; 6,78; 9,06 dan 11,54 kg
secara tegak lurus pada sensor, lalu strain keluaran untuk setiap beban dicatat.
Pemasangan instrumen ukur untuk kalibrasi adalah strain gages, bridge box, handy
strain meter (Kyowa, UCAM- 1A). Nilai strain dibaca pada handy strain meter.
Kemudian dilakukan kalibrasi terhadap strain ainplz$er untuk mendapatkan
hubungan antara strain (sumbu-X) dan tegangan (sumbu-Y). Pemasangan instrumen
ukur untuk kalibrasi adalah straiiz gages, bridge box, straiiz anzplzfier (Kyowa, DPM60 3 A), dan multimeter digital.
Penyiapan Iahan
Untuk pengukuran kebutuhan energi pengoperasian traktor tangan dalam
pengolahan tanah disiapkan sebidang sawah berukuran panjang 28 m dan lebar 23 m.
Sawah tersebut dibagi menjadi empat petak percobaan masing-masing berukuran
panjang 14 m dan lebar 11,5 m. Dua petak untuk pengukuran gaya arah depanbelakang dan kanan-kiri, dua petak lagi untuk pengukuran arah depan-belakang dan
atas-bawah (Gambar 10).
23 n
Gambar 10. Penyiapan lahan
Sedangkan metode pembajakan yang digunakan pada penelitian ini adalah
metode pembajakan melingkar kontinu (Gambar 11).
Gambar 11. Metode pembajakan melingkar kontinu.
Pengukuran Gaya pada Aiat-alat Kendali Traktor
Pengukuran gaya dilakukan pada saat traktor tangan dalam keadaan berhenti
(statis). Alat-alat kendali traktor tangan yang diukur kebutuhan ggaa untuk
~nenggerakkannyaadalah : tuas pengubah kecepatan, tuas kopling master dan tuas
kopling belok. Pengukuran gaya dilakukan dengan timbangan pegas (Lampiran 8)
dan dengan pengulangan linla kali.
Mekanislne pengukuran gaya-gaya tersebut masing-masing dapal dilihat pada
Ga~nbar12, 13, dan 14.
Gambar 12. Pengukuran gaya pada tuas pengubah kecepatan.
Gambar 13. Pengukuran gaya pada tuas kopling master.
Gainbar 14. Pengukuran gaya pada tuas kopling belok.
Pengukuran Gaya dan Energi serta Studi Gerak dan Waktu dalam
Pengoperasian Traktor Tangan
Pengukuran gaya untuk mengendalikan stang kemudi dilakukan pada saat
traktor tangan dalam keadaan beroperasi mengolah tanah. Pengukuran gaya dilakukan
dengan sensor gaya tipe cincin oktagonal yang dipasang pada stang kemudi pengganti
(Gambar 15). Pengukuran gaya pada stang kemudi ini dilakukan pada arah
atas(+)ibawah(-), depan(+)/belakang(-) dan kanan(+)/kiri(-).
Pengukuran gaya
terhadap stang kemudi ini dilakukan pada tiga macam kegiatan pengolah tanah
menggunakan (a) bajak singkal, (b) gam sisir, dan (c) gelebek.
Pengukuran kebutuhan energi pengoperasian traktor tangan dilakukan dengan
mengukur denyut jantung operator menggunakan heartrate monitor. Pengukuran
denyut jantung operator tersebut meliputi empat kondisi (kegiatan) yaitu : (1) pada
saat membajak, (2) pada saat menggaru, (3) pada saat 'menggelebek', dan (4) pada
saat jalan di sawah.
Analisis beban kerja dilakukan dengan menggunakan batasan penggunaan
energi untuk orang Indonesia yang dikeinukakan oleh Jumadias dan Sunawang
(1970). Penggunaan energi selama 8 jam kerja untuk kerja ringan adalah 750 kkal
(1,6 kkallmenit), untuk kerja sedang adalah I100 kkal (2,3 kkallmenit) dan untuk
kerja berat adalah 2200 kkal(4,6 kkallmenit).
Selama pengoperasian traktor tangan, semua gerakan operator direkam
rnenggunakan video kamera dan dicatat dalaln tiri~eslucly sheet.
Konrcrsi Dnri D.lla Analog kc Data Dizital
Gambal- 15. Bagan skematik pengukuran gaya untult mengendalikan
stang Icemudi.
Analisis Data
1. Data gaya-gaya alat kendali pada pengukuran statis yaitu kopling belok, kopling
master dan tuas pengubah kecepatan dibandiugkan dengan data sekunder rata-rata
kekuatan ta~lganmanusia.
2. Dari data pengukuran denyut jantung untuk kegiatan membajak, menggaru, dan
'menggelebek' yang diperoleh, selanjutnya dikurangi dengan data denyut jantung
operator pada saat berjalan. Selisihnya adalah denyut jantung operator untuk
menggerakkan alat kendali traktor tangan. Untuk mengkonversi data denyut
jantung menjadi energi digunakan persamaan (4) d m (5).
3. Dari hasil rekaman video kamera dan data gerakan operator dianalisis pola gerak
dan efisiensi waktu operator pada saat bekerja
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengukuran Dasar
Hasil Kalibrasi Sensor Gaya
Data hasil kalibrasi sensor gaya tipe cincin oktagonal disajikan pada Lampiran
9 dan 10. Dari kalibrasi diperoleh hubungan regangan dengan gaya arah sumbu-X dan
arah sumbu-Z masing-masing sebagai benkut.
F,= 3,22638- 0,671 .................................................................. (6)
Fz = 3,45938- 9,1884 ..............................................................
(7)
dalam ha1 ini : F, adalah gaya arah sumbu-X (N), F, adalah gaya arah sumbu-Z (N),
E
adalah regangan pada sensor (VE). Regresi linier dari hasil kalibrasi untuk arah
sumbu-X memiliki nilai R'
=
0,9992 dan untuk arah sumbu-Z melniliki nilai RZ =
0,9974.
Data hasil kalibrasi strain anzplIfierdisajikan pada Lampiran 11, dan persamaan
yang diperoleh dari hasil kalibrasi strai~zanzpl13er adalah :
E =
193,09V - 2,2929 ............................................