Pengembangan model produktivitas kerja menggunakan actor-faktor ergonomic pada pengolahan tanah pertama areal padi sawah

PENGEMBANGAN MODEL PRODUKTIVITAS KERJA

MENGGUNAKAN FAKTOR - FAKTOR ERGONOMI

PADA PENGOLAHAN TANAH PERTAMA AREAL PADI SAWAH

ARIEF RM AKBAR

SEKOLAH PASCA SARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi

Pengembangan Model

Produktivitas Kerja Menggunakan Faktor-Faktor Ergonomi Pada Pengolahan

Tanah Pertama Areal Padi Sawah

adalah karya saya sendiri dan belum diajukan

dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang

berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis

lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir

disertasi ini.

Bogor, Juni 2005

ABSTRAK

ARIEF RM AKBAR

. Pengembangan Model Produktivitas Kerja Menggunakan

Faktor-Faktor Ergonomi Pada Pengolahan Tanah Pertama Areal Padi Sawah. Dibimbing

oleh

BAMBANG PRAMUDYA

,

SAM HERODIAN

dan

I WAYAN ASTIKA

.

Pengukuran produktivitas kerja traktor tangan serta faktor-faktor yang

mempengaruhinya dalam pengolahan tanah di areal padi sawah selama ini belum

terukur secara tepat. Produktivitas kerja traktor tangan sangat dipengaruhi oleh

kemampuan dan keahlian serta kenyamanan operator dalam mengoperasikannya. Aspek

desain yang berpengaruh adalah kesesuaian desain dari segi ergonomi terhadap

kemampuan operator sehingga diperoleh produktivitas kerja yang optimal.

Dua model yang dikembangkan dalam penelitian ini bertujuan untuk

mempelajari dan menentukan hubungan parameter ergonomi yang meliputi aspek

kebisingan, getaran, kesesuaian anthropometri, usia operator, berat badan dan suhu

lingkungan terhadap produktivitas kerja pengolahan tanah di lahan sawah. Model

pertama (A) diaplikasikan pada pengolahan tanah menggunakan traktor tangan dengan

implemen gelebeg sedangkan model kedua (B) pada pengolahan tanah dengan

implemen rotari. Jaringan syaraf tiruan digunakan untuk memformulasikan hubungan

non linier di antara parameter yang dianalisis. Hasil kalibrasi pada Model A dan B

mempunyai akurasi 97% dan 93%, sedangkan terhadap validasi model mempunyai

akurasi 89% dan 87%. Keluaran model adalah produktivitas kerja dan beban kerja

berdasarkan parameter laju denyut jantung.

Pada penggunaan implemen gelebeg peningkatan usia dan berat badan operator

memberikan pengaruh penurunan produktivitas kerja dan laju denyut jantung, begitu

juga pada implemen rotari tetapi pengaruhnya terhadap laju denyut jantung operator

terjadi peningkatan. Hal ini disebabkan cara pengoperasian traktor dengan rotari yang

berbeda di mana operator harus berjalan selama melakukan pengolahan tanah.

Peningkatan getaran traktor yang disebabkan oleh peningkatan putaran motor

(engine) pada penggunaan implemen gelebeg walaupun memberikan pengaruh

peningkatan laju denyut jantung tetapi tidak berdampak terhadap pencapaian

produktivitas kerja. Sedangkan pada implemen rotari peningkatan getaran traktor tidak

berpengaruh terhadap laju denyut jantung dan produktivitas kerja pengolahan tanah.

Tingkat kebisingan traktor yang juga disebabkan oleh peningkatan putaran motor

(engine), pada penggunaan implemen gelebeg memberikan pengaruh peningkatan

produktivitas kerja dengan laju denyut jantung yang menurun, begitu juga pengaruhnya

pada pengolahan tanah dengan implemen rotari, tetapi dengan pola laju denyut jantung

yang relatif datar.

Kenaikan suhu lingkungan pada selang 31.5

o

C hingga 33.5

o

C pada penggunaan

implemen gelebeg tidak mempengaruhi produktivitas kerja dan laju denyut jantung

operator. Tetapi pada penggunaan implemen rotari kenaikan suhu pada selang tersebut

menyebabkan kenaikan laju denyut jantung operator tetapi masih dalam batas yang

tidak mempengaruhi pencapaian produktivitas kerja.

ABSTRACT

ARIEF RM AKBAR

. Development Model of Working Productivity using Ergonomic

Factors in Primary Tillage of Paddy Field. Under the guidance of

BAMBANG

PRAMUDYA

,

SAM HERODIAN

and

I WAYAN ASTIKA

.

The measurement of working productivity of hand tractor including factors

affecting the productivity, in soil tillage of paddy field has not been performed

precisely. The working productivity is more likely influenced by the skill and comfort in

operating the tractor. Design aspect on work productivity is the suitable ergonomic

design which gives optimum working productivity.

Two models have been developed to investigate the relationship between

ergonomic factors and working productivity in primary tillage. The first model (A) was

applied to soil tillage by hand tractor with

gelebeg

implement and the second model (B)

was applied to soil tillage by hand tractor with rotary implement. Ergonomic factor

analyzed in the model was the optimal height of the steer. Artificial neural network was

used to formulate the non linear relationship among the analyzed parameters. The

models, which are A and B, have accuracy of calibration 97% and 93% respectively, as

well as accuracy of validation 89% and 87%. The outputs models are productivity and

workload.

In application of

gelebeg

implement, the increase of age and body weight of the

operator will potentially affect the decrease the working productivity and heart rate.

Whereas application of rotary implement could not affect the working productivity, but

it has effect on increasing operator’s heart rate.

Increasing tractor vibration that caused by increasing rotation of the engine, on

application of

gelebeg

has effect increasing the heart rate even though it has not effect

on working productivity. Whereas, on application of rotary implement, increasing

tractor vibration that caused by increasing rotation of the engine, has no effect on

operator’s heart rate dan working productivity. The higher the level of tractor noise that

also caused by increasing rotation of the engine, on the application of

gelebeg

implement will give more effect on increasing the work productivity and decreasing

operator’s heart rate. In addition, in application of rotary implement in the certain range

of noise level is potentially increase the work productivity with relatively flats pattern of

operator’s heart rate.

Increasing the work environmental temperature in the range of 31.5

o

C and

33.5

o

C in application of

gelebeg

implement

has no a effect on working productivity and

operator’s heart rate. Conversely, on the application of rotary implement, increasing the

temperature in the same range will give effect on increasing the operator’s heart rate

with no effect on working productivity.



Hak cipta milik Arief RM Akbar, tahun 2005

Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari

PENGEMBANGAN MODEL PRODUKTIVITAS KERJA

MENGGUNAKAN FAKTOR - FAKTOR ERGONOMI

PADA PENGOLAHAN TANAH PERTAMA AREAL PADI SAWAH

ARIEF RM AKBAR

DISERTASI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

DOKTOR

pada Departemen Teknik Pertanian

SEKOLAH PASCA SARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul Disertasi

Pengembangan Model Produktivitas Kerja Meoggunakan

Faktor - Faktor ErgoDomi Pada Pengolahan Tanah Pertama

Areal Padi Sawah

Nama

AriefRM Akbar

ｾ＠

F126014021

Ketua

Program

Studi

Ilmu Kete

Pertanian

Disetujui

Dr. Ir. I

Wayan

Astin,

M.Si

Anggota

Pascasmjana

Prof. Dr. Ir. Budi ludra Setiawao,

ｍＮａｧｲｾ［［［［［［［＠

. .

-;;;;;'i:"1r. Syafrida Maouwoto, M.Sc

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan

rahmatNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih adalah

Ergonomi dengan judul Pengembangan Model Produktivitas Kerja Menggunakan

Faktor - Faktor Ergonomi Pada Pengolahan Tanah Pertama Areal Padi Sawah.

Ucapan terima kasih penulis haturkan kepada Bapak Prof.Dr.Ir.Bambang

Pramudya, M.Eng, Bapak Dr.Ir. Sam Herodian, MS serta Bapak Dr. Ir. I Wayan Astika,

M.Si selaku komisi pembimbing atas arahan dan waktu yang telah tercurah buat penulis

selama ini. Disamping itu penghargaan juga penulis sampaikan kepada Bapak

Dr.Ir. M Faiz Syuaib, M.Agr staf pengajar Fateta, IPB dan Bapak Dr. Ing. Suwandi

Sugondo dari PT. Agrindo Surabaya yang telah bersedia menjadi penguji luar komisi,

juga atas saran yang telah diberikan bagi penyempurnaan karya ilmiah ini.

Penghargaan yang tinggi penulis sampaikan kepada Fakultas Pertanian

Universitas Lambung Mangkurat atas dukungan yang telah diberikan selama penulis

menjalani studi program doktor dan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Depdiknas

melalui beasiswa BPPS yang telah penulis terima selama ini serta PT. Indofood Sukses

Makmur atas bantuan biaya penelitian yang telah diberikan.

Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada sdri. Safrina R Nasution,

STP, Sofi Maulidia, STP dan Nur Aini, STP alumni Fateta, IPB serta Bapak Asep

Rahayu dari Dinas Pertanian Kab. Karawang yang telah membantu selama

pengumpulan data di lokasi penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada

istri dan anak-anak tercinta serta seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juni 2005

Arief RM Akbar

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Sidoarjo pada tanggal 3 September 1968 sebagai anak ke-6

dari pasangan H.M. Usman dan Sulastri (alm). Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan

Mekanisasi Pertanian - PS. Keteknikan Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB,

lulus pada tahun 1992. Pada tahun 1999 penulis diterima di Program Pascasarjana IPB

pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian dan menamatkannya pada tahun 2001.

Pada tahun yang sama penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan ke program

doktor pada program studi dan pada perguruan tinggi yang sama. Beasiswa pendidikan

pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia.

Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Fakultas Pertanian Universitas Lambung

Mangkurat Banjarbaru pada jurusan Budidaya Pertanian sejak tahun 1995. Selama

mengikuti program S3, penulis menjadi anggota Perhimpunan Teknik Pertanian

(PERTETA) cabang Bogor. Karya ilmiah berjudul

Model Optimasi Jadwal Kerja

Pengolahan Tanah pada Pertanaman Padi dengan Metode Genetic Algorithms

dan

Pemodelan Faktor Ergonomi terhadap Produktivitas Kerja pada Pengolahan Tanah

DAF T AR I S I

Halaman

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR LAMPIRAN xvi

PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1

Perumusan Masalah ... 4

Tujuan Penelitian ... 5

TINJAUAN PUSTAKA Traktor Tangan ... 6

Ergonomi ... 7

Anthropometri ... 9

Kebisingan ... 10

Getaran... 13

Beban Kerja ... 14

Jaringan Syaraf Tiruan (Artificial Neural Network) ... 16

METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian ... 19

Peralatan Penelitian ... 19

Pengambilan Data dan Analisis ... 19

1. Aspek Anthropometri ... 19

2. Aspek Denyut Jantung ... 24

3. Aspek Kebisingan dan getaran ... 25

Pemodelan ... 27

Proses pembelajaran model JST ... 29

Pola data masukan (input) model JST ... 32

Kalibrasi dan Validasi model JST ... 33

Optimasi Rancangan dan Pengoperasian Rancangan Traktor ... 33

HASIL DAN PEMBAHASAN Pengolahan Tanah ... 35

Sebaran Data ... 38

Analisis Model ... 40

Kalibrasi Model A ... 40

Kalibrasi Model B ... 42

Validasi Model A ... 43

Validasi Model B ... 44

Prediksi Model ... 44

a. Usia dan Berat Badan Operator ... 45

b. Getaran Traktor Tangan ... 52

c. Kebisingan ... 56

d. Suhu Lingkungan ... 61

e. Tinggi dan Lebar Kemudi Traktor Tangan ... 66

Optimasi Model ... 73

a. Optimasi Rancangan ... 73

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan ... 78

Saran ... 80

DAFTAR PUSTAKA ... 81

LAMPIRAN ... 86

DAFTAR TABEL Halaman 1 Jumlah alat dan mesin pertanian di Indonesia tahun 1995-2000 ... 2

2 Produksi, luas panen dan produktivitas padi tahun 1998-2002 ... 3

3 Standar tingkat kebisingan berdasarkan OSHA ... 11

4 Hubungan tingkat kerja fisik dengan denyut jantung ... 15

5 Efek lengas tanah terhadap konsistensi tanah berkadar liat sedang hingga tinggi ... 36

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Faktor-faktor yang mempengaruhi produktivitas kerja traktor tangan

dalam pengolahan tanah di areal padi sawah ... 4

2 Kontribusi human science terhadap ergonomi ... 8

3 Ilustrasi sederhana jaringan syaraf tiruan (JST) ... 16

4 Pengukuran anthropometri operator menggunakan anthropolometer ... 20

5 Skema kerja pengambilan data di lapangan ... 21

6 Ilustrasi posisi optimum tinggi kemudi traktor ... 22

7 Ilustrasi posisi pengukuran untuk menentukan lebar jangkauan kemudi optimum traktor ... 23

8 Heart rate monitor dipasang pada operator selama pengolahan tanah ... 24

10 Pengukuran kebisingan traktor tangan di lapangan ( pada engine dan

di telinga operator ... 26

11 Penempatan sensor getaran pada stang kemudi traktor tangan ... 26

12 Pengukuran getaran traktor tangan di lapangan ... 27

13 Skema pemodelan dengan jaringan syaraf tiruan ... 28

14 Model JST yang dikembangkan pada tiap jenis implemen ... 29

15 Ilustrasi pembelajaran backpropagation ... 30

16 Tampilan sebaran data dengan metode boxplot ... 32

17 Pola pengolahan tanah yang dilakukan operator traktor tangan ... 34

18 Traktor tangan yang digunakan dalam penelitian ... 37

19 Pola sebaran data usia dan berat badan operator ... 38

20 Pola sebaran data lebar jangkauan kemudi dan tinggi kemudi ... 39

21 Pola sebaran data suhu, getaran (vibrasi) dan kebisingan (noise) ... 39

22 Pola sebaran data produktivitas kerja dan laju denyut jantung operator ... 40

23 Pengaruh jumlah iterasi dan jumlah node pada hidden layer terhadap nilai error (tingkat ketelitian) model A ... 41

24 Pengaruh jumlah iterasi terhadap nilai r2 _{kalibrasi/training (model A} dengan 9 node pada hidden layer) ... 41

25 Pengaruh jumlah iterasi dan jumlah node pada hidden layer terhadap nilai error (tingkat ketelitian) model B ... 42

26 Pengaruh jumlah iterasi terhadap nilai r2 kalibrasi/training (model B dengan 9 node pada hidden layer) ... 42

27 Pengaruh jumlah iterasi terhadap nilai r2 validasi (model A dengan 9 node pada hidden layer) ... 43

28 Pengaruh jumlah iterasi terhadap nilai r2 validasi (model B dengan 9 node pada hidden layer) ... 44

29 Pola hubungan data nilai produktivitas kerja pengolahan tanah pada beberapa tingkatan usia operator ... 46

30 Pola hubungan data nilai produktivitas kerja pengolahan tanah pada beberapa tingkatan berat badan operator ... 46

31 Pengaruh usia dan berat badan operator terhadap produktivitas kerja pengolahan tanah pada penggunaan implemen gelebeg (model A) ... 47

32 Pengaruh usia dan berat badan operator terhadap laju denyut jantung pada penggunaan implemen gelebeg (model A) ... 47

kerja dan laju denyut jantung (penggunaan implemen gelebeg - model A) ... 48

34 Pengaruh usia dan berat badan operator terhadap produktivitas kerja

pengolahan tanah pada penggunaan implemen rotari (model B) ... 49

35 Pengaruh usia dan berat badan operator terhadap laju denyut jantung pada

penggunaan implemen rotari (model B) ... 50

36 Diagram sebab-akibat usia dan berat badan operator terhadap produkivitas

kerja dan laju denyut jantung (penggunaan implemen rotari - model B) ... 51

37 Pola hubungan data nilai produktivitas kerja pada beberapa tingkatan

getaran traktor tangan di lapangan ... 52

38 Hubungan pola getaran traktor akibat pengaruh putaran motor (engine) terhadap laju denyut jantung operator pada penggunaan implemen

gelebeg (model A) ... 52

39 Pengaruh putaran motor (engine) traktor terhadap getaran dan produktivitas

kerja pengolahan tanah dengan implemen gelebeg ... 53

40 Diagram sebab-akibat getaran traktor terhadap produkivitas kerja dan

laju denyut jantung (penggunaan implemen gelebeg - model A) ... 54

41 Hubungan pola getaran traktor akibat pengaruh putaran motor (engine) terhadap laju denyut jantung operator pada penggunaan implemen

rotari (model B) ... 55

42 Diagram sebab-akibat getaran traktor terhadap produkivitas kerja dan

laju denyut jantung (penggunaan implemen rotari - model B) ... 55

43 Pengaruh putaran motor (engine) traktor terhadap getaran dan

produktivitas kerja pengolahan tanah dengan implemen rotari ... 56

44 Pola hubungan data nilai produktivitas kerja pengolahan tanah pada

beberapa tingkatan kebisingan traktor tangan di lapangan ... 57

45 Hubungan pola kebisingan traktor akibat pengaruh putaran motor (engine) terhadap laju denyut jantung operator pada penggunaan implemen

gelebeg (model A) ... 57

46 Diagram sebab-akibat kebisingan traktor terhadap produkivitas kerja

dan laju denyut jantung (penggunaan implemen gelebeg - model A) ... 58

47 Pengaruh putaran motor (engine) traktor terhadap tingkat kebisingan

traktor tangan dengan implemen gelebeg ... 49

48 Pengaruh putaran motor (engine) traktor terhadap tingkat kebisingan

traktor tangan dengan implemen rotari ... 50

49 Hubungan pola kebisingan traktor akibat pengaruh putaran motor (engine) terhadap laju denyut jantung operator pada penggunaan implemen

rotari (model B) ... 60

50 Diagram sebab-akibat kebisingan traktor terhadap produkivitas kerja

dan laju denyut jantung (penggunaan implemen rotari - model B) ... 61

suhu lingkungan ... 61 52 Pengaruh perubahan suhu lingkungan terhadap produktivitas kerja

pada beberapa tingkatan usia operator (model A) ... 62

53 Pengaruh perubahan suhu lingkungan terhadap laju denyut jantung

operator pada beberapa tingkatan usia (model A) ... 62

54 Diagram sebab-akibat suhu lingkungan terhadap produkivitas kerja

dan laju denyut jantung (penggunaan implemen gelebeg - model A) ... 63

55 Pengaruh perubahan suhu lingkungan terhadap produktivitas kerja

pada beberapa tingkatan usia operator (model B) ... 64

56 Pengaruh perubahan suhu lingkungan terhadap laju denyut jantung

operator pada beberapa tingkatan usia (model B) ... 64

57 Diagram sebab-akibat suhu lingkungan terhadap produkivitas kerja

dan laju denyut jantung (penggunaan implemen rotari - model B) ... 65

58 Pola hubungan data produktivitas kerja pada beberapa posisi tinggi kemudi ... 66

59 Pola hubungan data produktivitas kerja pada beberapa posisi lebar jangkauan kemudi .... 67

60 Pengaruh perubahan tinggi dan ∆ lebar kemudi traktor terhadap produktivitas

kerja pada penggunaan implemen gelebeg (model A) ... 67

61 Posisi lebar jangkauan kemudi maksimum operator terhadap lebar kemudi

kemudi traktor tangan ... 68

62 Pengaruh perubahan tinggi dan ∆ lebar kemudi terhadap laju denyut jantung

operator pada penggunaan implemen gelebeg (model A) ... 69

63 Diagram sebab-akibat posisi tinggi dan lebar kemudi terhadap produkivitas

kerja dan laju denyut jantung (penggunaan implemen gelebeg - model A) ... 70

64 Pengaruh perubahan tinggi dan ∆ lebar kemudi traktor terhadap produktivitas

kerja pada penggunaan implemen rotari (model B) ... 71

65 Pengaruh perubahan tinggi dan ∆ lebar kemudi terhadap laju denyut jantung

operator pada penggunaan implemen rotari (model B) ... 71

66 Diagram sebab-akibat posisi tinggi dan lebar kemudi terhadap produkivitas

kerja dan laju denyut jantung (penggunaan implemen rotari - model B) ... 72

67 Hasil optimasi tinggi dan lebar kemudi traktor pada penggunaan implemen

gelebeg ... 74

68 Pengaruh tinggi dan lebar kemudi optimum pada penggunaan implemen

gelebeg terhadap laju denyut jantung operator ... 74

69 Hasil optimasi tinggi dan lebar kemudi traktor pada penggunaan implemen

rotari ... 75

70 Pengaruh tinggi dan lebar kemudi optimum pada penggunaan implemen

71 Hasil optimasi karakteristik operator (usia dan berat badan) pada

pengoperasian traktor dengan implemen gelebeg di lapangan ... 77

72 Hasil optimasi karakteristik operator (usia dan berat badan) pada pengoperasian traktor dengan implemen rotari di lapangan ... 77

DAF T AR L AMPI R AN

Halaman 1 Tampilan program Jaringan Syaraf Tiruan yang digunakan dalam pengembangan model faktor ergonomi terhadap produktivitas kerja pada pengolahan tanah pertama areal padi sawah ... 86

2 Koefisien korelasi JST Model A pada proses kalibrasi validasi ... 87

3 Koefisien korelasi JST Model B pada proses kalibrasi validasi ... 88

4 Data laju denyut jantung hasil pengukuran di lapangan ... 89

6 Jumlah Traktor Pertanian di Propinsi Jawa Barat ... 93

7 Luas Penggunaan dan Fungsi Lahan di Kabupaten Karawang tahun 2003 ... 94

8 Rata-rata curah hujan dan hari hujan di Kabupaten Karawang tahun 2003 ... 95

9 Data Alat dan Mesin Pertanian Kabupaten Karawang tahun 2003 ... 96

10 Perhitungan Usaha Tani Padi (per musim tanam) di Kabupaten Karawang ... 97

11 Data Luas Tanam Padi Sawah Tahun 2003 Kabupaten Karawang ... 98

12 Data Luas Panen Padi Sawah Tahun 2003 Kabupaten Karawang ... 99

13 Data Produktivitas Padi Sawah Tahun 2003 Kabupaten Karawang ... 100

14 Data dimensi jenis traktor tangan di lapangan ... 101

15 Data input-output JST – Model A ... 102

16 Data input-output JST – Model B ... 103

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Penerapan mekanisasi pertanian khususnya traktor tangan masih banyak

mengalami kendala, baik kendala teknis maupun kendala ekonomi dan sosial.

Ketidaktahuan petani dalam hal pengoperasian traktor tangan secara benar menjadi

salah satu hambatan dalam aplikasinya di lapangan. Aspek sosial yang juga menjadi

kendala penerapannya adalah masih adanya anggapan disebagian petani bahwa

penerapan mekanisasi pertanian khususnya traktor tangan akan menggantikan tenaga

mereka sendiri yang pada akhirnya akan menyebabkan terjadinya pengangguran tenaga

kerja di tingkat petani maupun kelompok tani. Aspek ekonomi yang sangat berpengaruh

adalah besarnya biaya investasi alat dan mesin khususnya traktor tangan.

Di lapangan penggunaan tenaga kerja traktor untuk pengolahan tanah baik di

daerah-daerah yang padat penduduknya tetap akan dapat meningkatkan produktivitas

serta tidak akan menyebabkan pengangguran, karena target musim tanam (luas tanam)

dengan pola tanam dan pola panen serempak dapat dipenuhi, yang nantinya akan

berdampak pada peningkatan produksi (produktivitas) serta upaya pengendalian hama

terpadu.

Tabel 1. Jumlah Alat dan Mesin Pertanian di Indonesia Tahun 1995 – 2000

Sumber : Statistik Pertanian, Deptan (2000)

* Badan Pusat Statistik (2000)

Berdasarkan persentase penggunaan lahan sawah menurut jenis pengairannya, terbesar adalah lahan sawah berpengairan teknis 29%, kemudian di ikuti sawah tadah hujan 25% (Deptan 2003). Produksi padi secara nasional berasal dari produksi padi dari lahan sawah dan lahan kering (Tabel 2). Dalam lima tahun terakhir (1999-2003) terjadi kenaikan produksi padi nasional sebesar 1.93% sedangkan luas panen mengalami penurunan sebesar 4.26% dan produktivitas naik sebesar 6.04%. Hal ini menunjukkan telah terjadi perbaikan teknologi dalam budidaya padi sehingga meningkatkan produktivitas lahan, salah satunya dengan menerapkan (aplikasi) peralatan mekanisasi pertanian khususnya traktor tangan dalam pengolahan tanah.

Jika luas panen padi 11.45 juta ha dihubungkan dengan jumlah traktor tangan yang ada maka perbandingan populasi traktor dengan lahan adalah 1 traktor per 118 ha lahan padi, hal ini menunjukkan bahwa prospek pengembangan traktor tangan di Indonesia masih sangat besar.

1995 1996 1997 1998 2000* Pertumbuhan 1995 - 2000

Alat / Mesin

( Unit ) ( % )

Traktor Tangan Traktor Roda Empat Hand Sprayer

Tabel 2. Produksi, Luas Panen dan Produktivitas Padi tahun 1999 – 2003

Jenis 1999 2000 2001 2002 2003*

Pertumbuhan

1999-2003 (%)

Padi

Produksi (ribu ton)

° lahan sawah

° lahan kering

Luas Panen (ribu ha)

° lahan sawah

° lahan kering

Produktivitas (kw/ha)

° lahan sawah

° lahan kering

50,866 48,201 2,665

11,963 10,794 1,169

42.52 44.65 22.8

51,899 49,207 2,692

11,793 10,618 1,176

44.01 46.34 22.89

50,461 47,896 2,565

11,500 10,419 1,081

43.88 45.97 23.74

51,490 48,899 2,591

11,521 10,457 1,064

44.69 46.76 24.34

51,846 49,124 2,725

11,453 10,372 1,080

45.27 47.36 25.22

1.93 1.91 2.25

-4.26 -3.91 -7.61

6.04 6.07 10.61

Sumber : Statistik Pertanian, Deptan (2003)

*) Angka ramalan III

Di Indonesia masalah ketidaksesuaian dalam aspek ergonomi antara sarana dengan manusia (pemakai) belum mendapatkan perhatian yang serius, begitu juga yang terjadi di bidang pertanian khususnya dalam aplikasi alat dan mesin (alsin) budidaya pertanian. Ergonomi digunakan untuk mencapai penyesuaian satu dengan yang lain sehingga tercapai suatu efektivitas. Dari hasil survei yang dilakukan terhadap tenaga kerja menunjukkan bahwa dengan penerapan peralatan yang ergonomis (serasi) dengan ukuran tubuh pekerja dapat memperbaiki sikap kerja serta meningkatkan konsentrasi dalam bekerja (Riyadina 2002).

Aspek ergonomi yang berhubungan dengan ukuran atau dimensi tubuh pekerja adalah antropometri, yang dapat digunakan untuk menentukan dimensi benda atau alat yang optimal. Kajian anthropometri sering digunakan untuk mendesain alat dan mesin agar operator dapat mengoperasikan dengan nyaman, efisien dan aman (Nasir 2001). Aspek lain yang tak kalah pentingnya dalam desain yang berpengaruh terhadap produktivitas kerja, keselamatan kerja dan kesehatan pekerja adalah faktor kebisingan (noise), getaran (vibrasi) dan beban kerja (workload) serta faktor lingkungan di pekerjaan yang dilakukan.

Perumusan Masalah

keseluruhan parameter yang berpengaruh terhadap produktivitas kerja traktor tangan dalam pengolahan tanah ditampilkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Faktor-faktor yang mempengaruhi produktivitas kerja traktor tangan dalam pengolahan tanah di areal padi sawah

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan mempelajari dan menentukan hubungan parameter ergonomi yang meliputi aspek kebisingan, getaran, kesesuaian anthropometri, usia operator, berat badan dan suhu lingkungan terhadap produktivitas kerja pengolahan tanah di lahan sawah serta menentukan bentuk rancangan dan pengoperasian traktor tangan yang sesuai dengan karakteristik operator.

Aspek Ergonomi : - anthropometri - kebisingan - getaran - usia operator - berat badan operator - lingkungan

Daya Motor

Beban Kerja

Operator

(

heart rate

)

Produktivitas

Kerja

Pengolahan

Tanah

TINJAUAN PUSTAKA

Traktor Tangan

Traktor tangan atau dikenal juga dengan nama traktor roda dua sudah lama dikenal oleh petani di Indonesia, serta semakin banyak digunakan khususnya dalam pengolahan tanah oleh para petani sebagai usaha untuk meningkatkan produktivitas, yang terlihat dengan semakin bertambahnya jumlah traktor tangan di lapangan. Data terakhir diketahui bahwa populasi traktor tangan di Indonesia pada tahun 2000 sebanyak 97,033 unit (BPS 2000). Walaupun masih banyak keluhan yang disampaikan oleh petani dalam penggunaan traktor tangan di lapangan, baik dari segi biaya investasi yang masih sangat mahal bagi ukuran petani di Indonesia maupun dari segi teknis seperti dimensi traktor tangan yang terlalu besar dibandingkan dengan ukuran tubuh para petani serta sulit dan beratnya beban dalam mengoperasikan traktor tangan jika dibandingkan dengan menggunakan tenaga hewan (Akbar et al. 2003), penggunaan traktor tangan tidak dapat dihindari terlihat dengan semakin banyaknya populasi traktor tangan di lapangan.

Walaupun produktivitas traktor tangan masih lebih kecil dari traktor roda empat, tetapi masih lebih tinggi produktivitasnya dibandingkan tenaga ternak atau manusia sehingga petani dapat menikmati kecepatan dan ketepatan kerja serta membuat kerja menjadi lebih ringan (Sakai 1989). Kecilnya skala usaha tani yang dilakukan oleh sebagian besar petani di Indonesia serta sempitnya petakan lahan yang dimiliki merupakan kendala tradisional dalam penggunaan traktor tangan di lapangan. Dari hasil sensus yang telah dilakukan oleh Deptan (2003) diketahui bahwa dalam kurun waktu 1983 – 1993 terjadi penurunan jumlah kepemilikan lahan oleh petani yaitu untuk luas kepemilikan di bawah 0.5 ha mengalami penurunan sebesar 2.53% sedangkan untuk luas kepemilikan di atas 0.5% terjadi penurunan sebesar 11.93%. Hal ini menunjukkan bahwa semakin lama petakan lahan yang dimiliki oleh petani di Indonesia semakin sempit sehingga akan berpengaruh terhadap aplikasi mekanisasi pertanian (khususnya traktor tangan) di lapangan.

Pada sisi yang lain terlihat bahwa jumlah tenaga kerja pertanian khususnya sub sektor tanaman pangan dan hortikultura pada kurun waktu 2000 – 2001 mengalami penurunan sebesar 6.2% menjadi 33,796,073 tenaga kerja (Deptan 2003). Hal ini akan memacu petani melakukan budidaya pertanian dengan menggunakan alat dan mesin pertanian sebagai usaha untuk meningkatkan produktivitas.

yang berlaku, jika semakin mahal maka akan semakin membebani biaya operasional traktor tangan dalam pengolahan tanah (Ali et al. 2002).

Ergonomi

Ergonomi adalah ilmu terapan yang menggabungkan ilmu biologi bersama dengan ilmu-ilmu teknik dan teknologi untuk mencapai kecocokan atau penyesuaian (to mach) terhadap suatu produk, pekerjaan dan tempat kerja dengan orang yang menggunakan, di mana manfaatnya diukur dari efisiensi dan kesejahteraan atau kenyamanan kerja (Riyadina 2002). Faktor-faktor seperti pencahayaan, kebisingan, temperatur, kelembaban, aliran udara, posisi kerja, posisi peralatan (instrumen) dan kontrol akan mempengaruhi kesehatan, keselamatan dan kenyamanan pekerja atau operator ( Callimachos 1987). Ergonomi yang juga dikenal dengan human engineering merupakan suatu konsep penyesuaian antara mesin dengan manusia yang memfokuskan pada performance manusia, perilaku dan pelatihan dalam sistem manusia dan mesin (man-machine-system ) serta desain dan pengembangan man-machine-system (Gambar 2).

Faktor Manusia dalam

Keteknikan (ergonomi)

Gambar 2. Kontribusi human science terhadap ergonomi (Callimachos 1987)

Faktor manusia merupakan hal yang penting dalam menentukan kualitas dan keselamatan kerja. Suatu alat atau mesin dapat dikatakan berkualitas tinggi jika nyaman digunakan, yang berarti memiliki kesesuaian antara alat dan manusia dalam work space (aspek anthropometri), mudah digunakan yang berarti tidak memberatkan pemakai (aspek biomekanik), mudah dioperasikan dan ramah terhadap pemakai (user friendly).

Pertimbangan ergonomi yang berkaitan dengan getaran mesin, kebisingan, efek gas buang, beban traktor terhadap operator dan bentuk rancangan menjadi hal penting dalam pemillihan suatu tipe traktor tangan. Secara empirik terlihat di lapangan bahwa beberapa kasus yang berkaitan dengan gangguan fisik pernah terjadi terhadap penggunaan traktor tangan (operator) seperti adanya gangguan

Psikologi

Keteknikan Lingkungan I lmu

Kedokteran Fisiologi

T erapan

Anthropometri

Anatomi

Sosiologi

T oksiologi

Riset Operasi Desain

pada persendian (pinggang dan tangan), pusing-pusing dan rasa mual serta gangguan pada telinga / mendenging (Kastaman 1999).

Anthropometri

Aplikasi ergonomi untuk peningkatan kesehatan, keselamatan dan produktivitas kerja diperoleh melalui kualitas alat atau mesin yang baik. Salah satu pendekatan diperoleh melalui adaptasi mesin, peralatan dan tempat kerja terhadap manusia (operator) berdasarkan ukuran anthropometri pekerja (Suma’mur 1987).

Anthropometri adalah salah satu bidang dalam ergonomi yang menyangkut masalah pengukuran statis manusia yang digunakan untuk optimasi dimensi berbagai macam peralatan yang digunakan oleh manusia. Pengetahuan mengenahi dimensi tubuh sangat penting dalam mendesain peralatan, mesin dan tempat kerja serta rangkaian kerja fisik dengan kenyamanan dan efektifitas kerja (Saha 1987). Oleh Nurmianto (1992) anthropometri didefinisikan sebagai kumpulan data numerik yang berhubungan dengan karakteristik fisik tubuh manusia dalam segi ukuran, bentuk dan kekuatan serta penerapan dari data tersebut untuk penanganan masalah desain.

Penerapan data anthropometri dapat dilakukan jika tersedia nilai mean (rata-rata) dan SD (standar deviasi) dari suatu distribusi normal, sedangkan percentil adalah suatu nilai yang menyatakan bahwa persentase tertentu dari sekelompok orang yang dimensinya sama dengan atau lebih rendah dari nilai tersebut. Dalam anthropometri, 95 percentil menunjukkan tubuh berukuran besar, sedangkan 5 percentil menunjukkan tubuh berukuran kecil. Untuk meng-akomodasi 95% ukuran dimensi dari suatu populasi maka rentang percentil 2.5 dan percentil 97.5 adalah batas yang dapat dipakai (Nurmianto 1992). Untuk kesesuaian desain alat dan mesin pertanian biasanya menggunakan nilai percentil 50 atau nilai rata-rata (Fatah 1991; Nurul 1992; Kastaman 1999; Nasir 2001).

Dalam pengukuran, data anthropometri traktor tangan akan digunakan untuk mengetahui dan menentukan posisi optimum lebar dan tinggi stang kemudi terhadap operator (Fatah 1991; Kastaman 1999; Nasir 2001). Dengan bantuan data anthropometri dapat dirancang area kerja optimum pada posisi tubuh yang baik yang dapat memberikan pengaruh terhadap penurunan beban kerja serta dapat meningkatkan kemampuan kerja atau produktivitas (Zander 1972). Dalam aplikasinya data anthropometri dibuat dalam bentuk gambar atau pola untuk menunjukkan area kerja optimum. Oleh Zander (1972) dan Cormick (1976) area kerja yang ergonomis dibagi menjadi dua yaitu :

1. Area kerja optimum (normal area) yaitu area kerja yang dapat dijangkau dengan tepat oleh lengan bawah di mana lengan atas tetap pada posisi menggantung alami (posisi rileks).

2. Area kerja maksimum yaitu area kerja yang dapat dijangkau dengan memanjangkan lengan tanpa melakukan perpindahan tempat (posisi tubuh tetap alami).

Faktor fisik yang berpengaruh terhadap beban kerja adalah kebisingan yang diterima oleh pekerja (operator). Kebisingan adalah bunyi-bunyi yang tidak dikehendaki yang didengar sebagai rangsangan pada telinga atau getaran-getaran melalui media yang elastis. Bunyi dikatakan sebagai bising jika memenuhi kriteria mengganggu pembicaraan, membahayakan pendengaran dan mengurangi efisiensi kerja.

Ada dua hal yang menentukan kualitas bunyi yaitu frekuensi dan intensitas bunyi (Sanders and Cormick 1987). Frekuensi didefinisikan sebagai jumlah siklus perdetik yang dinotasikan sebagai hertz (Hz). Secara umum pendengaran manusia sensitif pada frekuensi antara 20 – 20000 Hz. Sedangkan intensitas suara didefinisikan sebagai daya fisik penyerapan bunyi, di mana kuantitasnya tergantung jarak dari kekuatan sumber bunyi yang menyebabkan getaran, semakin besar daya maka intensitas bunyi semakin tinggi. Intensitas bunyi menggunakan skala logaritma yaitu Bel (B) di mana 1dB = 0.1B, yang dapat diukur dengan menggunakan alat sound level meter. Standar tingkat kebisingan yang diperbolehkan oleh lembaga OSHA (Occupational Safety and Health Andministration) ditampilkan pada Tabel 3.

Tabel 3. Standar tingkat kebisingan berdasarkan OSHA

Intensitas (dB) Waktu yang diperbolehkan (Jam)

80 85 90 95 100 105 115

32 16 8 4 2 1 0.5

Sumber : Sanders and Cormick (1987)

Kebisingan pada tingkat tertentu bisa menimbulkan ganguan pada fungsi pendengaran manusia, resiko terbesar adalah hilangnya pendengaran (hearing loss) secara permanen. Secara umum tingkat kebisingan dikelompokkan menjadi dua, yaitu :

1. Dampak auditorial, yaitu dampak atau pengaruh yang berhubungan dengan fungsi pendengaran seperti hilangnya atau berkurangnya fungsi pendengaran.

2. Dampak non auditorial, yaitu pengaruh yang bersifat psikologis seperti ganguan cara berkomunikasi, timbulnya stress dan berkurangnya kepekaan terhadap masalah keselamatan kerja.

Dalam menghitung waktu maksimum yang diperbolehkan bagi pekerja untuk berada pada tempat kerja dengan tingkat kebisingan yang dianggap tidak aman dapat menggunakan beberapa formula yaitu :

1. Formula NIOSH (National Institute of Occupational Safety and Health).

(L 85)/ 3

2

8

−

=

Waktu(jam)

... (1)

2. Formula OSHA (Occupational Safety and Health Administrations).

(L 90)/ 5

2

8

−

=

Waktu(jam)

... (2)

3. Formula DOD (The U.S. Departement of Defense standard).

(L 84)/ 4

2

8

−

=

Waktu(jam)

... (3)

di mana : L = tingkat kebisingan (dB) yang dianggap berbahaya

Dari kedua formula jika dibandingkan terlihat bahwa formula yang dikeluarkan oleh NIOSH dan DOD lebih ketat (ekstrim) dalam membatasi waktu bagi pekerja di daerah kerja dengan tingkat kebisingan yang dianggap berbahaya, untuk tingkat kebisingan 90 dB direkomendasikan oleh OSHA boleh bekerja selama kurang dari 8 jam sedangkan standar NIOSH dan DOD masing-masing hanya memberi toleransi sekitar 2.5 jam dan 2.8 jam. Intensitas bunyi akan semakin berkurang jika jarak sumber bising semakin jauh. Perambatan atau pengurangan tingkat bising dari sumbernya dinyatakan dengan persamaan berikut (Wilson 1989) :

θ Sumber diam

SL1 – SL2 = 20 Log (r2/r1) ...(4)

θ Sumber bergerak

SL1 – SL2 = 10 Log (r2/r1) ...(5)

di mana :

SL1 = intensitas bunyi 1 pada jarak r1 dari sumber suara SL2 = intensitas bunyi 2 pada jarak r2 dari sumber suara

Getaran

Getaran oleh peralatan atau mesin dapat mencapai operator atau pekerja melalui beberapa cara, diantaranya getaran yang dihantarkan ke seluruh tubuh pekerja melalui badan (bodi) mesin yang bergetar yang dikenal dengan istilah whole body vibration. Cara yang lainnya, getaran dihantarkan melalui salah satu bagian tubuh pekerja yang dalam banyak kasus adalah melalui tangan, pergelangan tangan, lengan atau melalui kaki yang dikenal dengan istilah hand vibration (Sanders and Cormick 1987).

Dampak atau pengaruh getaran terhadap operator adalah timbulnya sindroma getaran (vibration sindrome) atau lebih populer dengan istilah mati rasa pada tangan atau jari yang disebabkan oleh penurunan aliran darah ke jari-jari tangan atau tangan operator. Untuk mengurangi efek negatif akibat penggunaan peralatan yang bergetar dianjurkan agar tidak melakukan kontak dengan getaran maksimum 50% dari waktu kerja atau direkomendasikan untuk beristirahat setiap 1 – 1.5 jam dengan gemastik tangan antara 5 -10 menit ( Istigno 1971 diacu dalam Satrio 1991).

Heryanto (1988) menyatakan bahwa untuk mencegah efek yang ditimbulkan oleh getaran dianjurkan untuk melakukan tindakan pencegahan dengan melakukan hal-hal sebagai berikut :

a. Pemeriksaan kesehatan awal terhadap operator.

b. Pekerja dianjurkan untuk menggunakan pakaian yang cukup untuk melindungi tubuh dari suhu lingkungan serta menggunakan sarung tangan selama menggunakan alat yang bergetar.

c. Jam kerja diselingi waktu istirahat minimal sepuluh menit tiap satu jam kerja.

d. Pemeriksaan kesehatan berkala minimal setahun sekali terutama pada masalah VWF(vibration – induced white finger).

Getaran pada traktor tangan bersumber atau berasal dari motor

penggerak (engine). Satrio (1991) menjelaskan bahwa besarnya getaran pada

traktor tangan dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya :

θ Getaran motor penggerak

Getaran pada motor penggerak disebabkan oleh gerakan dan gesekan pada komponen-komponen motor bakar untuk menghasilkan tenaga, getaran ini sulit untuk dihilangkan sama sekali.

θ Konstruksi komponen traktor tangan

Konstruksi traktor tangan yang terdiri dari rangka yang tidak utuh atau terpisah-pisah maka pada tiap sambungan tersebut akan mengalami pengurangan (kehilangan) energi getaran dalam bentuk friksi. θ Ukuran komponen traktor tangan

Getaran dapat ditransmisikan dalam bentuk gaya dengan berbagai arah maupun dalam bentuk momen gaya yang dapat dipengaruhi oleh dimensi struktur yang berhubungan.

θ Bahan komponen traktor tangan

Penggunaan bahan logam akan dapat menimbulkan getaran yang lebih besar pada stang kemudi bila dibandingkan dengan penggunaan bahan yang lebih lunak (elastik) misalnya karet.

θ Keadaan dan jenis tanah

θ Kondisi operator

Kekuatan operator untuk meremas stang kemudi tidak sama. Hal ini berhubungan dengan pengukuran getaran di stang kemudi, semakin kencang pegangan yang dilakukan maka getaran yang terukur akan menurun.

Beban Kerja

Salah satu aspek penting dalam menentukan tingkat

kenyamanan kerja yang berpengaruh terhadap efektifitas dan efisiensi

kerja adalah menentukan beban kerja yang sesuai dengan

kemampuan fisik manusia (operator) yang melakukan pekerjaan.

Dengan beban kerja yang sesuai dengan kemampuan kerja maka akan

terjadi kenyamanan kerja yang akhirnya berpengaruh pada kualitas

pekerjaan dan juga kesehatan pekerja. Hubungan tingkat kerja

dengan kebutuhan energi dan denyut jantung oleh Sanders dan

Cormick (1987) yang ditampilkan dalam Tabel 4 di bawah ini.

Tabel 4. Hubungan tingkat kerja fisik dengan denyut jantung

Tingkat Kerja

Kebutuhan Energi

(kkal/menit)

Denyut Jantung

Per Menit

Istirahat

Sangat ringan

Ringan

Sedang

Berat

Sangat berat

Luar biasa

berat

1.5

1.6 – 2.5

2.5 – 5.0

5.0 – 7.5

7.5 – 10.0

10.0 – 12.5

> 12.5

60 – 70

65 – 75

75 – 100

100 – 125

125 – 150

150 – 180

> 180

Sumber : Sanders and Cormick (1987)

Aktifitas fisik dan faktor lingkungan merupakan sumber

ketegangan fisiologis bagi pekerja yang sangat mempengaruhi

kebutuhan energi. Pengeluaran energi dapat dibedakan menjadi dua,

yaitu pengeluaran tenaga total tubuh atau lebih dikenal dengan laju

metabolisme dan pengeluaran tenaga mekanis yang merupakan tenaga

yang dihasilkan oleh otot dalam melakukan kerja fisik (Sanders and

Cormick 1987). Semakin berat suatu beban kerja yang diterima maka

semakin tinggi energi yang dibutuhkan, sehingga akan mengakibatkan

Laju metabolisme berhubungan langsung dengan tenaga yang

dikeluarkan sehingga besarnya tenaga yang dikeluarkan dapat

dihitung dengan dasar prinsip metabolisme. Laju metabolisme dapat

dihitung berdasarkan parameter konsumsi oksigen pernafasan,

jumlah CO

2

pernafasan, denyut jantung, dan suhu tubuh. Cormick

(1976) menyatakan bahwa beban kerja fisik yang dilakukan dapat

diukur berdasarkan tiga variabel, yaitu banyaknya konsumsi O

2

,

denyut jantung dan suhu tubuh.

Cara termudah untuk melakukan pengukuran beban kerja fisik

di lapangan adalah melalui pengukuran denyut jantung (Herodian

1997; Hayashi et al. 1997). Dari hasil penelitian Sribudiani (2002)

dengan menggunakan metode pengukuran denyut jantung, diperoleh

suatu kesimpulan bahwa dalam berbagai kondisi kerja yang dilakukan

oleh tenaga penyarad kayu menunjukkan bahwa denyut jantung

meningkat seiring dengan peningkatan beban kerja, serta metode

pengukuran denyut jantung cukup mudah dan tepat sehingga sangat

sesuai untuk pengukuran kegiatan di lapangan.

Denyut jantung mempunyai korelasi yang tinggi dengan

penggunaan energi (konsumsi oksigen), tetapi denyut jantung

dipengaruhi juga oleh beban psikologi (mental), sehingga penggunaan

metode pengukuran denyut jantung untuk mengetahui beban kerja

membutuhkan suatu kalibrasi. Salah satu metode yang dapat

dipergunakan untuk kalibrasi denyut jantung adalah dengan

menggunakan metode step test, yang memiliki komponen pengukuran

yang mudah, selalu tersedia di mana saja dan kapan saja (Herodian

1997).

Laju denyut jantung operator traktor tangan pada saat

pengolahan tanah sangat dipengaruhi oleh kemampuan (skill) dalam

mengoperasikan traktor. Laju denyut jantung operator yang memiliki

pengalaman kerja lebih lama akan lebih rendah dibandingkan dengan

operator yang belum berpengalaman. Pada kondisi tertentu laju

denyut jantung tidak linier dengan konsumsi oksigen, hal ini

menunjukkan bahwa pengukuran beban kerja fisik dengan

parameter laju denyut jantung juga dipengaruhi oleh beban kerja

psikis (Syuaib 2003).

Jaringan Syaraf Tiruan (Aritificial Neural Network)

penghitung dalam jumlah banyak dan saling terhubungkan serta mempunyai kemampuan untuk merespon input atau masukan dan belajar beradaptasi dengan lingkungannya (Patterson 1996).

[image:31.612.118.470.185.285.2]

Proses pembelajaran atau learning dari jaringan syaraf tiruan (JST) dilakukan dengan perubahan pada tingkat hubungan antar neuron, yaitu pada faktor pembobotnya selama proses belajar di mana nilai-nilai faktor pembobot yang dihasilkan akan ditetapkan dan digunakan sebagai faktor pembobot terpakai. Secara sederhana bentuk JST oleh Patterson (1996) diilustrasikan pada Gambar 3.

Gambar 3. Ilustrasi sederhana jaringan syaraf tiruan (JST)

Modifikasi dari nilai faktor pembobot dilakukan secara sistematis dengan menggunakan aturan belajar (learning rule), yang secara umum prosedur proses pembelajaran dikelompokkan menjadi lima, yaitu :

1. Pembelajaran tanpa pengawasan (unsupervised learning)

Proses pembelajaran hanya dilakukan dengan menggunakan data-data input saja, sedangkan data output dari proses yang dimodelkan tidak diketahui. Model JST berfungsi untuk menemukan pola (patterns), karakteristik (features), keteraturan (regularities) dan kategori dari domain input. Selama proses pembelajaran JST melakukan pengaturan (reorganise) secara internal, sehingga proses pembelajaran ini banyak digunakan pada permasalahan pattern recognition, klasifikasi dan cluster analysis.

2. Pembelajaran dengan pengawasan (supervised learning)

Proses pembelajaran JST dilakukan dengan memberikan beberapa data input-output. Data-data ini dinamakan dengan data latihan (training data set), di mana modifikasi dari nilai-nilai faktor pembobot dimaksudkan agar output dari JST dapat sesuai dengan output dari datanya sehingga akan menghasilkan nilai minimum dari kesalahan (mean square error/MSE) antara output model JST dengan output data.

3. Pembelajaran dengan nilai

Proses pembelajaran ini secara prinsip sama dengan prosedur pembelajaran dengan pengawasan, tetapi dalam pembelajaran ini target pencapaian outputnya dievaluasi dengan nilai atau score untuk mengukur seberapa dekat output model dengan output pengamatan. Proses ini banyak digunakan dalam problem controlling dan optimasi di mana dijumpai kesulitan dalam memperoleh respon atau output yang tepat.

4. Pembelajaran gabungan (hybrid learning)

Proses pembelajaran ini dilakukan dengan menggabungkan proses pembelajaran tanpa pengawasan dan pembelajaran dengan pengawasan yang bertujuan untuk mempercepat proses pembelajaran.

Input hidden layer

X1

X2

output

5. Pembalajaran Non adaptive

Pada proses ini tidak dilakukan modifikasi terhadap nilai faktor pembobot. Dengan menggunakan fungsi energi maka faktor pembobotnya tetap hanya selama proses pembelajaran modifikasi dilakukan terhadap status node-nodenya sampai diperoleh fungsi yang steady state.

Dalam hubungannya dengan proses pembelajaran (pelatihan) untuk mendapatkan penyelesaian yang cepat dari JST, dilakukan dengan menggunakan algoritma backpropagation, yang efektif untuk memecahkan berbagai permasalahan diantaranya mengidentifikasi mutu buah dengan citra digital (Arham 2003), memprediksi pengaruh tinggi dan lebar kemudi traktor tangan terhadap beban kerja (Akbar & Herodian, 2004), klasifikasi data (Suprayogi 2003), peramalan dan pemecahan masalah kombinatorial seperti peramalan penjualan (sales forecasting), proses kontrol, riset pelanggan, validasi data, manajemen resiko serta target penjualan (Stergiou 1996). Selain itu, JST mampu untuk memecahkan permasalahan di mana hubungan antara masukan (input) dan keluaran (output) tidak diketahui dengan jelas (Yang et al. 1998).

Beberapa keuntungan menggunakan JST oleh Stergiou (1996) dijelaskan sebagai berikut :

θ Mempunyai kemampuan untuk mempelajari bagaimana basis data yang diberikan untuk pelatihan (adaptive learning)

θ JST dapat mengorganisasi secara mandiri dan menampilkan informasi yang diterima selama waktu pembelajaran (self organisation).

θ Toleransi kesalahan disampaikan melalui kode informasi.

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilaksanakan mulai bulan November 2003 sampai dengan Juni 2004

di Kecamatan Rengasdengklok, Telagasari dan Cilamaya Kabupaten Karawang – Jawa

Barat dan di Laboratorium Lapang Departemen Teknik Pertanian – Fakultas Teknologi

Pertanian, IPB. Pengambilan data di Kecamatan Rengasdengklok dan Telagasari

dilakukan untuk penggunaan implemen satu (gelebeg) dan di Kecamatan Cilamaya

untuk penggunaan implemen dua (rotari), sedangkan perancangan dan uji coba

pemasangan alat ukur (

vibration meter

) dilakukan di Laboratoium Lapang.

Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : (1) Traktor tangan dan implemen (gelebeg dan rotari), (2) Anthropolometer, (3) Heart rate monitor (4) Vibration meter, (5) Sound level meter, (6) Komputer, (7) Termometer, (8) Meteran (tape) dan (9) Tachometer.

Pengambilan Data dan Analisis

Pengambilan data dan analisis secara skematis ditampilkan pada Gambar 5. Pengambilan data dilakukan pada dua jenis penggunaan implemen pengolahan tanah pertama yang berbeda (berdasarkan kebiasaan yang berlaku di daerah penelitian), yaitu pengolahan tanah dengan menggunakan gelebeg dan rotari yang dibagi menjadi beberapa aspek berikut :

1. Aspek Anthropometri

Pengambilan data anthropometri operator dilakukan bersama dengan pengukuran dimensi traktor tangan yang digunakan dalam pengolahan tanah. Data anthropometri dan dimensi traktor yang diukur terdiri :

a.

dimensi traktor tangan :

- jarak kemudi kiri dan kanan atau lebar kemudi (cm) - tinggi kemudi dari permukaan tanah datar (cm) - kedalaman roda besi pada tanah sawah (cm)

b.

anthropometri operator :

- panjang pangkal lengan (upper arm) (cm) - panjang lengan bagian bawah (forearm) (cm) - lebar bahu (cm)

- tinggi siku (cm)

- kedalaman kaki dalam tanah sawah (cm)

Gambar 4. Pengukuran anthropometri operator menggunakan anthropolometer

[image:34.612.84.498.115.698.2]

Gambar 5. Skema kerja pengambilan data di lapangan

DATA AWAL

Lingkungan : Suhu udara dan kelembaban Sawah : Panjang dan Lebar Petakan

KALIBRASI Heart Rate Step Test

OPERASI TRAKTOR

(Pengolahan Tanah)

DAYA & DIMENSI TRAKTOR

PENGUKURAN

Anthopometri Operator

PENGUKURAN

Heart Rate

PENGUKURAN

Kebisingan dan getaran

JENIS IMPLEMEN

PENGUKURAN

Analisis aspek anthropometri meliputi penentuan posisi optimum operator dalam

mengoperasikan traktor tangan yaitu penentuan lebar optimum kemudi dan

penentuan tinggi optimum kemudi traktor tangan.

1.1. Penentuan Posisi Optimum Tinggi Kemudi

Posisi berdiri optimum operator dapat dicapai pada kondisi tangan operator memberikan ruang bebas antara operator dan traktor tangan (clearance) terbesar. Posisi ini diperoleh pada saat lengan bawah berada pada posisi horisontal (sejajar siku), sedangkan posisi lengan bawah di atas siku akan memberikan efek pengurangan gaya atau kekuatan genggam jari tangan (Nurmianto 1991).

Dengan memperhatikan arah dan besar gaya yang bekerja pada stang kemudi terhadap operator di mana gaya terbesar yang dilakukan oleh operator adalah gaya ke atas untuk menahan laju implemen masuk ke dalam tanah ( Dhafir 2002) serta melihat posisi sudut siku (elbow angle) yang memberikan kekuatan tekan ke bawah dan kekuatan tarik ke atas maksimum terjadi pada sudut 120o (Woodson et al. 1992) maka posisi optimum seperti pada Gambar 6 dapat ditentukan sebagai berikut (kastaman 1999) :

)

30

(

*

Cos

PLBA

TB

TK

_maks

=

−

... (6)

)

40

(

*

min

TS

PLBB

Cos

TK

=

−

...

(7)

di mana :

TKmaks = Tinggi kemudi maksimum (cm) TKmin = Tinggi kemudi minimum (cm) TB = Tinggi bahu (cm) TS = Tinggi siku (cm)

PLBA = Panjang lengan bagian atas (cm) PLBB = Panjang lengan bagian bawah (cm)

P L B A

P L B B 1 20o

4 0o

T Km in

Gambar 6. Ilustrasi posisi optimum tinggi kemudi traktor tangan

1.2. Penentuan Lebar Optimum Jangkauan Kemudi

Lebar jangkauan kemudi berhubungan dengan kenyamanan operator dalam menjalankan atau mengoperasikan traktor tangan. Lebar optimum berhubungan dengan sudut antara lengan atas dengan badan. Posisi alami sudut lengan atas dengan badan antara 0-30o (Zander 1972; Kastaman 1999). Ilustrasi pengukuran lebar jangkuan kemudi dapat dilihat pada Gambar 7.

(

2

xPLBAxSin

(

30

)

)

LB

LJK

_Maks

=

+

...

(8)

LB

LJK

_Min

=

... (9)

di mana :

LJKMaks = Lebar jangkauan kemudi maksimum (cm) LJKMin = Lebar jangkauan kemudi minimum (cm) LB = Lebar bahu (cm)

[image:36.612.84.444.218.650.2]

PLBA = Panjang lengan bagian atas (cm)

Gambar 7. Ilustrasi posisi pengukuran untuk menentukan lebar

jangkauan kemudi optimum traktor tangan

2. Aspek Denyut Jantung

Pengukuran denyut jantung operator dilakukan melalui tahapan berikut : 3 0o

P L B A

θ Pemasangan heart rate monitor pada operator, transmitter dipasangkan di dada operator sedangkan receivernya dipasang di pergelangan tangan (Gambar 8). Denyut jantung akan tersimpan pada receiver sedangkan waktu dan aktivitas pekerjaan dicatat pada time study sheet.

θ Melakukan kalibrasi terlebih dahulu menggunakan metode step test yaitu dengan cara melakukan aktivitas naik turun bangku dengan ketinggian 30 cm dengan frekwensi 20, 25, 30 dan 35 siklus per menit (menggunakan irama dari metronome) di mana satu siklus adalah sekali naik dan sekali turun bangku. Pengukuran laju denyut jantung pada saat step test dilakukan tiap 3 menit dengan istirahat duduk selama 5 menit.

[image:37.612.109.472.272.504.2]

θ Pengukuran denyut jantung operator pada saat melakukan pengolahan tanah, di mana sebelumnya operator melakukan istirahat duduk selama 10 menit, waktu dan aktivitas pekerjaan dicatat pada time study sheet.

Gambar 8.

Heart rate monitor

dipasang pada operator selama pengolahan tanah

Kalibrasi dengan

step test

sebelum pengukuran laju denyut jantung

pada saat operator melakukan pengolahan tanah dilakukan untuk

meminimalkan pengaruh psikologis, sehingga diperoleh nilai laju denyut

jantung yang mencerminkan beban kerja operator pada saat bekerja

(Herodian 1997). Pengukuran laju denyut jantung digunakan untuk melihat

beban kerja yang diterima oleh operator traktor dalam melakukan

pengolahan tanah. Dengan mengetahui beban kerja operator berdasarkan

laju denyut jantung pada saat pengolahan tanah, dapat ditentukan

paramater-parameter ergonomi yang memberikan dampak beban kerja

(1) receiver & memory, (2) sensor & transmitter

2

terhadap operator serta yang mempengaruhi produktivitas kerja di

lapangan.

3. Aspek Kebisingan dan Getaran

[image:38.612.80.478.211.671.2]

Pengukuran tingkat kebisingan dilakukan pada saat operator sedang melakukan pengolahan tanah dengan menggunakan sound level meter (Gambar 9). Tingkat kebisingan diukur pada engine dan operator pada posisi disamping (dekat) telinga kiri dan kanan (Gambar 10).

Gambar 9. Peralatan yang digunakan pada pengukuran getaran dan kebisingan traktor tangan

Gambar 10. Pengukuran kebisingan traktor tangan di lapangan ( pada engine dan di telinga operator )

Pengukuran getaran dilakukan dengan menggunakan portable vibration meter pada kondisi stasioner maupun saat operator melakukan kerja pengolahan tanah (Gambar 12), pada berbagai tingkat kecepatan putaran mesin berdasarkan nilai kisaran yang tercatat pada alat ukur kecepatan putaran mesin

(tachometer). Tingkat getaran yang diukur adalah percepatan getaran pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z (Gambar 11).

Gambar 11. Penempatan sensor getaran pada stang kemudi traktor tangan

Gambar 12. Pengukuran getaran traktor tangan di lapangan

Pemodelan

Untuk melihat pengaruh dan perilaku dari setiap parameter terhadap tingkat

produktivitas kerja pengolahan tanah dilakukan dengan menggunakan model Jaringan

Syaraf Tiruan (JST) yang ditampilan pada Gambar 13. Model JST yang dikembangkan

terdiri dari 2 model yaitu model A dan B, berdasarkan jenis implemen yang digunakan

pada pengolahan tanah pertama ( gelebeg dan rotari ). Dari tiap model berdasarkan

implemen yang digunakan, dikembangkan model JST dengan formulasi lapisan

keluaran (output) sebagai berikut :

1.

Lapisan keluaran produktivitas kerja pengolahan tanah (m

2

/ jam).

2.

Lapisan keluaran tingkat beban fisik berdasarkan parameter laju denyut jantung

(denyut / menit).

Lapisan keluaran dibuat berdasarkan nilai laju denyut jantung operator dan

produktivitas kerja pengolahan tanah, dengan rangkaian model menggunakan multi

layer yang terdiri dari tiga lapisan :

1.

Lapisan masukan menggunakan parameter yaitu ; lebar jangkauan kemudi,

tinggi kemudi, usia operator, berat badan, kebisingan, getaran, dan suhu

lingkungan.

2.

Lapisan tersembunyi, sebagai lapisan pemrosesan atau pembanding antara

lapisan masukan dan lapisan keluaran yang menghasilkan nilai pembobot

diantara lapisan-lapisan tersebut.

3.

Lapisan keluaran terdiri dari 2 unit keluaran yaitu produktivitas kerja

pengolahan tanah dan tingkat beban fisik berdasarkan nilai laju denyut jantung.

Gelebeg

MODEL JST ( A )

WAKTU KERJA OPERATOR

TINGKAT BEBAN KERJA

OPERATOR

PRODUKTIVITAS KERJA PENGOLAHAN TANAH

PERTAMA

Daya Motor

MODEL JST ( B )

TINGKAT BEBAN KERJA

OPERATOR

WAKTU KERJA OPERATOR

Rotari

PRODUKTIVITAS KERJA PENGOLAHAN TANAH

[image:41.612.103.482.117.347.2]

Gambar 13. Skema pemodelan dengan Jaringan Syaraf Tiruan

Gambar 14. Model JST yang dikembangkan pada tiap jenis implemen

Dari model yang dikembangkan memungkinkan untuk mengetahui dan

menganalisis pengaruh masing-masing parameter input (tinggi kemudi, lebar kemudi,

usia operator, getaran, kebisingan, suhu lingkungan dan berat badan) pada setiap jenis

implemen dan daya motor yang digunakan oleh traktor tangan pada pengolahan tanah

pertama terhadap tingkat beban kerja yang diterima operator dan produktivitas kerja

pengolahan tanah pertama di lahan sawah.

Proses pembelajaran model JST

Data sampel hasil pengukuran digunakan sebagai bahan pada proses

pembelajaran (training), dengan menggunakan metode

back propagation

(Patterson

1996). Mekanisme pembelajaran dilakukan melalui ilustrasi Gambar 15 serta

tahapan dan persamaan berikut :

-

Input pada lapisan masukan merupakan input bagi lapisan tersembunyi

∑

=

i i ij

j

V

x

H

j = 1, 2, ...h

...(10)

∑

=

i j kj

k

W

y

I

k = 1, 2, ...m

...(11)

L e b a r j a n g k a u a n

k e m u d i

U s i a o p e r a t o r

K e b i s i n g a n

Ge t a r a n

S u h u l i n g k u n g a n T i n g g i k e m u d i

B e r a t b a d a n

P r o d u k t i v i t as k e r j a

di mana :

H

j

= input pada lapisan tersembunyi node

j

I

k

=

input pada lapisan keluaran (output) node

k

h =

jumlah node pada lapisan tersembunyi

[image:42.612.142.439.86.344.2]

m =

jumlah node pada lapisan keluaran (output)

Gambar 15. Ilustrasi pembelajaran backpropagation

-

Perhitungan nilai output node

j

pada lapisan tersembunyi dan output node

k

pada

lapisan keluaran dengan persamaan berikut :

)

f(H

y

_j

=

_j

j =

1, 2, ....

k

...(12)

)

f(I

z

k

=

k

k =

1, 2, ....

m

...(13)

sehingga persamaan keseluruhan output pada lapisan keluaran ke

k

dengan

masukan nilai input x adalah :

z

k

=

f(I

k

)

=

∑

j

)

y

W

f(

kj j

=

∑

j

j kj

f(H

))

W

f(

=

∑

∑

j

ji kj

f(

V

))

W

f(

i i

x

...(14)

fungsi (

f

) yang digunakan pada proses pembelajaran merupakan fungsi aktivasi

log-sigmoid :

lapis an mas uk an

lapis an ter s embunyi

lapis an keluar an

x 1

x 2

x 3

Vij H 1 W kj

H 2

I 1

I 2

I 3

z1

z3 z2

H j

y 1

_{j â(H )} j

e

1

1

)

f(H

₋

+

=

...(15)

_{k â(I )}

k

e

1

1

)

f(I

₋

+

=

...(16)

di mana :

β

=

konstanta fungsi sigmoid

-

Prinsip backpropagation adalah mengoptimalkan nilai fungsi dengan memperkecil

nilai galat (error) hingga mencapai minimum global, melalui perbaikan nilai

pembobot dengan membandingkan nilai output jaringan dengan nilai target yang

diberikan dengan menggunakan persamaan

jumlah kuadrat galat

:

∑

−

=

p 2

k p k

z

)

(t

2

1

E

...(17)

di mana :

t =

target dan

z =

keluaran JST

-

Perbaikan nilai pembobot dilakukan untuk memperkecil nilai galat dengan

menggunakan metode

delta rule

:

j k kj

çä

y

ÄW

=

...(18)

di mana :

η

=

konstanta laju pembelajaran

ÄW

kj

=

perubahan nilai pembobot

W

kj

δ

k

=

galat output ke

k

y

j

=

fungsi log-sigmoid

ÄV

_ji

=

çä

_j

x

_i

...(19)

Dari persamaan-persamaan di atas maka nilai pembobot dapat dirumuskan melalui

persamaan berikut :

)

(I

)f'

z

(t

çy

W

ÄW

W

W

lama _{j k k k}

kj kj lama

kj baru

kj

=

+

=

+

−

...(20)

∑

+

=

+

=

V

V

j j k

δ

_k

W

_kj

lama ji ji lama ji baru

ji

ÄV

çx

f'

(H

)

-

Semua proses di atas dilakukan secara berulang-ulang melalui pemberian nilai

input-output, proses aktivasi dan perubahan nilai pembobot. Kinerja jaringan

dievaluasi melalui nilai Root Mean Square Error (RMSE), hal ini untuk melihat

tingkat ketelitian model yang telah dibangun.

(

)

n

T

Y

RMSError

=

∑

k

−

k

2

...(22)

di mana :

Y

k

= nilai prediksi jaringan

Tk = nilai target yang diberikan pada jaringan

n = jumlah contoh data pada set validasi

Pola data masukan (input) model JST

Dalam pemodelan ini untuk melihat pola data dilakukan analisis statistik dengan menggunakan metode Box Plot yang dikembangkan oleh J.W. Tukey (Koopmans 1987). Metode ini memungkinkan untuk mendapatkan informasi diskriptif dan analisis mengenai sampel data dalam bentuk tampilan diagram dengan menggunakan perangkat lunak SPSS seperti ditampilkan pada Gambar 16.

Gambar 16. Tampilan sebaran data dengan metode boxplot

Kalibrasi dan Validasi model JST

Kalibrasi model dilakukan untuk melihat hasil ketelitian pada proses pembelajaran (training) JST, sedangkan validasi model dilakukan sebagai pengujian ketepatan (akurasi) prediksi JST untuk memberikan jawaban yang benar melalui pemberian sampel data baru di luar data yang digunakan pada proses pembelajaran. Kalibrasi dan akurasi model dirumuskan sebagai nilai r2 (koefisien diterminasi) yang berada pada selang 0 – 1, di mana nilainya akan semakin meningkat dengan semakin baik tingkat akurasinya.

71 N =

SUHU 36

34

32

30

28

median

Optimasi Rancangan dan Pengoperasian Rancangan Traktor

Optimasi dilakukan untuk mendapatkan bentuk rancangan yang optimum dan pengoperasian traktor tangan yang sesuai dengan kondisi (karakteristik) operator di lapangan. Berdasarkan parameter input – output JST, optimasi rancangan dilakukan untuk mendapatkan nilai tinggi dan lebar kemudi yang optimum bagi operator, sedangkan optimasi pada pengoperasian rancangan traktor bertujuan untuk mengetahui karakteristik operator yang sesuai berdasarkan rancangan traktor yang sudah ada.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengembangan model faktor ergonomi terhadap produktivitas kerja pengolahan tanah pertama di areal padi sawah dibangun menggunakan bahasa pemrograman Delphi-5 dengan batasan model sebagai berikut :

θ Pengolahan tanah dilakukan di areal persawahan dengan kedalaman olah seragam dan kondisi tanah basah tergenang (jenuh)untuk setiap implemen.

θ Implemen yang digunakan adalah gelebeg dan rotari.

θ Cara pengoperasian traktor berbeda berdasarkan implemen yang digunakan, operator naik di atas papan yang ditarik traktor (imple