RANCANG BANGUN ALAT PENGUPAS BUAH DURIAN MANUAL …

MANUAL TIPE PRES ULIR
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
F A K U L T A S P E R T A N I A N
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MANUAL TIPE PRES ULIR
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
Raju, STP, M.Si
i
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.
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.
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
Agustus 2019.
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.
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
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
3. Rancang Tuas Handle pada Alat Pengupas Kulit Durian .............................. 37
4. Tuas Handle pada Alat Pengupas Kulit Durian ............................................. 37
5. Rancangan Pisau ............................................................................................. 38
7. Rancang Dudukan Buah.................................................................................. 37
13. Hasil Uji Analisis Factor Of Safety Rangka ................................................... 43
14. Hasil Uji Analisis Factor Of Safety Tuas........................................................ 43
15. Penyetelan Dudukan ....................................................................................... 45
18. Buah yang Terkupas Sempurna (5 Ruas) ........................................................ 47
19. Buah Mengkal yang Rusak Tidak Terkupas ................................................... 47
3. Dokumentasi Pengukuran Bahan ............................................................60
6. Perhitungan Kekuatan Tekan ..................................................................63
7. Perhitungan Tegangan Izin .....................................................................64
9. Perhitungan Momen Gaya Maksimum ...................................................66
10. Kapasitas Efektif Alat Pengupas Durian .................................................68
11. Analisis Ekonomi ....................................................................................69
12. Break Even Point.....................................................................................73
15. Tabel Suku Bunga ...................................................................................79
16. Gambar Teknik Alat ................................................................................80
18. Gambar Alat ............................................................................................82
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.
dari yang ringan dan mudah diangkat, sampai berbentuk besar dan berat sehingga
2
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.
primer yang didiapat.
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
memiliki warna putih dan kuning terang dengan tebal yang varian, namun pada
5
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
6
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
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
tingkat kompleksitas yang berbeda, dan pada kegiatan pengembangan dibutuhkan
analisi yang rinci, akurat dan kuat dala manajemennya. Hal ini dikarenakan
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)
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:
c. Menurunkan ongkos produksi
e. Meningkatkan taraf hidup petani
f. Memungkinkan pertumbuhan ekonomi subsistem (tipe pertanian keluarga)
menjadi tipe pertanian komersil.
pemilihan alat dan bahan yang tepat.
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.
10
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.
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 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
12
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
(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:
Tensile strength 45000 psi/ 310264078.3 N/
Yield strength 39000 psi/ 268895534.6 N/
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
14
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).
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).
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).
Definisi kekuatan tekan adalah kemampuan suatu bahan dalam menahan
gaya yang bekerja (tekanan) terhadap bahan tersebut per satuan luas. Persaman dari
perhitungan tekanan yaitu:
A = Luas penampang (mm2)
Kuat tekan variasi juga dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut:
F′c rata − rata = ∑ /= ..................................................................................... (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 Sin (jika gaya tidak tegak lurus) ................................................... (4)
17
Pada momen gaya, menggunakan hukum newton dimana Faksi=Freaksi, dan resultan
gaya pada poros yaitu ∑F=0
Dimana:
L = Lengan gaya (m) (jemris, 2017).
Kekerasan material (Metode brinnel)
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:
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)
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.
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
19
tegangan bengkok yang diizinkan harus lebih kecil dari pada tegangan tarik izin
beban.
=
................................................................................................................. (7)
Wb = Momen tahanan bengkok (mm3)
σb = Tegangan bengkok bahan (kg/mm2)
Keterangan Wb (silinder berongga):
Analisis Ekonomi
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 = [ BT
BTT = total biaya tidak tetap (Rp/jam)
x = total jam kerja per tahun (jam/tahun)
C = kapasitas alat (jam/satuan produksi)
1. Biaya tetap
D = P-S
n ............................................................................................................... (10)
S = Nilai akhir alsin (10% dari P) (Rp)
n = Umur ekonomi (tahun)
I = i(P)(n+1)
n = Perkiraan umur ekonomis (tahun)
- 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.
diperhitungkan 1 % nilai awal (P) per tahun.
2. Biaya tidak tetap
Biaya perbaikan dapat dihitung dengan persamaan :
Biaya reparasi = 1,2 %(P-S)
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
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
23
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
harga jual/unit-biaya variabel/unit ..................................................(14)
1- biaya variabel
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)
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 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 = i2 - NPV1
NPV1 = NPV awal
i2 = Suku bunga coba-coba
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
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
yaitu :
Rangka alat ini berfungsi sebagai penyokong komponen-komponen alat
lainnya, yang terbuat dari plat besi berukuran tinggi 80 cm. untuk rangka tegak
ke samping (lateral) adalah 25 cm.
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
penelitian yaitu merancang bentuk dan ukuran alat dan mempersiapkan bahan-
bahan dan peralatan-peralatan yang akan digunakan dalam penelitian.
a. Pembuatan alat
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.
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.
2. Mengumpulkan saksi pengamat parameter.
Prosedur Penelitian
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
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
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).
Perhitungan momen gaya perlu dihitung guna melihat efektifitas panjang
tuas dan letak titik poros dalam menghasilkan gaya untuk membelah durian dengan
Persamaan (3/4).
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).
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
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).
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:
3. Mengklik fungsi solidwork add-ins pada Toolbox
5. Mengklik study advisor, lalu new study
6. Memasukkan material bahan
7. Menentukan fixed geometry
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.
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
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.
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
1. Biaya perbaikan alat.
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
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 :
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.
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 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
37
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 =60o sehingga agar tegak lurus, total beban dikali
dengan sin . 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
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
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 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
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.
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
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
Prinsip Kerja Alat
Tuas yang ditekan searah vertikal akan membuat mata pisau bergerak turun
sekaligus berputar sebesar 4,7 radian dengan kedalaman 6 cm untuk mengepres dan
membelah kulit durian, tuas yang ada pada dudukan buah dapat digunakan untuk
menambah daya sobek terhadap bukaan buah.
Perlakuan, Pengulangan dan Hasil Pengukuran terhadap Bahan
Sebelum melakukan pengupasan, perlakuan yang ada pada durian adalah
meletakkan buah tersebut di samping alat, kemudian buah diletakkan pada
dudukan, lalu dipress. Dengan perlakuan yang sama, dilakukan pengulangan
sebanyak 3 kali berdasarkan literatur (kemas, 2010) yang menyatakan minimal
pengulangan pada penelitian minimal harus 3 kali. Buah yang dijadikan sebagai
bahan yaitu 9 buah, dengan berat 0,4 kg beridameter rata-rata 12,26 cm, 1 kg
berdiameter rata-rata 14,53 cm, dan 1,5 kg berdiameter rata-rata 16,13 cm.
Tabel 3. Pengukuran waktu pengupasan, diameter dan berat bahan
Ulangan
Jumlah
bahan
(buah)
Jumlah
hasil
kupasan
(buah)
Berat
bahan
yang
dikupas
(kg)
Diameter
(cm)
Waktu
pengupasan
(jam)
Jumlah 9 9 8,70 - 0,0337
Rata-rata 1 1 0,96 - 0,0037
Setelah pengulangan dilakukan pada seluruh buah, didapat hasil pengupasan
pada buah pertama, kedua dan ketiga dengan berat 0,4 kg terkupas seluruh ruasnya
45
(5 ruas). Dan pada buah dengan berat 1 kg hanya 1 buah yang berhasil terkupas
kelima ruasnya, sedangkan dua sisanya terkupas hanya dua ruas dengan keadaan
kulit atas hancur dikarenakan kedua buah ini berkondisi mengkal, tidak seperti
kedua buah matang dengan berat yang sama. Untuk ketiga buah dengan berat 1,5
kg dapat terkupas seluruh nya (kelima ruas). Dari kesimpulan diatas didapat bahwa
buah alat ini hanya tidak mampu mengupas sempurna durian berkategori mentah
(Gambar 18 & 19).
Kapasitas Efektif alat
Pada proses pengukuran kapasitas efektif alat, dilakukan pengupasan buah
oleh operator (laki-laki) 1 orang dengan 9 kali pengulangan. Setiap pengulangan,
diberikan perlakuan yang sama, yaitu waktu dihitung dimulai buah diambil, lalu
diletakkan pada dudukan buah, hingga pengepresan mata pisau dengan tuas.
Perlakuan tersebut diberikan pada buah durian dengan berat 0,4 kg sebanyak 3
buah, 1 kg sebanyak 3 buah, dan 1,5 kg sebanyak 3 buah. Lalu, diperoleh data
kapasitas efektif alat sebagai berikut:
48
Tabel 4. Kapasitas efektif alat pengupas kulit durian mulai dari pengambilan buah.
Ulangan
Jumlah
bahan
(buah)
Waktu
(jam)
Diameter
(cm)
Pada tabel 4 menunjukkan bahwa hasil kapasitas efektif alat pengupas
durian dengan perlakuan yang sama pada masing- masing buah dengan berat 0,4 kg
diameter rata-rata 12,26 cm, 1 kg diameter rata-rata 14,53 cm, dan 1,5 kg diameter
rata-rata 16,13 cm yang masing-masing berjumlah 3 buah adalah total keseluruhan
sama dengan 267 buah/jam dengan rata-rata 270 buah/jam dari total keseluruhan
pengulangan. Alat ini dapat dipakai untuk seluruh bentuk dan berat durian, dimana
bahwa dari hasil tersebut dapat dilihat perbedaan kapasitas efektif tidak terlalu jauh
dengan berat bahan yang berbeda, serta diameter yang beragam, dan seluruhnya
dapat terkupas. Hanya saja, tingkat kematangan sangat berpengaruh terhadap
kemampuan alat mengupas kulit durian, hal ini dapat dilihat dari data pengulangan
5 dan 6 dimana waktu pengupasan adalah yang paling lama dikarenakan sulitnya
mata piasu menembus tekstur kulit keras pada buah mengkal. Dan dapat dilihat pula
pada (gambar 6) bahwa kulit mengalami kerusakan pada buah yang mengkal.
Analisis ekonomi
dikeluarkan saat produksi menggunakan alat pengupas durian ini. Dengan analisis
ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat
dapat diperhitungkan.
Dari penelitian yang dilakukan (Lampiran 11) diperoleh biaya untuk
pengupasan durian sama tiap tahunnya yaitu sebesar Rp. 38,41/kg pada tahun
pertama hingga tahun ke lima. Hal ini disebabkan karena persamaan nilai biaya
penyusutan pada tiap tahunnya sehingga mengakibatkan nilai biaya tetap alat ini
pada setiap tahunnya adalah sama.
Biaya pengupasan durian merupakan biaya yang harus dikeluarkan untuk
setiap proses pengupasan, biaya pengupasan durian ini sudah mencakup biaya
modal, biaya perbaikan, biaya operator dan biaya listrik, sehingga dengan
mengetahui biaya pengupasan durian yang harus dikeluarkan kita dapat
menentukan berapa biaya (upah) yang akan dibayarkan oleh konsumen untuk setiap
kali pengupasan durian dalam proses pengupasan perbuahnya.
Break Even Point
Berdasarkan data yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan diperoleh
nilai break even point yang diperoleh (Lampiran 12) alat ini mencapai titik impas
apabila telah melakukan pengupasan sebanyak 182 buah/tahun.
Menurut Waldiyono (2008), analisis titik impas umumnya berhubungan
dengan proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha
yang digunakan dapat membiayai sendiri (self financing), dan selanjutnya dapat
berkembang sendiri (self growing). Dalam analisis ini keuntungan awal dianggap
nol. Manfaat perhitungan titik impas adalah untuk mengetahui batas produksi
minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak
50
untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya cukup untuk
menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan.
Net Present Value
Net present value (NPV) adalah kriteria yang digunakan untuk mengukur
suatu alat layak atau tidak layak untuk menjadi usaha. Dalam menginvestasikan
modal dalam penambahan alat pada suatu usaha maka NPV ini dapat dijadikan satu
alternatif dalam analisis financial.
Dari percobaan dan data yang diperoleh (Lampiran 13) pada penelitian yang
dilakukan dapat diketahui besarnya NPV dengan suku bunga 5 % adalah sebesar
Rp. 26.675.905.260,548/tahun. Hal ini berarti usaha ini layak untuk dijalankan
karena nilainya lebih besar dari nol. Menurut pernyataan Giatman (2006) yang
menyatakan bahwa kriteria NPV yaitu:
- NPV > 0, berarti usaha yang telah dilaksanakan menguntungkan
- NPV < 0, berarti sampai dengan n tahun investasi usaha tidak menguntungkan
- NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang dikeluarkan.
Internal Rate of Return
metode IRR menjelaskan seberapa kemampuan cash flow dalam mengembalikan
modalnya dan seberapa besar pula kewajiban yang harus dipenuhi. Berdasarkn
perhitungan yang tela dilakukan didapat hasil IRR pada alat ini yaitu 42,15 %
(Lampiran 14). Artinya, dari hasil yang diperoleh didapat kesimpulan bahwa suku
bunga bank tidak boleh diatas 42,15 %. Jika bunga pinjaman bank melebihi batas
tersebut maka usaha ini tidak layak diusahakan dan juga jika bunga pinjaman bank
tinggi, maka keuntungan yang didapat pada usaha ini juga semakin sedikit.
Kesimpulan
1. Telah dibuat alat pengupas buah durian manual tipe pres ulir dengan dimensi
alat (x, y, z) pada tampak depan adalah: 40 cm × 80 cm × 60 cm
2. Alat pengupas buah ini dapat diaplikasikan pada komoditas buah durian
dengan kapasitas efektif alat = 270 buah/jam yang telah dihitung dengan
melakukan pengulangan sebanyak 9 kali dengan berat yang ditentukan.
3. Kekuatan tekan pisau yang terjadi pada buah yaitu 1,8513 N pada masing-
masing mata pisau dengan kekerasan material 207,039 HB.
4. Berat dan diameter tidak mempengaruhi performa dari alat pengupas durian
secara signifikan. Sedangkan tingkat kematangan buah mempengaruhi hasil
kupasan.
5. Rangka dan tuas secara simulasi memiliki perubahan bentuk sebesar 1,89 mm
dan 1,512 mm berurutan, dan nilai masing-masing safety factor sebesar 2,3 dan
4,3. Padad tuas, karena hasil tegangan bengkok lebih kecil dari tegangan izin
maka tidak terjadi pembengkokan.
6. Alat pengupas buah durian dengan bahan yang dikupas memiliki biaya pokok
sebesar Rp. 38,41/buah untuk tahun pertama sampai dengan tahun kelima.
7. Alat ini akan mencapai break even point apabila telah melakukan pengupasan
durian sebanyak 182 buah/tahun
8. Alat layak digunakan/menguntungkan karena NPV yang dihasilkan > 0 yaitu
sebesar Rp. 89.593.663/tahun dengan suku bunga yang digunakan 5% dan
Rp. 87.115.382/tahun dengan suku bunga coba-coba 6 %.
9. Internal rate of return pada alat ini adalah sebesar 42,15% %.
52
10. Prinsip kerja alat ini yaitu dengan menekan tuas, pisau bergerak secara vertikal
ke bawah untuk menekan sekaligus berputar merobek kulit buah durian, tuas
pada dudukan buah digunakan untuk menambah daya robek pada kulit buah.
53
Saran
1. Perlu dilakukan modifikasi mata pisau dan pitch ulir terhadap kapasitas efektif
alat.
2. Alat ini perlu pengujian yang lebih mendalam tingkat kelelahan operator (laki-
laki & wanita) memakai alat ini guna melihat efektifitas ergonomis alat yang
telah dibuat.
Computer Aided Engineering Design Series. Academic Press, Elsevier
Science & Technology. 30 Corporate Drive. Suite 400. Burlington. MA
01803. ISBN 978-0-12-398460-9.
Daywin, F.D., Radja., G.S, dan Imam, H. 2008. Mesin-Mesin Budidaya Pertanian
di Lahan Kering. Graha Ilmu. Yogyakarta.
Daryanto. 2012. Dasar – Dasar Teknik Mesin. Bina Aksara, Jakarta.
Giatman, M. 2006. Ekonomi Teknik. PT. Raja Grafindo Persada. Jakarta.
Halim, A. 2009. Analisis Kelayakan Investasi Bisnis : Kajian dari Aspek
Keuangan. Graha Ilmu. Yogyakarta.
Hanafiah, Kemas Ali. 2010. Rancangan Percobaan dan Teori Aplikasi. Jakarta:
Rajawali Press. Hal. 29
Yogyakarta.
Mulyadi. 2009. Akuntansi Biaya. Yogyakarta: STIE YPKPN.
Nastiti, D., P. Sriwulan dan R.A Farid. 2008. Analisis Finansial Agribisnis
Pertanian. BPTP. Kalimantan Timur.
Pratiwi, Nazriah., Diana Sofia Hanafiah., Luthfi Aziz Mahmud, Siregar. 2018.
Identifikasi Karakter Morfologis Durian (Durio Zibethinus Mur) di
Kecamatan Tigalingga dan Pegagan Hilir Kabupaten Dairi Sumatera Utara.
Jurnal Agroekoteknologi FP USU No. 2337-6597. Medan.
55
Purnomo, A., B. Yanuar dan S. Harun. 2014. Rancangan dan Pembuatan Struktur
Mekanik Sistem Inpeksi Visi. Jurnal FEMA, Volume 2, Nomor 1.
Purnomo, Hari. 2004. Pengantar Teknik Industri. Graha ilmu,Yogyakarta.
Putra, Bagas Somporn Supriadi. 2019. Hardness Test: Brinnel. Departement of
Marine Engineering. ITS. Surabaya.
Raharja, Sapta D. S. 2006. Pengaruh Perbedaan Komposisi Bahan, Konsentrasi Dan
Jenis Minyak Atsiri Pada Pembuatan Lilin Aromateraphi. Jurnal teknologi
pertanian.
Rusmiati., E. Mulyanto., S. Ashari., M. A. Widodo., dan L. Bansir. 2013.
Eksplorasi, Inventrisasi dan Karakterisasi Durian Merah Banyuwangi.
Prosiding Semirata FMIPA. Universitas Lampung.
Sairullah, Jemris, Siradjuddin Haluti, Burhan Liputo. 2018. Redesain Alat
Pembelah Buah Durian Menggunakan Prinsip Sistem Mekanik Vertical
Press Dan Portable. Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG). Volume
3, Nomor 1. Politeknik Gorontalo. Gorontalo.
Sanda. 2015. Analisis Dimensi Lengan Pada Model Rancangan Renograf Thyroid
Uptake Terpadu. Jurnal PRFN-BATAN, Volume 12, Nomor 1. Tangerang
Selatan.
Sani, Andi Asrul. 2017. Studi Eksplorasi Proporsi Golden Section Pada Tubuh
Manusia-Indonesia. Jurnal Arsitektur. Institut Teknologi Sumatera.
Santoso, Gempur. 2004. Ergonomi Manusia, Pralatan dan Lingkungan. Prestasi
Pustaka. Sidoarjo.
Santoso, P, J., Novaril., M. Jawal., T. Wahyudi., dan A. Hasyim. 2008. Idiotipe Durian
Nasional Berdasarkan Preferensi Konsumen. J. Hort. 18 (4) : 395-401.
56
Sinaga, J. G., D. P. Cahyaning, M. Hariyogi, G. K. P. Aryadinata, dan P. K. A.
Pradana. 2015. Pemodelan dan Simulasi. Jurnal Teknik Informatika.
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan. Universitas Udayana. Bali.
Sobir. (2010). Bertanam Durian Unggul. Jakarta: PT Niaga Swadaya. p. 7. ISBN
9790024444. Diperoleh pada 9 Desember 2019.
Sobir dan E. Martini., 2014. Pedoman Budidaya Durian dan Rambutan di Kebun
Campur Bogor, Indonesia: World Agrofrestry Centre Southeast Asia
Regional Program.
Soeharno. 2007. Teori Mikroekonomi. Andi Press. Yogyakarta.
Sularso dan K. Suga. 2004. Dasar perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.
PT. Pradnya Paramita. Jakarta.
Syafaat, Agus. 2016. Proses Pembuatan Engsel dan Dudukan Suspensi Pada
Sepeda Listrik Niaga Antasena. Fakultas Teknik. UNY. Yogyakarta.
Ulrich, Eppinger. 2001. Perancangan Pengembangan Produk, salemba teknika,
Jakarta.
Waldiyono. 2008. Ekonomi Teknik (Konsep, Teori dan Aplikasi). Pustaka Pelajar.
Yogyakarta.
Wignjosoebroto, Sritomo. 2008. Ergonomi Studi Gerak Dan Waktu, Edisi I,
PT.Guna Widya, Surabaya.
Kabupaten Magelang, Jawa Tengah.
Karakterisasi Morfologi Tanaman Durian Sukun (Durio
zibenthinus Murr). Fakultas Pertanian. UNS. Semarang.
Mulai
Merangkai alat
Mengelas alat
Penimbangan bahan seberat 0,4 kg
Penimbangan bahan seberat 1 kg
Pengukuran diameter buah
Meneropong jejak densitas
`
`
Diasumsikan tekananan pada kulit oleh mata pisau mendekati tegangan
geser lilin sebesar 0,05 Kgf/cm2 Sehingga gaya yang dihasilkan oleh mata pisau
untuk menekan kulit durian sebesar:
P = ƒ′c x A (sesuai dengan hukum Pascal)
= 0.05 kg/cm2 × 3,14 × 1/4 × 3,8 cm2
= 0,49 N/cm2 x 3,14 x 14,44/4 cm2
= 0,49N/cm2 x 11,3354
5,554 N/3 = 1,8513 N.
Tegangan bengkok rangka alat:
Mb= 78.400 Nmm
Momen tahanan bengkok tuas besi pipa 80 cm x 10 cm setebal 3 mm adalah:
Wb = π
Sf adalah factor keamanan yang bernilai 1-10.

4,3 = 81,39/2
Sehingga di dapat < ijin (pemilihan bahan besi pipa dengan ukuran 80 cm
berdiameter 10 cm setebal 3 mm sudah tepat).
Dik:
dpisau = 1,4 mm2
Lampiran 9. Perhitungan Momen Gaya Maksimum
Pada gambar diberi beban sampai buah dapat terbuka. Dan didapat beban
minimum pada titik B yaitu 10 Kg untuk membelah buah. Maka dari gambar diketahui:
Qb = 10 Kg
Rb = 9,8 N
Hukum 1 Newton adalah FaksI = Freaksi
Maka, Rb = Ra
Untuk momen gaya pada poros memakai hukum 3 Newton. Dimana pada
benda kelebaman benda ∑F = 0 karena poros tidak mengalami pergeseran. Sehingga:
∑Ma= 0
67
Pada prinsip momen gaya, gaya harus tegak lurus dengan lengan. Karena
gaya membentuk sudut sebesar 60o, maka gaya yang tegak lurus sebesar sin.
Sin 60o = 0,866
Rumus: R = F.L.Sin
Perhitungan:
∑Ma = Rb.Lb-a.Sin + (-Rc.Lc-a.Sin) = 0
∑Ma = (98N x 0,80 m x 0,866) + (Rc x 0,35 m x 0,866) = 0
∑Ma = 67,8944 Nm – 0,3031Rc = 0
-0,3031Rc = -67,8944 Nm
Rc = -67,8944 Nm/-0,3031
∑Mc = Rb.Lb-c.Sin
= 67,8944 Nm
∑Mb = (Ra.La-b.Sin) + (Rc.Lc-b.Sin)
= (98N x 0,80 m x 0,866) + (224 Nm x 0,45m x 0,866)
= 67,8944 Nm + 77,5936 Nm
= 145,488 Nm
Dengan panjang tuas 80 cm, disimpulkan bahwa desain panjang tuas dan
titik poros sudah tepat karena nilai momen maksimum berada di titik B yaitu titik
genggaman.
Ulangan
Jumlah
bahan
(buah)
Waktu
(jam)
Jumlah
hasil
kupasan
(buah)
Berat
bahan
yang
dikupas
(kg)
Diameter
(cm)
Kapasitas
Jumlah 9 0,0337 9 8,7 - 267
Rata-rata 1 0,0037 1 0,96 - 270
1. Kapasitas efektif alat (KEA)
KEA = Jumlah bahan (buah)
2. Umur ekonomi (n) = 5 Tahun
3. Nilai akhir alat (S) = Rp. 200.000
4. Jam kerja = 8 jam/hari
5. Kapasitas produksi/hari = 2.162 buah/hari
6. Biaya operator = Rp. 40.000/hari
7. Biaya perbaikan = Rp. 10,38/jam
8. Bunga modal dan asuransi = Rp. 120.000/tahun
9. Jam kerja alat per tahun = 2.080 jam/tahun (asumsi 260 hari efektif
berdasarkan tahun 2019)
0 - 2.000.000
I = i(P)(n+1)
= Rp. 180.000/tahun
= Rp. 3.600.000
Total biaya tetap = Biaya penyusutan + Bunga modal dan asuransi + Pajak
+ Biaya angkut sampah + Biaya sewa tempat
= Rp. 360.000 + Rp. 60.000 + Rp. 40.000 + Rp. 180.000
+ Rp. 3.600.000
= Rp. 4.240.000/tahun
Biaya reparasi = 1,2 % (P-S)
= Rp. 83,04/hari
Biaya operator = Rp. 5.000/jam × 8 jam/hari
= Rp. 40.000/hari
Modal bahan tanpa sortir= Rp. 4.000/buah untuk semua jenis durian
Pembelian rata-rata = Rp. 4.000/buah x 600 buah/bulan
= Rp. 2.400.000/bulan
= Rp. 3.333,33/jam (720 jam/bulan)
= Rp. 80.000/hari (30 hari/bulan)
Total biaya tidak tetap = Biaya reparasi + Biaya operator + Biaya bahan baku
= Rp. 10,38 + Rp. 5.000 + Rp. 3.333,33
= Rp. 8.343,71/jam
Biaya pokok = [
+ BTT] C
BTT = total biaya tidak tetap (Rp/jam)
X = total jam kerja pertahun (jam/tahun)
C = Kapasitas kerja alat (jam/buah)
Tabel perhitungan biaya pokok tiap tahun
Tahun BT
Analisis titik impas adalah perhitungan ekonomi dalam suatu usaha untuk
menentukan apakah usaha tersebut dapat membiayai diri sendiri (self financing)
dan selanjutnya mampu berkembang dan menguntungkan sendiri (self growing).
Dalam analisisnya, keuntungan awal dianggap nol.
Break even point = biaya tetap
harga jual-biaya tidak tetap
Biaya tetap = Rp. 4.240.000/tahun
Biaya tidak tetap = Rp. 28.800.000/tahun
= Rp. 13.846,15/jam (1 tahun = 2080 jam)
= Rp. 692,30/buah (1 hari = 20 buah)
Diasumsikan setiap proses pengupasan buah durian selama 1 hari sebanyak
rata-rata 60 buah (data ini didapat dari lapagan). Harga modal buah diambil dari
kebun durian Rp 4.000/buah untuk semua jenis ukuran (tanpa sortir).
Penerimaan setiap produksi= harga penjualan – harga modal buah
Harga penjualan didapat dari harga rata-rata buah menurut ukurannya:
Besar = (Rp. 45.000 & Rp. 35.000)/Buah
Sedang = (Rp. 20.000 & Rp. 25.000)/Buah
Kecil = Rp. 15.000/Buah
5
= Rp. 24.000/buah
Alat akan mencapai break even point jika alat telah mengupas buah sebanyak :
Tahun Biaya tetap
1 4.240.000 24.000 692,30
2 4.240.000 24.000 692,30
3 4.240.000 24.000 692,30
4 4.240.000 24.000 692,30
5 4.240.000 24.000 692,30
Produksi mengalami titik impas (break even point) saat penjualan buah sebanyak
182 buah/tahun.
NPV = PWB – PWC
NPV > 0 artinya alat menguntungkan untuk digunakan/layak
NPV < 0 artinya alat tidak menguntungkan untuk digunakan
Maka,

RANCANG BANGUN ALAT PENGUPAS BUAH DURIAN MANUAL …

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN ALAT PENGUPAS BUAH DURIAN MANUAL …