Langkah-Langkah Menyelesaikan Masalah Menggunakan Engineering Design Process (EDP)
Ketika menghadapi sebuah masalah, kita sering kali langsung
mencari jawabannya. Padahal, dalam banyak situasi, terutama ketika kita harus menciptakan
sebuah produk atau solusi, diperlukan proses yang sistematis agar solusi
yang dihasilkan benar-benar sesuai dengan kebutuhan.
Salah satu cara yang dapat digunakan adalah Engineering
Design Process (EDP) atau Proses Desain Rekayasa.
Engineering Design Process adalah suatu proses yang
digunakan untuk mengidentifikasi masalah, mencari informasi, merancang
solusi, membuat produk atau prototipe, menguji dan mengevaluasinya, kemudian
memperbaikinya sampai diperoleh solusi yang sesuai.
Yang menarik dari EDP adalah prosesnya tidak selalu
berjalan lurus dari awal sampai akhir. Jika hasil pengujian belum sesuai,
kita dapat kembali ke tahap sebelumnya untuk mencari informasi baru,
memperbaiki desain, atau mengulang proses pembuatan.
Dengan demikian, EDP mengajarkan bahwa kegagalan dalam
sebuah percobaan bukan berarti kita berhenti. Kegagalan justru dapat menjadi
informasi untuk menghasilkan solusi yang lebih baik.
Tahapan Engineering Design Process
Pada diagram EDP,
proses penyelesaian masalah terdiri atas beberapa tahap berikut.
1.
Identifikasi Masalah
Langkah pertama
adalah mengidentifikasi masalah yang ingin diselesaikan.
Pada tahap ini,
kita perlu memahami:
- Apa
masalah yang terjadi?
- Siapa
yang mengalami masalah tersebut?
- Mengapa masalah itu perlu
diselesaikan?
- Apa
yang dibutuhkan?
- Apa saja batasan yang harus
diperhatikan?
Kita harus
memastikan bahwa masalah yang akan diselesaikan benar-benar dipahami dengan
baik.
Sebagai contoh, seorang siswa ingin membuat tempat sampah
otomatis. Masalah yang ditemukan adalah bahwa pengguna harus menyentuh tutup tempat
sampah sehingga tangan dapat menjadi kotor.
Dari masalah tersebut dapat ditentukan kebutuhan, misalnya, tempat sampah harus dapat membuka tutup secara otomatis ketika tangan berada di
dekatnya.
2. Eksplorasi
Setelah masalah dipahami, langkah berikutnya adalah melakukan
eksplorasi.
Eksplorasi
berarti mencari informasi, pengetahuan, ide, dan berbagai kemungkinan solusi
yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah.
Pada tahap ini
kita dapat:
- mencari informasi dari buku atau
internet;
- melakukan
pengamatan;
- melakukan
wawancara;
- mempelajari cara kerja produk yang
sudah ada;
- mencari
berbagai alternatif solusi;
- melakukan
percobaan sederhana.
Tahap eksplorasi sangat penting karena kita tidak seharusnya
langsung menentukan satu solusi tanpa mempertimbangkan kemungkinan lainnya.
Semakin banyak informasi yang diperoleh, semakin besar
kemungkinan kita menemukan solusi yang tepat.
3. Design atau
Merancang
Setelah
memperoleh informasi dan menemukan beberapa kemungkinan solusi, kita masuk ke
tahap design atau merancang.
Pada tahap ini kita menentukan solusi yang dianggap paling
sesuai dan membuat rancangan.
Rancangan dapat berupa:
- gambar
atau sketsa;
- diagram;
- ukuran
produk;
- daftar
bahan;
- rangkaian
elektronik;
- algoritma
atau program;
- model
tiga dimensi;
- atau
bentuk rancangan lainnya.
Misalnya, untuk membuat tempat sampah otomatis, siswa dapat
menggambar rancangan tempat sampah, menentukan posisi sensor, menentukan jenis
motor yang digunakan, serta membuat rancangan program untuk menggerakkan tutup
tempat sampah.
Rancangan yang baik akan membantu kita pada tahap
berikutnya, yaitu membuat produk atau prototipe.
4. Membuat
Setelah rancangan selesai, langkah berikutnya adalah membuat
produk atau prototipe berdasarkan rancangan tersebut.
Pada tahap ini, ide yang sebelumnya masih berupa gambar atau
rencana mulai diwujudkan menjadi sesuatu yang dapat digunakan atau diuji.
Kegiatan membuat dapat berupa:
- memotong
dan menyusun bahan;
- merakit
komponen;
- membuat
rangka;
- memasang
sensor;
- membuat
rangkaian elektronik;
- membuat
program;
- mencetak
bagian tertentu;
- atau menggabungkan berbagai komponen
menjadi sebuah prototipe.
Dalam proses
pembuatan, kita mungkin menemukan bahwa rancangan yang dibuat sebelumnya
ternyata tidak mudah diterapkan. Hal tersebut merupakan hal yang wajar dalam
EDP.
Jika diperlukan,
rancangan dapat diperbaiki sebelum atau selama proses pembuatan.
5. Test dan
Evaluasi
Setelah produk
atau prototipe selesai dibuat, kita tidak langsung menyatakan bahwa produk
tersebut berhasil.
Produk harus diuji
dan dievaluasi.
Tujuan pengujian
adalah mengetahui apakah produk yang dibuat sudah bekerja sesuai dengan
kebutuhan dan tujuan yang telah ditentukan.
Beberapa
pertanyaan yang dapat digunakan dalam evaluasi antara lain:
- Apakah
produk dapat bekerja dengan baik?
- Apakah
produk sesuai dengan rancangan?
- Apakah
produk dapat menyelesaikan masalah?
- Apakah
produk aman digunakan?
- Apakah
produk cukup kuat?
- Bagian
mana yang sudah berhasil?
- Bagian
mana yang masih memiliki kekurangan?
Hasil pengujian sebaiknya dicatat sehingga dapat digunakan
untuk menentukan langkah berikutnya.
6. Decision:
Berhasil atau Perlu Diperbaiki?
Setelah melakukan
pengujian dan evaluasi, kita sampai pada tahap pengambilan keputusan.
Apakah solusi
yang dibuat sudah berhasil dan sesuai dengan kebutuhan?
Jika YA,
kita dapat melanjutkan ke tahap berikutnya, yaitu membagikan hasil.
Namun, jika TIDAK,
kita tidak perlu kembali ke awal secara otomatis. Hasil evaluasi digunakan
untuk menentukan bagian mana yang perlu diperbaiki.
Ada beberapa
kemungkinan.
A. Perlu
Eksplorasi Lagi → Kembali ke Langkah 2
Jika hasil
evaluasi menunjukkan bahwa kita masih kekurangan informasi atau belum menemukan
solusi yang tepat, kita dapat kembali ke tahap Eksplorasi.
Misalnya, setelah
melakukan pengujian ternyata sensor yang digunakan tidak sesuai dengan kondisi
lingkungan. Kita mungkin perlu mencari informasi tentang jenis sensor lain atau
mempelajari kembali prinsip kerja sensor.
Dengan demikian,
kita kembali ke langkah 2 untuk melakukan eksplorasi lagi.
B. Desain
Perlu Diperbaiki → Kembali ke Langkah 3
Jika masalah
terletak pada rancangan, kita kembali ke tahap Design atau Merancang.
Misalnya, setelah
prototipe diuji ternyata bentuk rangka terlalu kecil sehingga beberapa komponen
tidak dapat dipasang dengan baik.
Informasi dari
pengujian tersebut dapat digunakan untuk memperbaiki ukuran, bentuk, susunan
komponen, atau rancangan lainnya.
Setelah desain
diperbaiki, proses dilanjutkan kembali ke tahap pembuatan.
C. Pembuatan
Perlu Diulang → Kembali ke Langkah 4
Kadang-kadang
desain sebenarnya sudah tepat, tetapi terjadi masalah ketika produk dibuat atau
dirakit.
Misalnya,
rangkaian sudah dirancang dengan benar, tetapi terdapat kesalahan pemasangan
kabel atau komponen sehingga prototipe tidak bekerja.
Dalam kondisi
seperti ini, kita dapat kembali ke tahap Membuat untuk memperbaiki atau
mengulang proses pembuatan.
7. Membagikan
Hasil
Jika hasil
pengujian menunjukkan bahwa solusi sudah berhasil dan sesuai dengan kebutuhan,
tahap berikutnya adalah membagikan hasil.
Pada tahap ini,
siswa dapat mempresentasikan:
- masalah
yang ditemukan;
- informasi
yang diperoleh;
- rancangan
yang dibuat;
- proses
pembuatan;
- hasil
pengujian;
- perbaikan
yang dilakukan;
- dan
hasil akhir produk.
Membagikan hasil bukan hanya berarti menunjukkan produk yang
sudah jadi. Siswa juga perlu menjelaskan bagaimana proses mereka menemukan
dan mengembangkan solusi tersebut.
Dengan membagikan hasil, orang lain dapat memberikan
masukan, pertanyaan, atau ide baru yang mungkin berguna untuk pengembangan
selanjutnya.
EDP Adalah Proses yang Berulang
Salah satu hal terpenting yang perlu dipahami dalam
Engineering Design Process adalah bahwa proses ini bukan proses yang selalu
berjalan satu arah.
Kita mungkin berpikir:
Identifikasi → Eksplorasi → Design → Membuat → Test →
Berhasil → Membagikan
Namun dalam kenyataannya, proses desain sering kali
berbentuk siklus.
Jika hasil
pengujian belum sesuai, kita dapat kembali ke:
Eksplorasi (2) jika membutuhkan informasi atau ide baru,
Design (3) jika rancangan perlu diperbaiki, atau
Membuat (4) jika proses pembuatan atau perakitan
perlu diulang.
Inilah yang
membuat EDP berbeda dari sekadar mengikuti langkah-langkah secara kaku.
Mengapa Kegagalan Penting dalam EDP?
Dalam Engineering Design Process, kegagalan bukan sesuatu
yang harus ditakuti.
Ketika sebuah
prototipe tidak bekerja sesuai harapan, kita memperoleh informasi baru.
Misalnya:
"Sensor
tidak bekerja dengan baik."
Informasi
tersebut dapat digunakan untuk mencari tahu penyebabnya.
Mungkin sensornya
tidak tepat. Mungkin posisi sensor perlu diubah. Mungkin programnya perlu
diperbaiki. Atau mungkin desain keseluruhan perlu diubah.
Dengan cara
berpikir seperti ini, siswa belajar bahwa kegagalan adalah bagian dari
proses belajar dan proses menemukan solusi.
Contoh
Sederhana Penerapan EDP
Misalnya siswa
mendapatkan masalah:
"Bagaimana membuat robot yang dapat mengikuti
garis?"
Prosesnya dapat dilakukan sebagai berikut.
1. Identifikasi masalah
Robot harus dapat bergerak mengikuti garis tanpa keluar dari
jalur.
2. Eksplorasi
Siswa mempelajari
sensor inframerah, cara mendeteksi warna hitam dan putih, motor, roda, serta
cara memprogram robot.
3. Design
Siswa membuat
rancangan posisi sensor, motor, roda, dan algoritma gerak robot.
4. Membuat
Siswa merakit robot dan memasukkan program sesuai rancangan.
5. Test dan
Evaluasi
Robot diuji pada
lintasan.
Ternyata robot dapat mengikuti garis lurus, tetapi sering
keluar jalur ketika melewati tikungan.
6. Decision
Apakah robot sudah berhasil?
Belum.
Kemudian siswa
menganalisis hasil pengujian.
Jika ternyata
mereka belum memahami cara kerja sensor pada tikungan, mereka dapat kembali ke Eksplorasi
(2).
Jika posisi
sensor terlalu jauh dari roda dan menyebabkan robot sulit berbelok, mereka
dapat kembali ke Design (3).
Jika desain sudah
benar tetapi pemasangan sensor kurang tepat, mereka dapat kembali ke Membuat
(4).
Setelah
diperbaiki, robot diuji kembali.
Proses tersebut dapat dilakukan beberapa kali sampai robot
mampu menjalankan tugas sesuai kebutuhan.
7. Membagikan hasil
Setelah robot berhasil, siswa dapat mempresentasikan robot,
menjelaskan cara kerjanya, menunjukkan hasil pengujian, serta menceritakan
perbaikan yang telah dilakukan.
EDP Melatih Cara Berpikir untuk Menyelesaikan Masalah
Engineering Design Process bukan hanya digunakan untuk
membuat robot atau produk teknologi.
Prinsip EDP dapat diterapkan dalam berbagai permasalahan
kehidupan sehari-hari.
Misalnya:
- membuat
alat sederhana untuk menghemat air;
- merancang jembatan dari bahan
tertentu;
- membuat
tempat pensil dari bahan bekas;
- membuat
sistem penyiraman tanaman otomatis;
- merancang
kendaraan sederhana;
- membuat
alat untuk membantu pekerjaan manusia;
- atau mencari solusi terhadap masalah
lingkungan di sekitar sekolah.
Melalui EDP, siswa belajar untuk mengamati masalah,
mencari informasi, menghasilkan ide, membuat rancangan, mencoba, menguji,
mengevaluasi, memperbaiki, dan mencoba kembali.
Dengan demikian, siswa tidak hanya belajar menghasilkan
sebuah produk, tetapi juga belajar bagaimana cara berpikir ketika menghadapi
sebuah masalah.
Kesimpulan
Engineering Design Process (EDP) merupakan pendekatan
sistematis untuk menyelesaikan masalah melalui proses identifikasi masalah,
eksplorasi, perancangan, pembuatan, pengujian dan evaluasi, pengambilan
keputusan, serta berbagi hasil.
Hal terpenting dalam EDP adalah memahami bahwa sebuah solusi
tidak harus langsung berhasil pada percobaan pertama.
Jika hasil pengujian belum sesuai, kita dapat kembali ke
tahap yang diperlukan:
Eksplorasi → Design → Membuat
hingga diperoleh solusi yang lebih baik.
Karena itu, EDP tidak hanya mengajarkan siswa cara
membuat sesuatu, tetapi juga mengembangkan kemampuan untuk berpikir
kritis, kreatif, memecahkan masalah, bekerja secara sistematis, dan belajar
dari kegagalan.
Inilah salah satu alasan mengapa Engineering Design Process
sangat sesuai diterapkan dalam pembelajaran STEM (Science, Technology,
Engineering, and Mathematics).