RANCANG BANGUN ALAT PENGUPAS BUAH DURIAN MANUAL TIPE PRES ULIR
SKRIPSI
OLEH :
KHUSYAIRI ALFI 150308029
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN F A K U L T A S P E R T A N I A N
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2 0 2 0
RANCANG BANGUN ALAT PENGUPAS BUAH DURIAN MANUAL TIPE PRES ULIR
SKRIPSI
OLEH :
KHUSYAIRI ALFI
150308029/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN F A K U L T A S P E R T A N I A N
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2 0 2 0
Panitia Pemeriksa Skripsi Ir. Saipul Bahri Daulay M.Si Dr. Taufik Rizaldi, STP, MP Raju, STP, M.Si
Sulastri Panggabean, STP, M.Si
ABSTRAK
KHUSYAIRI ALFI : Rancang Bangun Alat Pengupas Buah Durian Manual Tipe Pres Ulir, dibimbing oleh SAIPUL BAHRI DAULAY.
Buah durian merupakan buah tropis dengan lebar rata-rata 20-25 cm, tinggi 30-45 cm, dengan kulit keras dan penuh duri. Berdasarkan bentuk buah dan data antropometri, dimensi alat dirancang sepanjang 60 cm, lebar 40 cm, dan tinggi 80 cm. Mata pisau dibuat dari bahan stainless steel 304 anti karat. Tuas dibuat sepanjang 80 cm dengan titik tumpu 35 cm dari poros agar momen gaya maksimum berada di titik genggam dan ringan saat menekan. Rangka dan tuas dilakukan uji simulasi beban statis menggunakan software solidwork dan didapat hasil nilai tegangan maksimum lebih kecil dari tegangan tarik maksimum sehingga objek tidak mengalami deformasi aktual dan proses pembuatan aman dilanjutkan. Tujuan penelitian ini yaitu mendesain dan membuat alat pegupas durian manual yang ergonomis dan ekonomis tipe pres ulir guna meningkatkan efisiensi waktu dan efektifitas pengupasan. Kapasitas efektif alat ini sebesar 270 buah/jam. Analisis ekonomi pada alat ini yaitu biaya pokok dalam pengupasan buah durian tiap tahunnya adalah Rp. 38,41/buah sampai tahun kelima, dengan biaya tetap sebesar Rp. 4.240.000/tahun dan biaya tidak tetap sebesar Rp.28.800.000/tahun. Titik impas pada alat ini adalah Rp. 182 buah/tahun, nilai NPV 5 % sebesar Rp. 89.593.663/tahun, dan Rp. 87.115.382/tahun pada suku bunga coba-coba 6%, dan internal rate of return (IRR) sebesar 42,15 %. Artinya batas maksimal bunga pinjaman bank adalah 42,15 %, jika lebih dari itu maka akan mengalami kerugian pada usaha ini.
Kata Kunci : Alat Pengupas Manual, Durian, Press Ulir
ABSTRACT
KHUSYAIRI ALFI : Build and Design of Manual Durian Peeler with screw press, supervised by SAIPUL BAHRI DAULAY.
Durian is a tropical fruit with an average width of 20-25 cm, height 30-45 cm, with a hard skin and full of thorns. Based on the shape of fruit and anthropometric data, dimensional tool designed along 60 cm, width 40 cm, height 80 cm. The blade is made by corrosion resistant 304 stainless steel. The lever is made 80 cm long with a fulcrum of 35 cm from the shaft so that the moment of maximum force is at the point of grip and light when pressed. The frame and lever were tested with a static load simulation using solidwork software and the results were that the maximum stress value was less than the maximum tensile stress so that the actual object is not deformed and manufacturing process can be continued safely. The purpose of this research is to design and manufacture an ergonomic and economical manual durian peeler screw press type. The effective capacity of this tool is 270 pieces / hour.
Economic analysis on this tool that is, the main cost of peeling durian fruit each year is Rp. 38.41/pc until the fifth year. The break-even point for this tool is Rp. 182 pieces / year, 5% NPV value of Rp. 89,593,663 / year, and Rp. 87,115,382 / year at a trial interest rate of 6%, and an internal rate of return (IRR) of 42.15%. This means that the maximum limit of bank loan interest is 42.15%, if more than that, it will suffer a loss on this business.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilairkan di Kabupaten Deliserdang Kecamatan Tanjung Morawa pada tanggal 20 Juli 1997 dari Bapak Sahnan dan Ibu Ulina. Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis merupakan lulusan MAN 1 Deliserdang di Tanjung Morawa. Dan di tahun yang sama, penulis lulus Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Program Studi yang penulis ambil yaitu Keteknikan Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis mengikuti organisasi internal Ikatan Mahasiswa Keteknikan Pertanian (IMATETA) periode 2018/2019. Organisasi eksternal yang penulis ikuti yaitu Sahabat Beasiswa untuk Negeri periode 2016/2017, Kesatuan Aksi Mahasiswa Muslim Indonesia (KAMMI) periode 2017/2018 dan Lembaga Pengembangan Tilawatil Qur’an (LPTQ USU) periode 2017-2019. Kegiatan yang penulis ikuti yaitu kepanitiaan Science Competition sepulau Sumatera pada bulan November 2016, Kepanitiaan Leadership Camp Rayon A IMATETA Desember 2017, dan kepanitian Musabaqah Tilawatil Qur’an (MTQ) Mahasiswa Universitas Sumatera Utara 2017-2019.
Prestasi yang pernah penulis raih selama perkuliahan yaitu juara 5 Fahmil-Qur’an di Polbangtan Medan tahun 2019, juara 4 Makalah Ilmiah Qur’an tingkat Kabupaten Deliserdang tahun 2020, dan menjadi utusan Universitas Sumatera Utara pada MTQ Nasional Mahasiswa di Aceh di tahun 2019.
Pengalaman kerja yang telah penulis laksanakan yaitu Kuliah Kerja Nyata (KKN) di desa Sei Apung Jaya, Kecamatan Tanjung Balai, Kabupaten Asahan pada bulan Juli- Agustus 2018, dan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di Pabrik Kelapa Sawit (PKS) PT.
Leomas Anugerah Bersaudara, Kec. STM Hilir Deliserang. pada bulan Juli sampai dengan
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Tuhan yang Maha Esa atas nikmat dan karunianya penulis dapat menyusun proposalan usulan yang berjudul “Rancang Bangun Alat Pengupas Buah Durian Manual Tipe Pres Ulir“
yang merupakan salah satu syarat untuk melakukan penelitian di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua yang telah mendukung penulis baik secara moral maupun materil. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Saipul Bahri Daulay M.Si selaku pembimbing. Juga ucapan terima kasih sebanyak-banyaknya kepada para staff pengajar di Program Studi Keteknikan Pertanian dan juga teman-teman yang telah memberikan saran dan bantuannya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan proposal penelitian ini.
Penulis juga mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan usulan penelitian ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga usulan penelitian ini bermanfaat bagi saya dan juga pihak yang membutuhkan.
Medan, Desember 2020
Penulis
DAFTAR ISI
Hal.
RIWAYAT HIDUP ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian ... 2
Kegunaan Penelitian ... 3
Batasan Masalah ... 3
TINJAUAN PUSTAKA ... 4
Definisi dan Morfologi Durian ... 4
Antropometri Ketinggian Rata-Rata Orang Indonesia ... 5
Golden ratio ... 6
Definisi perancangan ... 6
Definisi pengembangan ... 6
Tujuan Penggunaan Alat Mesin Pertanian ... 8
Pemodelan ... 9
Komponen Pembuatan Alat ... 9
Tuas penekan buah durian ... 9
Engsel ... 10
Tiang penyangga ... 10
Dudukan buah durian ... 10
Mata Pisau ... 10
Logam yang Digunakan ... 11
Stainless steel ... 11
Besi ... 12
Mekanisme Pembuatan Alat ... 13
Pembuatan Ulir (Pembubutan) ... 13
Drilling (Pelubangan) ... 14
Penyambungan (Pengelasan) ... 15
Analisis Teknis Rancangan Alat ... 16
Kekuatan tekan ... 16
Momen gaya ... 16
Kekerasan material (Metode brinnel) ... 17
Kapasitas kerja alat dan mesin pertanian ... 17
Prinsip Kerja Alat Pengupas Durian Manual Tipe Pres Ulir ... 18
Sifat Logam terhadap Tegangan ... 18
Analisis Ekonomi ... 19
Biaya pemakaian alat ... 20
Break Even Point ... 22
Net Present Value ... 23
Internal Rate of Return ... 24
METODOLOGI PENELITIAN ... 26
Waktu dan Tempat Penelitian ... 26
Bahan dan Alat Penelitian ... 26
Metodologi Penelitian ... 26
Komponen Alat ... 26
Persiapan Penelitian ... 27
Prosedur Penelitian ... 28
Dasar Perancangan Dimensi Alat ... 29
Parameter Penelitian ... 29
Analisis aspek teknis alat ... 29
Analisis ekonomi ... 31
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 34
Hasil Teknis Rancangan Alat ... 34
Dasar Rancangan Dimensi Rangka ... 35
Dasar Rancangan Dimensi Alas Bawah ... 36
Rancangan Tuas dan Momen Maksimum yang dihasilkan ... 36
Rancang Mata Pisau dan Aspek Teknisnya. ... 38
Rancangan Dudukan Buah ... 39
Uji Simulasi Statis Hasil Rancangan ... 40
Prinsip Kerja Alat ... 44
Perlakuan, Pengulangan dan Hasil Pengukuran terhadap Bahan ... 44
Kapasitas Efektif alat ... 47
Analisis ekonomi ... 48
Break Even Point ... 49
Net Present Value ... 50
Internal Rate of Return ... 50
KESIMPULAN DAN SARAN ... 51
Kesimpulan ... 51
Saran ... 53
DAFTAR PUSTAKA ... 54
LAMPIRAN ... 57
DAFTAR TABEL
No. Hal
1. Perbandingan Kriteria Hollow, Aluminium dan Plastik ... 12
2. Karakteristik Besi Hollow ... 13
3. Pengukuran Waktu Pengupasan, Diameter Dan Berat Bahan ... 44
4. Kapasitas Efektif Alat Pengupas Kulit Durian Mulai dari Pengambilan Buah ... 48
DAFTAR GAMBAR
No. Hal
1. Rancangan Rangka dan Alas... 34
2. Rangka dan Alas ... 35
3. Rancang Tuas Handle pada Alat Pengupas Kulit Durian ... 37
4. Tuas Handle pada Alat Pengupas Kulit Durian ... 37
5. Rancangan Pisau ... 38
6. Pisau pada Alat Pengupas Serta Lubang Setel ... 39
7. Rancang Dudukan Buah... 37
8. Dudukan Buah... 38
9. Hasil Uji Analisis Static Stress Rangka ... 41
10. Hasil Uji Analisis Static Stress Tuas ... 41
11. Hasil Uji Analisis Static Displacement Rangka ... 42
12. Hasil Uji Analisis Static Displacement Rangka ... 42
13. Hasil Uji Analisis Factor Of Safety Rangka ... 43
14. Hasil Uji Analisis Factor Of Safety Tuas... 43
15. Penyetelan Dudukan ... 45
16. Peletakan Buah pada Dudukan ... 46
17. Pengepresan Pisau terhadap Buah ... 46
18. Buah yang Terkupas Sempurna (5 Ruas) ... 47
19. Buah Mengkal yang Rusak Tidak Terkupas ... 47
DAFTAR LAMPIRAN
No. Hal.
1. Bagan Alur Penelitian ...57
2. Dokumentasi Penimbangan Berat Bahan ...58
3. Dokumentasi Pengukuran Bahan ...60
4. Dokumentasi Pengukuran Kekerasan Material Pisau ...61
5. Pemberian Beban Minimum Pembelahan Durian ...62
6. Perhitungan Kekuatan Tekan ...63
7. Perhitungan Tegangan Izin ...64
8. Perhitungan Kekerasan Material Mata Pisau ...65
9. Perhitungan Momen Gaya Maksimum ...66
10. Kapasitas Efektif Alat Pengupas Durian ...68
11. Analisis Ekonomi ...69
12. Break Even Point...73
13. Net Present Value ...76
14. Internal Rate Of Return ...78
15. Tabel Suku Bunga ...79
16. Gambar Teknik Alat ...80
17. Gambar Teknik Komponen Alat ...81
18. Gambar Alat ...82
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Durian merupakan buah yang memiliki ciri khas dengan duri yang banyak mengelilingi kulitnya yang bertekstur keras. Durian juga merupakan tanaman sekaligus makanan yang sangat digemari kebanyakan oleh masyarakat Indonesia.
Dengan bentuknya yang berduri dan berkulit keras, pembelahan buah durian sulit dilakukan secara manual menggunakan cara tradisional.
Pada umumnya, masyarakat Indonesia membelah atau mengupas buah durian dengan cara tradisional, yaitu menggunakan parang. Namun, dengan cara tradisional ini banyak memakan waktu dan memiliki resiko yang besar seperti parang terkena tangan dan semacamnya yang merupakan kekurangan besar pada cara ini. Pada pengusaha kecil, waktu yang tidak efisien tidak terlalu dirasakan pengaruhnya, namun untuk pengusaha besar, waktu yang tidak efisien menjadi hambatan besar bagi mereka dalam pengupasan buah durian dengan metode tradisional ini.
Alat pengupas durian ini didesain dsecara ergonomis dengan merujuk pada data antropometri yang ada, agar pada proses pemakaiannya nyaman. Selain ergonomis (nyaman untuk dipakai), alat ini juga dirancang agar sesuai dengan durian yang ada di Indonesia sehingga durian dengan segala jenis bentuk dan ukuran dapat dikupas menggunakan alat pengupas durian manual tipe pres ulir ini.
Dengan memiliki nilai ergonomis dan dapat dipakai untuk seluruh ragam buah, maka maksud penulis ingin membuat alat yang kompatibel tercapai.
Saat ini alat pengupas buah durian banyak beredar, bermacam variannya.
sulit untuk dibawa, dari jenis pengepresan model ulir, sampai model tekan vertikal.
Untuk alat ini model pengepresannya didesain dengan mengkombinasikan press model ulir dan press vertikal. Pada dudukan buah dan tuas penepresan pun dapat diatur untuk menyesuaikan dengan ukuran diameter buah.
Proses pengoperasian alat yang masih manual perlu diuji secara teknis guna meminimalisir tenaga operator yang akan mengaplikasikan alat ini. Uji teknis yang perlu dilakukan yaitu menghitung besaran momen gaya pada tuas alat, dimana lengan gaya atau panjang tuas berbanding lurus dengan momen gaya yang dihasilkan. Sehingga semakin panjang tuas maka semakin ringan tekanan yang diberikan untuk mengupas buah. Selain momen gaya, data pendukung lainnya seperti kekerasan material dan lain-lain juga perlu dicari sebagai dasar mendesain alat dan pemilihan bahan.
Alat ini didesain berbeda. dengan prinsip press ulir, pisau didesain dengan besi AS yang dikelilingi ulir agar mata pisau bergerak memutar ketika tuas pengggerak ditekan secara vertikal. Sehingga alat ini melakukan pengepresan dan perobekan sekaligus dengan sistem press ulir. Pada tuas di dudukan buah dapat dipakai untuk menambah daya sobekan terhadap kulit buah.
Pada proses desain, simulasi juga harus digunakan untuk melakukan pendekatan analisis yang akurat terhadap tegangan, deformasi dan factor keamanan yang terjadi pada komponen alat yang mengalami beban.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendesain, membuat alat pengupas buah durian manual tipe press ulir yang ergonomis dan ekonomis, serta menguji alat tersebut.
Kegunaan Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk melakukan penelitian yang merupakan penelitian yang merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut guna memodifikasi alat pengupas durian manual tipe press ulir yang ini menjadi lebih baik.
3. Bagi masyarakat yaitu untuk memajukan usaha dan meningkatkan efisiensi waktu kerja serta efektifitas produksi.
Batasan Masalah
Batasan masalah diperlukan untuk membatasi ruang lingkup masalah penelitian agar tidak terlalu meluas. Untuk itu batasan masalah harus ditentukan demi menegaskan fokus arah penelitian tanpa mengurangi tujuan penelitian itu sendiri. Adapun batasan masalahnya yaitu
1. Pengujian alat meliputi dua aspek analisis yaitu, analisis ekonomi, dan teknis alat.
2. Dasar rancangan dimensi ergonomis alat menggunakan studi literatur antropometri dan mengamati parameter secara langsung melalui hasil data primer yang didiapat.
TINJAUAN PUSTAKA
Definisi dan Morfologi Durian
Durian adalah salah satu jenis tanaman yang tumbuh di wilayah teropis, oleh karena itu durian disebut sebagai buah tropis eksotik. Durian memiliki ciri khas aromatik yang unik dan kulit yang dikelilingi duri. Namun demikian, buah durian disebut sebagai the king of fruit yang diincar dan digemari kalangan masyarakat lantaran khas rasanya yang memikat (Pratiwi, 2018), dan seringnya dijuluki sebagai raja durian, lantaran durian kerap panen merupakan tanda yang mengawali musim panen pada buah-buahan lainnya (Sobir dan Martini, 2014).
Selain rasa dan aromatik yang khas, durian diminati karena manfaat yang dimilikinya. Beberapa manfaat yang ada pada durian yaitu sebagai buah segar dan olahan, dapat dijadikan perawatan dalam hal menunda penuaan, dan sebagai afrodisiak yang dapat meningkatkan tekanan darah (Rusmiati et al., 2013).
Buah durian bertipe kapsul berbentuk bulat, bulat telur hingga lonjong, dengan panjang hingga 25 cm dan diameter hingga 20 cm. Kulit buahnya tebal, permukaannya bersudut tajam ("berduri", karena itu disebut "durian", walaupun ini bukan duri dalam pengertian botani), berwarna hijau kekuning-kuningan, kecoklatan, hingga keabu-abuan (Wildan, 2014).
Ketika durian dibelah, biasanya durian memiliki lima ruang atau ruas sebagai wadah menempelnya daging dan biji. Di setiap ruang, diisi oleh 3 biji berbentuk lonjong dan memiliki panjang 4 cm, dan memiliki warna yang kilat berwarna merah muda kecokelatan. Kemudian biji dilapisi arilus atau salut biji, yang mana salut biji tersebut sebagai daging dari buah durian. Daging durian
jenis unggul dari buah durian, ketebalan daging buah dapat mencapai 3 cm. Pada sekarang ini, durian mulai dilakukan pemuliaan dengan menekan pertumbuhan biji namun daging yang melapisi sangatlah tebal (Sobir, 2010).
Indonesia merupakan negara yang alamnya memiliki kekayaan sangat luas.
Dalam sektor pertanian terutama dalam segi buah-buahan topis, Indonesia merupakan salah satu diantara 8 pusat keanekaragaman genetik tanaman di dunia (Hariyati et al., 2013). Pada jenis durian sendiri, ada 28 jenis keanekaragaman yang ada di Indonesia, dan dari keanekaragaman durian tersebut 18 jenis diantaranya dapat ditemukan di Indonesia bagian Kalimantan, sedangkan 7 jenis lainnya dapat ditemukan di belahan Sumatera. Adapun tinggi durian rata-rata yaitu berkisar 30- 45 cm dan lebar 20-25 cm (Yuniastuti, dkk., 2010).
Di kota Medan, durian sudah menjadi ciri khas kuliner tersendiri, terbukti dengan banyaknya usahawan yang telah memiliki brand tersendiri yang sudah banyak dikenal masyarakat, dan bergerak di bidang pengolahan pangan durian.
Untuk idiotipe durian yang dihasilkan, preferensi dari konsumen nasional diantaranya aroma yang kuat, memiliki daging yang tebal dan bertekstur lembut dan kering, dan rasanya yang tentu manis. Dari segi karakter visual lainnya yang menjari preferensi konsumen adalah warna kulinya hijau cokelat, Panjang duri sedang, bentuk buah yang cenderung lonjong, ukuran biji yang kecil, dan warna daging yang kuning (Santoso et al., 2008).
Antropometri Ketinggian Rata-Rata Orang Indonesia
Antropometri adalah ilmu yang mempelajari pertumbuhan manusia dari tulang, otot (jaringan dalam), hingga jaringan luar dari organ tubuh manusia. Terdiri dari kata anthro yang berarti manusia, dan metri yang berarti ukuran. Dari data
antropometri yang diperoleh dari (Indriati, 2004) rata rata orang indonesia pada suku jawa umumnya laki-laki adalah 164,5 cm dan pada perempuannya 153,7 cm.
Golden ratio
Golden ratio adalah merupakan rasio perbandingan emas dari perbandingan dua angka yang berbeda. Pada antropometri, letak pusat dari ujung kepala sampai kaki, letak siku dari ujung jari sampai ujung lengan, letak sendi jari dari ujung kuku sampai pangkalnya merupakan bernilai 1,6 perbandinganya. Untuk itu nilai ini sering dipakai untuk menentukan ergonomis suatu alat. Nilai 1,6 sendiri memiliki keterkaitan dengan deret Fibonacci (0, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, …dst) (Sani, 2017).
Definisi perancangan
Definisi perancangan ialah dimulai dari niat keinginan untuk menemukan teknik pengerjaan dan pengolahan material guna membuat suatu produk tertentu yang bersifat efektif. Inti dari perancangan ialah merealisasikan konsep/rancangan produk sampai ketahap pembuatan, dikarenakan kebutuhan manusia yang tidak dapat langsung diterapkan tanpa adanya proses konsep dibuat. Oleh karena itu, manfaat pada perancangan ini diharapkan dapat menjadi solusi dalam meningkatkan efisiensi waktu pengupasan durian dan mengurangi resiko dalam peroses pengupasan dibandingkan dengan proses pengupasan tradisional (Wignjososebroto, 2008).
Definisi pengembangan
Pengembangan sangat dibutuhkan di kalangan perusahaan, dan memiliki tingkat kompleksitas yang berbeda, dan pada kegiatan pengembangan dibutuhkan analisi yang rinci, akurat dan kuat dala manajemennya. Hal ini dikarenakan
pengembangan yang berkualitas baik sangat diperlukan perusahaan dalam perancangan produk yang akan dipasarkan (Ulrich dan Eppinger, 2001).
Teknologi sangat dibutuhkan oleh manusia dikarenakan kesederhanaan yang ada padanya. Teknologi telah lama diperkenalkan manusia jutaan tahun lamanya guna dorongan hidup yang lebih mudah dan makmur. Definisi teknologi sendiri sudah ada sejak awal peradaban, meskipun istilah teknologi belum dipakai.
Istilah teknologi secara harfiah berasal dari techne dan logos yang bermakna pengetahuan tentang cara. Pengertian teknologi itu sendiri secara istilah ialah cara melakukan sesuatu untuk memenuhi kebutuhan manusia dengan bantuan akal sehat dan alat, sehingga seakan-akan memperpanjang, memperkuat atau membuat lebih ampuh anggota tubuh, pancaindra dan otak manusia. Perkembangan teknologi sekarang lebih kepada memperpendek siklus perancangan dengan bantuan visualisasi grafis namun dapat menjelaskan konsep rancang yang lebih detail (Purnomo, 2004)
Santoso mengemukakan pendapatnya mengenai pengembangan produk sebagai berikut: Pengembangan produk merupakan kegiatan atau aktifitas yang dilakukan dalam menghadapi kemungkinan perubahan suatu produk ke arah yang lebih baik sehingga dapat memberikan daya guna maupun daya pemuas yang lebih besar‖. Pengembangan produk yang dilakukan perusahaan tidak harus merupakan sesuatu yang baru di mata konsumen. Selain itu produk dapat dikatakan baru apabila produk tersebut telah dihasilkan oleh perusahaan, tetapi diperbaiki dan dimodifikasi lagi sehingga nampak baru di mata konsumen. Sehingga manfaat dari pengembangan ialah mempertahankan eksistensi suatu perusahaan dari daya saing yang kian meningkat. Inovasi harus dilakukan guna memperbarui produk agar
ketertarikan konsumen tidak berkurang. Pengembangan juga harus dilakukan oleh setiap produk agar suatu perusahaan tetap bergerak di pasar (Santoso, 2004).
Tujuan Penggunaan Alat Mesin Pertanian
Mekanisasi pertanian merupakan hal penting terkait efisiensi dan kualitas dari produk pertanian itu sendiri. Teknologi yang canggih diperlukan dalam kegiatan agroindustri dari mulai transformasi bahan mentah atau baku menjadi suatu produk yang bernilai ekonomis tinggi. Pada pembukaan lahan, produksi, panen, penanganan pasca panen, sampai pemasaran tergantung pada teknologi pertanian. Sehingga, pengembangan teknologi pertanian perlu dilakukan untuk peningkatan efisiensi serta kualitas produk (Mangungwidjaja & Sailah, 2005).
Menurut (Hardjosentono, dkk., 2000) secara umum, tujuan mekanisasi pertanian adalah:
a. Meningkatkan efisiensi tenaga manusia b. Mengurangi kerusakan produksi pertanian c. Menurunkan ongkos produksi
d. Menjamin kenaikan kualitas dan kuantitas produksi e. Meningkatkan taraf hidup petani
f. Memungkinkan pertumbuhan ekonomi subsistem (tipe pertanian keluarga) menjadi tipe pertanian komersil.
Pada pengembangan alat pengupas buah durian, bertujuan untuk mencapai point-point kegunaan diatas, dan untuk mencapainya perlu pengggunan dan pemilihan alat dan bahan yang tepat.
Pemodelan
Sistem permodelan adalah komponen utama dari simulasi. Model dipakai untuk representasi terhadap suatu objek atau ide ke dalam suatu bentuk dari suatu entitas. Permodelan bertujuan untuk mengembangkan Langkah studi melalui analisis dengan rinci terhadap komponen atau penyusun utama yang saling berinteraksi terhadap rangkaian alat. Dengan kata lain pemodelan adalah suatu pendekatan untuk melihat kelayakan suatu sistem (Sinaga, dkk, 2015).
Simulasi dapat dilakukan dengan menjalankan software yang mendukung, salah satunya solidwork. Pada software ini dapat dilakukan uji analisis baik statis maupun tidak dengan cara simulasi. Pada solidwork SP 5 telah mengenal istilah optimasi desain dengan dibantu computer SolidWork (CAD), engineering (CAE), dan manufaktur (CAM) kemampuan untuk masalah disain multi disiplin. Sehingga SolidWork memiliki banyak fitur simulasi statis seperti tegangn, deformasi dan analisis safety factor (Chang, 2013).
Komponen Pembuatan Alat Tuas penekan buah durian
Tuas penekan adalah bagian dari alat pembuka buah durian yang berfungsi menggerakkan mata pisau agar dalam pembukaannya tidak bersentuhan dengan tangan (Jemris et al., 2018). Tuas merupakan salah satu pesawat sederhana yang digunakan untuk mengubah efek atau hasil dari suatu gaya. Hal ini terjadi karena adanya batang ungkit dengan titik tumpu (fulcrum), titik gaya (force), dan titik beban (loa) yang divariasikan letaknya. Pada tuas penekan didesain dengan diameter 10 cm menggunakan besi pipa setebal 1.7mm.
Engsel
Engsel dipasang guna memberikan daya putar pada tuas yang di desain. Besi engsel yang dipilih setebal 1.7 mm dengan panjang 5 inci. Prinsip kerja engsel adalah untuk memasang komponen yang memiliki sistem bukaan. Dengan engsel membuka tutup komponen akan jauh lebih mudah (Syafaat, 2016).
Tiang penyangga
Tiang penyangga berfungsi untuk menyangga atau menahan keseluruhan bagian pada saat menekan dan menarik tuas (Jemris et al., 2018). Penyangga ini terbuat dari besi hollow 1 inci dengan tebal 1.7 mm dan panjang 100 cm.
Dudukan buah durian
Fungsi dari dudukan ini agar duri buah durian masuk di sela-sela dudukan tersebut, sehinga pada proses pengupasan bisa memudahkan kita untuk meletakkan buah durian tersebut tanpa lari ketika ditekan pisau (Jemris et al., 2018). Alat ini terdiri dari 4 plat besi yang dipotong menjadi bentuk segitiga siku dengan bagian hipotenusa bergerigi.
Mata Pisau
Mata pisau berfungsi untuk menusuk, mengupas bahan dan membelah kulit durian. Ujung pada mata pisau harus dibuat tajam untuk memudahkan penusukan dan mengurangi energi yang dibutuhkan pada saat penekanan tuas.
Mata pisau pada alat ini terbuat dari bahan stainless steel dengan ketebalan 2 mm yang dibentuk dengan panjang 6 cm dan lebar 4 cm yang pada satu sisinya ditajamkan untuk mengupas bahan baku. Pisau pengupas pada alat ini memiliki jumlah 3 mata pisau yang tersusun sejajar pada lempengan berbentuk tombak bermata tiga.
Logam yang Digunakan Stainless steel
Pada alat ini, logam yang digunakan adalah baja tahan karat (stainless steel).
Logam jenis ini merupakan paduan besi dengan kandungan minimal kromium sekitar 12%. kromium membentuk lapisan pelindung dari korosi (protective layer) yang dihasilkan dari oksidasi antara oksigen dengan kromium. Untuk pelindung anti karat pada logam tentunya harus diperhatikan, penggunaan coating ataupun cat tidaklah baik untuk alat-alat pengolahan makanan, karena memungkinkan untuk terkupas pada lapisan coating tersebut.
Penambahan zat-zat tertentu dapat membuat suatu baja menjadi lebih kuat.
Zat yang ditambahkan sebagai berikut :
-Penambahan Molibdenum (Mo) sebagai pencegahan korosi pitting & korosi celah.
- Unsur karbon rendah & penambahan unsur penstabil karbida (titanium atau niobium) untuk menekan korosi batas butir pada material yang mengalami proses sensitasi.
- Penambahan kromium dengan membentuk lapisan oksida (Cr2O3) untuk menambah ketahanan terhadap oksidasi temperatur tinggi serta korosi.
- Penambahan nikel juga diperlukan untuk menambah ketahanan korosi dalam media pengkorosi netral dan juga meningkatkan keuletan dan mampu bentuk logam.
Baja tahan karat dapat dibagi ats tiga kelompok dasar, yatu:
1. Baja tahan karat ferit
Kandungan yang terdapat pada baja ini adalah unsur karbon yang rendah berkisar 0,04 % C dan sebagian besar yang dilarutkan pada besi. Kemudian kandungan kromium sekitar 13 % -12 % dan tambahan kromium.
2. Baja tahan karat ausenit
Kandungan yang terdapat pada baja ini didominasi oleh nikel dan kromium yang tinggi. Nikel membuat tansformasi temperatur menjadi rendah, dan kromium membuat kecepatan pendinginan kritis menjadi rendah.
3. Baja tahan karat martensit
Kandungan pada baja tahan karat jenis martensit ini adalah 0,1 % C, 13 % Cr dan 0,5 % Mn (Amanto dan Haryanto, 1999).
Tabel 1. Perbandingan kriteria hollow, aluminium dan plastik
No. Aspek Besi Hollow Aluminium Plastik
1 Kelakuan bahan 1 2 1
2 Ketahanan korosi 1 3 3
3 Proses perakitan 3 1 1
4 Massa jenis 1 2 3
5 Kekuatan tarik 3 2 1
6 Biaya 3 1 3
Jumlah 14 11 12
Keterangan nilai : 1 = rendah, 2 = sedang dan 3 = tinggi (Purnomo dkk., 2014).
Besi
Besi adalah logam yang berasal dari dari bijibesi (tambang). Bijih besi yang banyak dikenal diantaranya Magnetite (Fe3O4), Hermanite (Fe2O3), Siderite (FeCO3), Pirite (FeS2). Besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi adalah jenis logam yang paling sering dipakai dan beragam penggunaannya dikarenakan kelimpahannya di kulit bumi, pengolahannya relatif mudah dan murah, menguntungkan serta mudah dimodifikasi.
Adapun yang besi yang dipakai adalah jenis hollow dengan spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 2. Karakteristik besi hollow
Density 7,85 g/cc (7850 kg/𝐦𝟑)
Tensile strength 45000 psi/ 310264078.3 N/𝐦𝟐
Yield strength 39000 psi/ 268895534.6 N/𝐦𝟐
Thermal conductivity 0.2556 W/(m.K)
Spesific heat 1386 J/(kg.K)
Maximum deflection 0.10668/mm
(Purnomo dkk., 2014)
Mekanisme Pembuatan Alat
Dalam pekerjaan bengkel alat dan mesin, benda kerja yang akan dijadikan dalam bentuk tertentu sehingga menjadi barang siap pakai dalam kehidupan sehari- hari, maka dilakukan proses pengerjaan dengan mesin–mesin perkakas, antara lain mesin bubut, mesin bor, mesin gergaji, mesin frais, mesin skrap, mesin asah, mesin gerinda dan mesin yang lainnya (Daryanto, 2012).
Pembuatan Ulir (Pembubutan)
Pada besi as, dibuat ulir dengan jarak yang jarang atau renggang dengan menggunakan mesin bubut. Mesin bubut (turining machine) adalah suatu jenis mesin perkakas yang dalam proses kerjanya bergerak memutar benda kerja dan menggunakan mata potong pahat (tools) sebagai alat untuk menyayat benda kerja tersebut, Mesin bubut merupakan salah satu mesin proses produksi yang dipakai untuk membentuk benda kerja yang berbentuk silindris. Pada prosesnya benda kerja terlebih dahulu dipasang pada chuck (pencekam) yang terpasang pada spindle, kemudian spindle dan benda kerja diputar.
Prinsip kerja mesin bubut adalah benda kerja yang berputar, sedangkan pisau bubut bergerak memanjang dan melintang. Dari kerja ini dihasilkan sayatan
dan benda kerja yang umumnya simetris. Fungsi mesin bubut pada prinsipnya sama dengan mesin bubut lainnya yaitu untuk membubut muka/facing, rata lurus/bertingkat, tirus, alur, ulir, bentuk, mengebor, memperbesar lubang, memotong, dll. (Wildan, 2014).
Drilling (Pelubangan)
Proses gurdi adalah proses pemesinan yang paling sederhana di antara proses pemesinan yang lain. Biasanya di bengkel atau workshop proses ini dinamakan proses bor, walaupun istilah ini sebenarnya kurang tepat. Proses gurdi dimaksudkan sebagai proses pembuatan lubang bulat dengan menggunakan mata bor (twist drill).
Sedangkan proses bor (boring) adalah proses meluaskan/memperbesar lubang yang bisa dilakukan dengan batang bor (boring bar) yang tidak hanya dilakukan pada mesin gurdi, tetapi bisa dengan mesin bubut, mesin frais, atau mesin bor. Proses gurdi digunakan untuk pembuatan lubang silindris. Pembuatan lubang dengan bor spiral di dalam benda kerja yang pejal merupakan suatu proses pengikisan dengan daya penyerpihan yang besar. Jika terhadap benda kerja itu dituntut kepresisian yang tinggi (ketepatan ukuran atau mutu permukaan) pada dinding lubang, maka diperlukan pengerjaan lanjutan dengan pembenam atau penggerek. Pada proses gurdi, beram (chips) harus keluar melalui alur helix pahat gurdi ke luar lubang. Ujung pahat menempel pada benda kerja yang terpotong, sehingga proses pendinginan menjadi relatif sulit. Proses pendinginan biasanya dilakukan dengan menyiram benda kerja yang dilubangi dengan cairan pendingin dimasukkan melalui lubang di tengah mata bor. (Wildan, 2014).
Penyambungan (Pengelasan)
Pengelasan diperlukan untuk menghubungkan antar komponen dari alat.
Pengelasan pada penelitian ini untuk membuat sambungan permanen pada tiap komponen, dan pengelasannya diatur besaran apinya sesuai kebutuhan guna mendapatkan hasil las yang baik. Hasil yang baik dapat dilakukan dengan mengatur besar arus pada mesin las. Besar arusnnya adalah besarnya aliran atau arus listrik yang keluar dari mesin las. Besar kecilnya arus pengelasan dapat diatur dengan alat yang ada pada mesin las. Arus las harus disesuaikan dengan jenis bahan dan diameter elektroda yang digunakan dalam pengelasan. Besar kecilnya arus sangat menentukan kualitas lasan dimana ketika arus terlalu kecil maka akan sulit las menghubungkan komponen (Wildan, 2014).
Kekuatan, keawetan dan pelayanan yang diberikan peralatan usaha tani bergantung terutama pada macam dan kualitas bahan yang digunakan untuk pembuatannya. Dalam pembuatannya terdapat kecenderungan konstruksi peralatan untuk meniadakan sebanyak mungkin baja tuangan dan mengganti dengan baja tekan atau baja cetak. Bilamana hal ini dilakukan yaitu dengan cara menekan pada biaya membuat mesin dengan jumlah yang cukup besar. Keberhasilan atau kegagalan alat sering kali tergantung pada bahan yang dipakai untuk pembuatannya. Bahan yang digunakan untuk pembuatan peralatan usaha tani dapat diklasifikasikan dalam logam dan non logam (Sularso dan Suga, 2004).
Analisis Teknis Rancangan Alat Kekuatan tekan
Definisi kekuatan tekan adalah kemampuan suatu bahan dalam menahan gaya yang bekerja (tekanan) terhadap bahan tersebut per satuan luas. Persaman dari perhitungan tekanan yaitu:
F’c = P/A ... (1) Dimana :
P = Besaran gaya tekanan (N) F’c = Kuat tekan (MPa)
A = Luas penampang (mm2)
Kuat tekan variasi juga dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut:
F′c rata − rata = ∑𝒊=𝟏𝒏 /𝒏 ... (2) F’c rata-rata = Nilai kuat tekan rata-rata
N = Jumlah sampel (Jemris, 2017).
Momen gaya
Pada alat ini memiliki konsep pesawat sederhana berjenis tuas, sehingga pada teknisnya, alat ini memiliki momen gaya yang berkerja. Adapun momen gaya yaitu gaya yang bekerja tegak lurus terhadap suatu benda sehingga mengakibatkan benda tersebut dapat berputar. Untuk gaya yang bekerja searah jarum jam bernilai positif, sebaliknya jika berlawanan bernilai negatif. Persamaan dalam menghitung momen gaya yaitu
M = P x L (ketika gaya tegak lurus dengan lengangaya) ... (3) M = P x L x Sinϴ (jika gaya tidak tegak lurus) ... (4)
Pada momen gaya, menggunakan hukum newton dimana Faksi=Freaksi, dan resultan gaya pada poros yaitu ∑F=0
Dimana:
M = Momen gaya (Nm) Sinϴ = Nilai sudut yang dibentuk P = Gaya yang diberikan (N)
L = Lengan gaya (m) (jemris, 2017).
Kekerasan material (Metode brinnel)
Kekerasan suatu material dapat diukur dengan beberapa cara, salah satunya adalah menggunakan metode brinnel. Metode brinnel yaitu pengukuran kekerasan material menggunakan alat brinnel dengan pemberian tekanan (KgF) pada suatu benda, kemudian dengan menggunakan bola indentor, suatu benda ditekan dengan beban tersebut hingga meninggalkan jejak diameter indensitas yang akan diukur menggunakan teropong ukur satuan mm. Untuk persamaannya yaitu:
BHN = 𝐏
𝛑𝐃/𝟐(𝐃−√𝐃𝟐−𝐝𝟐) ... (5) D = Diameter indensitas (mm)
D = Diameter bola indentor (mm)
P = Beban yang diberikan (1.500 KgF) (Bagas, 2019).
Kapasitas kerja alat dan mesin pertanian
Statistika pengulangan memiliki keragaman, seperti pengacakan ataupun pengulangan. Pengulangan pada suatu penelitian bertujuan untuk meminimalisir kesalahan perkiraan, dan juga untuk memperbesar akurasi kerataan. Rancangan penelitian disusun berdasarkan derajat kepentingan. Semakin banyak pengulangan
maka kesalahan semakin minimal, untuk itu pada literatur Kemas menyarankan minimal pengulangan pada suatu penelitian sebanyak 3 (Kemas, 2010).
Kapasitas kerja suatu alat atau mesin didefenisikan sebagai kemampuan alat dan mesin dalam menghasilkan suatu produk (contoh: ha. Kg, lt) per satuan waktu (jam). Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan produk per kW per jam, bila alat atau mesin itu menggunakan daya penggerak motor. Jadi satuan kapasitas kerja menjadi: Ha.jam/kW, Kg.jam/kW, Lt.jam/kW
Kapasitas Alat = Produk yang diolah
Waktu ... (6) (Daywin dkk., 2008).
Prinsip Kerja Alat Pengupas Durian Manual Tipe Pres Ulir
Tuas yang digerakkan oleh operator secara manual, akan menggerakkan mata pisau bermata 3 secara vertikal ke bawah menusuk kulit buah sedalam 6 cm sekaligus berputar untuk merobek kulit buah. Tuas pada dudukan digunakan untuk menambah daya sobek terhadap kulit buah dengan memturar kea rah yang berlawanan.
Sifat Logam terhadap Tegangan
Logam dapat mengalami deformasi apabila diberikan beban Tarik.
Deformasi pada suatu logam adalah berubahnya dimensi atau ukuran logam akibat dipengaruhi beban yang diterima, Deformasi terjadi bisa secara elastis maupun plastis. Deformasi elastis yaitu suatu logam yang berubah bentuknya akibat beban, namun setelah beban hilang bentuk logam Kembali seperti semula. Beban plastis merupakan perubahan bentuk logam yang tidak dapat kembali seperti sediakala walaupun beban sudah hilang. Untuk menyebabkan tidak adanya deformasi maka
tegangan bengkok yang diizinkan harus lebih kecil dari pada tegangan tarik izin beban.
Tegangan bengkok dapat dicari dengan persamaan berikut ini::
𝜎𝑏 = 𝑀𝑏
𝑊𝑏 ... (7) Mb = Momen bengkok pada lengan (kgmmm)
Wb = Momen tahanan bengkok (mm3) σb = Tegangan bengkok bahan (kg/mm2) Keterangan Wb (silinder berongga):
Wb =π
32(𝐷4−𝑑4
𝐷4 ) ... (8) D = Diameter luar (mm)
d = Diameter dalam (mm). (Sanda, 2015).
Analisis Ekonomi
Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus diperlukan saat produksi menggunakan alat ini. Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan. Biaya variabel merupakan suatu biaya yang besarnya tergantung pada output yang akan dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan akan semakin banyak pula bahan yang akan digunakan. Sedangkan biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak sedikitnya produk yang akan dihasilkan (Soeharno, 2007).
Untuk menilai kelayakan finansial, diperlukan semua data yang menyangkut dengan aspek biaya dan penerimaan usaha tani. Data yang diperlukan untuk pengukuran kelayakan tersebut meliputi data tenaga kerja, sarana produksi, hasil produksi, harga, upah dan suku bunga (Nastiti, dkk, 2008).
Biaya pemakaian alat
Biaya pokok ialah biaya yang diperlukan suatu alat dan mesin pertanian untuk setiap unit produk dan diperlukan data kapasitas alat dan mesin yang bersangkutan. Biaya produksi atau biaya pokok adalah biaya dari tiga unsur biaya yaitu biaya langsung, tenaga kerja langsung dan over head pabrik. Biaya-biaya ini secara langsung berkaitan dengan biaya pembuatan produk secara fisik yang dikeluarkan dalam rangka kegiatan proses produksi sehingga disebut juga dengan production cost. Biaya produksi terdiri dari biaya bahan langsung, biaya tenaga kerja langsung, biaya bahan tak langsung, biaya tenaga kerja tak langsung dan biaya tak langsung lainnya. Ada dua kelompok biaya pemakaian alat atau mesin yang umum dibicarakan, yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap. Jumlah biaya tetap tidak dipengaruhi oleh jam kerja alsin, sedangkan biaya tidak tetap sangat dipengaruhi oleh alat dan mesin (Giatman, 2006).
Biaya tetap (fixed cost) yaitu biaya yang selalu harus dikeluarkan tanpa memandang aktivitas produksi yang sedang dilaksanakan dan tidak tergantung pada banyak sedikitnya produk yang dihasilkan, misalnya: biaya penyusutan, biaya pajak, biaya sewa gedung, biaya jasa angkutan dan lain-lain (Halim, 2009).
Sedangkan biaya tidak tetap (variable cost) yaitu biaya yang dikeluarkan sehubungan dengan kegiatan produksi dan tergantung pada output yang dihasilkan.
Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin banyak bahan yang digunakan dan biaya yang digunakan akan semakin besar juga, misalnya: biaya perbaikan, pembelian bahan, sewa alat, upah buruh dan lain-lain (Waldiyono, 2008).
Pengukuran biaya pemakaian alat dilakukan yaitu dengan cara menjumlahkan biaya yang dikeluarkan yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap atau biasa disebut dengan biaya pokok.
Biaya pokok = [BTX +BTT] C...(9) dimana :
BT = total biaya tetap (Rp/tahun) BTT = total biaya tidak tetap (Rp/jam) x = total jam kerja per tahun (jam/tahun) C = kapasitas alat (jam/satuan produksi) 1. Biaya tetap
Biaya tetap terdiri dari :
- Biaya penyusutan (metode garis lurus) D = P-S
n ... (10) dimana :
D = Biaya penyusutan (Rp/tahun)
P = Nilai awal (harga beli/pembuatan) alsin (Rp) S = Nilai akhir alsin (10% dari P) (Rp)
n = Umur ekonomi (tahun)
- Biaya bunga modal dan asuransi, perhitungannya digabungkan, besarnya:
I = i(P)(n+1)2n ...(11) dimana :
P = Nilai awal (harga beli/pembuatan) alsin (Rp) I = Total persentase bunga modal dan asuransi
- Biaya pajak
Di negara kita belum ada ketentuan besar pajak secara khusus untuk mesin- mesin dan peralatan pertanian, namun beberapa literatur menganjurkan bahwa biaya pajak alat dan mesin pertanian diperkirakan sebesar 2 % pertahun dari nilai awalnya.
Pajak = 2 % × P...(12) P = Investasi alat
- Biaya gudang/gedung
Biaya gudang atau gedung diperkirakan berkisar antara 0,5-1 %, rata-rata diperhitungkan 1 % nilai awal (P) per tahun.
2. Biaya tidak tetap
Biaya tidak tetap terdiri dari :
Biaya perbaikan dapat dihitung dengan persamaan :
Biaya reparasi = 1,2 %(P-S)1800jam ...(13) Biaya karyawan/operator yaitu pengeluaran yang diberikan sebagai gaji karyawan, biaya ini tergantung kepada kondisi lokal. Dapat diasumsikan berdasarkan gaji yang didapat setiap bulam atau gaji pertahunnya dibagi dengan keseluruhan jam kerja. Biaya tidak tetap juga dapat meliputi sewa tempat yang berbeda tiap daerah, pembayaran jasa angkut, listrik, dan lain-lain (Mulyadi, 2009).
Break Even Point
Break even point (BEP) umumnya berhubungan dengan proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing). Selanjutnya dapat berkembang sendiri (self growing). Dalam analisis ini, keuntungan awal dianggap sama dengan nol. Bila
pendapatan dari produksi berada di sebelah kiri BEP maka kegiatan usaha akan menderita kerugian, sebaliknya bila di sebelah kanan BEP akan memperoleh keuntungan.
Menurut Waldiyono (2008), manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Analisi BEP juga dapat digunakan untuk :
1. Hitungan biaya dan pendapatan untuk setiap alternatif kegiatan usaha.
2. Rencana pengembangan pemasaran untuk menetapkan tambahan investasi untuk peralatan produksi.
3. Tingkat produksi dan penjualan yang menghasilkan ekuivalensi (kesamaan) dari dua alternatif usulan investasi
Rumus break even point yaitu : Break even (unit) = biaya tetap
harga jual/unit-biaya variabel/unit...(14) atau
break even (rupiah) = biaya tetap 1-biaya variabel
penjualan
...(15)
(Halim, 2009) Net Present Value
Net present value adalah selisih antara present value dari investasi nilai sekarang dari penerimaan kas bersih di masa yang akan datang. Identifikasi masalah kelayakan financial dianalisis dengan menggunakan metode analisis finansial
dengan kriteria investasi. Net present value adalah kriteria yang digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan.
Net Present Value (NPV) adalah metode menghitung nilai bersih (netto) pada waktu sekarang (present). Asumsi present yaitu menjelaskan waktu awal perhitungan bertepatan dengan saat evaluasi dilakukan atau pada periode tahun ke nol (0) dalam perhitungan cash flow investasi. Cash flow yang benefit perhitungannya disebut present worth of benefit (PWB), dan cash out (cost) disebut dengan present worth of cost (PWC). Sementara itu NPV diperoleh dari PWB dikurangi PWC, yakni:
NPV = PWB – PWC ... (16) Dimana:
NPV = Net Present value PWB = Present worth of benefit PWC = Present worth of cost
Untuk mengetahui apakah rencana suatu investasi tersebut layak ekonomis atau tidak, diperlukan suatu ukuran atau kriteria tertentu dalam metode NPV, yaitu:
NPV > 0 artinya investasi akan menguntungkan/ layak NPV < 0 artinya investasi tidak menguntungkan (Giatman, 2006).
Internal Rate of Return
Internal rate of return (IRR) adalah suatu tingkatan discount rate, pada discount rate diperoleh dimana B/C ratio = 1 atau NPV= 0. dengan menggunakan metode IRR kita akan mendapatkan informasi yang berkaitan dengan tingkat kemampuan cash flow dalam mengembalikan modalnya dan seberapa besar pula
kewajiban yang harus dipenuhi. Harga IRR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :
IRR = i1 + NPV1
(NPV1+NPV2) (i2-i1)(positif dan negative) ... (17) IRR = i2 - NPV1
(NPV1-NPV2) (i2+i1)(positif dan positif)...(18) Dimana :
i1 = Suku bunga paling antraktif NPV1 = NPV awal 𝐢𝟏
i2 = Suku bunga coba-coba NPV2 = NPV pada 𝐢𝟐 (Jemris, 2017).
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan dari bulan Desember 2019 hingga Januari 2020 di Laboratorium Teknik Biosistem Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Bahan dan Alat Penelitian
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitan ini adalah durian sebagai bahan yang akan dikupas kulitnya, plat besi, besi siku, lahar, baut, mur, plat baja, mata pisau dari bahan stainless steel.
Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah obeng, kunci pas, ring meteran, kalkulator, mesin las dan obeng.
Metodologi Penelitian
Metode penelitian ini menggunakan metode kuantitatif, yaitu dengan melakukan perhitungan langsung pada data yang didapat. Adapun pengambilan yang dilakukan penulis pada penelitian ini yaitu memperoleh data primer dengan mengamati parameter secara langsung, dan memperoleh data sekunder melalui studi literatur yang akan menjadi kerangka berfikir penulis.
Komponen Alat
Alat pengupas buah durian ini mempunyai beberapa komponen penting yaitu :
1. Rangka alat
Rangka alat ini berfungsi sebagai penyokong komponen-komponen alat lainnya, yang terbuat dari plat besi berukuran tinggi 80 cm. untuk rangka tegak
2. Mata pisau
Mata pisau dibuat berbentuk tombak dengan 3 mata pisau yang terhubung dengan poros yang berfungsi untuk mengupas kulit buah. Mata pisau terbuat dari stainless steel dengan ketebalan 2 mm berbentuk segitiga siku dengan tinggi 10 cm dan lebar 4 cm dan hipotenusa 11 cm.
4. Dudukan buah
Dudukan buah terdiri dari penyangga buah dan piringan. piringan terbuat dari besi plat piringan dengan diameter 35 cm dengan ketebalan 2 cm. diatas piringan dilas penyangga buah yang berbentuk segitiga siku bergerigi yang berukuran lebar 10 cm dan tinggi 10 cm.
5. Handle
Handle atau tuas sebagai penggerak tombak pisau secara vertical dengan mengepresnya kebawah. Terbuat dari besi pipa berdiameter 3 cm dengan Panjang 80 cm yang dihubungkan pada rangka dan besi AS.
6. Alas Bawah
Alas bawah dibuat berukuran 60 x 40 cm sebagai wadah untuk dudukan buah yang dihubungkan dengan bosch agar piringan dapat berputar.
Persiapan Penelitian
Sebelum penelitian dilaksanakan, terlebih dahulu dilakukan persiapan untuk penelitian yaitu merancang bentuk dan ukuran alat dan mempersiapkan bahan- bahan dan peralatan-peralatan yang akan digunakan dalam penelitian.
a. Pembuatan alat
Adapun langkah-langkah dalam membuat alat pengupas buah durian yaitu 1. Merancang bentuk alat pembuka buah durian.
2. Menggambar serta menentukan ukuran pembuka buah durian.
3. Memilih bahan yang akan digunakan untuk membuat alat pembuka buah durian.
4. Melakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai 5. dengan ukuran yang telah ditentukan pada gambar teknik alat.
6. Mengumpulkan bahan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.
7. Melakukan pengelasan dan pengeboran untuk pemasangan kerangka alat dengan komponen lainnya seperti dudukan buah, AS tombak pisau, dan tuas.
8. Melakukan pemasangan baut dan mur untuk memasang engsel sebagai penghubung antar komponen yang memiliki system bukaan atau putaran 9. Menggerinda permukaan yang terlihat kasar karena bekas pengelasan.
10. Mengecat komponen-komponen alat pengupas buah durian manual tipe pres ulir.
b. Persiapan bahan
1. Menyiapkan bahan yang akan dikupas.
2. Mengumpulkan saksi pengamat parameter.
Prosedur Penelitian
1. Menyiapkan bahan yang akan dikupas.
2. Menimbang bahan yang akan dikupas.
3. Meletakkan bahan pada dudukan.
4. Mengatur setelan dudukan dan rangka sesuai ukuran buah 5. Menghidupkan stopwatch untuk mulai menghitung waktu 6. Menurunkan tuas handle untuk mengepres buah.
4. Menekan tuas press agar pisau bergerak berputar mengupas kulit buah.
5. Mencatat waktu yang dibutuhkan alat untuk mengupas bahan.
6. Melakukan perlakuan sebanyak 9 kali pengulangan dengan bahan seberat 0.4 Kg sebanyak 3 buah, 1,0 Kg sebanyak 3 buah, dan 1,5 Kg sebanyak 3 buah dengan tingkat kematangan yang berbeda (acak tanpa penentuan jumlah).
7. Mendokumentasikan proses pengerjaan 8. Melakukan pengamatan parameter
9. Pada simulasi, dilakukan uji parameter tegangan, deformasi serta safety of factor desain alat
Dasar Perancangan Dimensi Alat
Perancangan dimensi alat dilakukan dengan cara melihat literatur antropometri yang ada, dan juga dimensi alat disesuaikan dengan sfat-sifat morfologi dari buah durian berdasarkan studi literatur yang ada agar tinggi dan lebar alat bersifat ergonomis yang nyaman untuk dioperasikan serta bentuknya efisien terhadap bentuk morfologi dari buah durian.
Parameter Penelitian Analisis aspek teknis alat 1. Kekuatan tekan
Pada mata pisau yang didesain sebangak 3 buah memiliki daya tekanan terhadap buah. Untuk mendapatkan kuat tekan pisau pada buah dapat dilakukan dengan Persamaan (1 & 2).
2. Momen gaya maksimum
Perhitungan momen gaya perlu dihitung guna melihat efektifitas panjang tuas dan letak titik poros dalam menghasilkan gaya untuk membelah durian dengan Persamaan (3/4).
3. Kekerasan material
Kekerasan material dilakukan untuk mencari nilai kekerasan mata pisau pada alat ini. Dalam pengukurannya dapat dilakukan dengan metode brinnel dimana bahan diberi beban sebanyak KgF dengan bola indentor. Lalu setelah didapat luas jejak indensitasnya, dapat dihitung kekerasan material tersebut dengan memakai Persamaan (5).
4. Kapasitas efektif alat (kg/jam)
Kapasitas alat dilakukan dengan menghitung banyaknya kelapa yang telah terpotong (buah) tiap satuan waktu yang dibutuhkan selama proses pemotongan berlangsung (jam). Hal ini dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (6).
5. Tegangan izin
Pada rancangan tuas, sangat rentan mengalami pergeseran bentuk atau pembengkokan sehingga diperlukan simulasi statis pada software guna mendapatkan nilai tegangan tarik maksimum tuas serta faktor keamanan pada desain tuas tersebut. Untuk mencari tegangan izin dapat dicari dengan persamaan (7 & 8).
6. Uji simulasi beban statis
Yaitu dengan metode finite element pada aplikasi, dibuat meshing pada objek tersebut untuk analisis deplacement dan factor of safety guna mengetahui ketahanan rangka dan tuas menahan beban. Analisis ini dilakukan pada software solidwork dengan cara:
1. Menjalankan aplikasi SolidWork 2. Memuka file rancangan komponen alat
3. Mengklik fungsi solidwork add-ins pada Toolbox
4. Mengklik simulation pada tool
5. Mengklik study advisor, lalu new study 6. Memasukkan material bahan
7. Menentukan fixed geometry
8. Memasukkan jenis gaya dan jenis tegangan 9. Mengklik create mesh and run
10. Untuk analisis safety factor mengklik result advisor lalu new plot dan memilih safety factor
Mengamati besar tegangan, deformasi dan safety factor. Lalu dibandingkan yield strength dengan terhadap FoS.
Analisis ekonomi 1. Biaya pengupasan
Perhitungan dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya tetap dan biaya tidak tetap, atau lebih dikenal dengan biaya pokok. Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (9).
a. Biaya tetap
Biaya tetap terdiri dari :
1. Biaya penyusutan (metode linier). Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (10).
2. Biaya bunga modal dan asuransi.
Biaya bunga modal dan asuransi dapat dihitung berdasarkan Persamaan (11).
3. Biaya pajak.
Biaya ini dapat dihitung dengan Persamaan (12) sebagai bagian dari biaya tetap. diperkirakan bahwa biaya pajak adalah 2 % pertahun dari nilai awalnya.
4. Biaya gudang/gedung
Untuk pengusaha durian eceran tidak memiliki gedung, hanya saja menyewa tempat untuk berjualan yang mana biaya tidak mengalami kenaikan atau bersifat konstan sehingga harga berdasarkan data di lapangan.
b. Biaya tidak tetap
Biaya tidak tetap terdiri dari : 1. Biaya perbaikan alat.
Biaya perbaikan ini dapat dihitung dengan Persamaan (14) 2. Biaya operator
Biaya operator tergantung pada kondisi lokal, dapat diperkirakan dari gaji bulanan atau gaji per tahun dibagi dengan total jam kerjanya.
2. Break even point
Manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Untuk menentukan produksi titik impas (BEP) maka dapat dihitung berdasarkan Persamaan (14 atau 15)
3. Net present value
Identifikasi masalah kelayakan financial dianalisis dengan metode analisis financial dengan kriteria investasi. Net present value adalah kriteria yang digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan.
Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (16), dengan kriteria :
- NPV ˃ 0, berarti usaha menguntungkan, layak untuk dilaksanakan dan dikembangkan.
- NPV ˂ 0, berarti sampai dengan t tahun investasi proyek tidak menguntungkan dan tidak layak untuk dilaksanakan serta dikembangkan.
- NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang dikeluarkan.
4. Internal rate of return
Untuk mengetahui kemampuan untuk dapat memperoleh kembali investasi yang sudah dikeluarkan dapat dihitung dengan menggunakan IRR. Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (17 atau 18)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Teknis Rancangan Alat
Model grafis dari alat pengupas buah durian manual tipe pres ulir sebagai berikut:
Gambar 2. Rangka dan alas
Alat pengupas kulit durian yang dirancang pada penilitian ini adalah alat sederhana yang dapat dipakai untuk mengupas buah durian dalam jumlah banyak dengan waktu yang relatif singkat. Rancangan pada alat pengupas kulit durian ini bertujuan untuk menguji kelayakan alat dari segi ekonomi maupun teknis sehingga alat ini memiliki nilai ekonomis yang terjangkau dan ergonomis bagi operator.
Sasaran pembuatan pada alat ini yaitu kepada masyarakat yang berwirausaha pada komoditas durian baik itu pengusaha kecil ataupun besar, dimana dengan alat yang ekonomis ini mampu meningkatkan efektifitas waktu pengupasan dalam jumlah buah yag banyak.
Dasar Rancangan Dimensi Rangka
Perancangan rangka memakai bahan besi hollow dengan ukuran 4cm x 5cm.
Dimensinya dibuat dengan tinggi 80 cm. Angka ini didapat dari literatur antropometri yang menjadi kerangka berfikir bagi penulis untuk menentukan ukuran dimensi alat, yaitu dgn cara rata rata-rata ketinggian laki-laki Indonesia 164,5 cm dan ketinggian rata-rata perempuan 153,7 cm dibagi dengan golden ratio (1,6). Hasil pembagian
tersebut didapat nilai berturut-turut sebesar 102,8cm & 96cm. dari hasil tersebut yang menjadi acuan penulis untuk menentukan rangka setinggi 80 cm, dimana angka ketinggian ini juga ditambah oleh ketinggian roda 4 cm dan besi engsel tuas 10 cm. Sehingga ketinggian alat dari pengguna mendekati golden ratio dari tinggi rata-rata masyarakat Indonesia (96 cm).
Dasar Rancangan Dimensi Alas Bawah
Pada bagian bawah, dihubungan besi plat sebesar 60 cm x 40 cm, dimana dari data lebar durian yang tidak melebihi 25 cm yang dijadikan sebagai kerangka berfikir oleh penulis untuk menentukan ukuran ini. Karena alas ini akan diletakkan piringan dudukan dengan diameter lebih besar dari diameter maksimum durian, maka ukuran dimensi daripada alas bawah ini dilebihkan sehingga didapat ukuran alas yang pas yaitu 60x40 cm.
Rancangan Tuas dan Momen Maksimum yang dihasilkan
Alat pengupas kulit durian ini memiliki tuas sebagai penggerak AS pisau dengan ukuran panjan 80 cm berdiameter 3 cm dengan ketebalan 3 mm. Dengan Panjang tuas 80 cm, pada ujung tuas (titik B) memiliki total momen gaya sebesar 145,488 Nm, dan di titik C (titik tumpu pisau) sebesar 29,7038 Nm, dan momen yang ada di poros yaitu 0. Dari hasil perhitungan tersebut (terlampir), didapat bahwa momen gaya minimum untuk mengupas buah durian pada tuas sepanjang 80 cm dengan titik tumpu pengupasan 35 cm sebesar 145,448 Nm dengan pemberian beban minimun pada ujung tuas sebesar 10 Kg.
Perhitungan momen gaya menggunakan hukum 1 dan 3 newton. Dimana
∑F=0 untuk poros (titik a), dan Faksi (titik B)=Freaksi (titik A). Pemberian beban 10 Kg dikarenakan beban seberat ini adalah beban minimum untuk membelah durian dari
percobaan yang dilakukan. Sehingga F=9,8N di titik B. dengan lengan gaya sepanjang 80 cm, maka inilah lengan gaya. Pada pemberian beban, beban tidak tegak lurus, dan membentuk sudut ϴ=60o sehingga agar tegak lurus, total beban dikali dengan sin ϴ. Dari perkalian tersebut maka didapat: ∑ma=0, ∑mc=29,7038 Nm,
∑mb=145,488 Nm. Dari hasil perhitungan didapat momen gaya terbesar terjadi di titik B (letak tangan operator sebagai pusat beban), sehingga desain panjang tuas sudah tepat dengan nilai momen terbesar berada pada titik genggaman. Berdasarkan perhitungan (lampiran 7) juga dapat disimpulkan bahwa pemilihan bahan dan bentuk desain sudah tepat karena nilai tegangan bengkok < tegangan izin.
Gambar 3. Rancang tuas handle pada alat pengupas kulit durian
Gambar 4. Tuas Handle pada alat pengupas kulit durian
Rancang Mata Pisau dan Aspek Teknisnya.
Perancangan pisau dilaukan berdasarkan literatur ukuran durian dimana lebar rata-rata durian 20-25 cm dan tingginya 30-45 cm. Sehingga didesain mata pisau setinggi 10 cm dimana nilai ketinggian pisau dapat dikatakan efektif (1/3 dari rata- rata ketinggian) karena tidak mencapai setengah dari ketinggian durian yang dapat mengakibatkan kerusakan daging buah. Untuk lebar pisau yaitu 3,8 cm dimana nilai ini lebih kecil dari ukuran lebar minimum durian yaitu 20 cm, dan tidak melebihinya.
Kekuatan tekanan pada pisau dengan ukuran 10 cm x 3,8 cm didapat gaya sebesar 5,54 N dengan mengasumsikan bahwa penekanan pada kulit durian oleh pisau mendekati tegangan geser lilin, dimana tegangan geser lilin bernilai 0,05 kg/cm2 (Sapta, 2006). Dan dihitung menggunakan persamaan 13 & 14 (terlampir).
Adapun pada pemilihan bahan yang dilakukan, mata pisau dibuat dengan stainlees steel 304. Pemilihan ini berdasarkan literatur (Sari, 2016) dimana jenis logam ini termasuk 'stainless steel food grade' atau jenis logam yang paling sering dipakai oleh industry produksi makanan. Loga mini juga dikenal sebagai '18-8' stainless dikarenakan mengandung kromium 18% dan nikel sebesar 8%. Selain mudah dibentuk, stainless steel 304 mudah dilas dan memiliki ketahanan korosi yang sangat tinggi sehingga pisau yang merobek kulit durian tidak meninggalkan karat pada daging buah nya.
Gambar 5. Rancangan pisau
Gambar 6. Pisau pada alat pengupas serta lubang setel Rancangan Dudukan Buah
Untuk dudukan pada alat ini dirancang dapat disetel menyesuaikan ukuran diameter buah durian. Pada perancangannya, menggunakan plat besi piringan dengan diameter 35 cm dengan ketebalan 2 cm diameter ini diambil dari data literatur yang menyatakan lebar durian maksimal 25 cm. Sehingga dengan diameter tersebut, durian dengan ukuran paling maksimal cukup pada dudukan alat ini.
Kemudian di piringan diberi plat bergerigi sebagai penyangga buah setinggi 10,5 cm x 10,5 cm. Dengan ukuran ini, plat penyangga dapat menahan 1/3 dari bagian durian dengan mengacu pada data ketinggian durian yaitu berkisar 30-45 cm.
dibagian bawah dilas besi bosch untuk membuat piringan dapat berputar pada tapak bawah alat pengupas.
Gambar 7. Rancang dudukan buah
Gambar 8. Dudukan buah Uji Simulasi Statis Hasil Rancangan
Pada rangka, menerima beban total sebesar 12,1 Kg dari berat AS pisau 1,3 Kg, tuas 0,8 Kg dan pemberian beban sebesar 10 Kg pada ujung tuas. Sedangkan pada tuas menerima beban total sebesar 10 Kg.
a. Uji tegangan (stress) pada Tuas dan Rangka
Hasil uji tegangan menunjukkan besar nilai tagangan yang dialami oleh rangka dan tuas berdasarkan kode warna, yang mana kedua komponen tersebut merupakan komponen yang mengalami tegangan. Didapat hasil dari simulasi yang
dilakukan yaitu tegangan terbesar pada rangka sebesar 3.448.438,250 N/m2, sedangkan pada tuas sebesar 8.138,738 N/m2 yang msing-masing ditunjukkan oleh kode warna merah. Tegangan terkecil yang terjadi pada rangka dan tuas berturut- turut ialah 216,195 N/m2 dan 209,265 N/m2 yang ditunjukkan oleh kode warna biru.
Dari gambar 9 &10 dapat dilihat bahwa nilai tegangan maksimum rangka dan tuas lebih kecil daripada tegangan Tarik maksimum rangka dan tuas sebesar 710 N/mm2 dan 350 N/mm2 berturut-turut, maka desain ini disimpulkan dapat menahan beban dengan baik.
Gambar 9. Hasil Uji Analisis Static Stress Rangka
Gambar 10. Hasil Uji Analisis Static Stress Tuas
b. Uji perubahan/perpindahan (displacement)
Uji Displacement bertujuan untuk mengetahui perubahan bentuk yang terjadi pada suatu rangka akibat tegangan beban. Kode warna merah menunjukkan besar perubahan pada bentuk rangka sedangkan kode warna biru menunjukkan besar perubahan terkecil yang terjadi pada bentuk rangka. Dari gambar dapat kita ketahui bahwa nilai perubahan terbesar pada rangka akibat tekanan yaitu sebesar 1,89 mm dan 1,512 mm pada tuas yang masing-masing ditunjukkan oleh kode warna merah. Sedangkan perubahan terkecil pada rangka dan tuas yaitu 1,00 mm yuang ditunjukkan oleh kode warna biru. Dari gambar 11 & 12 dapat dilihat bahwa tidak ada lekukan actual pada rangka dan tuas, namun hanya menunjukkan kemungkinan lekukan terbesar yang terjadi.
Gambar 11. Hasil Uji Analisis Static Displacement Rangka
Gambar 12. Hasil Uji Analisis Static Displacement Tuas
c. Uji factor of safety (FoS)
Uji FoS dilakukan untuk mengetahui tingkat keamanan pada suatu desain baik rangka ataupun komponen lainnya. Rancangan rangka dapat dikatakan aman apabila nilai FoS nya lebih besar dari 2, sehingga bila nilai faktor keamanan suatu rancangan rangka semakin besar, maka rancangan semakin aman digunakan. Pada rangka dan tuas yang mengalami pembebanan utama memiliki nilai factor keamanan secara berurut yaitu 2,4 dan 4,3.
Gambar 13. Hasil Uji Analisis Factor of Safety Rangka
Gambar 14. Hasil Uji Analisis Factor of Safety Tuas
