#2 human machine system by Arief Rahman

Sistem Manusia-Mesin

Sritomo W.Soebroto Laboratorium Ergonomi & Perancangan Sistem Kerja Jurusan Teknik Industri - Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Agenda • • • • •

Sistem Kerja (Work System) Simple & Complex Ergo System Elemen-Elemen Sistem ManusiaMesin Manual, Mechanics/SemiAutomatics & Full- Automatics ManMachine Systems. Aplikasi Sistem Manusia-Mesin dalam Industri

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Work Systems ? • Work – refer to any form of human

effort or activity, including recreation and leisure to pursuits. • System – refers to socio-technical systems. The systems may be as simple as a single individual using a hand tool or as complex as a multinational organization. • Work System consists of two or more persons interacting with some form of (1) job design, (2) hardware and/or software, (3) internal environment, (4) external environment, and (5) an organizational design (i.e. work system’s structure and processes). Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK 3

Ergonomics Work Design?

• Job design – includes work modules, tasks, knowledge and skill • • •

•

requirements, and such factors as the degree of autonomy, identity, variety, meaningfulness, feedback, and opportunity for social interaction. Hardware (machines, tools, physical products); software (menu, programs, etc). Internal environment – various physical parameters, such as temperature, humidity, illumination, noise, air quality, and vibration. It also includes psychosocial factors. External environment – consists of those elements that permeate the organization to which the organization must be responsive to be successful. Included are political, cultural, and economic factors (e.g. materials and parts resources, customers, available labor pool, and educational resources). Of particular importance is the degree of stability or change of these external environmental factors and, taken together for a given work system, the degree of environmental complexity they present to the organization. Organizational design of work system – consists of its organizational structure and the process by which the work system accomplishes its functions.

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Human-System Interface Technology • Human Factors/Ergonomic (HF/E) – involves the study of human performance capabilities, limitations, and other characteristics. These data then are used to develop Human-System Interface (HSI) Technology.

• Human-System Interface (HSI) Technology – the interface between the people portion of systems and the other socio-technical system components (hardware, software, internal and external environments, and work system structures and processes).

• The overall goal is to improve the human condition, including health, safety, comfort, productivity and quality of work life. Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK 5

Ergo Systems • Simple & complex ergo-system • Ergonomics : deals with the interaction of the

human operator and machine in the work environment • Sistem Manusia-Mesin – merupakan sistem dengan siklus tertutup dimana manusia akan menjadi “key factor”, karena keputusan untuk mengambil sebuah tindakan (kerja) secara penuh berada ditangan manusia. • Ergonomic interfaces man-machine system (a) perception dari semua informasi yang tampak di instrument display, dan (b) manually operating the controls Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Sistem Manusia - Mesin Ergonomic (Interface Sistem Manusia-Mesin)

Huma n Machine

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Human-Environment Human-Machine

Human

Ergo-System Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Simple Ergo-Systems

e H

e M

M = Machine H = Human e = Environment Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Complex Ergo-Systems e M H

e H

H = Human

M H

= Machine

e = Environment Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Major Elements of Human-Machine System ENVIRONMENT Heat/Cold, Noise, Lighting, Vibration, etc

Firmware Software-Loaded Hardware for Proper Identification

Inputs

Hardware Display, Control, Machines, Equipment, etc

TASK

Software Menu, Messages, Manuals, Information, etc

Human Operator Age, Sex, Education, Experience, etc.

Feed Back

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Outputs

Sistem Manusia-Mesin (Man-Machine System) Information Storage

Information Input

Sensing

(Information Receiving)

Information Processing & Decision

Action Functions

(Physical Control or Communication)

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Output

Sistem Manusia-Mesin • Sensing (Information Receiving) – panca indera

• • •

(manusia); electronic/photographic (mesin). Menerima informasi baik dari luar maupun dalam sistem sendiri. Information Storage – Manusia (memori sistem di otak manusia); mesin (disk, punchcard, tape, table data, dll) Information Processing Action Functions – Physical control/process (gerakan fisik); communication action (voice, signal, record, dll)

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Visual Perception • Senses of seeing & hearing (information input) • Berkaitan dengan kemampuan organ penangkap

•

informasi (input), sedangkan interpretasi data sangat tergantung pada pengalaman individual yang akan membentuk gambaran umum yang bisa ditangkap dan dimengerti Persepsi tidak memberikan “exact photocopy” dari apa yang bisa ditangkap dari input data (informasi) yang bisa ditangkap (our impressions are a subjective modification of what we have perceived)

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Kesalahan Persepsi ?

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Tipikal Sistem Manusia-Mesin â&#x20AC;˘ Sistem Manual * Input langsung ditransformasikan oleh manusia menjadi output kerja * Kendali (kontrol) sepenuhnya dilakukan oleh manusia (begitu juga dengan power atau enersi kerja) * Mesin atau fasilitas kerja sekedar menambah kemampuan (capability) manusia * Contoh : Aktivitas kerja manual (mengikir, menulis, dan sebagainya) â&#x20AC;˘ Sistem Mekanis (Semi-Automatic) * Input diolah dalam sebuah mekanisme khusus (display) sebelum diterima oleh manusia * Reaksi dari manusia kemudian diolah/dikontrol oleh mekanisme lain sebelum menghasilkan kerja mesin (power oleh mesin, dan kendali kerja oleh manusia * Contoh : proses kerja dari sistem manusia-mobil â&#x20AC;˘ Sistem Otomatis * Rangsangan luar (input) dan pengendali aktivitas dilakukan oleh mesin * Fungsi operator (manusia) sekedar sebagai pengamat (monitor) kerja mesin, entry data, ataupun mengganti program mesin.

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Tipikal Sistem Manusia-Mesin (Manual Man-Machine System) (Human)

Inputs

Sensing

Information Storage

Action

Output

Processing Feed Back Sistem Manual

• Input langsung ditransformasikan oleh manusia menjadi output kerja • Kendali (kontrol) sepenuhnya dilakukan oleh manusia (begitu juga • •

dengan power atau enersi kerja) Mesin atau fasilitas kerja sekedar menambah kemampuan (capability) manusia Contoh : Aktivitas kerja manual (mengikir, menulis, memaku dan sebagainya)

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Manual Man-Machine System

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Tipikal Sistem Manusia-Mesin

(Semi-Automatics â&#x20AC;&#x153;Mechanicsâ&#x20AC;? Man-Machine System) Machine

(Human) Sensing

Information Storage

Action

Processing

Control Mechanism

Inputs

Display

Machine

Process

Feed Back Output

Sistem Mekanis/Semi-Automatics * Ada mekanisme khusus yang akan mengolah input atau informasi dari luar sebelum masuk kedalam sistem kerja manusia (melalui display); dan demikian pula reaksi yang berasal dari manusia akan diolah/dikontrol terlebih dahulu (melalui mekanisme kendali) sebelum proses yang menghasilkan output kerja. * Power kerja bersumber dari mesin, sedangkan manusia berperan sebagai pengendali kerja. * Contoh : aktivitas kerja yang terjadi dalam proses mengemudikan kendaraan.

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Mekanisme Sistem Manusia-Mesin • Recording Display : memberi informasi tentang progress • • • •

dari proses kerja yang berlangsung (kinerja mesin) Perception : operator menyerap/menangkap informasi dari display secara visual Interpretation Decision : menginterpretasikan dan mengartikan informasi yang masuk dan selanjutnya membuat keputusan Handling of Controls : mengkomunikasikan keputusan yang diambil ke sub-sistem mesin melalui rancangan mekanisme kendali Control Display : memberikan petunjuk kepada operator hasil dari keputusan dan tindakannya. Selanjutnya mesin akan membawa kedalam bentuk aktivitas kerja

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

A Closed-Loop Human-Machine System

(+ voice)

Perceived Information

Informatio n Processing

Output Mechanisms (Speech & Manual Controls)

Display/Monitor

Internal and External Equipment Status

Controls

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Indikator di Dashboard Indikator yang terletak ditengah-tengah dashboard akan memberi tahu pengemudi bahwa mobil perlu segera dibawa ke bengkel dan sekaligus mengindikasikan komponen apa yang perlu diganti atau sekedad dibersihkan

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Tipikal Sistem Manusia-Mesin (Automatics Man-Machine System) (Machine)

Inputs

Sensing

Information Storage

Action

Human (Monitor)

Output

Control Mechanism

Display

Processing

Process

Feed Back Sistem Automatics * Mesin akan melakukan fungsi kerja (sumber tenaga) dan sekaligus pengendali kerja * Manusia (operator) berfungsi memonitor apakah mesin bekerja sesuai dengan program ataukah tidak, memasukkan data dan mengganti program bila diperlukan.

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Sistem Robot ?

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Henry Ford • Konsep lini perakitan (assembly line) – 1908 • Pekerja hanya berdiri di suatu tempat, sedang bahan atau • •

•

komponen yang dirakit yang bergerak. Untuk menyelesaikan perakitan satu mobil dilakukan pembagian kerja dalam 7.882 tahap pekerjaan yang terspesialisasi. 949 macam pekerjaan memerlukan tipikal pekerja laki-laki yang besar, kekar dan kuat secara fisik untuk mengerjakannya; 3.338 macam pekerjaan yang lain bisa dilakukan oleh pekerja laki-laki dengan kekuatan fisik sedang; sedangkan sisanya dapat dilakukan oleh pekerja wanita atau remaja. Gambaran yang unik lagi bisa ditunjukkan oleh Ford, yaitu proses perakitan mobil tersebut ada 670 macam spesialisasi aktivitas yang dapat dikerjakan oleh orang tanpa kaki, 2.637 macam aktivitas oleh pekerja berkaki satu, 715 macam oleh pekerja bertangan satu, 2 macam oleh pekerja tanpa tangan dan 10 macam oleh pekerja buta; sedangkan sisanya oleh mereka yang normal.

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Sistem Robot ?

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Aplikasi Sistem Robotics ?

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Human-Robot Characteristics Human •

• • • • • • • •

Energy efficiency – rendah (10-25%), baik bila ada distribusi dan tidak terpusat Fatigue & downtime – perlu periodic rests, vacation, dll. Various personal problems (injuries, absenteeism, dll) Difference in characteristics – 100-150% variation expected. Kecepatan reaksi – berkisar antara ¼ -1/3 detik Signal processing – primarily single channel, dapat di”switch” diantara tugas-tugas yang ada Social/psychological needs – emotional sensitivity to task structure, simplified/ enriched, social value effects. Intelligence – memiliki “judgment” untuk mengatasi problem unpredictable, dapat mengantisipasi problem yang muncul. Memory – kapasitas tak terbatas, tidak applicable, directed forgetting very limited, very limited working register (5 items). Reasoning – inductive reasoning

Robot • • • • • • • •

•

Relatif tinggi/besar (120-135 kg), relatif konstan tidak peduli besar/ kecil beban kerja Tdk ada kelelahan selama periode di antara waktu maintenance, preventive maintenance required periodically, no personal requirement. Hanya bila direncanakan untuk berbeda Bervariasi dari cepat (no delay) s/d lambat (tergantung program). s/d 24 input/ouput channel dan dapat ditambah sesuai dengan program dan kebutuhan Tidak ada No judgment ability, decision making dibatasi oleh control programs. Dibatasi dengan controlling facilities, memory partitioning possible for enhanced data storage/retrieval efficiency, can forget fast with a command. Good deductive reasoning, poor inductive capability

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Automatics Man-Machine System

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Development Human-Machine Systems Requirements Defined “Machine/Equipment Functions”

Mission and Functions Defined

Concept Optimization

Function Allocation

“Human Functions” Task & Description Analysis

Subsystem Definition Human-Machine Equipment Req. Detailed System Design Fabrication

Information & Control Requirement

Human Factors Engineering

Skill & Knowledge Req. Workload and Error Prediction Job Design & Staffing

System Integration and Evaluation

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Selection & Training

Perbandingan Kemampuan Manusia >< Mesin • Kecepatan kerja manusia lambat • Mesin cepat • Tenaga (power) manusia kecil, • Tenaga dapat diatur, cenderung

• • • • • •

terbatas dan berubah-ubah Keseragaman hasil kerja manusia tidak bisa diandalkan, dan untuk itu perlu dimonitor melalui mesin Memori otak manusia cenderung bersifat fleksibel dan bagus untuk mengambil kebijaksanaan strategis Pola pikir manusia induktif baik Kempampuan kalkulasi manusia cenderung lambat, eror besar, namun kemampuan melakukan koreksi baik Reaksi terhadap beban yang lebih terhadap manusia akan berakibat “degradasi” Kepintaran manusia dapat meramal, melakukan analisa dan mengambil keputusan yang tepat

• • • • • •

besar dan konstan Cocok untuk aktivitas rutin & masal (menghasilkan output seragam dan standard) Storage data berlangsung dalam waktu pendek maupun panjang Deduktif baik Kalkulasi cepat, tepat namun tidak bisa melakukan koreksi terhadap kesalahan Reaksi terhadap beban lebih akan berakibat rusak tiba-tiba Kepintaran “yes or no” dan hanya sesuai dengan programnya

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

BLEEX

(the Berkeley Lower Extremities Exoskeleton) • Tungkai robotik buatan Laboratorium Human • • •

•

Engineering and Robotic, UCLA – Berkeley (USA). Memadukan intelektualitas manusia dan kekuatan mesin. Dirancang untuk membantu orang-orang tertentu seperti tentara, pemadam kebakaran, pendaki gunung, dll yang harus membawa beban berat dalam jarak jauh. Bisa membantu tim petugas penyelamat membawa peralatan berat ke gedunggedung tinggi; atau bisa untuk mengubah tentara yang letih menjadi tentara super bertenaga hebat yang mampu membawa beban berat dalam jarak jauh dan berjamjam. Manusia bisa membawa exoskeleton seberat 50 kg plus ransel 35 kg, tapi merasa seolaholah hanya membawa beban 2.5 kg.

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

BLEEX

(the Berkeley Lower Extremities Exoskeleton) â&#x20AC;˘ Exoskeleton (kerangka luar) berupa

â&#x20AC;˘

tungkai logam mekanik yang masingmasing terdiri dari satu unit tungkai penyangga dan frame seperti ransel. Tungkai dilengkapi dengan sepatu tentara yang sudah dimodifikasi dan dipasangkan pada tungkai si pengguna. Didalam tungkai robotik ada lebih dari 40 sensor dan mekanisme hidrolik yang berfungsi seperti sistem syaraf pada manusia. Tidak perlu joystick, tidak ada keyboard, tidak perlu tombol untuk menggerakkan alat tersebut. Pemakainya sudah jadi bagian integral dari exoskeleton ini.

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK

Bleex

(the Berkeley Lower Extremities Exoskeleton) http://www.me.berkeley.edu/hel/bleex.htm

Sritomo W.Soebroto Sistem Lab Ergonomi Manusia&- Mesin PSK