Berdasarkan hasil pengolahan dan pengamatan data penelitian, desain knapsack sprayer yang digunakan oleh petani di Kecamatan Wedung dalam kaitan dengan antropometri dan persepsi subyektif petani serta referensi pengamatan SAG di daerah tersebut adalah sudah cukup sesuai untuk petani pria, namun kurang sesuai untuk petani wanita. Hal ini dikarenakan desain knapsack sprayer
yang umum dipakai tidak diperuntukkan untuk pengguna (user) wanita. Melihat bahwa sangat sedikit petani wanita yang melakukan penyemprotan.
Sebagaimana pada tahapan perancangan alat atau mesin pada umumnya, untuk mendesain
knapsack sprayer bagi petani wanita, tidak cukup hanya melalui data antropometri, namun juga perlu dianalisis terlebih dahulu kesesuaian atau kelayakan pekerjaan ini terkait beban kerja petani wanita pada pekerjaan penyemprotan. Jika pekerjaan ini dinilai sesuai dan layak untuk petani wanita, maka data antropometri petani wanita pada penelitian ini dapat dijadikan rujukan dalam perancangan
Berdasarkan persepsi subyektif, ditemukan keluhan yang relatif banyak terkait sakit otot maupun kelelahan yang disebabkan bobot alat. Rekomendasi perbaikan dari desain knapsack sprayer
tersebut adalah sebagai pihak produsen perlu mempertimbangkan pemilihan bahan pada pembuatan tangki sprayer serta elemen-elemen knapsack sprayer lainnya, sedangkan untuk pihak petani perlu memperhatikan pemilihan kapasitas maksimum, pengisian dan sistem kerja dari knapsack sprayer.
Gambar 25. Bagan tahapan analisis
Pada tahapan analisis antropometri, terdapat faktor internal dan eksternal yang berpengaruh terhadap pengaplikasian data untuk alat atau mesin pertanian. Faktor internal terkait pada keadaan fisik dari masing-masing subyek. Sedangkan faktor eksternal terkait pada kondisi fisik dari lingkungan kerja. Maka selain data pengukuran antropometri petani pada keadaan statis, keadaan petani dalam keadaan dinamis yang dipengaruhi oleh lingkungan kerja petani juga menjadi pertimbangan dalam perancangan alat atau mesin pertanian.
Menurut Kroemer (1983), untuk menerjemahkan dimensi tubuh statis ke dalam dimensi dinamis dapat dipergunakan petunjuk berikut:
1. Semua parameter yang berkenaan dengan ketinggian pada posisi statis berkurang menjadi 0.3% dari nilai asalnya, kecuali parameter tinggi siku akan meningkat 0.5%, sedangkan untuk parameter tinggi lutut tetap (tidak ada perubahan).
2. Pada parameter jangkauan, terutama untuk jangkauan kedepan berkurang menjadi 30%. 3. Jika luas bahu dan gerakan tubuh dilibatkan, jangkauan ditingkatkan menjadi 20%.
Berikut disajikan ringkasan hasil analisis kesesuaian desain knapsack sprayer dengan antropometri petani pengguna di Kecamatan Wedung.
tidak sesuai
sesuai Mulai
Database antropometri, dimensi
knapsack sprayer, persepsi subyektif, SAG Analisis kesesuaian desain Desain ergonomis Stop Rekomendasi
Tabel 12. Hasil Analisis kesesuaian desain knapsack sprayer berdasarkan antropometri petani di Kecamatan Wedung
Komponen Dimensia Keterangan Aktual Rekomendasi Pria Wanita Tangki Tinggi 44.00 33.00 14.00 44.00 42.00 PERSENTIL 5 PERSENTIL 5 PERSENTIL 5 Panjang 33.00 32.00 Lebar 14.00 14.00 Gripb Panjang GP 9.50 9.00 8.00 PERSENTIL 95 PERSENTIL 5 PERSENTIL 5 PERSENTIL 5 PERSENTIL 95 Lebar GP 3.50 3.50 3.50 Diameter Tengah GS 2.50 2.50 2.50 Diameter Bawah GS 1.65 1.65 1.65 Panjang GS 11.00 11.50 10.50
Selang Panjang 115.00 83.00 78.00 PERSENTIL 50
Bobot Sprayer (tangki+isi) 16-20 20 ≤16 PERSENTIL 5
a
semua dimensi dalam cm, kecuali bobot dalam kg.
b
Grip pompa(GP) dan Grip penyemprot (GS).
Analisis dimensi tangki knapsack sprayer adalah berdasarkan parameter antropometri pada segmen punggung, karena punggung adalah segmen tubuh yang relatif tetap, artinya tidak ada gerakan yang cukup berarti pada bagian ini sehingga dapat digunakan sebagai tumpuan tangki. Untuk komponen tangki, dimensi tangki yang terdiri dari tinggi, panjang dan lebar menggunakan ukuran antropometri persentil 5 petani Kecamatan Wedung. Dengan aplikasi persentil 5 pada desain tangki diharapkan dapat mengakomodir semua pengguna knapsack sprayer kapasitas 17 liter, termasuk para petani pengguna dengan dimensi kecil. Lekukan pada bagian dalam tangki yang kontak langsung terhadap punggung merupakan hasil penyesuaian desain alat terhadap bentuk tulang belakang yang membentuk kurva S (Gambar 26).
Analisis dimensi grip dibagi menjadi dua, yaitu analisis dimensi grip pompa dan analisis dimensi grip penyemprot. Pembagian ini didasarkan pada orientasi tujuan dari desain grip tersebut, yaitu untuk genggaman kekuatan ataukah genggaman kontrol. Desain grip pompa memiliki tujuan untuk genggaman kekuatan pada kegiatan pemompaan, sedangkan desain grip penyemprot bertujuan untuk genggaman kontrol terhadap gerakan pipa semprot serta sistem switch on-off dari nosel.
Hasil analisis dimensional lebar genggaman grip pompa dengan tujuan genggaman yang menghasilkan kekuatan (power/strength) adalah 3.5 cm, nilai ini mendekati hasil penelitian Ayoub dan Lo Presti (1971) dengan menggunakan electromyography yang mengemukakan bahwa diameter handel optimum adalah sebesar 4 cm untuk genggaman tangan dengan analisis pada otot lengan. Rekomendasi desain grip pompa adalah berbentuk silinder pipih (oval) dengan ketebalan bagian tengah 1.5 cm sedangkan ketebalan kedua sisi sampingnya 1 cm.
Beberapa alternatif rekomendasi perancangan grip diantaranya menghindari desain yang memiliki segi yang terlalu tajam, melakukan perancangan grip dengan keseimbangan pusat massa, mempertimbangkan pengoperasian peralatan untuk kedua tangan sehingga bebannya merata dan simetris selain itu untuk memberikan kemungkinan pergantian tangan antara tangan kanan dan tangan kiri setiap saat sehingga dapat menunda timbulnya kelelahan.
Perancangan dimensional grip menggunakan persentil 95 pada dimensi panjang serta persentil 5 untuk dimensi lebar dan besar diameter, sehingga diharapkan desain dimensional komponen grip
tersebut dapat mengakomodir semua petani pengguna. Pada perancangan saklar, yaitu switch nosel sebaiknya diberi alternatif kunci (lock on-lock off) sehingga pengendaliannya dapat lebih terjamin. Hal ini perlu mempertimbangkan parameter panjang jari, diantaranya jari telunjuk dan jari tengah. Penggunaan jari tengah dimungkinkan, karena pada beberapa keadaan didapatkan fenomena antropometri tangan yang kecil hanya dapat menjangkau bagian switch nosel dengan jari tengah yang biasanya merupakan jari terpanjang, selain itu dikarenakan jari tengah dianggap lebih kuat.
Berdasarkan SNI 4513:2008, standar bobot knapsack sprayer berikut pengisiannya adalah hendaknya lebih kecil atau kurang dari 25 kg. Untuk mendapatkan rekomendasi bobot pengisian
knapsack sprayer, penulis melakukan analisis antropometri pada parameter berat badan petani dengan pertimbangan persentil 5, persepsi subyektif serta referensi dari literatur. Sehingga didapatkan rekomendasi bobot maksimal untuk knapsack sprayer adalah 20 kg untuk petani pria dan 16 kg untuk petani wanita.
Perancangan desain dimensional selang dan pipa semprot terkait dengan dimensi panjang, penulis melakukan analisis pada faktor internal dan eksternal pada beberapa hal terkait alat, subyek pengguna serta orientasi atau tujuan penggunaanya. Analisis antropometri digolongkan sebagai faktor internal terkait fisik petani. Analisis antropometri menggunakan pertimbangan parameter panjang lengan pada persentil 50 untuk desain panjang selang. Pada dasarnya dimensi panjang pipa semprot dapat disesuaikan dengan kebutuhan pada masing-masing petani. Namun, sebagai pihak produsen hendaknya menyiapkan komponen pipa semprot dengan panjang pipa tertentu, yang cukup untuk kebutuhan para petani. Berdasarkan hasil analisis faktor eksternal, sebagai pihak produsen dapat menyiapkan pipa dengan panjang 1 meter dengan pertimbangan faktor tinggi tanaman yang umum disemprot oleh para petani. Tinggi tanaman dapat digolongkan sebagai faktor eksternal yang juga mempengaruhi desain dimensional alat atau mesin pertanian.
Analisis beban pada bahu yang dirasakan oleh petani pada penggunaan knapsack sprayer
dengan kapasitas 17 liter dilakukan dengan perhitungan tekanan pada bahu. Berikut adalah ringkasan hasil perhitungan serta perbandingan tekanan yang diterima oleh petani pada bantalan bahu standar pabrik dengan bantalan bahu rekomendasi desain berdasarkan antropometri petani pengguna di
Tabel 13. Hasil perhitungan beban pada bantalan bahu
No
Parameter analisis Perhitungana
Keterangan Bobot KSb
(kg)
Gaya gravitasi (m/s2)
Luas bantalan bahu
Sesuai antropometri(cm2) = p x l 1 20 9.81 17.50 x 5.50 0 = 2.03 Standar pabrik 2 20 9.81 18.50 x 9.00 1 = 1.18 Rancangan pria 3 16 9.81 17.00 x 6.25 2 = 1.48 Rancangan wanita a
menggunakan rumus tekanan (simbol P, N/cm2), dimana F (N) = m x a.
b
Knapsack Sprayer (kapasitas tangki: 17 liter).
Berdasarkan hasil perhitungan di atas, dapat dilihat bahwa dengan menyesuaikan dimensi bantalan bahu pada sabuk gendong (straps) untuk knapsack sprayer 17 liter dengan data antropometri petani di Kecamatan Wedung, dapat mengurangi besar beban (berupa tekanan) yang diterima oleh bahu. Dengan berkurangnya beban statis maksimal yang diterima oleh bahu, diharapkan dapat mengurangi keluhan sakit otot pada bahu atau kelelahan bahu sebagai akibat dari akumulasi beban
knapsack sprayer yang diterima oleh petani dalam penyemprotan. Bantalan bahu berfungsi sebagai pemecah gaya, sehingga beban statis pada bahu dapat terdistribusi merata. Dimensi luasan bantalan bahu rekomendasi didasarkan pada analisis data antropometri petani pengguna persentil 95 di Kecamatan Wedung, dengan parameter analisis utama pada lebar bahu dan tebal dada.
Pada desain tangkai pompa knapsack sprayer, terdapat prinsip tuas sebagai bagian dari pesawat sederhana, yaitu alat yang digunakan untuk mempermudah pekerjaan. Secara umum, sistem kerja tuas terdiri atas tiga komponen, yaitu titik beban, titik tumpu, dan titik kuasa. Tuas pompa pada knapsack sprayer yang dianalisis pada penelitian ini adalah tergolong tuas jenis kedua, dimana titik beban terletak diantara titik kuasa (gaya) dan titik tumpunya. Sebelum menganalisis panjang tangkai
knapsack sprayer yang berpengaruh langsung pada jangkauan pemompaan yang ergonomis, diperlukan perhitungan beban pemompaan pada jangkauan tangkai maksimal. Percobaan dilakukan pada tekanan kerja dalam kondisi tangki knapsack sprayer kosong dan terisi (pengisian umum).
Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan neraca pegas kapasitas 5 kilogram. Neraca pegas digantungkan pada grip pompa kemudian tangkai pompa yang dikondisikan pada posisi pengangkatan piston maksimum ditarik oleh neraca pegas. Analisis beban pemompaan dapat digunakan persamaan momen. Berikut disajikan hasil ringkasan perhitungan beban pemompaan.
Tabel 14. Hasil perhitungan beban pemompaan pada tangkai knapsack sprayer
No
Parameter analisis Perhitungana
Keterangan Beban (m;kg) Percepatan gravitasi (a;m/s2) Panjang tangkai (r;meter) Momen (M; Nm)
1. 0.25 9.81 0.685 1.68 Kondisi tangki kosong
2. 2.75 9.81 0.685 18.48 Kondisi tangki terisi
a
menggunakan persamaan momen, M= F x r
Hasil perhitungan diatas kemudian dibandingkan dengan referensi kekuatan kerja manusia ketika berdiri (Gambar 26). Hasil analisis menunjukkan bahwa beban pemompaan tergolong logis
serta pemompaan dilakukan pada zona nyaman. Setelah diketahui beban pemompaan, langkah selanjutnya dapat dianalisis panjang tangkai pompa.
Gambar 27. Kekuatan manusia pada posisi kerja berdiri
Sumber : H. Dreyfuss, The Measure of Man : Human Factors of Design, Whitney Library of Design, New York, 1967 (dengan modifikasi)
Berdasarkan pengamatan SAG, panjang tangkai pompa sangat terkait dengan jangkauan tangan berdiri pada posisi menggenggam. Parameter ini memiliki korelasi sangat kuat dengan panjang lengan. Untuk mendesain panjang tangkai yang ergonomis bagi petani pengguna, maka digunakan data antropometri petani persentil 50 baik subyek petani pria maupun petani wanita. Panjang lengan merupakan hasil penjumlahan dari data antropometri petani persentil 50 pada parameter panjang lengan atas dan panjang lengan bawah tergenggam. Pada petani pria didapatkan panjang lengan sebesar 68.5 cm dan pada wanita sebesar 64 cm. Untuk mengakomodasi cakupan populasi yang lebih luas tanpa mengurangi kenyamanan desain tangkai pompa, maka digunakan dimensi persentil 50 dari subyek petani pria sebesar 68.5 cm (Gambar 28). Sehingga didapatkan rekomendasi desain dimensi
Gambar 29. Rekomendasi dimensi knapsack sprayer untuk petani pria (dalam milimeter)