ANALISIS ERGONOMI DESAIN RUANG KERJA PENEMBAK PADA KENDARAAN TEMPUR ARMOURED PERSONNEL CARRIER DALAM VIRTUAL ENVIRONMENT Akhmad Hidayatno, Aisyah Iadha Nuraini, Gagas Hariseto Pratomo Laboratorium Faktor Manusia, Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia Telp. (022) 7278 ext. 131, Faks. (022) 7278860 E-mail: akhmad@eng.ui.ac.id, aisyahiadhan_ti08@ie.ui.ac.id ABSTRAKS Seorang penembak dalam kendaraan tempur pengangkut personil bekerja dalam posisi setengah berdiri pada keadaan statis dan dalam jangka waktu yang lama. Penelitian ini mengevaluasi dan meredefinisi postur kerja penembak dalam lingkungan virtual dengan menggunakan software simulasi ergonomi manusia. Redefinisi postur kerja dilakukan pada penambahan kursi dan pijakan kaki, dengan penyesuaian pada tinggi kursi dan sudut pijakan untuk mendapatkan konfigurasi kursi yang ideal bagi tentara. Postur duduk yang terbentuk dari seluruh konfigurasi yang diujikan dinilai dengan menggunakan metode Posture Evaluation Index (PEI). Hasil penelitian berupa usulan kursi yang ergonomis bagi tentara Indonesia. Kata Kunci: Ergonomi, Antropometri, Virtual Environment, Posture Evaluation Index, Tentara, Kendaraan Tempur 1. PENDAHULUAN Ergonomi dapat didefinisikan sebagai disiplin ilmu yang menaruh perhatian kepada interaksi antara manusia dengan elemen elemen lainnya dalam suatu sistem dan profesi yang menggunakan teori, prinsip prinsip, data dan metode untuk mendesain sebuah perancangan yang bertujuan untuk mengoptimasikan kesejahteraan manusia dan kinerja sistem secara keseluruhan (Ergonomic Association, 2000). Dewasa ini Indonesia telah berhasil mengembangkan kendaraan lapis baja buatan sendiri. Pada tahun 2008 Panser APS-3 Anoa 6 X 6 diperkenalkan kepada publik. Panser ini merupakan kendaraan tempur pengangkut personil (APC / Armoured Personnel Carrier) dengan sistem penggerak 6 roda simetris yang dirancang khusus untuk kebutuhan ALUTSISTA TNI-AD. Panser ini merupakan kendaraan lapis baja yang didesain khusus untuk mengangkut personil tentara ke dalam medan pertempuran. Panser ini dapat mengangkut 10 personil dengan 3 orang kru, 1 driver, 1 commander dan 1 gunner. Namun, dari segi rancangan tampak jelas bahwa desain kendaraan dibuat berdasarkan adaptasi dari kendaraan lapis baja buatan Perancis, Véhicule de l'avant Blindé (VAB). Berdasarkan fakta ini, timbul pertanyaan apakah pembuatan desain kendaraan ini dilakukan berdasarkan pertimbangan terhadap aspek ergonomis. Salah satu hal yang harus diperhatikan adalah apakah desain kabin dan kursi penembak sesuai dengan antropometri personil TNI. Salah satu aspek adaptasi yang kurang diperhatikan adalah desain area gunner. Sebagai alat pengangkut personel infanteri dibutuhkan seorang gunner untuk membalas serangan musuh. Gunner pada saat aktif akan bekerja dalam posisi berdiri, dengan seperempat tubuh bagian atas terekspos keluar kendaraan. Hal ini membuat gunner berpotensi bekerja dalam posisi setengah berdiri, dikarenakan pelindung yang disediakan tidak cukup tinggi atau tidak sesuai dengan antropometri TNI. Senjata yang digunakan juga dapat berputar 360 o dan digerakkan secara manual. Hal ini menambah beban kerja fisik yang harus ditanggung oleh gunner. Saat standby pun tidak disediakan kursi yang memadai, sehingga gunner tidak mendapat kesempatan mengistirahatkan otot dan sendi yang terganggu akibat kesalahan postur kerja. 2. DASAR TEORI Virtual environment (VE) adalah representasi dari sistem fisik yang dihasilkan oleh komputer, yaitu suatu representasi yang memungkinkan penggunanya untuk berinteraksi dengan lingkungan sintetis sesuai dengan keadaan lingkungan nyata (Kalawsky, 1993) [2]. Simulasi lingkungan virtual yang baik harus dapat mewakilkan model manusia virtual dengan lingkunganbaru yang diciptakan dalam lingkungan virtual. Virtual human adalah model biomekanis yang akurat dari sosok manusia. Model ini, sepenuhnya meniru gerakan manusia sehingga memungkinkan bagi para peneliti untuk melakukan simulasi aliran proses kerja, dan melihat bagaimana beban kerja yang diterima model ketika melakukan suatu rangkaian pekerjaan tertentu.
Aplikasi Jack 6.0, adalah salah satu aplikasi ergonomi yang dapat mensimulasikan bagaimana model manusia (virtual human) yang berada pada lingkungan virtual (virtual environment) dapat berinteraksi dengan objek dan lingkungan tersebut, serta mendapatkan respon balik yang tepat dari objek yang dimanipulasi. Pengembangannya sangat memperhatikan penciptaan model tubuh manusia yang paling akurat dibandingkan dengan model manusia digital lain yang pernah ada. Dimana, kondisi postur tubuh dan ukuran data antropometri manusia virtual tersebut dapat disesuaikan dengan manusia nyata yang menjadi model dari simulasi tersebut. 3. METODE PENELITIAN Tahap pertama dalam penelitian ini adalah melakukan pengumpulan data-data yang akan digunakan dalam pengerjaan penelitian. Data yang dibutuhkan diantaranya adalah data antropometri hasil penelitian terhadap 24 laki-laki Indonesia (Chuan et al, 2010), postur duduk tentara pada kursi penumpang yang ada di kabin penumpang serta ukuran dan bentuk kursi penumpang yang ada pada panser. Data antropometri diperoleh melalui pengukuran langsung terhadap 24 pria Indonesia. Hasil rekapitulasi pengumpulan data antropometri dapat dilihat pada Tabel 1, dimana pengukuran dilakukan terhadap 37 dimensi tubuh pada persentil, 0, dan. Kemudian untuk data spesifikasi kabin penumpang beserta kursi penumpang diperoleh melalui pengukuran langsung terhadap kendaraan tempur tipe APC (Armoured Personnel Carrier) yang dilakukan di lapangan. Gambar desain kabin dan kursi penumpang dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Dimensi Kabin Penembak Kendaraan Tipe APC (dalam mm) Tahap kedua adalah pengolahan data terhadap data yang telah dikumpulkan. Pengolahan data ini dilakukan dengan mensimulasikan postur duduk pada software Jack 6.1. Langkah awal pembuatan simulasi pada Jack 6.1 adalah dengan membuat lingkungan kerja virtual (dalam penelitian ini lingkungan kerja terdiri dari ruang penembak kendaraan tempur tipe APC). Pembuatan lingkungan kerja virtual berupa model ruang penembak dengan menggunakan software NX 6.0. Kemudian bentuk visual kursi yang telah dibuat dalam NX 6.0 diterjemahkan ke dalam lingkungan virtual dalam software Jack 6.1. Langkah selanjutnya adalah membuat model manusia virtual yang akan diujikan yaitu manisia terkecil persentil dan manusia terbesar persentil. Pembuatan model dengan persentil tersebut agar dapat mengakomodasi manusia terkecil hingga manusia terbesar. Setelah itu model manusia diposisikan pada ruang penembak. Simulasi dilakukan pada ruang awal dan ruang konfigurasi, dimana ukuran konfigurasi dirancang menurut ukuran antropometri penembak.
Gambar 2. Tampilan Simulasi Jack 6.1 ruang penembak awal dan usulan dibuat berdasarkan variabel-variabel yang mengacu pada elemen yang akan ditambahkan pada ruang penembak yaitu kursi dan pijakan kaki. Variabel konfigurasi antara lain tinggi kursi dan tinggi pijakan kaki. Selanjutnya variabel kursi tersebut akan diujikan pada software Jack 6.1. Variabel ini diujikan pada model manusia persentil dan, untuk mengakomodasi konsep design for extreme, dan pada posisi maksimum dan minimum senjata yaitu pada sudut o dan 4 o. Berikut ini merupakan dasar perubahan variabel kursi yang akan diujikan: a. Tinggi Kursi Seperti yang telah disebutkan pada dasar teori, tinggi kursi ditentukan berdasarkan tinggi dari tanah hingga belakang lutut/betis (popliteal height). Namun pada kasus ini tinggi kursi diukur dari ujung kepala hingga dasar bokong. Tinggi kursi optimal pada persentil adalah 31 cm, dan pada persentil adalah 47 cm, maka konfigurasi tinggi kursi yang diusulkan adalah 31cm dan 47 cm. b. Ketinggian Pijakan Kaki Kursi yang diusulkan dalam konfigurasi ini adalah kursi ayunan, sehingga akan membuat kaki penembak menggantung. Kaki menggantung dapat menyebabkan tekanan yang besar pada bagian paha, sehingga tidak baik untuk kesehatan. Pijakan kaki dengan ketinggian yang tepat dapat menjadi jalan keluar yang baik pada kasus ini. Dalam konfigurasi yang akan dibuat menggunakan tinggi pijakan kaki 18 dan 28 cm. Tabel 1. Daftar Persentil Posisi Tuas Tinggi Kursi (cm) Tinggi Pijakan Kaki (cm) 1A 1B 4 18 1C 1D 4 47 2A 2B 4 28 2C 2D 4 3A 3B 4 18 3C 3D 4 31 4A 4B 4 28 4C 4D 4
Setelah menentukan variabel-variabel yang akan diubah dalam pembuatan konfigurasi, langkah selanjutnya yaitu membuat kombinasi dari variabel-variabel tersebut terhadap persentil dan. Rancangan konfigurasi yang akan diujikan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1. Keseluruh simulasi ini kemudian dianalisis nilai ergonomisnya menggunakan Task Analysis Toolkit pada Jack, yaitu pengukuran nilai LBA (Lower Back Analysis), OWAS (Ovako Working Posture Analysis), dan RULA (Rapid Upper Limb Assessment). Ketiga nilai ini kemudian dikombinasikan untuk menghasilkan nilai PEI (Posture Evaluation Index), yang merupakan nilai ergonomi postur manusia secara keseluruhan. PEI = I1 + I2 + I3.mr (1) mr = 1,42 (2) Nilai I1 adalah indeks dari nilai LBA yang dinorrmalisasi dengan batas maksimum menurut NIOSH yaitu 3400 N. Nilai I2 juga dinormalisasi dengan nilai maksimal OWAS yaitu 4. Untuk RULA, dikalikan dengan amplification factor sebesar 1,42. Pengalian dengan amplification factor dikarenakan tubuh bagian atas mengalami beban ergonomi paling besar dibandingkan dengan bagian tubuh lain. Secara keseluruhan, semakin kecil nilai indeksnya, maka semakin ergonomis suatu postur kerja. 4. Hasil dan Pembahasan 1. Hasil Analisa PEI Setelah dilakukan simulasi dan analisis pada Jack, diperoleh nilai indeks ergonomi yang terdapat pada Tabel 2. Terdapat masing-masing 9 konfigurasi (termasuk aktual) yang diujikan pada dua persentil manusia. Tabel 2. Rekapitulasi Hasil PEI Berdasarkan Tabel 2 menunjukkan bahwa setiap konfigurasi mempunyai nilai SSP diatas 90%, yang berarti bahwa postur duduk yang dilakukan dengan menggunakan setiap konfigurasi model desain kursi penumpang dapat dilakukan oleh lebih dari 90% populasi tentara Indonesia baik persentil maupun persentil.
3 2. 2 1. 1 0. 0 1 2 3 Persentil, Elevasi 1.79 1.79 2.13 2.13 Persentil, Elevasi 4 1.72 1.72 2.11 2.11 Persentil, Elevasi 2.29 1.88 2.69 2.72 Persentil, Elevasi 4 2.68 2.63 2.8 2.8 Gambar 3. Grafik Perbandingan Nilai PEI Seluruh 4 Nilai OWAS semua konfigurasi berada pada tingkat critical posture antara 2-3. Hal ini menunjukkan bahwa postur kerja saat ini secara nyata membahayakan sistem muskuloskeletal manusia, dan konfigurasi yang diusulkan belum memberi efek yang signifikan, sehingga tindakan perbaikan perlu dilakukan sesegera mungkin. Nilai RULA terkecil terjadi pada konfigurasi 2C yaitu sebesar. Nilai RULA terlihat stabil dengan nilai untuk kesemua konfigurasi persentil dan 7 untuk semua konfigurasi persentil. Nilai ini menunjukkan masih belum efektifnya rekomendasi konfigurasi yang ada sehingga dibutuhkan adanya kajian lebih lanjut. Nilai LBA yang diperoleh mengalami nilai yang fluktuatif, baik pada persentil maupun persentil dari konfigurasi 1 hingga konfigurasi 4. Perubahan yang fluktuatif yang terjadi dipengaruhi oleh kebengkokan dari tulang belakang yang disebabkan oleh tinggi kursi, tinggi pijakan kaki, serta posisi tuas senjata. Penurunan LBA terbesar terjadi pada konfigurasi 2, dimana tinggi kursi 47 cm dan tinggi pijakan 28 cm. Maka berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa, penambahan kursi dapat menyebabkan pengurangan pada beban yang dialami oleh tulang belakang. Berdasarkan nilai yang diperoleh dari hasil LBA, OWAS, dan RULA, maka didapat nilai PEI untuk masingmasing konfigurasi dengan menggunakan persamaan pada persamaan yang telah dijelaskan pada bab 2. Nilai PEI yang besar terjadi pada konfigurasi 3 dan 4 yaitu 2,7. Dengan demikian jika ditinjau dari nilai PEI, dapat dikatakan konfigurasi 3 dan 4 sebagai desain yang paling tidak ergonomis. Selain itu, nilai PEI pada konfigurasi 2 memiliki nilai PEI terkecil, berkisar antara nilai 1,872 hingga nilai 2,627. Perubahan nilai PEI pada umumnya tidak mengalami perubahan yang cukup berarti dikarenakan nilai dari OWAS dan RULA yang relatif stabil. Perbedaan yang terjadi dipengaruhi oleh nilai LBA yang cukup fluktuatif. Ditemukan juga bahwa perubahan pada tinggi pijakan kaki tidak mempengaruhi nilai PEI yang didapat karena tidak berpengaruh langsung pada struktur tulang belakang yang mempengaruhi nilai LBA. Sementara tinggi kursi jelas terlihat perbedaannya dimana untuk tinggi kursi 47 cm lebih ergonomis dibandingkan tinggi kursi 31 cm. Setelah dilakukan perhitungan nilai PEI untuk seluruh konfigurasi, kemudian dilanjutkan dengan perbandingan seluruh hasil nilai PEI yang didapat, maka dapat disimpulkan bahwa desain kursi penembak panser yang mengalami perubahan tinggi kursi sebesar 47 cm, dan tinggi pijakan kaki 28 cm akan menghasilkan nilai PEI terendah. Hal tersebut menunjukkan konfigurasi 2 merupakan desain kursi penembak panser dan pijakan kaki yang paling ergonomis bagi penembaknya. 2. Pembuatan Model Kursi Setelah meninjau hasil analisis diatas, kini sudah diperoleh 2 variabel ukuran kursi penembak panser, yaitu tinggi kursi dan tinggi pijakan kaki yang ergonomis. Untuk membuat model kursi baru, tentu diperlukan ukuran-ukuran kursi lainnya, yaitu kedalaman dudukan, lebar kursi itu sendiri, serta kedalaman dan lebar pijakan kaki.
Model kursi yang akan dibuat mengacu metode design for extreme, dengan menggabungkan ukuran antropometri dari pria dengan persentil dan pria dengan persenti. Berikut adalah penjelasan mengenai ukuran komponen kursi yang akan dibuat dalam penelitian ini. a. Seat Depth (Kedalaman dudukan) Kedalaman dudukan, atau disebut juga seat depth, disesuaikan dengan buttock-popliteal length manusia. Adapun buttock-popliteal length adalah panjang dari belakang bokong hingga bagian belakang lutut/betis. Namun pada kasus ini tidak memungkinkan adanya kedalaman dudukan yang mendukung hingga bagian belakang lutut karena alasan aksesibilitas. Oleh karena itu ukuran disubstitusikan dengan ukuran chest depth. Panjang yang digunakan adalah panjang manusia terbesar (pria persentil ) agar area bokong dapat ditopang sempurna saat duduk. Ukuran chest depth priaindonesia persentil adalah 27cm. Oleh karena itu, kedalaman dudukan kursi ditetapkan sepanjang 27 cm. b. Seat Width (Lebar kursi) Lebar kursi untuk kursi penembak panser ini ditentukan menurut perhitungan lebar kursi persentil. Adapun ukuran anthropometri yang digunakan untuk lebar kursi adalah lebar bahu. Ini dikarenakan lebar dudukan kursi akan sama dengan lebar sandaran, dimana lebar sandaran menggunakan acuan ukuran bahu. Untuk kasus ini, digunakan shuolder breadth orang terbesar, yaitu laki-laki persentil. Ukuran shoulder breadth pria Indonesia persentil adalah 2 cm. Oleh karena itu lebar kursi ditetapkan sepanjang 2 cm. c. Foot Support Depth (Kedalaman Pijakan Kursi) Kedalaman pijakan kaki menggunakan ukuran panjang kaki manusia, dengan spesifik pada ukuran persentil agar menyokong ukuran manusia terbesar. Panjang kaki pria Indonesia pada persentil adalah 29 cm. Oleh karena itu ditetapkan kedalaman pijakan kaki sepanjang 29 cm. d. Foot Support Width (Lebar Pijakan Kaki) Kedalaman pijakan kaki menggunakan ukuran dua kali lebar kaki manusia, ditambahkan dengan standar deviasi, dengan spesifik pada ukuran persentil agar menyokong ukuran manusia terbesar. Lebar kaki pria Indonesia pada persentil adalah 12 cm dengan standar deviasi 3,96 cm. Oleh karena itu ditetapkan kedalaman pijakan kaki sepanjang 28 cm. Tabel 4. Rekapitulasi Dimensi Kursi Penumpang Aktual dan Redesain Variabel Tinggi Kursi Kedalaman dudukan Lebar Kursi Tinggi Pijakan Kaki Kedalaman Pijakan Kaki Lebar Pijakan Kaki Dimensi 47 cm 27 cm 2 cm 28 cm 29 cm 28 cm Berikut ini merupakan model kursi penembak panser yang ergonomis berdasarkan penelitian yang telah dilakukan. Gambar 4. Desain Kursi Penembak Kendaraan Tempur Tipe APC yang Ergonomis. Kesimpulan Dari penelitian Analisis Ergonomi Desain Ruang Kerja Penembak pada Kendaraan Tempur Armoured Personnel Carrier (APC) dalam Virtual Environment dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
a. Penembak pada kendaraan tempur pengangkut personel tidak bekerja dalam posisi yang ergonomis. Hal ini disebabkan oleh terbatasnya ruang yang tersedia pada kabin penembak, dan sangat beresiko menyebabkan WMSD.. b. Nilai PEI yang dihasilkan dari postur kerja pada kursi penembak panser aktual adalah sebesar 2,73 untuk persentil dan 2,804 untuk persentil. c. Hasil perbandingan PEI kondisi aktual dan konfigurasi usulan didapatkan nilai PEI terkecil pada konfigurasi kedua dengan nilai PEI sebesar 1,78 pada posisi tuas derajat dan 1,721 pada posisi tuas 4 derajat untuk persentil, dan 1,877 pada posisi tuas 10 derajat dan 2,634 pada posisi tuas 22 derajat untuk persentil. Berdasarkan konfigurasi dengan nilai PEI terkecil tersebut, didapatkan bahwa ketinggian kursi penembak terbaik adalah sebesar 47 cm, ketinggian pijakan kaki yang terbaik adalah sebesar 28 cm. PUSTAKA Caputo, F., Di Gironimo, G., Marzano, A. Ergonomic Optimization of a Manufacturing System Work Cell in a Virtual Environment. Acta Polytechnica Vol. 46 No. /2006. 2006 Chuan, Tan Kay., Hartono, Markus., Kumar, Naresh., (). International Journal of Industrial Ergonomics. Anthropometry of the Singaporean and Indonesian populations. National University of Singapore. 2010 Kalawsky, R. The Science of Virtual Reality and Virtual Environments. Gambridge: Addison Wesley Publishing Company. 1993 The International Ergonomics Association. The Discipline of Ergonomics. www.iea.cc. 2000