III. TINJAUAN PUSTAKA A. ENGINEERING DESIGN PROCESS Engineering design process atau proses desain engineering merupakan proses atau tahapan dimana seorang engineer merancang sebuah produk/alat atau mesin kerja yang digunakan untuk mempermudah manusia menyelesaikan pekerjaan mereka yang berpedoman pada tujuan dari desain produk itu diciptakan serta peran manusia itu sendiri dalam lingkungan kerjanya tersebut. Terdapat 5 (lima) tahapan dalam proses desain engineering yang biasanya digunakan dalam pemecahan masalah-masalah dalam desain atau merancang sebuah produk. Lima langkah yang digunakan untuk memecahkan masalah desain yang terkait ke dalam proses desain engineering adalah: 1. Mendefinisikan masalah 2. Mengumpulkan informasi terkait 3. Menghasilkan beberapa solusi 4. Menganalisis dan memilih solusi 5. Test dan menerapkan solusi Gambar 8. Engineering Design Process Langkah pertama dalam proses desain adalah definisi masalah. Definisi biasanya berisi daftar produk atau persyaratan konsumen dan informasi khusus mengenai fungsi dan fitur-fitur produk meliputi : a) Identify and establish the need; b) Develop a problem statement; dan c) Establish criteria for success. Tahap berikutnya adalah mencari informasi yang terkait dengan desain atau masalah-masalah yang timbul dalam desain. Tahap yang ketiga menghasilkan beberapa solusi dan ide-ide baru yang kreatif yang dapat memecahkan masalah. Kreatifitas yang dimaksud lebih dari sekedar aplikasi sistematis dari aturan atau teori untuk memecahkan masalah teknis. 14
Tahap berikutnya yaitu tahap keempat adalah menganalisis dan menetapkan solusi terbaik yang digunakan untuk memecahkan masalah desain. Pada tahap ini ada banyak pertimbangan yang digunakan saat analisis dan pemilihan solusi antara lain analisis fungsional, analisis kekuatan, ergonomika, jaminan kenyamanan dan keselamatan produk, analisis ekonomi dan pasar, dan lain-lain. Selanjutnya tahap akhir dari proses desain adalah implementasi, yang mengacu pada pengujian, konstruksi, dan manufaktur dari solusi yang dipilih untuk masalah desain (Khandani, 2005). Pengaplikasian ergonomika ke dalam proses produksi sebuah produk tidaklah mudah dalam pengertian seringkali implementasi justru mempengaruhi harga jual produk. Namun demikian, ini bukanlah suatu alasan untuk tidak memperhatikan faktor ergonomika. Tingginya rasio kecelakaan yang terjadi di lapangan tidak selalu disebabkan keteledoran seseorang, tapi dalam banyak kasus justru disebabkan oleh salahnya desain produk itu sendiri. Oleh karena itu ergonomika memiliki peran sangat penting dalam proses desain suatu produk, ergonomika mempertimbangkan bagaimana peralatan serta kondisi lingkungan kerja dapat menjamin hak pekerja/operator untuk bisa bekerja secara aman, nyaman, dan sehat. B. ERGONOMI / HUMAN FACTORS ENGINEERING Secara harfiah kata ergonomi berasal dari bahasa Yunani : ergo (kerja) dan nomos (peraturan, hukum). Jadi ergonomi adalah penerapan ilmu-ilmu biologis tentang manusia bersama-sama dengan ilmu teknik dan teknologi untuk mencapai penyesuaian satu sama lain secara optimal antara manusia dengan lingkungan kerjanya, yang manfaatnya diukur dengan efisien dan kesejahteraan kerja (Zander, 1972). Menurut Bridger (2003), ergonomi adalah interaksi antara manusia dan mesin dan faktorfaktor yang mempengaruhi interaksi mesin-manusia. Tujuannya adalah untuk memperbaiki/meningkatkan performa dari sistem dengan memperbaiki interaksi mesin-manusia. Hal ini dapat dilakukan dengan desain internal dari suatu interaksi mesin-manusia atau desain eksternal dari faktor-faktor yang ada di lingkungan kerja saat bekerja atau saat organisasi kerja menurunkan performa interaksi mesin-manusia. Menurut International Ergonomics Association (IEA), ergonomika dapat diartikan sebagai disiplin ilmu yang mempelajari tentang interaksi antara manusia dan elemen lainnya dalam sistem yang berhubungan dengan perancangan, pekerjaan, produk, dan lingkungannya untuk mendapatkan kesesuaian antara kebutuhan, kemampuan, dan keterbatasan manusia (Syuaib, 2003). International Ergonomics Association (IEA) (2000) dalam Helander (2006), menyatakan bahwa para ahli ergonomi menyokong dalam hal mendesain dan mengevaluasi tugas, kerja, produk, lingkungan dan sistem agar dapat membuat hal tersebut sesuai dengan kebutuhan, kemampuan, dan keterbatasan manusia. Ergonomi merupakan pengetahuan yang didasarkan penelitian ilmiah terhadap human/manusia dalam situasi kerja. Ergonomi diaplikasikan dalam desain proses dan mesin, tata letak tempat kerja, metode kerja, dan kontrol terhadap lingkungan fisik, untuk meningkatkan efisiensi antara manusia dan mesin (Applied Ergonomics Handbook, 1974). Human factors atau faktor manusia adalah tentang manusia. Manusia dalam lingkungan tempat dimana dia hidup dan bekerja. Hubungan manusia dengan mesin dan peralatan, dengan prosedur dan dengan lingkungan sekitar mereka. Dan juga tentang hubungan mereka dengan orang lain. Tujuanya adalah efektivitas sistem, yang termasuk efisiensi dan keselamatan kerja, serta kesejahteraan individu itu sendiri (Hawkins FH, 1987). Disiplin ilmu yang relatif baru 15
berkaitan dengan bagaimana merancang objek sehingga manusia dapat menggunakannya secara lebih efektif serta menciptakan lingkungan yang lebih baik untuk manusia hidup dan bekerja (Huchingson RD, 1981). Human factors juga berarti suatu teknologi yang fokus untuk mengoptimumkan hubungan antara manusia dengan aktifitas mereka melalui aplikasi pengetahuan manusia yang sistematik (Edwards E, 1988). Human factors engineering atau human engineering fokus dengan bagaimana cara/proses dalam desain mesin, pekerjaan, dan lingkungan kerja sehingga terjadi kecocokan dengan keterbatasan kemampuan yang dimiliki manusia (Chapanis AR, 1965). C. ANTROPOMETRI Antropometri merupakan istilah yang digunakan dalam pengukuran sifat fisik tubuh manusia yang mengenai panjang, tebal, berat, atau volume maupun faktor lain yang berkaitan dengan rancangan suatu alat (Sanders, 1987). Dalam merancang mesin agar operator dapat mengoperasikan dengan nyaman, efisiensi, dan aman perlu diperhatikan ukuran alat yang sesuai dengan operatornya (Puecell, 1980 dalam Fatah, 1991). Antropometri merupakan bidang ilmu yang berhubungan dengan dimensi tubuh manusia. Dimensi-dimensi ini dibagi menjadi kelompok statistika dan ukuran persentil. Jika seratus orang berdiri berjajar dari yang terkecil sampai terbesar dalam suatu urutan, hal ini akan dapat diklasifikasikan dari 1 percentile sampai 100 percentile. Data dimensi manusia ini sangat berguna dalam perancangan produk dengan tujuan mencari keserasian produk dengan manusia yang memakainya. Pemakaian data antropometri mengusahakan semua alat disesuaikan dengan kemampuan manusia, bukan manusia disesuaikan dengan alat. Rancangan yang mempunyai kompatibilitas tinggi dengan manusia yang memakainya sangat penting untuk mengurangi timbulnya bahaya akibat terjadinya kesalahan kerja akibat adanya kesalahan disain (designinduced error). Menurut Mc. Cormick (1970), antropometri adalah pengukuran fisik tubuh yang meliputi dimensi, berat, dan volume. Sedangkan menurut Kroemer (1978) dalam Sanders (1982) bahwa engineering anthropometry adalah ilmu fisik terapan dalam metode pengukuran fisik manusia untuk pengembangan standar desain alat-alat teknik. Antropometri meliputi pengukuran statik dan dinamik (fungsional), dimensi dan karakteristik fisik ruang dan gerak, dan pemakaian energi sebagai fungsi dari jenis kelamin, umur, pekerjaan, etnik, asal, dan demografi. Antropometri merupakan istilah yang digunakan dalam pengukuran sifat fisik tubuh manusia yang mengenai panjang, tebal, berat, atau volume maupun faktor lain yang berkaitan dengan rancangan suatu alat. Pengukuran antropometri dibedakan menjadi 2 tipe yaitu struktural atau statik dan tipe dinamik. Tipe statik menghasilkan data dimensi tubuh dalam keadaan diam, seperti tinggi badan atau tinggi bahu. Sedangkan pada tipe dinamik, pengukuran lebih memperhatikan kemampuan gerak manusia dalam melakukan aktivitas (Sanders, 1982). Data antropometri tergantung dari rata-rata ukuran tubuh suatu populasi yang diukur. Perbedaan ukuran tubuh pada masing-masing populasi tidak mengikuti perbandingan yang baku, karena adanya perbedaan spesifik untuk tiap anggota tubuh. Data mengenai ukuran antropometri tergantung pada rata-rata populasi yang diukur karena rata-rata ukuran tubuh manusia di Benua Eropa misalnya akan mempunyai perbedaan dengan ukuran rata-rata orang di Benua Asia. Demikian juga perbedaan jenis kelamin akan berpengaruh terhadap ukuran tubuh. Ukuranukuran tubuh sangat diperlukan dalam suatu ruang kerja yang baik sehingga dapat menurunkan beban kerja. Pergerakan tubuh yang dapat dilakukan oleh manusia normal mempunyai batas 16
tertentu, karena keterbatasan gerakan manusia maka ada daerah yang paling optimum untuk melakukan kerja sesuai antropometri operatornya (Dianti, 1998). Secara umum data antropometri yang diterapkan untuk hal-hal yangg khusus, cukup diambil dari percentil ke-5, ke-50, ke-95, atau antara percentil ke-5 sampai ke-95. Dalam keteknikan untuk merancang mesin, umunya dipakai selang percentil 50, contohnya tempat duduk pada kendaraan umum. Percentil 100 diterapkan pada rancangan yang dapat digunakan oleh semua orang, contoh perlengkapan rumah sakit. Zander (1972) mengemukakan bahwa alat yang dapat diatur sesuai dengan operatornya seperti tempat duduk, posisi pegangan kendali, dirancang dapat memenuhi selang percentil ke-5 sampai ke-95. Ukuran tubuh sangat diperlukan dalam pembuatan tata letak dalam suatu ruang kerja, termasuk penyebaran posisi kerja yang baik, sehingga dapat menurunkan beban kerja. Untuk merancang tata letak tempatduduk yang nyaman, persyaratan yang harus dipenuhi antara lain bahwa seseorang yang duduk d diatasnya akan mendapat kemantapan pada posisi duduk, yaitu rasa nyaman sesuai dengan ukuran tubuhnya dan memberikan relaksasi pada otot-otot yang sedang tidak digunkan untuk bekerja dan tempat duduk itu tidak mengadakan penekanan-penekanan pada bagian tubuh yang dapat mengganggu peredaran darah. Faktor fisiologiss yang perlu diperhatikan adalah dimensi tubuh yang meliputi : tinggi tubuh, tinggi duduk tegak, tinggi duduk normal, tinggi lutut, tinggi betis, tinggi siku, tebal paha, jarak lutut sampai pahaa atas, jarak paha atas sampai ke betis, lebar siku, lebar duduk, dan berat badan (Sanders, 1987). Menurut Nurnianto (2004) dalam Rahmawan (2011), adapun distribusi normal ditandai dengan adanya nilai mean (rata-rata) dan SD (standar deviasi). Sedangkan percentil adalah suatu nilai yang menyatakan bahwa percentase tertentu dari sekelompok orang yang dimensinya sama dengan atau lebih dari nilai tersebut. Misalnya : 95% populasi adalah sama dengan atau lebih rendah dari 95 percentil; 5% dari populasi berada sama dengan atau lebih rendah dari 5 percentil. Besarnya nilai percentill dapat ditentukan dari tabel probabilitas distribusi normal. Gambar 9. Distribusi normal dan perhitungan persentil 17
D. BIOMEKANIK Menurut Philips (2000) dan Bagchee dan Bhattacharya (1996), biomekanika adalah studi tentang mekanika yang diterapkan pada sistem-sistem biologis, sedangkan menurut Frankel dan Nordin (1980) dalam Chaffin dan Andersson (1991), biomekanika menggunakan hukum-hukum fisika dan konsep-konsep teknik untuk mendeskripsikan gerakan yang dialami oleh berbagai segmen tubuh dan gaya-gaya pada bagian-bagian tubuh ini selama melakukan aktivitas. Berdasarkan definisi yang dikemukakan oleh Philips (2000) maka bila tubuh manusia dipandang sebagai suatu sistem maka biomekanika dalam konteks ini adalah terfokus pada studi tentang aplikasi konsep-konsep mekanika dalam struktur tubuh manusia dan interaksi dengan lingkungan sekitar. Menurut Chaffin dan Andersson (1991) biomekanika kerja dapat didefinisikan sebagai studi tentang interaksi fisik para pekerja dengan peralatan, mesin, dan perlengkapan (material) yang digunakan agar supaya dapat meningkatkan kinerja dan meminimalkan keluhan-keluhan otot. Mengacu pada definisi yang telah dikemukakan diatas maka dalam konteks penelitian ini konsep biomekanika yang akan dibahas adalah biomekanika kerja. Secara khusus dibahas konsep biomekanika yang terfokus pada interaksi antara pekerja dengan lingkungan kerjanya dalam hal ini sikap kerja operator dalam ruang kendali kabin unit prototipe composting turner sebagai akibat dari tuntutan pekerjaan atau aktivitas kerja yang dilakukan. 18