Pengukuran Teknik - Kuliah 2

4. Mengapa Para Ahli Teknik Mengukur

Terdapat beberapa alasan mengapa ahli teknik melakukan pengukuran. Mari kita lihat alasan – alasan yang penting tersebut berikut ini:


4.1. Untuk Menentukan Keadaan Sekarang dari Dunia Sekitar

Ke satu sisi, setiap pengukuran menjelaskan suatu segi dari keadaan sekarang dunia sekitar kita – suatu pengukuran yang dilakukan hari ini menjelaskan sesuatu hari ini, bukan bagaimana keadaannya kemarin atau bagaimana keadaannya besok. Namun kita tahu bahwa segala sesuatu berubah seiring perubahan waktu, baik dalam kondisi fisik maupun dalam kondisi pengoperasian suatu mesin. Jika kita dapat mengukur keadaan sekarang dari dunia sekitar kita dari waktu ke waktu, maka adalah mungkin kita akan menemukan pola atau kecenderungan dari hasil pengukuran tersebut.

Penemuan pola-pola yang terjadi di alam ini selalu merupakan salah dari tujuan-tujuan ilmu pengetahuan. Penjelasan ilmiah dari perilaku dunia fisik, sesuatu yang sering kita sebut sebagai teori ilmiah atau hukum, yang hampir selalu diusulkan berdasarkan hasil-hasil pengukuran.

Bila suatu teori telah diformulasikan, maka pengukuran-pengukuran tambahan dapat dilakukan untuk mendukung atau menyangkali teori tersebut, yang selanjutnya dapat digunakan untuk melakukan perubahan atau perbaikan terhadap teori tersebut.

Salah satu teori yang terkenal adalah mengenai hubungan antara teori dan pengukuran empiris yang berasal dari abad ke-16. Johannes Kepler berusaha untuk menjelaskan pergerakan planet-planet dengan menggunakan rumusan-rumusan matematika sederhana, namun tidak berhasil. Namun melalui kesempatannya untuk mengakses hasil-hasil pengukuran yang secara substansial yang cukup akurat mengenai posisi planet-planet yang mengarahkannya ke kesimpulan bahwa planet-planet memiliki orbit berbentuk elips. Pengukuran ini dilakukan oleh Tycho Brahe, seorang astronom berkebangsaan Denmark. Teori yang dikemukakan oleh Kepler membuka jalan untuk memperkirakan posisi dari suatu planet dalam waktu tertentu ke depan, dan juga para astronom yang lain pada saat itu dapat membuat pengukuran-pengukuran yang memperkuat teori ini. Teori Kepler bila ditulis dalam bentuk matematika dikenal sebagai hukum Kepler.

Para ahli teknik terkadang harus memikirkan penemuan hukum-hukum fundamental mengenai alam daripada menemukan karakteristik dari sistim-sistim yang dirancang dan dibuat. Mereka dapat pula memperhatikan kecenderungan-kecenderungan didalam proses teknik itu sendiri. Pengukuran yang dilakukan mengikuti waktu dapat membantu para ahli teknik didalam dua hal ini.


4.2. Untuk Menetapkan Syarat-syarat Kuantitatif dan Menunjukan Pemenuhan Persyaratan yang Ditetapkan
Hampir tidak mungkin untuk membayangkan suatu proyek teknik tanpa persyaratan-persyaratan kuantitatif. Seorang ahli di bidang teknik sipil yang merancang jembatan di atas sungai akan memperhatikan panjang jembatan, pembebanan arus lalu lintas maksimum, ukuran tinggi dan aliran sungai pada saat banjir, kekuatan angin yang harus ditahan oleh jembatan tersebut, dan lain-lain hal. Sedangkan seorang ahli teknik yang merancang peralatan untuk kebutuhan pemakaian di rumah akan memperhatikan hal-hal seperti ukuran, berat, harga dan daya listrik yang diperlukan. Seorang ahli teknik otomotif harus memperhatikan persyaratan-persyaratan seperti ukuran, berat, tenaga, ruang penumpang, ruang bagasi, emisi gas buang dan kekuatan menahan tabrakan. Keseluruhan persyaratan-persyaratan ini akan diberikan dalam bentuk kuantitatif. Dengan demikian, bilamana para ahli teknik ingin menunjukan bahwa produk yang mereka hasilkan memenuhi persyaratan-persyaratan kuantitatif dapat dilakukan sesuai persyaratan yang diberikan.

Para ahli teknik permesinan juga bekerja berdasarkan persyaratan-persyaratan kuantitatif yang ditetapkan dalam merancang suatu mesin. Misalnya berapa besar tenaga kuda (PK) yang harus dihasilkan oleh mesin yang dirancang dan dibuat tersebut.

Kemampuan melakukan pengukuran memberikan kemampuan untuk menetapkan persyaratan-persyaratan teknik secara kuantatif dan selanjutnya dapat digunakan untuk menunjukan bahwa sistim yang dibuat memenuhi persyaratan yang diberikan.

4.3 Untuk Mengetahui Perkembangan Suatu Proyek Teknik
Dalam suatu proyek teknik yang besar, suatu pengukuran secara berkala terhadap apa yang telah dicapai atau apa yang telah diselesaikan memberikan pengetahuan kepada manajer proyek untuk mengawasi perkembangan secara kuantitatif. Pengukuran ini akan sangat berguna khususnya dalam mengidentifikasi kecenderungan-kecenderungan yang tidak biasa, dengan demikian para manajer ini dapat melihat kemungkinan masalah yang dapat timbul lebih awal, dan melakukan penanganan sebelum masalah itu menjadi tidak terkendali. Hal ini tidak hanya menyangkut masalah teknik tetapi juga meliputi penjadwalan yang terlambat dan pembiayaan yang berlebih.

Dalam berbagai jenis proyek teknik, termasuk didalamnya proyek teknik permesinan, produk yang dihasilkan harus melalui tahap pengujian dan penyetelan sebelum dikirim ke pada konsumen. Pengukuran terhadap produk-produk yang cacat, rusak atau yang memiliki unjuk kerja yang baik dapat dilakukan dalam periode waktu tertentu sehingga kecenderungan operasi mesin yang diuji tersebut dapat diketahui dan dianalisa.

4.4 Untuk Menganalisa Biaya yang Digunakan dan Manfaat yang Diperoleh
Disini kita masuk kepada inti dari ilmu teknik itu sendiri, yakni membuat keseimbangan (antara biaya dan mutu produk). Hampir selalu terdapat banyak cara untuk merancang produk-produk teknik dan banyak cara juga untuk merancang komponen-komponen serta sub-sub bagiannya. Masing-masing cara merancang memiliki kelebihan dan kekurangannya, sehingga para ahli teknik harus mencari jalan tengah terbaik untuk mendapatkan cara merancang terbaik dari metode-metode yang ada tersebut. Dalam hal ini, terkadang para ahli teknik lebih memilih untuk mengurangi kualitas atribut atau parameter tertentu untuk meningkatkan yang lain.

Sebagai contoh, jika kita adalah ahli di bidang otomotif maka kita mesti mencari jalan tengah terbaik diantara hal-hal seperti berat kendaraan, efisiensi pemakaian bahan bakar, luas ruang penumpang, kenyamanan mengendarai, dan harga. Jika kita menerima rancangan kendaraan yang lebih berat untuk mendapatkan ruang penumpang yang lebih luas, maka dengan demikian penggunaan bahan bakar akan lebih banyak (efisiensi bahan bakar turun). Kita bisa juga menerima peningkatan biaya dan waktu untuk melakukan penelitian untuk menemukan mesin dengan penggunaan bahan bakar yang lebih efisien atau untuk mendapatkan suatu sistim suspensi dinamis yang dikontrol oleh komputer. Semua ini dilakukan jika kita ingin meningkatkan kenyamanan berkendaraan dan tingkat pemakaian bahan bakar yang lebih hemat.


5. Bagaimana Para Ahli Teknik Mengukur

Pengukuran teknik konvensional akan dilakukan dengan menggunakan instrumen-instrumen. Banyak kemajuan dalam bidang ilmu pengetahuan dalam beberapa abad terakhir banyak dibantu oleh pengembangan instrumen pengukuran atau alat-alat ukur yang lebih baik dari sebelumnya. Namun pertanyaannya, apa yang membuat suatu instrumen dikatakan lebih baik? Dua hal penting yang menjadi jawaban pertanyaan ini adalah tingkat akurasi dan presisi dari suatu instrument pengukuran.

Akurasi dari suatu instrumen adalah petunjuk dari berapa perbedaan besar hasil pengukuran yang diperoleh oleh instrumen tersebut terhadap suatu input/besaran yang telah diketahui. Akurasi biasanya dinyatakan sebagai nilai persentasi dari nilai maksimum yang dapat diukur atau dalam suatu jangkah penyimpangan dari suatu nilai yang tepat. Sebagai contoh, jika suatu voltmeter yang dapat mengukur hingga 1000 Volt dan memiliki akurasi sebesar 1% maka kita akan peroleh bahwa untuk setiap pengukuran, tidak akan ada penyimpangan keatas dan kebawah sebesar lebih dari 10 Volt (1% dari 1000). Kita dapat jika menyatakan bahwa voltmeter tersebut memiliki akurasi sebesar ± 10 Volt (plus atau minus 10 Volt).

Presisi dari suatu instrumen adalah petunjuk dari kemampuan pembacaan hasil pengukuran dalam suatu batasan akurasi yang telah ditetapkan. Ambil misal kita harus mengukur tegangan sumber listrik 220 Volt setiap hari selama seminggu dengan menggunakan dua unit voltmeter, dan hasilnya ditabelkan seperti pada Tabel 3 berikut ini:


Tabel 3. Contoh Perbedaan Antara Presisi dan Akurasi

Hari

Meter A

Meter B

Senin

225

220

Selasa

226

217

Rabu

225

223

Kamis

224

221

Jumat

225

219

Sabtu

226

222

Meter A memberikan hasil pengukuran sebesar 225 ± 1 Volt, sedangkan meter B memberikan hasil pengukuran sebeasar 220 ± 3 Volt. Meter A memiliki tingkat presisi yang lebih baik, dalam hal ini ± 1 Volt lebih baik dari ± 3 Volt. Namun, kita dapat menyimpulkan bahwa meter B memiliki tingkat akurasi yang lebih baik. Hasil pengukuran meter B tidak pernah menyimpang lebih dari 3 Volt terhadap besar tegangan sebenarnya, sedangkan meter A selalu menyimpang 4 sampai 6 Volt dari besar tegangan sebenarnya.

Seorang ahli teknik listrik akan juga mengetahui bahwa meter A dapat dikalibrasi sehingga hasil pengukurannya akan selalu berada dalam jangkah 220 ± 1 Volt. Hal ini membuat tingkat akurasi dan presisi dari meter A menjadi lebih baik dari meter B. Proses kalibrasi suatu voltmeter dapat dengan mudah dilakukan dengan mengatur/mengubah suatu nilai dari komponen elektronik (seperti resistor variabel) pada instrumen tersebut. Secara umum, proses kalibrasi untuk instrumen dapat meningkatkan tingkat akurasinya dan juga tingkat presisi yang dimiliki.

Kesalahan dalam proses kalibrasi adalah merupakan suatu contoh kesalahan yang sistimatis dalam proses pengukuran. Kesalahan ini adalah merupakan hasil dari keterbatasan-keterbatasan fisik dari instrumen, dan dapat terjadi dalam berbagai bentuk. Kesalahan penetapan titik nol (null-point error) terjadi bila titik nol dari suatu alat ukur tidak diatur dengan tepat, hal ini akan menyebabkan kesalahan yang konstan dalam hasil-hasil pengukuran. Kesalahan hysterisis dapat juga terjadi bila hasil pengukuran dipengaruhi oleh hasil pengkuran sebelumnya, contohnya suatu voltmeter memberikan hasil pengukuran yang lebih rendah bila jarum penunjuk mendekati nilai yang benar dari arah titik nol (kiri ke kanan) dan memberikan nilai lebih tinggi bila jarum penunjuk mendekati nilai yang benar dari arah titik maksimum (kanan ke kiri). Sedangkan kesalahan parallax terjadi apabila terjadi penyimpangan hasil pengukuran oleh mata karena sudut pembacaan hasil pengukuran oleh jarum penunjuk dari sudut yang berbeda-beda (tidak tegak lurus bidang datar skala meter dimana jarum penunjuk berada).

Para ahli teknik harus juga memahami sumber penyebab terjadinya kesalahan hasil pengukuran secara random (acak), yang mana terjadi akibat aksi dari proses pengukuran itu sendiri, tanpa terpengaruh oleh kesalahan sistematik yang telah terjadi pada instrumen. Hasil pengukuran yang berguna biasanya tidak hanya dinyatakan dalam hasil tunggal, tetapi juga dalam bentuk suatu jangkah pengukuran dimana hasil pengukuran yang sebenarnya berada (dimana besar tegangan yang terukur adalah 225 ± 1 Volt). Jangkah ini adalah nilai kesalahan absolut dalam suatu pengukuran. Kesalahan relatif adalah nilai yang diperoleh dari nilai kesalahan absolut dibagi dengan nilai hasil pengukuran; biasanya hal ini dinyatakan dalam persentasi.

Mengurangi kesalahan sistimatis dalam pengukuran memerlukan alat ukur yang lebih baik atau instrument kalibrasi yang lebih baik. Kesalahan random (acak) dapat dikurangi dengan membuat beberapa kali pengukuran kemudian menghitung hasil rata-ratanya. Penjelasan yang lebih dalam mengenai kesalahan random (acak) dan cara menguranginya tergantung kepada pengetahuan statistik, dalam tulisan ini kita tidak membahas bagian statistiknya.


Para ahli teknik dan ilmuwan sering menggunakan cara lain dari teknik mengukur yakni penggunaan sampling. Cara ini dapat didefinisikan sebagai proses pemilihan dan pengukuran satu bagian yang mewakili suatu populasi untuk tujuan mengambil parameter atau karakteristik dari keseluruhan populasi. Hal ini digunakan dalam keadaan dimana adalah tidak mungkin atau tidak praktis untuk melakukan pengukuran untuk keseluruhan populasi.

Keterkaitan antara metode sampling dengan bidang teknik dapat dilihat pada pekerjaan quality control dalam proses manufaktur. Pada jalur perakitan di pabrik, kita akan mengambil satu produk setiap urutan ke-100 atau ke-1000 untuk keperluan pengujian dan pengukuran. Dengan menggunakan beberapa variasi dari teknik statistik, kita dapat mengambil kesimpulan mengenai kualitas dari keseluruhan produk melalui pengukuran yang dilakukan terhadap produk-produk yang digunakan sebagai sampel. Dengan cara ini kita akan dapat melakukan perubahan-perubahan atau perbaikan-perbaikan pada proses produksi sesuai dengan kebutuhan. Pembahasan lebih lanjut mengenai hal ini tidak akan kita tinjau disini karena hal ini merupakan bidang kajian dari ilmu statistik.


6. Komentar Penutup

Pengukuran adalah merupakan peralatan yang penting bagi para ahli teknik. Sebagai mahasiswa, kita harus memahami hal-hal berikut ini:

  • Apa yang dapat diukur?

  • Apa yang harus diukur?

  • Apa jenis instrumen yang digunakan dalam setiap pengukuran?

  • Mengapa pengukuran perlu dilakukan?

  • Bagaimana pengukuran harus digunakan?

  • Bagaimana mengukur besaran yang penting dalam setiap cabang ilmu teknik yang kita tekuni?

Belajar mengenai pengukuran teknik memerlukan latihan dan praktek, dengan demikian kerja laboratorium dan tugas-tugas lainnya merupakan sumber pengalaman yang sangat bermanfaat.


132125676 (c) 2005 - 2012

Terakhir diperbaharui: Tuesday, 10 April 2012, 00:06
Abaikan Navigation

Navigation