Upload
truongdieu
View
233
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
14
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Identifikasi Kebutuhan Pelanggan
Identifikasi kebutuhan pelanggan merupakan bagian yang integral dari
proses pengembangan produk, dan merupakan tahap yang mempunyai
hubungan paling erat dengan proses penurunan konsep, seleksi konsep,
benchmark dengan pesaing dan menetapkan spesifikasi produk.
Lima tahap proses identifikasi kebutuhan pelanggan adalah :
• Mengumpulkan data mentah dari pelanggan, proses pengumpulan data
mentah dari pelanggan akan mencakup kontak dengan pelanggan dan
mengumpulkan pengalaman dari lingkungan pengguna produk. Tiga metode
yang biasa digunakan adalah wawancara, kelompok fokus, dan observasi pada
saat produk sedang digunakan.
Tabel 2.1 Contoh Format Matriks Seleksi Pelanggan
Pengguna Pengguna Pemasok atau penjual Pusat pelayanan
Jarang menggunakan
Sering menggunakan
15
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
Sementara itu hasil dari wawancara atau pengumpulan data mentah
didokumentasikan dan dikumpulkan, dapat dengan rekaman suara, video,
catatan ataupun foto, berikut ini contoh hasil wawancara.
Tabel 2.2 Contoh Format Wawancara
Nama Responden :
Pekerjaan :
Alamat wilayah :
Sekarang Menggunakan :
Pertanyaan Pernyataan Pelanggan Interpretasi Kebutuhan
Penggunaan tertentu
Hal-hal yang disukai dari alat sekarang
Hal-hal yang tidak disukai
Usulan perbaikan
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
• Menginterpretasikan data mentah menjadi kebutuhan pelanggan,
kebutuhan pelanggan diekspresikan sebagai pernyataan tertulis dan
merupakan hasil interpretasi kebutuhan yang merupakan data mentah setiap
pernyataan atau hasil observasi dapat diterjemahkan sebagai kebutuhan
pelanggan.
• Mengorganisasikan kebutuhan menjadi beberapa hierarki, yaitu
kebutuhan primer, sekunder dan jika perlu tertier, daftar kebutuhan yang
16
didapatkan sebelumnya beberapa diantaranya merupakan kebutuhan primer,
dimana kebutuhan primer dapat tersusun dari beberapa kebutuhan sekunder.
Kebutuhan primer adalah kebutuhan yang paling umum sifatnya, sementara
kebutuhan sekunder dan tertier diekspresikan secara lebih terperinci.
• Menetapkan derajat kepentingan relatif setiap kebutuhan, dalam
menetapkan derajat kepentingan relatif setiap kebutuhan dapat dilakukan
dengan dua cara yaitu cara pertama tim pengembang mendiskusikan secara
bersama untuk menentukan langsung derajat kepentingan setiap kebutuhan
secara bersama-sama. Atau cara kedua adalah dengan melakukan survey
lanjutan dengan memilih variabel yang dianggap penting.
• Menganalisa hasil dan proses, langkah terakhir pada metode identifikasi
kebutuhan pelanggan adalah menguji hasil dan meyakinkan bahwa hasil
tersebut konsisten dengan pengetahuan dan intuisi yang telah dikembangkan
melalui interaksi yang cukup lama dengan pelanggan. Beberapa pertanyaan
dapat dijadikan acuan :
• Sudahkah interaksi dilakukan dengan semua tipe pelanggan penting dalam
target pasar ?
• Apakah sudah sanggup untuk menangkap kebutuhan tersembunyi dari
pelanggan ?
• Mana pelanggan partisipan yang baik yang dapat membantu untuk lanjutan
proses pengembangan produk selanjutnya ?
17
2.1.1 SPSS
SPSS adalah sebuah sistem yang komprehensif untuk menganalisis
data. SPSS dapat mengambil data dari hampir semua jenis file dan
menggunakannya untuk menghasilkan laporan tabel, grafik, dan bidang
distribusi dan tren, statistik deskriptif, dan analisis statistik yang kompleks.
Beberapa menu utama yang penting dalam SPSS adalah sebagai berikut:
• File; berisi fasilitas pengelolaan atau manajemen data dan file
• Transform; digunakan untuk memanipulasi data
• Analyze; digunakan untuk menganalisis data
• Graph; digunakan untuk memvisualkan data
• Utilities; digunakan berkaitan dengan utilitas dalam SPSS 10.0.
Menu-menu tersebut bisa anda lihat pada gambar berikut :
Gambar 2.1 SPSS
18
(Sumber :Mandiri Belajar SPSS. Mediakom. Yogyakarta Priyanto, Dwi.(2008)
A. Format Data & Output
Data dalam SPSS mempunyai ekstensi sav ( .sav). Sedangkan output dari
hasil pengolahan data yang dilakukan oleh SPSS berekstensi spo (.spo).
B. Variabel – variabel SPSS
1. Variabel Numerik. Variabel ini untuk data-data numerik baik yang
memakai desimal maupun tidak. Contohnya umur, berat badan.
2. Variabel Faktor. Variabel ini berisi data-data kategorik atau faktor,
bisa berupa numerik, huruf, atau string (beberapa huruf) Contohnya
1,2,3 atau rendah, sedang, tinggi, atau A,B,C.
3. Variabel String. Variabel ini untuk data-data String atau Character.
Contohnya Nama, Alamat, A.B,C. Biasanya tidak bisa diolah secara
statistik.
Pendefinisian Variabel
Jika bekerja pada Software SPSS maka, pertama-tama harus
mempunyai data yang berada dalam sususan tabel. Cara pemasukan data
dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Aktifkan Variable View.
2. Isikan nama variabel pada kolom Name seperti tampilan pada gambar
di bawah ini :
19
Gambar 2.2 SPSS Data Editor
(Sumber:Mandiri Belajar SPSS. Mediakom. Yogyakarta Priyanto, Dwi.(2008).
3. Atur kolom Type sesuai kebutuhan dengan mengklik pada sel yang
sudah ada nama
variabelnya, pilihlah tipe data yang sesuai :
Gambar 2.3 Variabel Type
(Sumber: Mandiri Belajar SPSS. Mediakom. Yogyakarta Priyanto, Dwi.(2008).
4. Klik tombol OK untuk melanjutkan, atau Cancel kalau ingin
membatalkan.
20
5. Setelah pendefinisian dilakukan maka pengisian data dapat dilakukan
dengan mengaktifkan terlebih dahulu Data View. Selanjutnya isikan
datanya sesuai dengan kebutuhan. Simpan data dengan nama
Dataku.sav.
2.1.2 Spesifikasi Produk
Spesifikasi produk merupakan serangkaian yang mengungkapkan
detail-detail yang tepat dan terukur mengenai apa yang harus dilakukan
produk. Spesifikasi tidak memberitahukan bagaimana memenuhi kebutuhan
pelanggan, tetapi menampilkan pernyataan yang tidak mendua mengenai apa
yang harus dilakukan untuk memuaskan kebutuhan pelanggan.
Sebelum membuat daftar spesifikasi, input yang digunakan adalah
tabel kebutuhan pelanggan dengan derajat kepentingannya seperti yang
ditunjukkan dibawah ini.
Tabel 2.3 Contoh Format Kebutuhan Pelanggan dan Derajat Kepentingan
No Kebutuhan Kepentingan
1 (Produk)
2 (Produk)
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
21
Proses pembuatan target spesifikasi terdiri dari 4 langkah, yang secara
keseluruhan menggunakan metode QFD (Quality Function Deployment). 4
langkah tersebut adalah :
• Menyiapkan gambar metrik dan menggunakan matriks-metrik
kebutuhan jika diperlukan. Metrik yang baik adalah yang merefleksikan
secara langsung nilai produk yang memuaskan kebutuhan pelanggan.
Hubungan antara kebutuhan dan metrik merupakan inti dari proses
spesifikasi.
Syarat metrik haruslah : Komplit, merupakan variabel dependent,
praktis, dan merupakan istilah yang populer untuk perbandingan di pasar.
Hal yang harus dipertimbangkan bahwa tidak semua kebutuhan dapat
diterjemahkan menjadi metrik yang terukur. Sehingga dapat bersifat
subyektif.
Berikut ini contoh daftar metrik :
Tabel 2.4 Contoh Format Daftar Metrik Kebutuhan
No. Metrik Kebutuhan Metrik Kepentingan Satuan
1
2
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
22
Setelah itu daftar metrik dapat dihubungkan dengan kebutuhan
menggunakan Quality Function Deployment (QFD). QFD adalah gabungan
bermacam-macam teknik definisi produk yang dapat memaksimalkan nilainya
kepada konsumen. Pada gambar di bawah ini ditampilkan konsep dari QFD
house of quality. QFD house of quality merupakan suatu alat yang digunakan
untuk mengorganisir aliran pemikiran dan diskusi yang berakhir pada
spesifikasi produk akhir. Di bawah ini dijelaskan mengenai tabel-tabel yang
ada di house of quality :
1. The "Whats" Room. Pada dasarnya kebutuhan konsumen sangat
banyak, tetapi dengan menginterpetasikan kebutuhan-kebutuhan
tersebut maka dapat dipilih kebutuhan konsumen yang paling penting.
Kebutuhan-kebutuhan tersebut diletakkan di kolom “Whats” .
2. The Importance Ratings and Customer Competitive Assessment
Rooms. Marketing dan/atau penganalisa pasar mendesain market
research sehingga tim dapat menggunakan hasil sebagai input untuk
menyelesaikan kolom Importance Ratng dan Customer Competitive
Assesment. Kolom ini terletak pada matriks dimana ranking dan rating
keuntungan dicantumkan untuk analisis. Ranking kepentingan
menyediakan tim prioritas atas kebutuhan konsumen dimana customer
competitive assesment untuk mencari kelebihan dan kelemahan antara
produk kita dengan kompetitor.
23
3. The "Hows" Room: Langkah selanjutnya adalah penyelesaian kolom
”Hows” . Pada tahap ini seluruh tim menanyakan setiap pertanyaan
”apa”, ”Bagaimana kita mengukur kemampuan produk yang dapat
memberikan kita indikasi kepuasan pelanggan pada setiap spesifikasi”.
Tim membutuhkan paling tidak satu ukuran kemampuan produk,
tetapi kadang-kadang tim menyadari kalau hal ini membutuhkan
beberapa ukuran untuk mengklasifikasikan kemampuan produk
dengan cukup.
4. The Relationships Matrix Room: Setelah kolom “Hows” telah
selesai, tim mulai mencari hubungan antara semua “Whats” dan semua
”Hows” seperti mereka menyelesaikan kolom Relationship Matrix.
Dalam hal ini tim bertanya secara sistematis, ”Apa hubungan antara
spesifikasi ”Hows” dan spesifikasi ”Apa” ”Apakah ada sebab dan
akibat diantara kedua hal tersebut?” Ini adalah keputusan dari hasil
mufakat antar anggota. Berdasarkan keputusan bersama, tim
menandakan strong, medium, weak or no relationship paada
spesifikasi "what/how".
5. The Absolute Score and Relative Score Rooms: Setelah kolom
Relationship Matrix telah selesai, tim dapat berlanjut pada kolom
Absolute Score dan Relative Score. Ini adalah dimana tim membuat
model atau hipotesis bagaimana kemampuan produk berkontribusi
kepada kepuasan pelanggan. Berdasarkan nilai Importance Rating dan
24
Relationship Matrix, tim menghitung Absolute dan Relative Scores .
Perhitungan ini adalah estimasi tim yang terbaik dimana ukuran
kemampuan produk (”Hows”) memberikan dampak yang luar biasa
pada semua kepuasan pelanggan. Teknisi pada saat ini mulai
mengetahui pada bagian mana produk harus memiliki kelebihan dalam
hal memenangkan persaingan.
6. The Correlation Matrix Room: Ada waktunya pada banyak produk
dimana Customer Requirements ditranslet menjadi elemen desain fisik
yang mana terjadi konflik antara satu dan lainnya, konflik ini biasanya
direfleksikan pada produk ”hows”. Pada kolom Correlation Matrix
digunakan untuk membantu menyelesaikan konflik tersebut dengan
memperjelas ”hows” tersebut yang memiliki konflik paling besar.
7. The Technical Competitive Assessment Room. Ini adalah kolom
dimana teknisi memberikan ukuran yang telah diiidentifikasi pada saat
menyelesaikan kolom “Hows” . “Apakah produk kita berkemampuan
lebih dibandingkan competitor berdasarkan ukuran spesifik yang kita
telah diidentifikasi?” Pada saat ini adalah waktunya tim untuk menguji
hipotesis yang telah dibuat pada kolom Relative Score. Hal ini
membantu tim untuk memastikan telah menyelesaikan kolom “hows”
dengan benar, yang telah mengukur karakteristik kepuasan pelanggan
dengan akurat.
25
8. The Target Values Room. Pada kolom akhir ini memuat spesifikasi
produk yang telah direkomendasikan. Spesifikasi ini telah
dipertimbangkan dengan baik, merefleksikan kebutuhan pelanggan,
kemampuan bersaing dan teknik penjualan.
Gambar 2.4 Contoh Format QFD House Of Quality
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
• Mengumpulkan informasi tentang pesaing. Analisis hubungan antara
produk baru dengan produk pesaing sangat penting dalam menentukan
26
kesuksesan komersial. Informasi mengenai produk pesaing harus
dikumpulkan untuk mendukung keputusan mengenai Positioning produk.
Tabel 2.5 Contoh Format Benchmarking
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
• Menetapkan nilai target ideal dan marginal yang dapat dicapai untuk
tiap metrik. Dengan memproses bagan analisis pesaing, maka dapat
ditetapkan kedua nilai target marginal dan ideal untuk tiap metrik. Karena
sebagian besar nilai diekspresikan dalam batasan-batasan tertentu (maksimal,
minimal atau keduanya) perlu dibuat batasan-batasan nilai yang layak dan
dapat bersaing dengan produk pesaing.
Tabel 2.6 Contoh Format Spesifikasi Target
No. Metrik Kebutuhan Metrik Kepentingan Satuan Nilai
marginal Nilai Ideal
1
2
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
No. Metrik Kebutuhan Metrik Kepentingan Satuan Pesaing
1
2
27
• Merefleksikan hasil dan proses. Perlu dilakukan beberapa kali
pengulangan sampai akhirnya target disetujui. Melakukan pertimbangan
pada tiap kali pengulangan akan membantu meyakinkan bahwa hasil yang
diperoleh sudah konsisten dengan tujuan proyek.
Spesifikasi secara keseluruhan dapat ditinjau kembali untuk diperbaiki
agar lebih tepat, sehingga yang tadinya hanya berupa pernyataan target dan
selang tertentu, kini dapat dibuat lebih tepat.
2.1.3 Arsitektur Produk
Semua produk terdiri dari elemen fungsional dan fisik. Elemen-elemen
fungsional dari produk terdiri atas operasi dan transformasi yang
menyumbang terhadap kinerja keseluruhan produk.
Elemen-elemen fisik dari sebuah produk adalah bagian-bagian,
komponen, dan sub rakitan yang pada akhirnya diimplementasikan terhadap
fungsi produk. Elemen-elemen fisik diuraikan lebih rinci ketika usaha
pengembangan berlanjut. Elemen fisik produk biasanya diorganisasikan
menjadi beberapa building blocks utama yang disebut chunks. Setiap Chunk
terdiri dari sekumpulan komponen yang mengimplementasikan fungsi dari
produk. Arsitektur produk adalah skema elemen-elemen fungsional dari
produk disusun menjadi chunk yang bersifat fisik. Dan menjelaskan
bagaimana setiap chunk berinteraksi.
28
Karakter arsitektur produk yang terpenting adalah modularitas. Ciri-
ciri arsitektur modular adalah : Chunk melaksanakan atau
mengimplementasikan satu atau sedikit elemen fungsional pada keseluruhan
fisiknya, dan interaksi antar chunk dapat dijelaskan dengan baik, dan
umumnya penting untuk menjelaskan fungsi-fungsi utama produk.
Keputusan mengenai cara membagi produk menjadi chunk dan tentang
berapa banyak modularitas akan diterapkan pada arsitektur sangat terkait
dengan beberapa isu yang menyangkut kepentingan seluruh perusahaan
seperti : perubahan produk, variasi produk, standarisasi komponen, kinerja
produk, kemampuan manufaktur, dan manajemen pengembangan produk.
Langkah-langkah dalam menetapkan arsitektur produk adalah dengan :
1. Membuat skema produk, yaitu diagram yang menggambarkan
pengertian terhadap elemen-elemen penyusun produk, yakni
berupa elemen fisik, komponen kritis dan elemen fungsional.
Gambar 2.5 Contoh Skema Produk
29
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
2. Mengelompokkan elemen-elemen pada skema, yaitu
menugaskan setiap elemen yang ada pada skema menjadi chunk.
Setiap chunk memiliki satu fungsi. Elemen yang memiliki fungsi
yang sama dapat digabungkan dalam satu chunk. Kondisi ekstrim
yang mungkin terjadi adalah semua komponen memiliki chunk
sendiri sehingga jumlah elemen sama dengan jumlah chunk. Atau
sebaliknya mengintegrasikan semua komponen ke dalam satu
fungsi yang sifatnya akan lebih kompleks
Gambar 2.6 Contoh Function Diagram
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
30
3. Membuat susunan Geometris yang masih kasar, Susunan
geometris dapat diciptakan dalam bentuk gambar, model komputer
atau model fisik yang terdiri dari 2 atau 3 dimensi. Penyusunan
Geometris yang masih berbentuk kotak dapat memberikan
beberapa alternatif penyusunan sehingga tidak ada hubungan antar
chunk yang saling bertentangan. Pembuatan susunan geometris
harus memperhatikan aspek estetika, keamanan dan kenyamanan
dari sebuah produk.
2.1.4 Desain Industri
Perhimpunan Desainer Industri Amerika (IDSA) mendefiniskan desain
industri sebagai ”jasa profesional” dalam menciptakan dan mengembangkan
konsep dan spesifikasi guna mengoptimalkan fungsi-fungsi, nilai, dan
penampilan produk, serta sistem untuk mencapai keuntungan yang mutual
antara pemakai dan produsen. Pada kenyataannya desainer industri
memfokuskan diri pada bentuk dan interkasi pemakai produk.
• Kegunaan : Hasil produksi manusia harus selalu aman, mudah
digunakan, dan intuitif. Setiap ciri harus dibentuk sedemikian rupa
sehingga memudahkan pemakainya mengetahui fungsinya.
• Penampilan : Bentuk, garis, proporsi, dan warna digunakan untuk
menyatukan produk menjadi satu produk yang menyenangkan.
31
• Kemudahan pemeliharaan : Produk juga harus didesain untuk
memberitahukan baagimana mereka dapat dirawat dan diperbaiki.
• Biaya-biaya rendah : Bentuk dan ciri memegang peranan besar dalam
biaya perelatan dan produksi. Karena itu, hal ini harus diperhatikan
secara bersama-sama oleh tim.
• Komunikasi : Desain produksi harus dapat mewakili filosofi desain
perusahaan dan misi perusahaan melalui visualisasi kualitas produk.
Secara spesifik, proses desain industri dapat dipkirkan seperti fase-fase
yang tertera berikut ini :
1. Penyelidikan kebutuhan-kebutuhan pelanggan
Tim pengembangan produk mulai dengan mendokumentasikan
kebutuhan-kebutuhan pelanggan, mengidentifikasi kebutuhan
pelanggan. Karena desainer industri mempunyai kemampuan
untuk mengenali pokok-pokok permasalahan yang melibatkan
interaksi pemakai, keterlibatan desain industri penting dalam
proses kebutuhan.
2. Konseptualisasi
Setelah kebutuhan dan tuntutan pelanggan dipahami, desainer
industri membuat konsep produk. Selama tahap penggalian konsep
ahli teknik dengan sendirinya memfokuskan perhatian mereka
untuk menemukan penyelesaian subfungsi teknis dari produk. Pada
32
saat ini desainer industri berkonsentrasi menciptakan bentuk
produk dan penghubung pemakai. Desainer industri membuat
sketsa yang sederhana. Untuk setiap konsep sketsa itu dikenal
dengan sketa yang pendek sekali (thumbnail sketch). Sketsa-sketsa
ini adalah media yang cepat dan tidak mahal untuk
mengekspresikan ide-ide dan mengevaluasi kemungkinan-
kemungkinan.
Konsep yang diajukan kemudian dicocokkan dan digabungkan
dengan penyelesaian teknis, biaya, dan pertimbangan manufaktur.
3. Perbaikan Awal
Pada fase perbaikan awal desainer industri membuat model dari
konsep yang paling menjanjikan. Soft model biasanya dibuat dalam
skala penuh dengan menggunakan busa atau papan berinti-busa.
Ini adalah metode kedua yang tercepat, namun sedikit lebih lambat
dari sketsa, digunakan untuk mengevaluasi konsep.
Meskipun secara umum masih kasar, model-model ini sangat
berguna karena model ini membantu tim pengembangan untuk
mengekspresikan dan memvisualisasikan konsep produk ke dalam
tiga dimensi. Konsep-konsep dievaluasi oleh desainer industri, ahli
teknik, personil pemasaran, dan (pada waktunya) pembeli
33
potensial melalui proses menyentuh, merasa, dan memodifikasi
model. Biasanya desainer akan membuat sebanyak mungkin model
tergantung pada waktu dan keuangan. Konsep-konsep yang sukar
divisualisasikan memerlukan lebih banyak model dibandingkan
yang sederhana.
Desainer industri menggunakan sejumlah model lunak untuk
menilai ukuran, proporsi, dan bentuk keseluruhan dari banyak
konsep yang diajukan. Perhatian khusus ditujukan pada kehalusan
produk di tangan dan wajah. Hal ini hanya dapat dinilai dengan
menggunakan model fisik.
4. Perbaikan Lanjutan dan Pemilihan Konsep Akhir
Pada tahap ini, para desainer industri sering mengganti dari model
lunak dan sketsa menjadi model keras dan gambaran informasi-
intensif yang dikenal dengan rendering. Rendering
memperlihatkan detail desain dan sering melukiskan penggunaan
produk. Yang digambarkan dakam bentuk dua atau tiga dimensi,
rendering menyampaikan sejumlah informasi mengenai produk.
Rendering sering digunakan untuk studi warna dan pengujian
penerimaan pelanggan untuk ciri dan fungsi produk yang diajukan.
34
Langkah perbaikan akhir sebelum memilih suatu konsep
adalah menciptakan hard model. Model ini secara teknis belum
berfungsi karena hanya mendekati replika desain akhir dengan
penempilan yang sangat realistik. Hard model terbuat dari kayu,
busa tebal, plastik atau logam. Model itu dilukis dan diberi tekstur,
serta mempunyai beberapa ciri ”fungsi kerja”, seperti tombol-
tombol yang berfungsi untuk mendorong atau meluncurkan
gerakan. Karena sebuah model keras berharga ribuan dolar,
pengembang biasanya mempunyai anggaran untuk membuat
model ini dalam jumlah yang sedikit.
Hard model dapat digunakan untuk memperoleh tambahan
arus balik pelanggan pada fokus grup, mengiklankan dan
mempromosikan produk pada pameran perdagangan, menjual
konsep pada manajemen senior dalam suatu organisasi, dan untuk
perbaikan lanjutan konsep akhir.
5. Penggambaran Kontrol
Desainer industri menyelesaiakan proses pengembangan mereka
dengan membuat gambar kontrol dari konsep akhir. Penggambaran
akhir mendokumentasikan fungsi, ciri, ukuran, warna, sentuhan
akhir permukaan, dan dimensi kunci.
35
6. Koordinasi dengan Ahli Teknik, Manufaktur, dan Pengecer
Eksternal
Desainer industri harus terus bekerja berdekatan dengan ahli teknik
dan personil manufaktur melalui subsekuen proses pengembangan
produk. Beberapa perusahaan konsultasi desain industri
menawarkan jasa pengembangan produk yang cukup luas,
termasuk desain industri detail dan pemilihan serta manajemen di
luar pengecer baik material, peralatan, komponen dan jasa
perakitan.
2.1.5 Desain untuk Proses Manufaktur
Metode DFM terdiri dari 5 langkah :
1. Memperkirakan biaya manufaktur
Input dalam biaya manufaktur meliputi bahan mentah, komponen-
komponen yang dibeli, usaha-usaha karyawan, energi dan peralatan.
Output meliputi barang jadi dan buangan. Biaya manufaktur merupakan
jumlah seluruh biaya untuk input dari sistem dan dan untuk proses
pembuanga output yang dihasilkan oleh sistem. Sebagai biaya untuk
produk, perusahaan biasanya menggunakan unit biaya manufaktur, yang
dihitung dengan membagi total biaya manufaktur untuk beberapa
periode (biasanya dalam kuartal atau tahun) dengan jumlah unit produk
yang dihaslikan selam periode tersebut.
36
Biaya manufaktur dari suatu produk yang terdiri dari biaya-biaya dalam
tiga kategori :
1. Biaya-biaya komponen
Komponen-komponen dari suatu produk mencakup komponen standar
yang dibeli dari pemasok. Beberapa komponen pesanan dibuat di
pabrik sendiri, sementara yang lain dihasilkan oleh pemasok
berdasarkan spesifikasi rancangan pembuat.
2. Biaya-biaya perakitan
Barang-barang diskrit biasanya dirakit dari komponen-komponen.
Proses perakitan hampir selalu mencakup biaya upah tenaga kerja dan
juga mencakup biaya peralatan dan perlengkapan.
3. Biaya-biaya Overhead
Overhead merupakan kategori yang digunakan untuk mencakup
seluruh biaya-biaya lainnya. Biaya overhead terbagi 2 tipe : biaya
pendukung dan alokasi tidak langsung. Biaya pendukung adalah
biaya-biaya berhubungan dengan penanganan material, jaminan
kualitas, pembelian, pengiriman, penerimaan, fasilitas-fasilitas dan
pemeliharaan perelatan/perlengkapan. Alokasi tidak langsung adalah
biaya manufaktur yang tidak dapat secara langsung dikaitkan dengan
37
suatu produk namun harus dibayarkan dalam suatu usaha. Contoh :
gaji penjaga keamanan dan biaya perawatan bangunan.
Cara lain untuk membagi biaya manufaktur adalah dengan
menggunakan biaya tetap dan biaya variabel. Biaya tetap adalah biaya
yang tercakup dalam jumlah yang telah ditentukan sebelumnya, tanpa
menghiraukan berapa banyak unit produk yang dibuat. Biaya variabel
adalah biaya yang tercakup dalam proporsi langsung dari jumlah unit
yang dihasilkan
Tabel 2.7 Perkiraan Daftar Material (Bill of Material)
Komponen Material yang Dibeli
Pemrosesan (Mesin+T.kerja)
Perakitan (T.Kerja)
Total Biaya Variabel perunit
Peralatan dan Biaya tak berulang lainnya
Umur pakai perelat an
Total Biaya tetap perunit
Biaya Total
Total Biaya Langsung
Beban overhead
Biaya Total
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
Kolom pada BOM menunjukkan perkiraan biaya yang terurai menjadi
biaya tetap dan biaya variabel. Biaya variabel mencakup material,
38
waktu mesin, dan upah. Biaya tetap terdiri dari peralatan dan biaya
yang tidak berulang seperti peralatan khusus dan biaya set up. Umur
pakai peralatan digunakan untuk menghitung biaya tetap perunit .
untuk menghitung biaya total, overhead ditambahkan sesuai dengan
gambaran akunting biaya yang diharapkan perusahaan. Sebagai
catatan bahwa tambahan biaya tetap seperti depresiasi peralatan yang
digunakan untuk beberapa produk sering juga tercakup dalam
overhead.
2. Mengurangi Biaya Komponen
- Memahami Batasan-batasan Proses dan Dasar-dasar Biaya
Beberapa komponen mungkin dapat ditentukan harganya secara
sederhana, karena perangcang tidak memahami kemampuan dasar
biaya, dan batasan-batasan proses produksi. Untuk merancang ulang
komponen guna mendapatkan kinerja yang sama seraya menghindari
langkah manufaktur yang menimbulkan biaya, perancang harus
mengetahui tipe operasi apa yang sulit dilakukan dalam produksi,
dan dengan dasar biaya apa. Pada beberapa kasus, batasan suatu
proses dapat dikomunikasikan dengan singkat pada perancang dalam
bentuk aturan perancangan. Untuk beberapa proses, biaya
menghasilkan suatu komponen dengan menggunakan fungsi
matematis sederhana untuk beberapa komponen yang akan menjadi
39
dasar biaya untuk proses. Proses-proses yang memiliki kemampuan
yang tidak mudah dijelaskan, strategi terbaik adalah dengan bekerja
langsung dengan orang-orang yang sangat mengetahui proses
produksi yang dimaksud.
- Merancang Ulang Komponen Untuk Mengurangi Langkah-langkah
Pemrosesan
Kecermatan rancangan yang diusulkan akan mengarahkan pada
usulan rancangan ulang yang dapat menghasilkan penyederhanaan
proses produksi. Dengan mengurangi jumlah langkah dalam proses
pabrikasi umumnya memberikan hasil pengurangan biaya.
- Pemilihan Skala Ekonomi yang Sesuai untuk Pemrosesan
Komponen
Biaya manufaktur suatu produk biasanya turun bila volume produksi
meningkat. Gejala ini dinamakan skala ekonomi. Skala ekonomi
untuk suatu komponen yang dibuat terjadi karena dua alasan berikut:
1) biaya tetap dibagi di antara lebih banyak unit dan
2) biaya variabel menjadi lebih rendah karena perusahaan
dapat mempertimbangkan penggunaan proses-proses dan
peralatan yang lebih luas dan efisien.
- Menstandarkan Komponen-komponen dan Proses-proses
40
Prinsip skala ekonomis juga digunakan dalam pemilihan komponen
dan proses. Jika volume produksi bertambah, biaya perunit
komponen akan berkurang. Kualitas dan kinerja sering meningkat
dengan bertambahnya jumlah produksi dikarenakan pihak penghasil
komponen dapat menginvestasikan dalam proses pembelajaran dan
perbaikan dalam perancangan komponen dan proses produksinya.
Untuk volume komponen yang lebih tinggi dapat dicapai melalui
penggunaan komponen standar. Komponen standar biasanya umum
dipakai untuk lebih dari satu produk. Standardisasi ini mungkin
terjadi dalam lini produk suaru perusahaan, atau dapat juga melalui
pemasok diluar, dengan lini yang berbeda dari beberapa perusahaan.
- Mengikuti Black Box Pengadaan Komponen
Pada pendekatan ini, tim memberikan pemasok dengan hanya uraian
komponen berupa black box, yaitu uraian mengenai apa yang harus
dilakukan oleh kmponen, dan bukannya bagaimana untuk mencapai
hal tersebut. Spesifikasi semacam ini memungkinkan penjual
keliling/eceran untuk mendapatkan kemungkinan ruang gerak yang
paling lebar untuk merancang atau memilih komponen untuk biaya
minimum. Kelebihan tambahan dari pendekatan ini adalah
mengurangi tanggung jawab tim internal untuk merancang
komponen. Usaha pengembangan black box yang berhasil
41
membutuhkan perancangan tingkat sistem yang hati-hati dan definisi
fungsi yang sangat jelas, media dan interaksi dari tiap komponen.
3. Mengurangi Biaya Perakitan
Perancangan untuk perakitan (DFA) kadang dinyatakan sebagai bagian
DFM yang melibatkan minimasi biaya perakitan. Untuk kebanyakan
produk, perakitan memberikan bagian total biaya yang relatif kecil.
Walaupun demikian, dengan memfokuskan perhatian pada biaya
perakitan akan memberikan manfaat tidak langsung yang kuat. Sering
suatu hasil yang menekankan pada DFA, keseluruhan hitungan
komponen, kerumitan proses manufaktur dan biaya pendukung,
seluruhnya mengurangi biaya perakitan. Pada bagian ini, kami
memberikan beberapa prinsip yang berguna untuk mengarahkan
keputusan DFA.
4. Mengurangi Biaya Pendukung Produksi
Dalam bekerja untuk meminimasi biaya komponen dan biaya
perakitan, tim mungkin juga mencapai pengurangan dalam permintaan
fungsi pendukung produksi. Sebagai contoh, suatu pengurangan
jumlah komponen mengurangi permintaan untuk manajemen
persediaan. Suatu pengurangan dalam isi rakitan mengurangi jumlah
pekerja yang dibutuhkan untuk produksi sehingga mengurangi biaya
pengawasan dan manajemen sumber daya manusia. Komponen standar
42
mengurangi permintaan dukungan teknik dan pengendalian kualitas.
Terdapat tambahan beberapa tindakan langsung oleh tim untuk
mengurangi biaya pendukung produksi.
Adalah penting untuk mengingat bahwa perkiraan biaya manufaktur
sering tidak sensitif untuk kebanyakan faktor yang secara aktual
menyebabkan beban overhead. Meskipun demikian, sasaran rancangan
tim untuk hal ini seharusnya mengurangi biaya aktual pendukung
produksi, walaupun perkiraan biaya overhead tidak berubah.
5. Mempertimbangkan Pengaruh Keputusan DFM Pada Faktor Lainnya
- Pengaruh DFM pada waktu Pengembangan
Waktu pengembangan dapat menjadi sangat berharga. Untuk suatu
proyek pengembangan mobil, waktu adalah sangan berarti seperti
ratusan ribu dolar perhari. Keterkaitan di antara DFM dan waktu
pengembangan adalah kompleks. Dalam hal ini, terdapat beberapa
aspek hubungan. Penggunaaan beberapa petunjuk DFM dapat
menghasilkan komponen-komponen yang sangat kompleks.
Komponen-komponen ini mungkin begitu kompleks sehingga
rancangan mereka atau pengadaan peralatan menjadi kegiatan yang
menentukan jangka waktu usaha pengembangan keseluruhan.
Manfaat biaya dari keputusan DFM mungkin tidak berarti menunda
43
jangka waktu proyek. Hal ini sebagian besar adalah benar untuk
persaingan produk dalam pasar yang dinamis.
2.1.6 Membuat Prototipe
Bagian ini menampilkan metode 4 langkah untuk merencanakan
sebuah prototipe selama usaha pengembangan produk. Metode ini digunakan
pada seluruh tipe prototipe, yaitu : terfokus, menyeluruh, fisik dan analitik
Tabel 2.8 Contoh format Perencanaan Prototipe
Nama Prototipe :
• Tujuan : (komunikasi, pembelajaran,
penggabungan, milestone)
• Tingkat perkiraan
• Jumlah yang harus dibuat (jika fiskal)
• Garis besar rancana pengujian
• Jadwal
(Sumber : Perancangan dan Pengembangan Produk, Ulrich-Eppinger)
1. Menetapkan Tujuan Prototipe
Mengingat kembali empat tujuan prototipe, yaitu pembelajaran,
komunikasi, penggabungan, dn milestone. Dalam menetapkan tujuan
sebuah prototipe, tim mendaftar khususnya pembelajaran dan kebutuhan
komunikasi. Anggota tim juga mendaftar beberapa kebutuhan
penggabungan baik yang jadi ataupun tidak. Prototipe diharapkan untuk
44
menjadi satu dari beberapa tonggak utama dari proyek pengembangan
produk keseluruhan.
2. Menetapkan tingkat perkiraan konsep
Merencanakan sebuah prototipe membutuhkan tingkatan dimana produk
akhir diperkirakan akan ditetapkan. Tim harus mempertimbangkan apakah
prototipe fisik diperlukan atau apakah prototipe analitik yang terbaik
untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan
3. Menggariskan Rencana Percobaan
Dalam banyak kasus penggunaan prototipe dalam pengembangan produk
dapat dianggap sebagai sebuah percobaan. Praktek percobaan yang baik
membantu untuk menjamin penggalian nilai maksimum dari kegiatan
pembuatan prototipe. Rencana percobaan meliputi identifikasi variabel
percobaan (jika ada), protokol pengujian, sebuah indikasi mengenai
pengukuran apa yang akan ditampilkan, dan sebuah rencana untuk
menganalisis data hasil. Saat terdapat banyak variabel yang harus digali,
rancangan percobaan yang efisien akan sangat membantu proses semacam
ini.
4. Membuat Jadwal untuk Perolehan, Pembuatan dan Pengujian
Karena pembuatan dan pengujian prototipe mempertimbangkan subproyek
dalam keseluruhan proyek pengembangan, tim diuntungkan dari jadwal
45
untuk kegiatan membuat prototipe. Tiga tanggal pertemuan sangat penting
dalam menetapkan usaha pembuatan prototipe. Pertama, tim menetapkan
kapan bagian-bagian akan siap untuk dirakit. Kedua, tim menetapkan
tanggal kapan prototipe akan diuji pertama kali. Yang ketiga, tim
menetapkan tanggal saat prototipe diharapkan telah selesai diuji dan
memberikan hasil akhir.
2.1.7 Penentuan Sample
Penentuan jumlah sample dapat dilakukan dengan Slovin (Sugiyono, 2006)
)2Ne1(
Nn
+=
Dengan n adalah ukuran sampel, N ukuran populasi dan e adalah persen
kelonggaran ketidaktelitian karena kesalahan pengambilan sampel yang
masih ditolerir, biasanya 0.02
2.1.8 Bagan Perakitan ( Assembly Chart )
Merupakan gambaran grafis dari urut – urutan aliran komponen dan
bagian rakitan suatu produk. Assembly Chart menunjukkan cara yang mudah
dipahami tentang:
• Komponen – komponen yang membentuk produk.
• Bagaimana komponen – komponen ini bergabung bersama.
46
• Komponen yang menjadi bagian suatu sub assembly.
• Aliran komponen kedalam suatu rakitan.
Tujuan utama dari peta rakitan adalah untuk menunjukkan keterkaitan
antara komponen, yang dapat juga digambarkan oleh sebuah gambar terurai.
Teknik ini juga dapat digunakan untuk mengajar pekerja yang tidak ahli
untuk mengetahui urutan suatu rakitan yang rumit.
2.1.9 Struktur Produk ( Product Structure )
Struktur produk terdiri dari komponen pembentuk produk akhir yang
ditempatkan pada level 0 dan seterusnya, sehingga membentuk sebuah
hirarki. Pada umumnya untuk assembly item disebut dengan “parent” dan
komponen pembentuknya disebut dengan “child”. Untuk produk akhir
ditandai dengan level 0 dan semakin kebawah maka nomor level akan
bertambah. Diagram sistematik ini menunjukkan hubungan antar komponen
terhadap “parent” dan hubungan keseluruhan perakitan. Terdapat 2 cara
penomoran level struktur produk, yaitu :
1. Single Level
Jenis ini menggambarkan hubungan sebuah induk dengan satu
level komponen – komponen pembentuknya.
47
2. Multi Level
Jenis ini menggambarkan struktur produk yang lengkap dari level
0 sampai level yang paling bawah.
Kegunaan struktur produk secara garis besar adalah :
• Mengetahui berapa jumlah item penyusunan suatu produk akhir.
• Memberikan rincian mengenai komponen apa saja yang
dibutuhkan untuk menghasilkan suatu produk.
Beberapa macam Struktur Produk :
1. Explosion
Merupakan Struktur Produk dengan urutan dimulai dari induk sampai
komponen pada level paling bawah. Struktur produk jenis ini
menunjukkan komponen yang membentuk suatu induk dari level teratas
sampai level terendah.
2. Implosion
Merupakan Struktur produk dimana urutan dimulai dari komponen
sampai induk atau level paling atas. Secara singkat Struktur Produk jenis
ini adalah kebalikan dari Struktur Produk eksplosion.
48
2.1.10 BOM (Bill of Material )
BOM adalah sebuah daftar jumlah komponen, campuran bahan dan
bahan baku yang diperlukan untuk dirakit, dicampur atau membuat produk
akhir. Beberapa kegunaan BOM adalah :
• Untuk menghitung biaya produk dan harga jual sehingga dapat
diketahui laba dari hasil penjualan produk.
• Menentukan komponen – komponen mana saja yang harus dibuat
sendiri atau dibeli.
• Menentukan komponen – komponen dalam daftar pembelian dan order
produksi yang harus dilepas.
2.1.11 Operation Process Chart (OPC)
OPC ini merupakan suatu diagram yang menggambarkan langkah –
langkah proses yang dialami bahan – bahan baku mengenai urutan – urutan
operasi dan pemeriksaan. Sejak dari awal sampai menjadi produk jadi utuh
maupun sebagai komponen, dan juga memuat informasi – informasi yang di
perlukan untuk analisa lebih lanjut, seperti : waktu yang dihabiskan, material
yang digunakan, dan tempat atau alat atau mesin yang dipakai.
49
Jadi dalam suatu peta proses operasi, yang di catat hanyalah kegiatan
– kegiatan operasi dan pemeriksaan saja, kadang – kadang di akhir proses
dicatat tentang penyimpangannya.
Kegunaan OPC
Dengan adanya informasi – informasi yang bias dicatat melalui OPC,
kita bisa memperoleh banyak manfaat diantaranya :
• Bisa mengetahui kebutuhan akan mesin dan penganggarannya.
• Bisa memperkirakan kebutuhan akan bahan baku.
• Sebagai alat untuk menentukan tata letak pabrik.
• Sebagai alat untuk melakukan perbaikan cara kerja yang sedang di
pakai.
• Sebagai alat untuk latihan kerja.
2.2 Reverse Engineering
Reverse engineering (RE) adalah proses untuk menemukan prinsip-prinsip
teknologi dari perangkat, objek atau sistem melalui analisis dari struktur, fungsi
dan operasi. Istilah Reverse Engineering sering dipakai dalam dunia information
technology dalam membuat ulang suatu sistem atau melakukan perubahan yang
signifikan terhadap sistem yang berjalan. Dalam dunia pengembangan produk
50
istilah ini juga digunakan. Reverse engineering adalah sebuah pendekatan
sistematis untuk menganalisis desain perangkat atau sistem yang ada. Anda
dapat menggunakannya baik untuk mempelajari proses desain, atau sebagai
langkah awal dalam proses desain ulang, dalam rangka melakukan salah satu
dari berikut:
• Mengamati dan menilai mekanisme yang membuat perangkat kerja
• Membedah dan mempelajari cara kerja dalam perangkat mekanis
• Bandingkan perangkat yang sebenarnya pengamatan Anda dan
menyarankan perbaikan
Proses dimulai dengan mengambil data / model produk yang sudah jadi,
kemudian dengan menggunakan CAD ( Computer Aided Design ) dibuatlah
model produk baru, yang berikutnya akan diproses menjadi produk dalam
sistem manufacturing. Tujuannya adalah untuk menyimpulkan keputusan
desain dari produk akhir dengan sedikit atau tanpa tambahan pengetahuan
tentang prosedur yang terlibat dalam produksi asli.
51
Secara umum skema proses Reverse Engineering adalah sebagai berikut :
Gambar 2.7 Bagan Reverse Engineering
2.2.1 AHP (Analytical Hierarchy Process)
Expert Choice
Sebuah perangkat lunak yang mendukung collaborative
decision dan sistem perangkat keras yang memfasilitasi grup untuk
membuat keputusan yang lebih efisien, analitis, dan yang dapat
dibenarkan. Memungkinkan interaksi real-time dari tim manajemen
untuk mencapai consensus on decisions.
Aplikasi Area Expert Choice meliputi:
• Resource Allocation (Alokasi sumber daya)
• Vendor Selection (Vendor Seleksi)
• Strategic Planning (Perencanaan Strategis)
• HR Management (Manajemen SDM)
52
• Risk Assessment
• Project Management (Manajemen Proyek)
• Benefit/Cost Analysis (Manfaat / Biaya Analisis)
Metode yang digunakan pada program Expert Choice adalah Analytic
Hierarchy Process (AHP).
Analytic Hierarchy Process (AHP)
Dikembangkan pada tahun 1970an oleh Dr Thomas L. Satty
untuk menyediakan pendekatan sistematis untuk menentukan prioritas
dan pengambilan keputusan dalam suatu kompleks lingkungan.
Dirancang untuk mencerminkan cara berpikir orang sebenarnya.
Memungkinkan aspek kuantitatif dan kualitatif keputusan yang akan
dipertimbangkan. Mengurangi keputusan yang kompleks menjadi
sebuah rangkaian satu-satu pada perbandingan yang kemudian
memberikan hasil yang akurat. Menggunakan skala rasio untuk bobot
kriteria dan scoring alternatif yang menambahkan untuk pengukuran
presisi.
Hasil dari Expert Choice
• Struktur untuk seluruh proses pengambilan keputusan
• Sebuah tool yang memfasilitasi kerjasama antara beberapa pihak
yang berkepentingan
• Analisis pengambil keputusan
• Meningkatkan komunikasi
53
• Memberi keputusan yang lebih cepat
• Dokumentasi proses pengambilan keputusan
• Sebuah konsensus keputusan
• Keputusan akhir yang lebih baik dan dapat dibenarkan.
Gambar 2.8 Expert Choice
2.3 Pengukuran Antropometri Tubuh
Setiap segmen tubuh membutuhkan input data pengukuran, seperti
keliling paha bagian atas dan bawah paha, panjang paha, dan total massa
tubuh untuk mengestimasi parameter segmen tubuh tersebut. Pengetahuan
tentang geometrik seperti panjang, lebar, keliling, sudut dan karakteristik
massa-inertia segmen tubuh manusia dan penyebarannya merupakan kunci
penting untuk menganalisa setiap gerakan manusia (Vaughan, 1999).
54
Dalam mengestimasi parameter segmen tubuh, berkaitan dengan
pengukuran antropometri segmen tubuh harus memiliki kriteria-kriteria
pengukuran antropometri segmen tubuh, yaitu (Vaughan, 1999):
1. Sesuai dengan keinginan individu
2. Waktu yang pendek
3. Murah dan aman
4. Akurat
Tabel 2.9 Data Antopometri
Dimensi Tubuh Pria Wanita 5% X 95% S.D 5% X 95% S.D
Tinggi Tubuh Posisi berdiri 1.532 1.632 1.732 61 1.464 1.563 1.662 60 Tebal Paha 117 140 163 14 115 140 165 15 Jarak dari Pantat ke Lutut 500 545 590 27 488 537 586 30 Jarak dari Lipat Lutut (poptiteal) ke Pantat 405 450 495 27 488 537 586 30 Tinggi Lutut 448 496 544 29 428 472 516 27 Tinggi Lipat Lutut (poptiteal) 361 403 445 26 337 382 428 28 Lebar Panggul 291 330 371 24 298 345 392 29
Ket: Gx = Nilai rata – rata (mean), T = Nilai standar deviasi (SD), 5% = nilai 5
persentil, 95% = nilai 95 persentil
2.3.1 Data Antropometri
Koneksi antar link dan joint pada setiap segmen tubuh memungkinkan
terjadinya gerakan anggota tubuh dalam ruang 3D. Untuk melakukan analisa
biomekanika gait cycle, diperlukan data antropometri tubuh.
55
Gambar 2.9 Antropometri Tubuh
Tabel 2.10. Data Anthopometri orang Indonesia
Dimensi Tubuh Pria Wanita 5th 50th 95th S.D 5th 50th 95th S.D
Panjang Telapak Kaki 230 248 266 11 212 230 248 11 Panjang Telapak Lengan Kaki 165 178 191 8 158 171 184 8 Panjang Kaki sampai jari kelingking 186 201 216 9 178 191 204 8 Lebar kaki 82 89 96 4 81 88 95 4 Lebar Tangkai Kaki 61 66 71 3 49 54 59 3 Tinggi Mata Kaki 61 66 71 3 59 64 69 3 Tinggi Bagian Tengah kaki 68 75 82 4 64 69 74 3 Jarak Horisontal Tangkai Mata Kaki 49 52 55 2 46 49 52 2 Ket : Panjang telapak kaki = 15.2% Tinggi badan pria dan 14.7% Tinggi badan
wanita. Dari pendekatan tersebut diusahakan interpolasi anthopometri dengan
koefisien variasi yang sesuai.
2.4 Gait Cycle
Berjalan merupakan suatu rangkaian dari gait cycle, dimana satu gait
cycle dikenal dengan sebutan langkah (stride). Blaya (2000), mendifinisikan
56
single gait cycle sebagai suatu periode dimana salah satu kaki mengenai
landasan (ground), mengayun, dan kaki tersebut kembali mengenai landasan.
Gambar 2.10. menunjukkan pembagian gait cycle menurut (Blaya, 2000).
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
Gait cycle terdiri dari 2 periode, yaitu periode berdiri (stance) dimana
anggota badan (kaki) mengenai landasan, dan periode mengayun (swing)
dimana anggota badan tidak mengenai landasan. Gait cycle dibagi kedalam
delapan fase yang memiliki tiga tugas fungsional anggota tubuh tersebut:
weight acceptance (WA), single limb support (SLS), dan limb advancement
(LA). Weight acceptance yaitu tugas fungsional anggota badan dalam
menerima beban badan keseluruhan pada saat berjalan, melakukan
penyerapan goncangan saat berjalan dari gaya jatuh bebas tubuh, stabilisasi
awal dalam periode berdiri dan memelihara momentum forward progression.
Tugas tersebut terdiri dari 2 fase pada gait cycle, yaitu initial contact/heel
57
strike (HS) dan loading response/foot flat (FF). Periode berdiri diikuti dengan
pendukung anggota tubuh tunggal (single limb support/SLS), terdiri dari fase
midstance, dan fase terminal stance. Selama melakukan tugas weight
acceptance, anggota badan berdiri dengan tanggung-jawab total untuk
menahan berat tubuh sementara anggota tubuh lainnya berada pada periode
mengayun. Tugas fungsional ketiga yaitu limb advancement, dimana terdapat
empat fase yang berperan pada limb advancement: terminal stance, preswing,
initial swing, midswing, dan terminal swing. LA dimulai pada akhir periode
berdiri, dimana selama fase tersebut anggota badan melakukan advancement
untuk mempersiapkan fase berikutnya. Fase preswing melakukan sekaligus
dua tugas, yaitu tugas fungsional single limb support dan limb advancement
(Blaya, 2000).
2.4.1 Pemrosesan Urutan Gait Cycle
Vaughan (1999) menyatakan bahwa cara berjalan manusia merupakan
penggambaran dari pendekatan top-down. Pada awal terjadinya proses gait,
sebagai syaraf impuls yang terjadi didalam central nervous system (anggota
tubuh bagian atas yaitu kepala) diakhiri dengan pembangkitan ground
reaction forces (GRF) (anggota tubuh bagian bawah yaitu kaki). Interaksi
antara sistem syaraf pusat, sistem syaraf tubuh, dan musculoskeletal effector
system dapat dilihat pada Gambar 2.11. Karakteristik dari pendekatan tersebut
berdasarkan pada sebab-akibat, dimana ketika otot-otot diaktifkan akan
58
membangkitkan gaya-gaya dan momen – momen yang saling berkaitan untuk
mengeksekusi perintah sistem syaraf pusat (central nervous system), gaya-
gaya dan momen yang terjadi mengakibatkan munculnya GRF pada kaki.
Gambar 2.11. Interaksi antara sistem syaraf pusat, sistem syaraf tubuh, dan
musculoskeletal effector system (Vaughan, 1999).
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
Gaya gabungan dan momen-momen menyebabkan rigid link segment (paha,
betis, kaki, dan lain-lainya) memindahkan dan menghas ilkan gaya pada
lingkungan luar. Berikut adalah interaksi antar urutan gait cycle dalam berjalan
(Vaughan, 1999), yaitu:
1. Registrasi dan aktivasi perintah berjalan oleh sistem syaraf pusat (central
nervous System).
2. Perpindahan sinyal berjalan sistem syaraf tubuh (peripheral nervous
system).
59
3. Kontraksi otot-otot yang dapat menghasilkan denyut tubuh (tension).
4. Pembangkitan gaya dan momen dalam synovial joints.
5. Pengaturan gaya dan momen gabungan oleh rigid link segment
berdasarkan antropometri tubuh.
6. Perpindahan (gerakan) dari segmen-segmen untuk mengenalinya sebagai
fungsi dari berjalan.
7. Pembangkitan ground reaction forces (GRF).
2.4.2 Fase Gait Cycle
Berkaitan dengan waktu, gait cycle pada setiap fase memiliki
persentase waktu tertentu. Vaughan (1999), menganalogikan siklus cara orang
berjalan dengan gerak putar roda. Dengan menggambar siklus pola gerakan
roda tersebut, maka titik awal roda akan berputar berulan-ulang, langkah demi
langkah. Dalam persentase waktu siklus berjalan, 60% dilakukan pada periode
berdiri (stance) dan 40% pada periode berayun (swing). Persentase siklus pola
jalan diperlihatkan pada Gambar 2.14. berikut ini
60
Gambar 2.12. Persentase siklus pola jalan (Swilling, 2005)
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
Berikut ini adalah masing-masing fase gait cycle (Swilling, 2005), yaitu :
1. Initial Contact/Heel Strike (HO)
Awal dari cara siklus berjalan adalah koneksi awal (initial contact/heel
strike). Sesaat kaki mengenai landasan, engkel berada dalam posisi
normal, dan lutut dalam keadaan tertutup atau kaki lurus. Heal Strike
(calcaneous) merupakan tulang pertama yang menyentuh landasan, lihat
gambar 2.13. Kaki kanan (Merah) sebagai HS, sedangkan kaki kiri (biru)
berada pada fase terminal stance/heel off (HO).
61
Gambar 2.13. Fase Initial Contact
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
2. Loading Response (Foot Flat)
Fase loading response terjadi pada persentase waktu sekitar 10% dari
siklus berjalan, dan sebagai awal dari periode double support-I. Selama
fase during loading response, kaki melakukan kontak sepenuhnya dengan
landasan dan dalam keadaan rata (foot flat/FF) dengan landasan (lihat kaki
warna merah), dan berat badan secara penuh di pindahkan kepada kaki
kanan (merah), sedangkan kaki lainnya berada pada fase pre-swing,
seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.14.
Gambar 2.14. Fase Loading Response
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
62
3. Midstance
Fase midstance terjadi pada periode persentase waktu siklus berjalan pada
10-30%. Dimulai pada saat heel sesaat sebelum meninggalkan landasan
sehingga kaki berada sejajar dengan kaki bawah bagian depan. Bersamaan
pada fase ini, terjadi perpindahan berat oleh kaki pada periode stance
(kaki kanan = warna merah), sedangkan kaki lainnya (kaki kiri = warna
biru) berada fase mid-swing (lihat Gambar 2.15).
Gambar 2.15. Fase Midstance
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
4. Terminal Stance (Heel Off)
Fase terminal stance pada saat heel kaki kanan (merah) meninggi (mulai
meniggalkan landasan) dan dilanjutkan sampai dengan heel dari kaki biru
mulai mengenai landasan, seperti diperlihatkan oleh Gambar 2.16. Fase
terminal stance disebut juga dengan fase heel off karena heel kaki pada
periode stance tidak mengenai landasan. Fase ini terjadi pada periode
waktu siklus berjalan 30-50%, berat badan dipindahkan dan bertumpu ke
bagian bawah kaki depan (toe)
63
Gambar 2.16. Fase Terminal Stance
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
5. Pre-Swing (Toe-Off)
Fase pre-swing dimulai dengan fase initial contact (heel strike) oleh kaki
kiri (biru), dan kaki kanan (merah) berada posisi meninggalkan landasan
untuk melakukan periode mengayun (toe-off), seperti ditunjukkan oleh
Gambar 2.17. Periode waktu pre-swing terjadi pada persentase waktu
siklus berjalan 50-62%, dan mulai terjadi pelepasan berat tubuh oleh kaki
yang bersangkutan
Gambar 2.17. Fase Pre-Swing
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
64
6. Initial Swing (Acceleration)
Fase swing merupakan fase dimana kaki tidak berada di landasan atau
pada posisi berayun. Fase swing terdiri dari tiga fase, yaitu: Initial swing,
mid-swing, dan terminal swing. Fase keenam merupakan fase initial
swing, dimana kaki mulai melakukan ayunan, persentase initial swing
adalah 62-75% dari periode waktu siklus berjalan. Fase initial swing
dimulai pada saat telapak kaki kanan (merah) mulai diangkat dari posisi
landasan (toe off), sedangkan kaki kiri (biru) berada pada posisi
midstance, seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.18.
Gambar 2.18. Fase Initial Swing
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
7. Mid-Swing
Gambar 2.19 menunjukkan Fase mid-swing yang dimulai pada akhir
initial swing dan dilanjutkan sampai kaki merah mengayun maju berada di
depan anggota badan sebelum mengenai landasan. Fase mid-swing terjadi
pada periode waktu siklus berjalan 75-85%, dimana kaki kiri (biru) berada
65
pada fase terminal stance. Pada fase ini juga terjadi gerak perpanjangan
tungkai kaki dalam persiapan melakukan fase heel strike.
Gambar 2.19. Fase Mid-Swing
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
8. Terminal Swing (Decceleration)
Fase terminal swing merupakan akhir dari gait cycle, terjadi pada periode
waktu siklus berjalan 85-100%. Fase terminal swing dimulai pada saat
akhir dari fase mid-swing, dimana tungkai kaki mengalami perpanjangan
maksimum dan berhenti pada saat heel telapak kaki kanan (merah) mulai
mengenai landasan. Pada periode ini, posisi kaki kanan (merah) berada
kembali berada depan anggota badan, seperti pada posisi awal gait cycle,
seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.20.
Gambar 2.20. Fase Terminal Swing
(Sumber: Dynamics of Human Gait, Vaughan C.L., Davis, B.L. & O’Connor, J.C., 1999)
66
2.6 Prostetik
Prostesis adalah pengganti buatan bagian tubuh yang hilang. Prostetik
adalah suatu ilmu tehnik dalam bidang medis ( Medico Technical ) yang
mempelajari tentang pemeriksaan, penganalisaan, pengukuran, pembuatan,
pemakaian serta perawatan alat alat pengganti anggota tubuh yang hilang
yang disebabkan karena traumatik, patolagik maupun yang didapat sejak lahir
/ conginital.
Prostetik Ilmunya
Prostetist Ahlinya
Prostesa/e Produknya
2.6.1 Fungsi Umum
Protesa mempunyai 4 fungsi secara umum yaitu :
1. Prevent of deformity
Bahwa pemasangan protesa diharapkan agar kecacatan yang sudah
ada tidak bertambah parah atau tidak menimbulkan kecacatan yang
baru.
67
2. Corection of deformity
Dengan pemasangan Protesa diharapkan kecacatan yang ada
berangsur angsur dapat dikoreksi dan dikembalikan baik secara
fungsi ataupun bentuknya seperti sedia kala.
3. Supporting
Yang dimaksud disini adalah bahwa Protesa akan mampu sebagai
penyangga / support untuk anggota tubuh yang mengalami
kelemahan atau yang kehilangan anggota geraknya.
4. Fixasi & Immobilisasi.
Penggunakan Protesa disini dimaksudkan agar tidak terjadi adanya
gerakan (immobilisasi) ataupun sebagai penekanan menyeluruh
(memfixir).
2.6.2 Prosedur pelaksanaan Protesa.
Dalam pelayanan Protesa terdapat tata cara pelaksanaan yang mana
harus dilaksanakan secara tertib dan berurutan yang sering disebut dengan 8
langkah pelaksanaan yang terdiri dari :
1. Assesment Pasien.
2. Measurement (pengukuran).
3. Persiapan Komponen
4. Montage / Asembling (penggabungan / perakitan componen)
68
5. Fitting & Training (pengepasan dan latihan)
6. Finising (penyelesaian akhir)
7. Quality Control (pemeriksaan akhir)
8. Evaluasi
Berikut ini penjelasannya:
1. Assesment Pasien
Disini dilakukan pemeriksaan fisik serta tanya jawab kepada pasien untuk
mengetahui :
a. Data data umum pasien
b. Kesehatan pasien secara umum
c. Pekerjaan dan tempat hidup pasien
d. Kondisi (lesi/stump) secara umum
e. Kondisi sendi (ROM)
f. Kekuatan otot (MT)
g. Dan lain lain
Dari data data tersebut diatas kita akan dapat menentukan
Diagnosa Prostetik ( D/. P ) dengan tepat sehingga secara tepat pula
kita dapat menentukan alat alat apa yang tepat yang sesuai dengan
kebutuhan pasien.
69
Diagnosa Prostetik adalah :
Mencari permasalahan, keterangan, informasi, keadaan sosial ekonomi,
keadaan fisik maupun psykis, catatan catatan lainnya
2. Measurement / Pengukuran
Pengukuran ini dilakukan untuk mendapatkan akurasi besar kecilnya
produk Prostetik yang akan dibuat sehingga sesui dengan kebutuhan
pasien.
Pengukuran ini dilakukan dengan 2 cara yaitu :
a. Digambar & diukur panjang dan besar lingkaran
Gambar 2.21 Proyeksi
70
b. Negatif & Positif Gips dan diukur
Gambar 2.22 Negatif Gips
Gambar 2.23 Positif gips
3. Persiapan komponen
Dengan mengacu pada besaran pengukuran yang telah dilakukan maka
kita dapat mempersiapkan kebutuhan komponent yang diperlukan sesuai
dengan hasil pengukuran.
4. Montage / Penggabungan komponen
Setelah seluruh komponen dibuat / dipersiapkan, langkah selanjutnya
adalah merakit atau menggabung – gabungkan komponen menjadi protesa
dengan sambungan yang masih sementara tetapi alat tersebut telah siap
untuk dicobakan kepada pasien.
71
5. Fitting & Training
Pada proses ini produk Protesa yang sudah dirangkai dapat dipasangkan /
dicobakan pada pasien dan diajarkan cara memasang dan melepas serta
penggunaannya. Dalam proses ini juga dilakukan analisa dan evaluasi
sehingga apa bila terjadi kesalahan pada pemakaian ataupun pada alatnya
langsung dapat diperbaiki / dibetulkan.
6. Finishing
Finising adalah proses akhir dari pembuatan produk Protesa, proses ini
tujuan utamanya selain untuk kenyamanan pemakaiaan pada pasien juga
untuk memperindah produk.
Yang perlu dilakukan pada proses ini adalah :
- Mengganti sambungan yang sementara menjadi permanen
- Menghaluskan pada bagian bagian yang kasar
- Pengecatan, pemolesan ataupun laminating
- Mengganti asesoris sementara menjadi permanen
- Memberikan lapisan voaring atau padding
7. Pemeriksaan Akhir
Yang dimaksud disini adalah produk Protesa yang akan diserahkan pada
pasien sekali lagi dicek keseluruhannya apakah masih ada hal hal yang
72
perla dikoreksi atau dirapikan atau perla penambahan penambahan lain
yang diperlukan (quality control)
8. Evaluasi dan edukasi
Pada saat alat mau diserahterimakan kepada pasien, maka seorang Prostetist
harus mampu melakukan bimbingan dan pendekatan edukasi (home
program) tentang perawatan Protesa dan prosedur tetap penggunakan
Protesa serta memberikan jadwal kapan harus control kembali.
Sebuah prostesis definitif bukanlah prostesa permanen karena setiap
alat mekanis akan aus, terutama salah satu yang digunakan selama setiap
terjaga jam. Harapan hidup rata-rata untuk prostesis definitif adalah dari 3
sampai 5 tahun. Kebanyakan akan diganti karena perubahan dalam bagian
tubuh sisa amputasi (Stump) dari atrofi (pengecilan), berat badan, atau
kehilangan berat badan. Perubahan besar dalam hidup setelah diamputasi,
gaya atau kegiatan dapat juga mendikte perubahan dalam resep dokter.
2.7 Transfemoral Amputee / Amputasi Atas Lutut
Amputasi Transfemoral, Above-knee Amputee (AKA)
Yang ideal adalah panjang sekitar 8 cm proximal ke lutut, sehingga yg
berhubung dengan tulang paha condyles adalah excised ruang yang cukup
untuk mengakomodasi lutut pilihan yang terhubung dengan bagian badan
buatan.
73
2.7.1 Idial Stump
Idial Stump adalah dimana keadaan stump (puntung / sisa operasi)
sangat baik / cocok untuk pemasangan prostesa, sehingga pencapaian fungsi
prostesa untuk menggantikan fungs i anggota gerak yang hilang dapat
maksimal.
Ciri – ciri Idial Stump :
• Panjang stump 1/3 distal atau 2/3 proximal
• Bentuk conus atau kerucut
• MT maksimal
• Otot kencang / tidak fleby
• ROM maksimal
• Tidak ada gangguan sensibilitas
• Tidak ada luka
Pencapaian fungsi prostesa selain dipengaruhi keadaan stump juga sangat
dipengaruhi oleh :
• Penyebab amputasi (traumatik biasanya lebih banyak dari pada
penyebab patologis
• Umur
• Faktor psykologis
• Jenis kelamin
74
2.8 Pedoman Desain Protesa
Ada banyak faktor yang harus dipertimbangkan ketika protesa baru di
desain, termasuk berat bantalan, suspensi, tingkat aktivitas, struktur umum
protesa, komponen, biaya, dan beberapa pertimbangan yang unik. Ini akan
dibahas secara berurutan.
1. Berat bantalan. Untuk sisa kaki bawah prostesa, berat karakteristik
bantalan soket adalah perhatian pertama. Jika pasien memiliki jaringan
parut, neuromas, atau daerah sensitif, ketentuan khusus harus dibuat
dalam desain soket. Modifikasi yang mungkin diperlukan untuk
menempatkan beban protesa pada bagian kaki sisa yang lebih kuat.
2. Suspensi. Ada banyak metode suspensi, mulai dari sabuk kulit yang
sangat mendasar untuk soket suction canggih. Setiap alternatif harus
dievaluasi secara individual; mengantisipasi perubahan berat dalam
bagian tubuh sisa (stump) adalah faktor kunci. Hal ini penting untuk
meninjau pengalaman sebelumnya dengan suspensi lain untuk
menentukan rekomendasi yang optimal.
3. Level Aktivitas. Orang yang menggunakan protesa jelas berbeda dari
orang normal yang aktif dalam mengerjakan pekerjaannya dan dalam
olahraga. Pengaruh tingkat aktivitas berat bantalan, suspensi, dan
75
kekuatan struktural protesa sangat mempengaruhi mobilitas pengguna
protesis.
4. Struktur protesa. Ada dua jenis struktural dasar: endoskeletal dan
exoskeletal. Endoskeletal prostesis internal terdiri dari komponen
tabung dan ditutupi dengan busa yang lembut diluar sampul. Mereka
menjadi semakin populer karena lebih mudah dalam pemasangan dan
jika ukuran tidak pas ukuran dapat di ubah – ubah dengan mudah,
mereka relatif ringan, dan penampilannya baik. Di sisi lain Exoskeletal
prostesis terdiri dari kayu atau poliuretan ditutupi dengan plastik
laminasi yang kaku.
5. Komponen protesa. Komponen protesa perlu dicocokkan dengan
tingkat aktivitas, berat badan, dan fungsi tujuan. Jelas, orang dengan
kekuatan yang baik dan keseimbangan tidak memerlukan kontrol sikap
lutut, Karena banyaknya jumlah dan pilihan sekarang tersedia di
prostetik componentry, konsultasi yang erat dengan prosthetist adalah
suatu keharusan.
76
Gambar 2.24 Komponen Protesa
6. Expense. Biaya dari sebuah prostesis dapat bervariasi, terutama
tergantung pada kebutuhan ringan atau komponen yang canggih.
Protesa ringan sering terbuat dari titanium atau karbon fiber,
aerospace bahan yang mahal dan sulit untuk manufaktur, dan mungkin
akan meningkatkan biaya komponen 50% atau lebih. Komponen yang
canggih seperti lutut hidrolik akan meningkatkan biaya protesa juga.
Setiap fitur dari prostesis harus dipertimbangkan secara hati-hati untuk
memberikan biaya yang paling efektif sepenuhnya solusi yang
memenuhi kebutuhan individu.
7. Pertimbangan khusus, Banyak faktor-faktor khusus yang perlu
dipertimbangkan dalam desain protesa. Misalnya, seseorang yang
tinggal di dekat laut mungkin membutuhkan protesa yang dirancang
77
dengan perlindungan yang maksimal dari air garam korosi dan
kerusakan. Latar belakang budaya juga signifikan; Orang Asia yang
diamputasi memerlukan kaki yang memungkinkan sepatu untuk
dilepas dengan mudah ketika memasuki sebuah rumah karena itu
adalah adat. Faktor-faktor pribadi seperti itu harus ditambahkan ke
faktor yang lebih generik yang dibahas sebelumnya untuk
memastikan perbandingan yang tepat antara prostetik konfigurasi dan
tujuan diamputasi.
2.9 Computer -Aided Design / Computer-Aided MANUFACTURING
Metode alternatif desain dan fabrikasi soket mulai memasukkan
praktek klinis: penggunaan komputer mikro untuk mengotomatisasi bagian-
bagian dari proses fabrikasi. Saat ini computer-aided design / computer-aided
manufacturing (CAD / CAM) menggunakan perangkat lunak CATIA V5 dan
Autodesk Inventor. (Riznanto B & Toha I.S 2003)
2.9.1 Digital Prototyping
Digital Prototyping memberikan desain konseptual, teknik,
manufaktur, dan kemampuan departemen pemasaran untuk
memvisualisasikan produk sebelum dibangun. Industri desainer, produsen,
dan insinyur menggunakan Digital Prototyping untuk merancang, iterate,
mengoptimalkan, memvalidasi, dan visualisasikan produk mereka secara
78
digital untuk proses pengembangan produk. Pemasaran juga menggunakan
Digital Prototyping untuk membuat rendering dan animasi fotorealistik
produk sebelum manufaktur. Perusahaan sering mengadopsi Digital
Prototyping dengan tujuan untuk meningkatkan komunikasi antara para
pemangku kepentingan pengembangan produk, membuat produk-produk ke
pasar lebih cepat, dan memfasilitasi inovasi produk.
Digital Prototyping bukan hanya sekadar menciptakan desain produk
dalam 3D, tetapi juga menjelaskan pada tim pengembangan produk
bagaimana cara untuk menilai pengoperasian bagian yang bergerak, untuk
menentukan ya atau tidaknya suatu produk gagal, dan melihat bagaimana
berbagai komponen produk yang berinteraksi dengan subsistem-baik
pneumatik atau listrik. Dengan mensimulasikan dan memvalidasi dunia nyata
kinerja dari desain produk digital, produsen sering dapat mengurangi jumlah
prototipe fisik yang mereka butuhkan untuk menciptakan sebelum suatu
produk dapat dibuat, mengurangi biaya dan waktu yang diperlukan untuk
prototyping fisik. Banyak perusahaan menggunakan Digital Prototyping di
tempat, atau sebagai pelengkap , prototyping fisik.
79
2.9.2 CATIA V5
CATIA adalah suatu software yang dikembangkan sebagai alat desain
sebuah produk. Pada CATIA berbagai aspek produk diperhatikan, misalnya
ke-ergonomisannya. Berikut penjelasan mengenai CATIA.
2.9.2.1 Program CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive
Application)
Program CATIA (Computer Aided Three-Dimensional Interactive
Application) merupakan program komputer yang dibuat dengan mendasarkan
pada teori yang terdapat dalam perumusan metode elemen hingga. Dengan
hadirnya program CATIA yang mempunyai kemampuan lebih luas membuka
wawasan baru bagi peneliti untuk menyelesaikan permasalahan lebih cepat.
Tampilan prototipenya juga bisa ditampilkan pada layar komputer,
sehingga orang yang awam di bidang teknikpun dapat mengetahui dengan
mudah. Hal inilah yang mendasari penggunaan program komputer CATIA
yang berbasis metode elemen hingga untuk melakukan kajian penelitian.
Sebelum berkembangnya teknologi informatika/komputer, analisa dengan
metode elemen hingga masih menggunakan perhitungan tangan yang panjang
dan melelahkan. Munculnya program NASTRAN memberikan kemudahan
dalam analisa sebuah struktur yang rumit sekalipun. Kemudian Dessault
80
Sistem mengeluarkan software CATIA yang merupakan software terpadu
untuk desain dan analisa struktur dengan menerapkan metode elemen hingga.
Dengan program ini, peneliti hanya membuat model tiga dimensinya dan
analisa dapat dilakukan dengan hasil yang langsung dapat diketahui.
Pemodelan disini meliputi diskritisasi benda kerja, pemilihan dan penerapan
elemen, pendefinisian tumpuan, serta beban yang bekerja. Untuk
menyederhanakan dan memudahkan proses desain dan analisa sebuah
struktur, software CATIA menawarkan atau memberikan solusi terpadu.
Solusi terpadu tersebut berati bahwa semua proses dikerjakan oleh satu mesin
dan satu software, sehingga transfer data dari satu desain/software ke
mesin/software yang lain tidak diperlukan. Dengan proses tersebut, hilangnya
data atau informasi dapat dihindari dan waktu untuk proses analisa juga
menjadi lebih singkat. Paket untuk desain dan analisa yang ditawarkan atau
diberikan oleh CATIA adalah sebagai berikut :
a. CATIA untuk desain (gambar geometri)
b. CATIA untuk pembuatan model elemen hingga.
c. CATIA untuk perhitungan berbasis metode elemen hingga
d. CATIA untuk menampilkan hasil dan analisa detail dari perhitungan.
Dimulai dengan desain, dimana desain dapat dalam model dua dimensi ataupun
tiga dimensi. Selanjutnya CATIA FEM (Finite Element Modeler) akan membuat
81
model analisa dari desain yang telah jadi. Model ini dibuat berdasarkan metode
elemen hingga. Adapun metode diskritisasi yang ditawarkan antara lain :
• metode 4-EDGES-ADVANCE
• metode FRONTAL
• metode OCTREE.
Diantara ketiga metode tersebut, metode OCTREE adalah yang paling mudah
untuk dibuat, dan metode inilah yang akan digunakan pada penelitian ini. Dengan
selesainya pembuatan model, maka perhitungan dapat dilakukan. Perhitungan
yang ditawarkan dalam CATIA ini adalah static linier, dynamic, thermal, dan
bukling. Namun pada studi ini hanya akan dilakukan perhitungan static. CATIA
V5 Release 18 merupakan program desain grafis tiga dimensi yang dibuat oleh
Dassault Sistem yang mampu membuat gambar dan analisis dalam bidang teknik.
Dalam perancangan benda kerja, peneliti menggunakan program CATIA dengan
mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :
1. Program CATIA V5 Release 18 mempunyai aplikasi yang lengkap yang
dapat digunakan dalam bidang pendidikan dan bidang industri yang
meliputi mechanical design, analysis, simulation, dan aplikasi lainnya.
2. Cara pembuatan atau pemodelan benda kerja dengan program CATIA V5
Release 18 relatif mudah dibandingkan dengan menggunakan program
sejenis serta mempunyai tingkat akurasi yang tinggi.
82
3. Design part (desain komponen) dengan CATIA V5 Release 18 akan
menghasilkan gambar yang sesuai dengan hasil produk sesungguhnya.
Sehingga produk yang telah didesain dapat dilihat secara nyata dalam
tampilan tiga dimensi, sehingga kita bisa mengetahui secara detail bagian
dari produk tersebut.
4. Dengan CATIA V5 Release 18 dapat juga dilakukan analisis statis dari
produk yang telah didesain, sehingga dapat dilihat bagian dari produk
yang kurang aman sehingga akan mempermudah mendesain produk
sampai didapat produk sesuai yang diinginkan sebelum proses produksi
dilakukan.
2.9.3 Autodesk Inventor 2010
Autodesk Inventor adalah software komprehensif dan fleksibel set
perangkat lunak untuk 3D desain mekanik, simulasi, tooling penciptaan, dan
desain komunikasi yang membantu menganalisa biaya agar lebih efektif
dengan Digital Prototyping dari alur kerja untuk merancang dan membuat
produk yang lebih baik dalam waktu yang lebih singkat.
Autodesk Inventor adalah dasar solusi Autodesk Digital Prototyping.
Model digital 3D yang akurat prototipe yang memungkinkan untuk
memvalidasi bentuk, dan fungsi sebuah desain, meminimalkan pengujian
desain prototipe fisik. Dengan menggunakan prototipe untuk digital desain,
83
visualisasi, dan simulasi produk digital, perangkat lunak Inventor membantu
berkomunikasi lebih efektif, mengurangi kesalahan, dan menginofasi desain
produk lebih cepat. Perangkat lunak mengotomatiskan penciptaan geometri
komponen, seperti plastik, baja frame, mesin, tabung dan pipa berjalan, dan
kabel listrik. Perangkat lunak membantu mengurangi beban geometri dengan
cepat, membangun dan memperbaiki prototipe digital desain memvalidasi
fungsi dan membantu meminimalkan biaya produksi.
Meningkatkan Komunikasi dan Desain Kolaborasi Mengurangi
kesalahan dan terkait perubahan rekayasa sebelum manufaktur dengan
menghasilkan manufaktur dokumentasi langsung dari 3D digital divalidasi
prototipe. Menawarkan kecepatan dan keakuratan output produksi gambar
langsung dari model 3D.
• Inventor untuk Simulasi
Motion terpadu Simulasi Gunakan simulasi gerakan-bukan intuisi-
untuk meningkatkan keputusan desain. Fitur simulasi gerak Autodesk
Inventor dalam menggunakan perangkat lunak perakitan dalam model 3D
untuk mengidentifikasi desain yang kaku, menghasilkan gerak yang benar,
dan menghitung pergerakan dinamis. Hal ini akan membantu Anda
dengan cepat memahami desain perilaku, termasuk posisi, kecepatan, dan
percepatan yang bergerak bagian.
84
Gambar 2.25 Simulasi Inventor
• FEA (Finite Element Analysis)
Meningkatkan akurasi dan keandalan dari analisis stres. Gunakan FEA
terpadu untuk memprediksi stress dan defleksi dengan beban puncak
akurat dengan mentransfer gaya reaksi dari waktu simulasi langkah-
langkah untuk AIP stress analisis.
• Autodesk inventor untuk perancangan Sheet Metal Design
Sheet Metal Styles
Menghasilkan pola datar yang akurat mencerminkan kemampuan
manufaktur. Logam control berlangsung dengan gaya yang menentukan
materi ketebalan, membengkokkan, dan sudut relief.
Sheet Metal flense
Mempercepat desain bagian logam lembaran dengan flensa kompleks
menggunakan model 3D ke dalam proses pembuatan account.
85
Manufacturing Drawings Sheet Metal
Akurat dan cepat membuat gambar-gambar manufaktur untuk
mendukung operasi manufaktur lembaran logam. Berikut contoh gambar
Manufacturing Drawings Sheet Metal :
Gambar 2.26 Manufacturing Drawings Sheet Metal
• Autodesk Inventor untuk Assembly Design
Autodesk Inventor menggabungkan desain akselerator perangkat lunak
dengan perakitan alat sehingga Anda dapat memastikan bahwa setiap
bagian dan komponen dalam sebuah desain perakitan sesuai dengan benar
Assembly Design
Cepat merakit bagian individu dan subassemblies untuk
mendefinisikan produk dengan struktur yang lengkap. Memverifikasi
bahwa produk Anda dapat berkumpul. Masukkan dan posisi komponen
baru dalam assembly, dengan menggunakan kendala untuk menangkap
86
hubungan yang mendefinisikan posisi tetap dan bergerak komponen.
Analisis gangguan, mengurangi kesalahan dan memperbaiki
manufacturability dengan menguji fungsi dalam perakitan.
Gambar 2.27 Assembly Design
2.10 Dynamic Aligment
Karena setiap pasien memiliki gaya, pola dan tingkat aktivitas
yang unik, pengaturan dinamis antara protesa harus dilakukan secara
individual. Tujuan dari keterpaduan dinamis untuk memberikan
kenyamanan maksimum, fungsi efisien, dan cosmetis dengan menyesuaikan
posisi relatif komponen sementara pada pasien.
Selama tahap penyesuaian, protesa tidak hanya harus tahan
lama dan berfungsi, tapi juga harus diatur dalam semua bidang. Sebagai
contoh, protesa harus pas dengan bagian tubuh sisa pasien, suspensi dan
kontrol harnesses, kabel lampiran semua disesuaikan dan efisiensi dengan
87
berbagai konfigurasi diukur dengan menggunakan alat pengukur,
kekuatannya pun ditimbang agar pasien tidak merasa berat. Prosedur berikut
ini merangkum dasar-dasar proses penyelarasan:
1. Fungsi protesa dijelaskan dan cara penggunaannya yang benar,
termasuk penggunaan kaus kaki palsu, jika diperlukan.
2. Kontur diperiksa untuk memastikan bahwa soket sesuai dengan benar
dan nyaman.
3. Panjang dan angulation dari protesa diperiksa.
4. Kekuatan Protesa diuji.
5. Pasien diperintahkan untuk berdiri dalam sikap santai sambil memakai
protesa.
Gambar 2.28 posisi statis
88
6. Pasien mulai menggunakan protesa dengan cara yang terkendali
dengan berjalan di paralel bar. Fungsi dinamis komponen diperiksa
selama penggunaan dan disesuaikan untuk memberikan efisiensi
maksimum, kenyamanan.
Gambar 2.29 latihan jalan menggunakan protesa
7. Protesa itu diperiksa dengan pasien duduk, dan penyesuaian yang
dibuat untuk meningkatkan kenyamanan atau fungsi dalam posisi ini
juga.
Desain soket dan keselarasan saling melengkapi dan penentu
fundamental dari fungsi kaki palsu. Tidak peduli seberapa canggihnya
komponen, seberapa baik prostesis selesai, jika tidak nyaman, fungsi
secara keseluruhan akan berkurang drastis.
89
Fitting dan keselarasan dari protesa tidak selesai sampai prosthetist
yakin bahwa protesa berfungsi sebaik-baiknya. Individu yang lebih
berpengalaman biasanya mampu memberikan umpan balik yang akurat
tentang bagaimana protesa cocok dan merasa nyaman selama berjalan.
Gambar 2.30 Fitting dan Penyelarasan
karena itu, mereka kadang-kadang diberikan terapi fisik untuk
pelatihan gaya berjalan awal sebelum penyelesaian kesesuaian
dinamis.Pasien baru kemudian dapat berlatih dengan protesa, dan
selanjutnya dapat dilakukan penyesuaian sebagai daya tahan dan
kemampuan untuk menggunakan protesa membaik. Umumnya, 1 minggu
terapi fisik dengan protesa akan memberikan waktu yang cukup pada
prosthetist untuk membuat keputusan mengenai penyelarasan akhir.
90
2.11 Yield (engineering)
Kekuatan luluh atau titik luluh dari suatu materi didefinisikan dalam
teknik dan ilmu material sebagai tegangan di mana suatu material mulai
terdeformasi plastis. Sebelum titik luluh material akan mengalami deformasi
elastis dan akan kembali ke bentuk semula bila tegangan dihilangkan.
Pengetahuan tentang titik luluh sangat penting ketika mendesain
sebuah komponen karena umumnya mewakili batas atas beban yang dapat
diterapkan. Hal ini juga penting untuk kontrol banyak teknik produksi bahan
seperti menempa, berguling, atau menekan. Dalam rekayasa struktural, ini
adalah modus kegagalan lembut yang biasanya tidak menyebabkan kegagalan
atau kegagalan tertinggi kecuali mempercepat tekuk
1. Batas elastis
Stres terendah di mana dislokasi bergerak. Definisi ini jarang digunakan,
karena dislokasi bergerak pada tegangan sangat rendah, dan mendeteksi
gerakan seperti itu sangat sulit
2. Batas proporsionalitas
Hingga akhir stres, stres adalah sebanding dengan regangan (hukum
Hooke), sehingga grafik tegangan-regangan adalah sebuah garis lurus, dan
yang gradien akan sama dengan modulus elastisitas material.
91
3. Yield strength / Batas elastis (kekuatan luluh)
Batas luar elastik, deformasi permanen akan terjadi. Stres terendah di
mana deformasi permanen dapat diukur. Ini memerlukan prosedur
manual, dan akurasi secara kritis tergantung pada operator peralatan dan
keterampilan. elastomer, seperti karet, batas elastis jauh lebih besar
daripada batas proporsionalitas. Juga, pengukuran regangan tepat telah
menunjukkan bahwa regangan plastik dimulai pada tegangan rendah.
4. Offset yield point (proof stress) / Titik luluh offset (bukti stres)
Ini adalah yang paling banyak digunakan ukuran kekuatan logam, dan
didapat dari kurva tegangan-regangan Strain plastik 0,2% biasanya
digunakan untuk menentukan tegangan luluh offset, meskipun nilai-nilai
lain dapat digunakan tergantung pada bahan dan aplikasi. Nilai offset
yang diberikan sebagai subscript, misalnya, R p0.2 = 310 MPa. Dalam
beberapa material tidak ada dasarnya daerah linier maka nilai tertentu
didefinisikan sebagai gantinya. Metode ini memungkinkan untuk bahan
perbandingan yang konsisten.
5. Upper yield point and lower yield point
Beberapa logam, seperti baja ringan, mencapai titik luluh atas sebelum
turun dengan cepat ke titik luluh yang lebih rendah. Respon materi linier
sampai titik luluh atas, tetapi titik luluh bawah digunakan dalam rekayasa
92
struktural sebagai nilai konservatif. Jika logam hanya menekankan kepada
titik luluh atas, dan seterusnya, band luders dapat berkembang.
2.12Pengujian
Pengujian kekuatan luluh melibatkan mengambil sampel kecil dengan
tetap luas penampang, dan kemudian menariknya secara bertahap dan
meningkatkan berlaku sampai sampel berubah bentuk atau istirahat.
Longitudinal dan / atau regangan melintang dicatat menggunakan mekanis
atau optik extensometers.
Indentasi kekerasan berkorelasi linear dengan kekuatan tarik bagi
sebagian besar baja. Kekerasan pengujian sehingga dapat menjadi subtitute
ekonomis untuk pengujian tarik, serta menyediakan variasi lokal dalam
kekuatan luluh karena misalnya mengelas atau membentuk operasi.
93
2.13 Kekuatan tarik
Kekuatan tarik (σ U T U S atau S) adalah ditunjukkan oleh maksima dari
kurva tegangan-regangan dan, secara umum, menunjukkan kapan penciutan
akan terjadi. Karena merupakan properti intensif, nilainya tidak tergantung
pada ukuran spesimen pengujian. Akan tetapi, tergantung pada persiapan
spesimen dan suhu lingkungan pengujian dan material.
2.13.1 Penjelasan
Ada tiga definisi dari kekuatan tarik:
1. Yield strength / Kekuatan luluh
Tegangan di mana perubahan regangan bahan dari deformasi
elastis ke deformasi plastis, menyebabkan ia menjadi cacat
permanen.
2. Ultimate strength
Stres maksimum material dapat bertahan ketika mengalami
ketegangan, kompresi atau pemotongan. Ini adalah tegangan
maksimum pada kurva tegangan-regangan.
3. Breaking strength / Kekuatan putus
koordinat pada kurva tegangan-regangan pada titik pecah.
94
2.13.2 Konsep
Berbagai definisi kekuatan tarik yang ditampilkan pada berikut grafik
tegangan-regangan untuk baja karbon rendah:
Gambar 2.31 Steel Stres vs Strain khas Struktural Baja
Steel Stres vs Strain khas kurva struktural baja
1. Ultimate Strength
2. Yield strength / Kekuatan luluh
3. Rupture
4. Strain pengerasan kawasan
5. Penciutan wilayah.
95
A: Apparent (engineering) stress (F/A 0 )
B:Actual (true) stress (F/A)
Logam termasuk baja mempunyai tegangan-regangan hubungan linier
sampai ke titik luluh, seperti ditunjukkan pada gambar. Dalam beberapa baja
tegangan jatuh setelah titik luluh. Hal ini disebabkan oleh interaksi atom
karbon dan dislokasi dalam menekankan baja. Bagi sebagian besar titik luluh
logam tidak didefinisikan secara rinci. Di bawah kekuatan luluh semua
deformasi dipulihkan, dan materi akan kembali ke bentuk awal bila beban
dihilangkan. Deformasi dipulihkan ini dikenal sebagai Ducktile
Setelah titik luluh, baja dan banyak lainnya Ducktile akan mengalami
periode pengerasan regangan, di mana stres meningkat lagi dengan
bertambahnya regangan hingga kekuatan tertinggi. Jika materi yang
diturunkan di titik ini, kurva tegangan-regangan akan sejajar dengan elastis
asli bagian kurva, antara asal dan titik luluh. Jika memang demikian, diload
kembali akan mengikuti kurva bongkar lagi beban sebelumnya, yang menjadi
kekuatan luluh baru, dan akan terus mengikuti kurva plastik asli.
Setelah logam telah mencapai kekuatan luluh itu mulai "lehernya"
sebagai luas penampang spesimen berkurang akibat aliran plastik. Ketika
penciutan menjadi substansial, hal itu mungkin menyebabkan pembalikan
engineering kurva tegangan-regangan, di mana stres menurun berkorelasi
96
untuk meningkatkan ketegangan karena efek geometris. Hal ini karena stres
dan rekayasa teknik regangan dihitung dengan asumsi yang asli luas
penampang sebelum penciutan. Jika grafik ini digambarkan dalam hal benar
stres dan benar regangan kurva akan selalu miring ke atas dan tidak pernah
mundur, seperti stres benar dikoreksi untuk penurunan luas penampang.
Penciutan tidak diamati untuk bahan loaded in kompresi. Puncak stres pada
teknik kurva tegangan-regangan dikenal sebagai kekuatan utama. Setelah
periode penciutan, bahan akan pecah dan elastis tersimpan energi dilepaskan
sebagai kebisingan dan panas. Tegangan pada material pada saat pecah
dikenal sebagai kekuatan putus.
Logam ducktile tidak memiliki titik luluh terdefinisi dengan baik.
Kekuatan imbal hasil biasanya ditentukan oleh "regangan offset 0,2%". Hasil
kekuatan pada 0,2% offset ditentukan dengan mencari perpotongan antara
kurva tegangan-regangan dengan garis yang sejajar dengan kemiringan awal
kurva dan yang memotong absis pada 0,2%. Sebuah kurva tegangan-regangan
khas dari aluminium bersama dengan garis offset 0,2% ditunjukkan pada
gambar di bawah ini.
97
Gambar 2.32 Stres vs Strain Curve Typical of Alumunium
Stress vs. Strain curve typical of aluminum
1. Ultimate Strength
2. Yield strength
3. Batas proporsional Stres
4. Pecah
5. Offset Strain (biasanya 0,2%).
Bahan seperti beton dan serat karbon tidak memiliki titik luluh, dan
tidak tegang-mengeras yang berarti bahwa kekuatan utama dan kekuatan
putus sama. Yang paling tidak biasa kurva tegangan-regangan ditunjukkan
pada gambar di bawah ini. Khas bahan rapuh tidak menunjukkan deformasi
plastik tetapi gagal sementara deformasi elastis. Salah satu karakteristik dari
kegagalan getas adalah bahwa dua bagian rusak dapat disusun ulang untuk
98
menghasilkan bentuk yang sama seperti komponen asli. Tipikal kurva
tegangan regangan untuk suatu bahan rapuh akan linier. Pengujian dari
beberapa spesimen identik akan menghasilkan kegagalan yang berbeda
menekankan, hal ini disebabkan oleh Weibull Modulus dari bahan rapuh.
Kurva di bawah ini menunjukkan bahwa polimer menjadi rapuh diuji pada
tingkat regangan yang sangat lambat pada suhu di atas temperatur transisi
kaca. Beberapa teknik keramik menunjukkan jumlah kecil ducktile
menekankan perilaku di bawah yang menyebabkan kegagalan tapi bagian
awal dari kurva linear.
Gambar 2.33 Stres vs Strain Curve of a very atypical brittle material
Stress vs. Strain curve of a very atypical brittle material
1. Ultimate Strength
2. Tensile strength/ Kekuatan tarik.
99
Kekuatan tarik diukur dalam satuan gaya per satuan luas. Dalam
sistem SI, satuannya newton per meter persegi (N / m²) atau pascal (Pa).
Satuan unit adalah pound-force per square inch (lbf / in ² atau psi); seringkali
kilo-pound per square inch (ksi) digunakan untuk memperkecil angka.
Mengetahui kekuatan suatu tali ditetapkan dalam satuan kekuatan,
seperti newton, tanpa menentukan luas penampang tali. Hal ini sering disebut
kekuatan tarik longgar.
Dalam bahan rapuh seperti batu, beton, besi cor, atau tanah, kekuatan
tarik diabaikan dibandingkan dengan kekuatan tekan dan diasumsikan nol
untuk banyak aplikasi teknik. Kaca serat memiliki kekuatan tarik lebih kuat
dari baja, tapi kaca massal biasanya tidak. Hal ini disebabkan oleh Stres
Faktor Intensitas terkait dengan cacat pada material. Jika ukuran sampel
bertambah besar, ukuran cacat juga bertambah besar. Secara umum, kekuatan
tarik tali selalu kurang dari kekuatan tarik dari masing-masing serat.
Kekuatan tarik dapat didefinisikan untuk cairan maupun benda padat.
Sebagai contoh, ketika sebuah pohon menarik air dari akar ke atas daun oleh
transpirasi, air ditarik ke atas oleh Tekanan udara dari bawah juga
memainkan peran kecil dalam kemampuan pohon untuk menyerap air, tetapi
ini saja hanya akan cukup untuk mendorong kolom air hingga ketinggian
sekitar sepuluh meter, dan pohon-pohon dapat tumbuh jauh lebih tinggi dari
100
itu. ) (Lihat juga kavitasi, yang dapat dianggap sebagai konsekuensi dari air
yang "ditarik terlalu keras".)
Definisi masing istilah :
" Allowable stress " = Tegangan maksimum yg diijinkan.
" Yield Strength " = Kekuatan luluh
" Tensile strength " = Kekuatan tarik
Hubungan antara Yield Strength, Tensile Strength, Allowable Strength adalah
seperti ini :
Yield strength merupakan batas kemampuan maksimum material u/
mengalami pertambahan panjang (melar) sebelum material tsb mengalami
fracture (patah) mengikuti hukum Hooke, sedangkan tensile strength
merupakan batas kemampuan maksimum material mengalami gaya tarik dari
luar hingga mengalami fracture.