1 Perancangan Kabin Mobil Pick Up yang Ergonomis dalam Rangka Pengembangan Mobil GEA Fininawati Dwi Wahyudi dan Prof. Dr. Ing. I Made Londen Batan, M.Eng Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: londbatan@me.its.ac.id Abstrak Dalam rangka pengembangan mobil pick up GEA, PT INKA berusaha untuk menghasilkan produk mobil nasional yang terbaik untuk masyarakat Indonesia. Salah satu masalah yang ada adalah kabin mobil pick up yang ada saat ini dirasa terlalu sempit dan tidak ergonomis bagi pengemudi pada saat berkendara. Sehingga perlu dilakukan analisa ergonomi yang digunakan untuk mengevaluasi kenyamanan pengemudi saat mengendarai mobil pick up dan selanjutnya akan dilakukan perbaikan. Analisa kenyamanan desain kabin mobil yang sudah ada dibuat simulasinya melalui software CATIA V5. Simulasi tersebut digunakan untuk mengetahui nilai resiko cedera tubuh (RULA) yang akan terjadi. Perbaikan posisi tubuh mungkin dilakukan jika nilai resiko cedera tubuh yang didapat cukup tinggi. Dengan adanya perubahan posisi tubuh, maka dilakukan perancangan alternatif desain kabin yang baru. Desain kabin yang baru meliputi analisa dan perancangan semua komponen yang ada di dalamnya seperti kemudi, kursi, pedal, hanbrake, dan persneling mobil. Dari artikel ini didapatkan kajian ergonomi dari mobil pick up GEA dengan nilai resiko cedera tubuh pengemudi pada saat mengendarai mobil adalah 4 da saat memegang tuas handbrake yang bernilai 5. Kemudian dirancang desain kabin mobil yang baru di mana kursi antara pengemudi dan penumpang yang terpisah dan posisi handbrake dipindah ke sebelah kiri pengemudi. Desain kabin yang terlalu sempit diatasi dengan menurunkan frame dudukan kursi sebesar 80 mm, sudut sandaran kursi dirubah menjadi 100 o, jok kursi mobil dipertipis sampai 60 mm, serta kursi mobil untuk pengemudi diberi slider agar dapat digerakkan imaju mundur dan dapat disesuaikan dengan kondisi tubuh pengemudi. Berdasarkan perubahan desain tersebut, maka didapatkan nilai resiko cedera tubuh pada pengemudi menjadi 3 dan untuk penumpang bernilai 2 sehingga dapat dikatakan desain yang baru ini lebih ergonomis. Kata Kunci Ergonomi, kabin mobil, nilai resiko cedera tubuh, Pick Up GEA I. PENDAHULUAN obil merupakan sarana transportasi darat yang Mbanyak digunakan di Indonesia. Tidak hanya untuk kenyamanan dan keamanan, mobil juga digunakan untuk memenuhi gaya hidup masyarakat saat ini. Pada tahun 2011, penjualan mobil di Indonesia telah mencapai 850.000 unit dan diperkirakan akan terus meningkat setiap tahunnya (Laras, 2011). Dengan semakin meningkatnya penjualan mobil di Indonesia mengakibatkan banyak perusahaan mobil bersaing untuk memberikan produk terbaik mereka. Mulai dari modifikasi desain yang unik, konsumsi bahan bakar yang irit, dan lain sebagainya. Fenomena ini mengakibatkan Indonesia menjadi terus menerus mengimpor mobil dari negara-negara lain seperti Amerika, Eropa, dan Asia. Sehingga Indonesia menjadi ketergantungan akan produksi mobil yang mereka berikan. Untuk mengatasi masalah ini, perusahaan lokal mulai tergugah dan berusaha untuk memproduksi mobil sendiri dengan kemampuan yang mereka miliki. Salah satunya adalah PT INKA yang telah melakukan riset mobil nasional (mobnas) sejak tahun 2002 dan akhirnya meluncurkan mobil yang diberi nama GEA (Gulirkan Energi Alternatif) pada tahun 2010, seperti yang terlihat pada Gambar 1.1. a) b) Gambar 1. Gambar mobil GEA a) city car b) pick up Perkembangan terbaru saat ini mobil GEA terdiri dari dua jenis yaitu pick up dan city car. Menurut survei yang telah dilakukan, permintaan pasar terbanyak adalah mobil jenis pick up. Mobil jenis ini banyak digunakan oleh petani di pedesaan untuk mengangkut hasil panen. Namun mobil ini masih terbatas produksinya karena masih perlu dievaluasi lebih lanjut agar terjamin kualitasnya dan tidak mengecewakan pembeli. Salah satu faktor yang berpengaruh untuk menentukan baik buruknya kualitas dari suatu mobil adalah kenyamanan. Kondisi kabin mobil juga sangat berpengaruh terhadap kenyamanan pengemudi, terutama pada saat mengemudi mobil. Oleh karena itu semua komponen yang ada pada kabin seperti kursi, kemudi, pedal gas, kopling, rem, handbrake dan persneling, sangat mempengaruhi kenyamanan sopir dan penumpang pada saat berada di dalam mobil. Desain komponen tersebut seharusnya disesuaikan dengan postur tubuh manusia untuk mengurangi resiko cedera tubuh yang mungkin terjadi. Untuk itu pola perancangan yang dilakukan seharusnya menggunakan metode fit design, di mana postur tubuh manusia dibuat cetakan untuk membuat sket produk yang akan dibuat. Sehingga kenyamanan pengguna menjadi prioritas utama dalam perancangan produk ini.
2 Dari uraian di atas, maka perlu dilakukan evaluasi desain kabin mobil GEA yang sudah ada saat ini agar dapat dilakukan perbaikan selanjutnya. Evaluasi desain dilakukan menggunakan analisa ergonomi yang dapat dilakukan secara manual dengan menggunakan goniometer sebagai alat ukur untuk mengukur sudut-sudut yang dibentuk oleh tubuh pengemudi, ataupun bisa dianalisa melalui software CATIA V5R14. Kemudian dilakukan penilaian menggunakan konsep RULA untuk menganalisa resiko cedera tubuh. Setelah itu didapatkan skor akhir agar diketahui apakah konsep desain yang ada ini sudah memenuhi aspek ergonomi atau belum. Selain itu juga diberikan alternatif konsep desain yang baru yang diharapkan dapat meminimalisir resiko cedera tubuh pada saat mengendarai mobil tersebut. II. METODOLOGI PENELITIAN B. Posisi saat mengemudi mobil Gambar3. Posisi tubuh yang diperbaiki saat mengemudi mobil Pada Gambar 3 terlihat bahwa yang perlu diperbaiki dari kabin mobil adalah posisi kemudi yang cukup jauh dari badan pengemudi sehingga sudut yang terbentuk oleh lengan atas cukup besar. Hal ini menyebabkan pengemudi merasa tidak merasa nyaman dan mudah merasa lelah. Oleh karena itu posisi kemudi diperbaiki dengan memperkecil jarak antara pengemudi dan kemudi mobil sehingga sudut yang terbentuk oleh lengan atas menjadi lebih kecil. C. Posisi saat memegang tuas persneling Posisi tubuh pengemudi pada saat memegang tuas perneling pada dasarnya tidak mengalami masalah yang cukup berarti karena posisi persneling berada di sebelah kiri pengemudi sama seperti mobil-mobil yang ada pada umumnya. D. Posisi saat memegang tuas handbrake Dikarenakan posisi tuas handbrake yang berada pada bagian bawah kabin mobil, pengemudi harus membungkukkan badan terlebih dahulu ketika akan menarik tuasnya. Sehingga cukup menyulitkan pengemudi apalagi pada saat keadaan darurat. Oleh karena itu posisi handbrake perlu dipindah ke samping pengemudi agar lebih mudah dijangkau. Gambar4. Posisi tubuh yang diperbaiki saat memegang tuas handbrake Berikut adalah table yang menunjukkan nilai resiko cedera tubuh yang terjadi pada desain awal maupun desain alternatif serta perbaikan yang diusulkan. Gambar 2. Diagram Alir Penelitian III. HASIL DISKUSI A. Kajian Ergonomi Kabin Kajian ergonomi pada mobil pick up dilakukan dengan mengambil data posisi tubuh pengemudi pada saat melakukan aktivitas di dalam mobil seperti memegang kemudi mobil, memegang tuas handbrake, dan memegang tuas perneling. Pengambilan data menggunakan goniometer dan kemudian disimulasikan melalui software CATIA agar dapat diketahui nilai resiko cedera tubuh yang terjadi. No. Tabel 1. Analisa posisi tubuh pengemudi dan nilai RULA yang dihasilkan Posisi pengemudi 1. Mengemudi mobil Nilai RULA Perbaikan yang Posisi awal Posisi perbaikan diusulkan 4 3 - Mengubah posisi kemudi mobil agar lebih dekat dengan tubuh pengemudi
3 2. Memegang tuas pemindah gigi 3. Memegang handbrake - Diameter setir mobil diperkecil 2 2 Tidak perlu dilakukan perubahan lebih lanjut 5 3 - Posisi handbrake dipindah ke samping pengemudi, tepatnya di belakang persneling Analisa RULA untuk posisi tubuh pengemudi diperlukan untuk perancangan alternatif untuk perbaikan desain interior kabin. Ada 2 alternatif desain yang ditawarkan untuk kenyamanan interior mobil GEA ini. Gambar 5. Layout Alternatif Konsep 1 Pada alternatif yang pertama ditunjukkan melalui Gambar 5, di mana letak handbrake dan persneling terletak di sebelah kiri pengemudi. Kemudian jok antara sopir dan penumpang dibuat terpisah sehingga memudahkan pengemudi ketika akan membuka tutup mesin mobil yang berada tepat di bawah kursi. Konsep ini menganut dari konsep yang sudah ada di pasaran seperti mobil pada umumnya. merupakan konsep baru yang mengadopsi dari model city car yang sedang marak di pasaran. Tentunya jika menggunakan alternatif ini, akan mempengaruhi komposisi panel yang ada pada dashboard Selain itu, jok sopir dan penumpang dibuat tersambung menjadi satu sehingga dapat memuat penumpang yang lebih banyak. Tabel 2. Perbandingan Alternatif Kabin No Uraian Alternatif 1 Alternatif 2 1. Kursi sopir dan penumpang Terpisah Menyambung 2. Letak handbrake Samping kiri Samping kiri pengemudi pengemudi 3. Letak persneling Samping kiri pengemudi Dashboard 4. Nilai RULA 3 3 untuk pengemudi 5. Nilai RULA 2 2 untuk penumpang Dengan melihat kondisi interior kabin yang tidak terlalu luas, maka sebaiknya dipilih alternatif konsep 1 di mana jok antara sopir dan penumpang terpisah antara satu sama lain. Meskipun memuat penumpang yang lebih sedikit namun diharapkan dengan jok yang terpisah ini, kursi mobil untuk pengemudi akan diberi mekanisme sliding agar dapat bergerak maju mundur sehingga dapat diatur posisinya. Selain itu, apabila terjadi kerusakan pada mesin yang berada di bawah kursi mobil maka kursi mobil akan dapat dilepas dengan mudah. B. Alternatif Rancangan Setelah memilih alternatif konsep, maka dilakukan perancangan kabin mobil agar menjadi lebih ergonomis bagi pengemudi dan penumpang. Desain interior kabin yang ada pada prototipe mobil GEA saat ini dirasa terlalu sempit dan tinggi. Untuk merubah dimensi kabin agar lebih luas sepertinya tidak mungkin dilakukan karena akan membutuhkan biaya yang banyak serta merubah seluruh konstruksi yang sudah ada. Oleh karena itu dibutuhkan solusi yang inovatif agar didapatkan desain yang tepat. Sehingga perubahan yang dapat dilakukan adalah merubah ketinggian kabin mobil agar akses pada saat memasuki ruangan kabin mobil lebih mudah dan nyaman. Gambar 6. Layout Alternatif Konsep 2 Sedangkan pada alternatif 2, ditunjukkan melalui Gambar 6 di atas. Pada konsep ini, posisi handbrake tetap berada di samping kiri pengemudi namun posisi persneling terletak di bagian dashboard depan. Posisi persneling ini Gambar 7. Posisi pengemudi dalam kabin mobil
4 Perubahan yang dilakukan agar dudukan kursi mobil menjadi lebih rendah dan ruang kabin menjadi lebih luas dapat dilihat melalui Gambar 7 dan rincian perubahan yang diusulkan dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Rincian perubahan dalam kabin mobil No. A Perubahan Sudut sandaran kursi Keterangan Sudut sandaran kursi mobil yang semula 90 o dirubah menjadi lebih besar yakni sebesar 100 o. Dengan memperbesar sudut sandarannya, maka jarak antara kepala pengemudi dan atap kabin dapat berkurang sebesar 20 mm. B Jok kursi Tebal jok kursi pengemudi yang semula 100 mm dikurangi menjadi 60 mm, serta bentuk awal yang datar dirubah menjadi lebih cekung ke dalam C D E F G Frame dudukan kursi Jarak antara kursi pengemudi dan atap kabin Posisi kemudi mobil Diameter kemudi mobil Pedal gas, rem, kopling Frame dudukan kursi mobil yang semula berukuran 790 mm dari lantai diturunkan agar menjadi 710 mm Jarak antara kursi pengemudi dan atap kabin yang semula 740 mm menjadi lebih besar menjadi 840 mm Posisi kemudi menjadi lebih dekat dengan tubuh sopir, hal ini mengakibatkan sudut yang dibentuk oleh lengan bagian atas lebih kecil sehingga nilai RULA yang didapat juga semakin kecil. Jarak antara kemudi dan sandaran kursi mobil yang semula 700 mm dirubah menjadi 600 mm. Diameter kemudi lebih kecil (350mm) agar pergelangan tangan lebih mudah menggenggam dan sopir tidak merasa lelah Letak pijakan kopling, gas, maupun rem lebih rendah dan mendekati dasar kabin bawah mobil agar pergelangan kaki lebih mudah mencapai pijakannya. Selain itu, sudut yang disarankan untuk pergelangan kaki dan pijakan kopling adalah sebesar 85 o -100 o Setelah melakukan perubahan dimensi pada kabin mobil tersebut, maka dilakukan analisa resiko cedera tubuh untuk memberikan desain yang terbaik. Tabel 4. Hasil Analisa Resiko Cedera Tubuh No. Posisi Nilai RULA Keterangan 1. Memegang kemudi 2 Diterima 2. Memegang Investigasi lebih 2 persneling lanjut 3. Memegang Investigasi lebih 3 handbrake lanjut 4. Penumpang 2 Diterima C. Kajian Ergonomi untuk Komponen dalam Kabin Pedal gas, rem, dan kopling Pedal gas, rem, dan kopling pada mobil GEA ini terletak di bagian bawah dari kemudi mobil. Namun jarak antara pedal gas, rem, dan kopling ini terlalu dekat antara satu sama lain. Dikhawatirkan dengan susunan posisi seperti ini, pengemudi akan merasa tidak nyaman ketika menekan pedal tersebut. Dari segi material, pedal ini sudah terbuat dari metal atau logam agar dapat mengimbangi tekanan yang diberikan oleh kaki pengemudi sehingga tidak mudah patah. Untuk mengatasi keausan pada mekanisme pedal gas, dapat dipasang semacam plat yang memiliki ukuran beberapa millimeter dari baja. Plat tipis ini ditempatkan di bawah pedal gas untuk menahan pedal pivot tidak terlalu aus. Agar lebih nyaman dalam pemakaiannya, pijakan pedal sebaiknya dilapisi dengan karet agar permukaannya tidak licin. Dari desain pedal yang sudah ada, sebaiknya dilakukan perubahan bentuk pijakan pedal agar pengemudi dapat membedakan antara pedal kopling, gas, dan rem dengan lebih mudah. Kemudian untuk pedal rem itu sendiri, sebaiknya posisi pijakannya lebih menonjol daripada pijakan gas dan kopling agar pengemudi lebih mudah menjangkau rem apalagi pada kondisi darurat. Alternatif yang dapat diberikan untuk desain pedal gas, kopling, dan rem yang baru ditunjukkan oleh gambar Gambar 8. Alternatif desain pedal kopling, rem, dan gas Rem tangan Untuk desain yang sudah ada, desain tuas rem tangan ini sebaiknya diberi sedikit profil agar mudah dipegang oleh pengemudi. Tuas rem tangan yang terbuat dari logam dilapisi dengan plastik yang juga berguna sebagai isolator panas. Selain itu sudut yang terbentuk antara tuas handrem dan lantai dasar kabin cukup besar, sebaiknya dirubah menjadi lebih kecil agar rem tangan yang berada dekat dengan pengemudi mobil tidak terlalu menjulang dan dapat mengganggu pergerakan tangan pengemudi. Sistem transmisi Sistem transmisi pada kendaraan merupakan sistem yang menjadi penyalur energi dari mesin ke diferensial dan as. Saat
5 mesin dinyalakan dan mobil dijalankan, sistem transmisi memutar as sehingga roda dapat berputar dan menggerakkan mobil untuk melaju. Terdapat dua sistem transmisi yang umumnya saat ini, yaitu transmisi manual dan transmisi otomatis. Juga terdapat sistem-sistem transmisi yang merupakan gabungan antara kedua sistem tersebut, akan tetapi ini merupakan perkembangan terakhir yang baru dapat ditemukan pada mobil-mobil berteknologi tinggi dan merekmerek tertentu saja. Sedangkan pada mobil GEA ini, yang digunakan adalah transmisi manual (4 speed with reverse gear wheel drive with coil spring suspension system). Kursi mobil Perancangan detail kursi mobil dilakukan untuk lebih meningkatkan kenyamanan pengemudi pada saat berkendara. Desain kursi mobil akan diberi slider di bawahnya agar dapat dibuat maju dan mundur sehingga posisi antara tubuh pengemudi dan kemudi dapat diatur sesuai dengan kenyamanan pengemudi. Karena tegangan maksimal yang terjadi kurang dari tegangan ijin pada material tersebut, maka perencanaan aman. b) Software CATIA Dari analisa tegangan Von Misses didapatkan hasil sebesar 1,599x10 6 N/m 2, di mana modulus Young dari steel adalah 2x10 11 N/m 2. Maka tegangan Von Misses < Modulus Young, dan dapat dikatakan bahwa material ini aman. Sedangkan pada analisa displacement, jika slider diberi beban sebesar 70kg (asumsi berat badan pengemudi) maka akan menghasilkan maximum displacement hanya sebesar 0,00158 mm. E. Spesifikasi Kabin Mobil Setelah dilakukan analisa ergonomi kabin mobil dan komponen pendukung yang ada, maka dapat dirancang kabin mobil yang baru dengan spesifikasi pada Gambar 10. Gambar 9. Detail perancangan kursi mobil Selain menganalisa kenyamanan dari kursi mobil, dilakukan juga analisa kekuatan material slider secara manual maupun dengan bantuan software. a) Metode manual : Berat maksimal pengemudi = 70 kg F pengemudi =70 kg x 9,81 m/s 2 = 686,7 N Free body diagram : 200 mm F pengemudi Gambar 10. Spesifikasi Kabin Mobil Dari perancangan kabin tersebut, didapatkan tata letak dan perubahan dimensi yang baru meliputi 1. Kursi mobil yang terpisah 2. Handbrake yang berada di sebelah kiri pengemudi 3. Tuas pemindah gigi (persneling) 4. Pedal gas, rem, dan kopling 5. Body mobil A B R A 400 mm R B Σ M = 0 R A. 0,40 m F pengemudi. 0,20 m = 0 RA = 343,35 N M max = RA. 0,20 m = 343,35 N x 0,20 m = 68,67 Nm Rumus inersia untuk penampang balok bb. h3 0.2 mm (0.3mm)3 II = = = 4,5 xx 10 4 mm 4 12 12 Tegangan lentur maksimum MM. cc 68,67 NNNN.0,2 mm σσ = = II 4,5 xx 10 4 mm 4 = 30520 NN/mm 2 Dari tabel material properties didapatkan bahwa σi= 6,79 ksi = 4,68 x 10 7 Pa (stainless steel) Syarat kekuatan material = σ max < σijin Di mana σijin = σs / sf = 4.68 x 10 7 / 3 = 1,56 x 10 7 N/m 2 Gambar 11. Layout Kabin Mobil IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa 1. Kabin mobil pick up GEA ini belum ergonomis. 2. Dengan perbaikan posisi duduk, ketinggian dasar kabin, posisi pedal dan handbrake, kabin yang baru menjadi lebih ergonomis dengan nilai resiko cedera
6 tubuh = 2. 3. Dengan kursi yang terpisah antara sopir dan penumpang, layout kabin dan komponen lainnya dirancang dengan peletakan kemudi yang lebih dekat dengan badan pengemudi, handbrake berada di samping pengemudi, dudukan kursi mobil yang lebih rendah sehingga akses masuk ke dalam kabin mobil lebih mudah. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah banyak membantu atas selesainya artikel ini, terutama kepada Prof. Dr. Ing. Ir. I Made Londen Batan, M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan saran dan bimbingan, Ketua Jurusan Teknik Mesin ITS, dosen-dosen Teknik Mesin ITS, PT INKA selaku perusahan produsen mobnas GEA, dan teman-teman terbaik yang ada di kampus perjuangan Teknik Mesin ITS. DAFTAR PUSTAKA [1] Batan, I Made Londen (2005) Pengembangan Produk, Diktat Kuliah Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS [2] Cichanski, Artur and Mateusz Wirwicki, Analysis of Anthropo- Technical Systems in in The Environment of Catia Program, Journal of POLISH CIMAC, Faculty of Ocean Engineering & Ship Technology, GDANSK University of Technology [3] Karl Kroemer, Henrike Kroemer, Katrin Kroemer-Elbert (2003), Ergonomic: How to Design for Ease and Efficiency, W.J Fabrucky and J.H.Mize, Editors, Second Edition [4] Kurniawan, Agung, (2011) Soebronto Laras : Pasar Mobil 2012 Bisa 860.000 Unit, Kompas.com, diakses Mei 2012, <http://otomotif.kompas.com/read/2011/07/19/17463555/soebronto.la ras.pasar.mobil.2012.bisa.860.000.unit> [5] Macey, Stuart with Geoff Wardle (2008), H-Point : The Fundamentals of Car Design and Packaging, Designstudio Press [6] Nurmianto, Eko (2004), Ergonomi Konsep Dasar dan Aplikasinya, Edisi Kedua Guna Widya, Surabaya [7] Rinaldi, Erick (2012), Analisa Tingkat Kenyamanan dan Kekuatan Otot Kaki Pengendara Sepeda Santai, Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS [8] Sutantra, I Nyoman dan Bambang Sampurno (2005), Teknologi Otomotif, Edisi Kedua Guna Widya, Surabaya