Post on 08-Mar-2019
I PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan protein manusia semakin meningkat seiring dengan
meningkatnya jumlah penduduk. Kebutuhan yang semakin meningkat tersebut,
dapat dipenuhi dengan peningkatan produksi protein asal ternak baik dari segi
kualitas maupun kuantitas. Salah satu sumber protein hewani adalah daging ayam
broiler. Ditinjau dari nilai gizinya, daging ayam broiler tidak jauh beda
dibandingkan dengan daging dari ternak lain.
Daging ayam broiler mudah didapatkan dan harganya relatif murah, karena
pemeliharaan ayam broiler relatif singkat yaitu 35 hari. Tingkat konsumsi daging
ayam masyarakat Indonesia masih rendah dibandingkan dengan negara lain. Tahun
2007, konsumsi ayam Indonesia 4,5 kg/kapita/thn, Malaysia 38,5 kg/kapita/thn,
Singapura 28 kg/kapita/thn, Thailand 14 kg/kapita/thn, Filipina 8,5 kg/kapita/thn
(Daryanto 2007). Konsumsi daging ayam di Indonesia menunjukkan peningkatan
dari tahun ke tahun, ditunjukkan pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Konsumsi ayam broiler di Indonesia
Tahun Tingkat Konsumsi daging Ayam
(Kg/kapita/tahun)
2007 4.5
2008 6.46
2009 6.85
2010 8
2011 9
2012 10
Sumber (Ditjen Peternakan Kementan 2012)
Tabel 1.2 Produksi ayam broiler
Tahun Produksi Ayam Broiler (ribu ekor)
2000 530.874
2001 621.870
2002 865.075
2003 847.744
2004 778.970
2005 779.108
2006 861.263
2007 941.786
2008 1.018.734
2009 1.016.876
2010 1.214.340
Sumber (Ditjen Peternakan 2011)
2
Populasi ayam broiler di Indonesia sebesar 930.317.847 ekor tahun 2009,
986.872.000 ekor tahun 2010, 1.041.968.000 ekor tahun 2011 (Ditjen Peternakan
2012).
Populasi ayam Tabel 1.2 seharusnya dapat memenuhi produksi daging
dalam negeri tahun 2010 sebesar 2.365.670 ton (51,33%). Konsumsi daging
sebesar 7,75 kg/kapita/tahun dipenuhi dari daging ayam sebanyak 3,80 kg (49%)
(Sutawi 2012). Jika tingkat konsumsi daging tahun 2010 adalah 7,75
kg/kapita/tahun dan jumlah penduduk Indonesia 230 juta jiwa maka kebutuhan
daging 1.782.500.000 kg/tahun setara dengan 1.727.026.000 ekor ayam (1 ekor
ayam=1,75 kg). Populasi ayam broiler tahun 2011 sebesar 1.041.968.000 ekor,
sehingga kekurangan ayam untuk memenuhi kebutuhan daging, sebesar
685.058.000 ekor ayam pertahun.
Saat ini jumlah broiler closed house di Indonesia sebanyak 76 buah. Satu
broiler closed house dapat memproduksi 20.000 ekor ayam dan dalam 1 tahun 6
kali panen sehingga jumlah produksi 76 broiler closed house dalam 1 tahun
(20.000 ekor x 76 x 6 kali panen) 9.120.000 ekor/tahun. Jumlah ini setara dengan
0,53% dari kebutuhan daging. Diperkirakan jumlah ayam yang berasal broiler
closed house baru yg akan memenuhi kekurangan ayam sebanyak: 3.617.622 ekor
atau berasal dari 30 broiler closed house baru. Jadi dapat disimpulkan saat ini
masih dibutuhkan tambahan sekitar 30 broiler closed house untuk memenuhi
kebutuhan daging di Indonesia.
Permasalahan yang lain khususnya di Indonesia sehingga diperlukan broiler
closed house adalah aspek bilogis dan fisiologi yaitu termoregulasi. Ayam adalah
hewan berdarah panas homeotermis. Oleh karena itu, ayam selalu mempertahankan
suhu tubuh menjadi konstan dengan fungsi fisiologis normal. Jika ayam itu berada
dalam lingkungan panas, tubuh harus melepaskan panas dan memanfaatkan
mekanisme pendinginan sehingga tubuh ayam harus memproduksi panas melalui
proses metabolisme dan menjaga panas dengan cara berpencar antara satu dengan
lainnya pada suhu tubuh 41,5 0C. Ayam tidak memiliki kelenjar keringat sehingga
harus menghamburkan panas. Daerah jengger dan pial memiliki vascularized yang
tinggi dan mengekspos kulit. Oleh karena itu, mekanisme respirasi (pernapasan)
secara alami dan bulu bertindak sebagai sarana untuk melindungi tubuh dari
paparan panas. Ketika udara dihirup, panas dipancarkan dari membran hidung dan
3
tempat saluran pernapasan. Panas ini hilang saat udara dihembuskan. Panas dapat
dipindahkan dari tubuh bagian dalam ke permukaan melalui mekanisme: Pertama,
konduksi, dalam mekanisme ini, panas dipindahkan dari molekul ke molekul dalam
tubuh dan akan ditransfer dari molekul dalam tubuh dan akhirnya hilang ketika
panas mencapai bagian terluar. Konduksi meningkat ketika ayam merebah ke tanah
dan bulu dada untuk memfasilitasi kehilangan panas pada litter. Kedua konveksi,
dalam mekanisme ini, panas dipindahkan ke jaringan darah. Darah kemudian
mengalir ke kulit yang mengakibatkan suhu kulit meningkat dan panas dilepaskan
ke udara. Ayam sangat baik karena disesuaikan cuaca dingin terutama untuk isolasi
mereka sangat efisien disediakan oleh bulu.
Ketika ayam terkena tekanan dingin, beberapa mekanisme kompensasi yang
digunakan. Pertahanan baris pertama adalah bulu tersebut. Bulu didirikan untuk
memberikan perlindungan yang lebih efisien dari lingkungan dan untuk
menghemat panas tubuh. Ayam menggigil dalam menanggapi dingin. Proses ini
meningkatkan tingkat metabolisme tubuh untuk menghasilkan panas tambahan.
(Scanes et al. 2004).
Ayam broiler termasuk hewan Day Old Chick (DOC) poikiloterm dan pada
bagian kulitnya sangat sedikit memiliki kelenjar keringat serta pola
pertumbuhannya yang relatif cepat menyebabkan hewan ini menjadi sangat peka
terhadap perubahan suhu lingkungan. Peningkatan suhu lingkungan berpengaruh
pada kemampuan pelepasan panas tubuh dan menimbulkan peningkatan suhu tubuh
(Dawson dan Whittow 2000; Lin et al. 2005). Untuk menjaga keseimbangan suhu
tubuh, ayam berupaya meningkatkan pelepasan panas dan mengurangi
pembentukan panas dari tubuh, baik dengan cara mengubah tingkah laku maupun
aktivitas fisiologis (Cooper dan Washburn, 1998). Ayam yang mengalami cekaman
panas, jalur utama untuk menjaga keseimbangan suhu adalah pelepasan panas
tubuh melalui saluran pernapasan dan melalui penguapan air di permukaan kulit
(Hoffman dan Walsberg, 1999). Perubahan mikrovaskular pada jaringan paru dan
kulit adalah upaya tubuh melepaskan panas melalui evaporasi (Ophir et al. 2002).
Evaporasi terjadi melalui pengaturan aliran darah dengan cara pelebaran pembuluh
perifer (vasodilatasi) sehingga darah lebih banyak membawa panas dari dalam
(core) ke permukaan tubuh (Cooper 2002). Cekaman panas dapat meningkatkan
evaporasi melalui pernapasan dan permukaan kulit (evaporasi kutaneus) pada jenis
4
unggas hingga mencapai 40 sampai 75% dari total kehilangan air dari dalam tubuh
(Ophir et al. 2002)
Keberhasilan dalam beternak ayam, ditentukan oleh tiga unsur utama yaitu
manajemen (pengelolaan usaha peternakan), breeding (bibit) dan feeding (pakan).
Manajemen merupakan kegiatan mulai dari perencanaan kandang hingga
pemotongan ayam (Amrullah 2003). Salah satu bentuk manajemen kandang adalah
pembuatan broiler closed house yang dikendalikan untuk mencapai kondisi
lingkungan yang optimal. Dengan manajeman kandang yang baik diharapkan
produksi ayam akan maksimal. Kondisi ayam dalam broiler closed house, dapat
dilihat pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1. Ruangan Broiler Closed House (University farm IPB Bogor 2009)
Hanya sebagian kecil dari peternakan ayam di Indonesia sudah menerapkan
manajemen pemeliharaan yang sesuai dan diikuti dengan penerapan teknologi. Ini
merupakan salah satu hambatan dalam peningkatan populasi ayam broiler. Padahal
jika dicermati, Indonesia termasuk daerah tropika dengan suhu lingkungan luar
yang panas sehingga diperlukan pengembangan pemeliharaan ayam broiler dengan
menciptakan kondisi lingkungan yang baik pada broiler closed house.
Manajemen kandang ayam broiler yang buruk akibat suhu dapat
mengurangi bahkan menghilangkan produksi unggas (Daghir 1998). Dalam hal ini,
suhu panas berasal dari pancaran cahaya dan sumber mesin dalam kandang ayam,
meskipun panasnya lebih rendah jika dibandingkan dengan panas ayam broiler.
Metoda yang paling hemat dalam mengurangi panas adalah dengan cara
menambah/memperluas ventilasi kandang. Kehilangan panas (heat loss) ini
5
meliputi konduksi, konveksi dan radiasi yang terjadi di dinding dan atap kandang
ayam (Weaver dan William 2001).
Dalam kandang terjadi proses pemindahan panas dari tubuh ke lingkungan
sekitar kandang. Proses pemindahan panas itu terjadi dalam beberapa cara yaitu :
pertama, panas sensibel adalah panas yang terdeteksi pada tubuh ayam. Kedua,
radiasi terjadi ketika temperatur dari tubuh ayam lebih besar daripada daerah
sekitar atau lingkungan, maka terjadi perpindahan panas secara radiasi hingga
panas daerah sekitar ayam atau lingkungannya sama dengan suhu tubuh ayam.
Ketiga, konduksi terjadi ketika tubuh ayam kontak dengan permukaan dari objek
lain yang suhunya lebih rendah seperti lantai atau dinding kandang. Keempat,
konveksi terjadi ketika aliran udara dengan suhu lebih rendah daripada suhu ayam
mengenai tubuh ayam tersebut sehingga suhu tubuh ayam turun. Kelima, ekskresi
sejumlah kecil panas hilang dari tubuh ayam melalui pengeluaran ekskresi.
Keenam, panas laten seperti pada mamalia yang terjadi proses evaporasi melalui
kelenjar keringat. Ayam juga mengalami proses pendinginan secara evaporasi
(evaporative cooling) melalui penguapan dari lapisan lembab pada sistem
respirasinya (paru–paru dan pundi udara) (Bell dan Weaver 2001).
Ayam broiler adalah salah satu jenis ayam tipe pedaging yang dipelihara di
Indonesia secara komersial. Kata broiler berasal dari daerah bagian Timur negara
Amerika Serikat yang berarti unggas yang sangat muda usianya (Leeson dan
Summer 2000). Ayam broiler adalah jenis ayam jantan maupun betina muda
berumur sekitar 6–8 minggu yang dipelihara secara intensif, guna memperoleh
daging yang optimal. Pemeliharaan ayam broiler terbagi menjadi tiga fase yaitu
fase starter, u m u r 0 s am p ai 2 mi n ggu (1 – 14 hari), u mu r 3 mi n ggu fase
grower (15 – 28 hari) umur 4 minggu fase finisher umur 6 minggu (29 – 41 hari)
hingga dipasarkan (Daghir 1998, Scheuermann et al. 2003, Lesson and Summer
2005).
Pemeliharaan ayam broiler suhu yang otpimun dalam masa periode starter
300C, grower 23
0C, finisher 20
0C, kelembaban 65%, amonia <10 ppm. Ditinjau
dari segi mutu, daging ayam memiliki nilai gizi yang tinggi dibandingkan ternak
lainnya. Jika ditinjau dari segi ekonomis, khususnya ayam ras potong atau ayam
negeri yang populer dengan sebutan broiler, merupakan usaha ternak yang mudah
untuk dimanajeman secara efisien dan cepat dalam pemanenan.
6
Kandang merupakan faktor penting dalam pemeliharaan ayam broiler.
Fungsi kandang adalah melindungi ayam dari pengaruh cuaca (panas, hujan,
dingin, dan angin) serta pengaruh binatang dan manusia yang dapat mengganggu
ayam selama proses pembesaran.Terdapat dua tipe kandang, tipe terbuka dan
tertutup. Kandang terbuka (open house); adalah kandang yang semua sisinya
terbuka. Dinding kandang menggunakan kawat atau bilah bambu sehingga udara
bisa bebas keluar masuk. Kandang tipe tertutup atau closed house dibuat dengan
tujuan agar keadaan lingkungan luar seperti udara panas, hujan, angin, dan
intensitas sinar matahari tidak berpengaruh banyak terhadap keadaan dalam
kandang (COBB 2010). Closed house merupakan suatu rancangan kandang ayam
yang tidak terpengaruh lingkungan dari luar kandang atau meminimalisasi
gangguan dari luar. Sistem kandang tertutup memiliki keunggulan yaitu
memudahkan pengawasan, dapat diatur suhu dan kelembabannya, memiliki
pengaturan cahaya, dan mempunyai ventilasi yang baik sehingga penyebaran
penyakit mudah diatasi (Lacy 2001).
Gambar 1.2. Ventilasi Broiler Closed House nampak dari atas
(University farm IPB Bogor 2010)
Adapun struktur umum yang terdapat pada broiler closed house antara lain
bangunan kandang, ventilasi, kipas angin, pendingin kandang, dinding kandang,
filter cahaya, inlet udara, sistem pencahayaan, sistem kendali, dan sumber tenaga
listrik (Weaver 2001). Sistem ventilasi adalah sistem yang mengatur udara bersih
dalam kandang dengan cara membuang kelebihan panas, uap air, dan gas
berbahaya yang mungkin dihasilkan. Sistem ventilasi yang digunakan industri
peternakan adalah evavorating cooling dan exhaust fan, lihat Gambar 1.2.
Evavorating cooling mengalirkan udara segar yang dibutuhkan ke dalam kandang
dan exhaust fan mengeluarkan udara kotor ke luar kandang (Weaver 2001). Fungsi
7
ventilasi memiliki peranan penting dalam menjaga kesehatan ayam dengan cara
sebagai berikut: pertama, menghilangkan panas yang berlebihan; kedua,
menghilangkan kelebihan kelembaban; ketiga, mengurangi debu; keempat,
mengurangi gas beracun seperti amonia, karbon dioksida, dan karbon monoksida;
kelima, menyediakan oksigen untuk pernapasan. Sistem ventilasi pada closed
house tergantung dari jenis kipas (fan) yang digunakan. Cara kerja fan itu sendiri
dibagi menjadi dua cara, yaitu mendorong udara masuk dan menyedot keluar. Cara
kerja fan model pertama adalah udara mengalir ke dalam akan menyebabkan
takanan positif sehingga sifat ini disebut dengan system positif (positive pressure
system). Cara kerja fan model kedua adalah udara mengalir dari dalam kandang
menuju ke luar akibat adanya daya sedot fan, sehingga terjadi tekanan negative.
Cara kerja fan ini biasa disebut dengan sifat negative (negative pressure system).
Ventilasi mekanik atau ventilasi alami disebut juga ventilasi tenaga karena
menggunakan kombinasi kipas angin (fan), listrik, udara sisi masuk dan kendali
(thermostats, timers, dll) untuk mengatur temperatur dan kelembaban (thermostat,
timer). Keuntungan utama ventilasi mekanik adalah memiliki prosedur
pengendalian tertutup (closed loop) di mana ventilasi langsung mengontrol laju
aliran udara (Chao dan Gates 1996).
Gambar 1.3. Ventilasi mekanik di Broiler Closed House
(University farm IPB Bogor 2009)
Sistem ventilasi mekanis umumnya membutuhkan investasi awal yang
besar untuk membeli peralatan, membutuhkan pemeliharaan yang baik, dan
membutuhkan biaya operasional yang tinggi. Pengoperasian sistem ini
menggunakan energi dari sumber PLN sehingga perlu dipersiapkan cadangan
energi jika terjadi gangguan daya listrik atau mati lampu.
8
Sistem ventilasi dirancang berdasarkan jumlah ayam broiler dan ukuran
kandang. Umumnya, sistem ventilasi mengatur sirkulasi udara per menit (60 per
detik) atau lebih selama cuaca panas. Sistem juga perlu disesuaikan untuk menjaga
tingkat aliran udara rendah, yaitu 1-5 sirkulasi udara per jam selama cuaca dingin.
Volume udara yang harus dipindahkan untuk menghasilkan satu sirkulasi udara,
dihitung menggunakan rumus: panjang x lebar x tinggi (rata-rata) (Scheideler and
Stowell 2006).
Selama masa pertumbuhan, ayam broiler akan menghasilkan gas dan hasil
proses metabolisme. Produk ini akan berakumulasi sepanjang waktu dan
menyebabkan perubahan substansial terhadap kualitas udara dalam kandang.
Cemaran utama yang biasa terjadi dalam udara adalah debu, NH3, CO2, CO dan
uap air yang dapat menimbulkan efek merugikan. Pengaruh langsung dari debu dan
NH3 meliputi kerusakan fisik yang menyebabkan menurunnya resistensi terhadap
penyakit, berkurangnya konsumsi pakan dan pada kondisi yang parah
menyebabkan buruknya pertumbuhan ayam. Adanya gas berbahaya akan
menghambat pengambilan oksigen karena adanya pengaruh unsur-unsur kimia
secara langsung. Pencemaran cenderung terjadi pada tingkat oksigen yang rendah.
Kandungan tinggi dari CO2 dan CO juga membatasi pengambilan O2. Pada kadar
konsentrasi yang lebih tinggi, kehadiran kedua gas tersebut bisa berakibat fatal
(Dhia 2001).
Perubahan suhu kandang ayam broiler pada minggu pertama, dari 320C
menurun sekitar 2,80C perminggu hingga minggu ke-5 dimana ayam siap dipanen
memiliki suhu 210C (Lacy 2001), lihat Tabel 1.3.
Tabel 1. 3. Suhu kandang ayam broiler
Temperatur
Minggu Ruangan Panas
(0C)
Breeding
Konvensional(0C)
Breeding Modern(0C)
1 31 32 29-31
2 28 29 28-29
3 26 27 25-27
4 23-24 24-26 23-24
5 21-23 21-23 21-23
6
dipasarkan
18-21 18-21 18-21
Sumber : (Lacy 2001)
9
Suhu lingkungan yang optimum untuk broiler adalah antara 180C sampai
320 (COBB 2010). Suhu optimun untuk memelihara ayam broiler berumur 34
sampai 54 hari adalah 210C sampai 30
0C (COBB 2010). Suhu tinggi dalam
kandang dan kandungan protein makanan sangat mempengaruhi pertumbuhan,
bobot ayam dan metabolisme genetik ayam umur antara 3 dan 9 minggu.
Hubungan antara suhu, bobot, dan pakan ayam, bahwa suhu di atas 320C
menghasilkan berat lebih besar dapat dilihat pada Tabel 1. 4.
Tabel 1. 4 Pengaruh temperatur terhadap berat badan dan konversi pakan ayam broiler
Temperatur (0C) Berat Badan
(kg/ekor)
Konversi pakan (gram)
Minggu1 Minggu2 Minggu3
35.0 32.2 29.4 1.76 1.35
32.2 29.4 26.4 1.75 1.37
29.4 26.7 23.9 1.74 1.39
26.7 23.9 21.1 1.66 1.42
Sumber: (Lacy 2001)
Ayam dewasa merupakan hewan homeotermik, yang memiliki kemampuan
untuk mempertahankan suhu tubuhnya relatif stabil pada kisaran suhu yang luas
(Coon 2001). Siklus suhu lingkungan harian akan mempengaruhi pertumbuhan dan
efisiensi. Broiler yang dipelihara pada fluktuasi suhu 4.4–15.80C dari umur 4-8
minggu tidak menunjukkan perbedaan berat badan yang nyata dibandingkan
dengan yang dipelihara pada fluktuasi suhu harian 10-210C, meskipun konversi
pakan lebih tinggi pada fluktuasi 4.4-15.60C (Coon 2001).
Suhu lingkungan merupakan hal penting dalam kandang ayam sehingga
harus dijaga pada suhu optimal. Suhu kandang dipengaruhi oleh dua hal: pertama,
suhu udara (diukur pada ketinggian ayam dan disekitar tempat pakan dan minum
ayam) kedua, suhu lantai (litter). Suhu udara 30oC (86
oF) dan suhu lantai (litter)
28-30 ° C (82-86oF) disekitar ayam. Suhu kandang sangat dipengaruhi kondisi
lingkungan setempat dan harus berkorelasi dengan suhu efektif yang dirasakan oleh
ayam.
Variasi kelembaban relatif (RH) akan mempengaruhi temperatur efektif
yang dialami oleh ayam. Kelembaban yang tinggi mengurangi pelepasan panas
evaporatif dan menaikkan suhu efektif sedangkan kelembaban yang rendah
menurunkan temperatur efektif. Secara regional kelembaban bervariasi, dan
mempengaruhi kesehatan ayam, sehingga dibutuhkan kelembaban yang nyaman.
10
Kelembaban yang ideal berkisar antara 60-70%, ini sulit dicapai pada musim
panas. humidifier atau evavorating cooling atau penambahan air permukaan dapat
membantu mewujudkan kelembaban yang ideal. Pengaturan suhu brooding harus
disesuaikan dengan meningkatnya kelembaban di atas 70% atau turun di bawah
60% yang akan mengakibatkan perubahan perilaku ayam (Garden dan Singleton
2008).
Tingkat kelembaban lingkungan berpengaruh langsung terhadap kehilangan
panas laten tubuh ayam. Tingkat kelembaban secara tidak langsung akan
mempengaruhi penampilan ternak akibat konsentrasi debu dan bakteri pathogen.
Meningkatnya kelembaban akan merugikan produksi ayam pada suhu tinggi. Pada
umumnya perubahan kelembaban tidak berdampak terhadap pertumbuhan ayam
dengan kelembaban dibawah 70% dan suhu lingkungan di bawah 24oC. Alat
pengukur kelembaban harus diletakkan berdekatan dengan alat suhu. Beberapa
sensor suhu dilengkapi dengan sensor kelembaban, sehingga pengukurannya dapat
dilakukan secara bersamaan (Dhia 2001).
Amonia (NH3) adalah gas yang tidak berwarna, lebih ringan dibandingkan
dengan berat udara, larut dalam air, dan berbau tajam (menyengat). Konsentrasi
NH3 dalam kandang ayam bervariasi antara l5 - 30 ppm, optimum dibawah 20
ppm. Gas ini merupakan produk limbah dari proses biologis dekomposisi feses,
sehingga kebanyakan masalah timbul pada saat kotoran terakumulasi di dalam
litter. Pemantauan atas gas ini dapat dilakukan bersamaan dengan perlakuan
terhadap CO2. Kedua jenis gas ini dapat menjadi indikator yang baik atas kualitas
udara dan efisiensi dari sistem ventilasi kandang yang dipergunakan (Dhia 2001).
Adapun karakteristik parameter lingkungan broiler closed house dapat dilihat pada
Tabel 1.5.
Diperlukan sistem yang lebih baik dan teknologi modern pada sistem
kendali. Sistem pengendalian lingkungan bertujuan menghilangkan gangguan
diantaranya suhu luar, kelembaban dan iradiasi matahari. Dikenal dua macam teori
kendali, yaitu teori kendali klasik dan teori kendali modern (Ogata 2002). Teori
kendali klasik dicirikan dengan SISO (Single Input Single Output), sedangkan
teori kendali modern dicirikan dengan MIMO (Multiple Input Multiple Output).
Teknik kendali modern mampu menyelesaikan permasalahan kendali yang
kompleks. Persoalan yang mendasar dalam desain sistem kendali adalah
11
merancang suatu pengendalian yang mampu menghasilkan output dari mesin
kendali sesuai spesifikasi yang diinginkan. Proses desain kendali ini semakin
kompleks seiring dengan kompleksitas mesin kendali serta proses yang akan diatur
di dalamnya. termasuk penerapan multiple kandang tertutup (broiler closed house).
Tabel 1. 5 Karakteristik dan rekomendasi lingkungan Broiler Closed House
Lingkungan
Parameter Karakteristik/Rekomendasi
Amonia (NH3) Dapat dideteksi dengan penciuman pada konsentrasi di atas 20
ppm. > 10 ppm menyebabkan kerusakan permukaan paru-paru.
>20 ppm meningkatkan kepekaan terhadap penyakit pernapasan.
> 50 ppm menurunkan laju pertumbuhan. Rekomendasi dalam
kisaran < 10 ppm
Karbon
Dioksida
(CO2)
Karbon Dioksida <0.3% Menyebabkan kerusakan permukaan
paru-paru. Meningkatkan kepekaaan terhadap serangan penyakit.
Gunakan ventilasi untuk mengurangi debu.
Debu Debu >0,34 atau 0,35 % (3500 ppm) menimbulkan nodul-nodul
kartilaginus pada paru-paru yang berkaitan dengan ascites. Fatal
pada konsentrasi tinggi. Rekomendasi batas atas 2500 ppm
Kelembaban
dan
Temperatur
Pengaruhnya bervariasi menurut suhu. Suhu 29 0C dan
kelembaban 70 % menghambat pertumbuhan karena ayam tidak
mampu mendinginkan dirinya sendiri. Kualitas litter memburuk
pada kelembaban tinggi menyebabkan penurunan kualitas produk
pada saat prosesing. Rekomendasi dalam kisaran suhu 26-290C
dan kelembaban 65 - 75 %
Sumber: (COBB 2004, 2010), (Dhia 2001)
Untuk menghasilkan produksi ayam brolier yang banyak diperlukan broiler
closed house yang jumlahnya lebih dari satu sehingga diperlukan teknologi
komputer. Dewasa ini telah banyak kemajuan teknologi komputer dengan jaringan
komputer untuk meningkatkan kecepatan komputer dengan menggunakan beberapa
prosesor dalam satu komputer (multiprosesor) maupun beberapa prosesor dalam
satu komputer yang mengerjakan satu tugas disebut pemrograman paralel. Platform
komputer yang digunakan adalah komputer paralel (parallel computer) (Seminar et
al. 2007; Wilkinson dan Allen 2010). Diantaranya telah ditemukannya kemampuan
pemrosesan paralel dimana sistem pemrosesan paralel mampu bekerja
mengkoordinasikan banyak komputer secara paralel. Tujuan pemrosesan paralel
adalah untuk meningkatkan performa dan kecepatan komputasi. Semakin banyak
hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin
banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan (Quinn 2004).
12
Sistem supervisori kendali merupakan pengembangan dari sistem kendali
adaptif terdiri dari: kendali penjadwalan pertumbuhan, kendali adaptif model
acuan, kendali adaptif swa-tala (Bolton 1995; Sadjad 2004). Adaptasi teori
supervisori kendali pada sistem diskrit diperkenalkan pertama kali oleh Ramade
dan Wonham di Universitas Toronto, Canada yang mendefinisikan model robot
pada sistem diskrit dan mekanisme supervisori kendali yang meminimalkan
gangguan serta bisa mengendalikan beberapa unit kendali yang salah satunya bisa
dinonaktifkan (Ramadge and Wonham 1987).
Supervisori kendali harus memiliki informasi yang cukup untuk membuat
keputusan kendali pada masing-masing unit kendali. Ada dua hal yang menjadi
pertimbangan; pertama secara khusus yang diberikan secara lokal yaitu bila suatu
proses dikendalikan oleh satu supervisori kendali (Lin and Wonham, 1988) dan
kedua secara umum yaitu bila suatu proses dikendalikan oleh beberapa supervisori
kendali (Rudie and Wonham 1992). Dalam perkembangan, prototipe sistem
supervisori kendali telah diaplikasikan pada rumah tanaman (green hause) dengan
beberapa modus kendali, parameter kendali dan kriteria optimal dapat terintegrasi
satu sama lain (Seminar et al. 2006). Demikian pula sistem supervisori kendali
telah diaplikasikan pada broiler closed house (Alimuddin et al. 2011).
Dalam sistem kendali dikenal adanya model sistem dinamik dalam
persamaan difrensial untuk memodelkan mesin kendali, selanjutnya
ditransformasikan dalam bentuk persamaan Laplace. Fungsi alih sistem
didefinisikan sebagai perbandingan transformasi Laplace keluaran terhadap
transformasi Laplace masukan. Fungsi alih sistem juga merupakan model
matematika yang menghubungkan variabel masukan dengan variabel keluaran.
(Ogata 1994, 2002; Woods Robert dan Lawrence 1997; Bolton 1995, 2006), Kuo
1998; Rosulindo 2001). Fungsi alih sebagai bagian dari parameter kendali untuk
menghasilkan output kendali (PID, Fuzzy logic dan ANFIS).
Penelitian terdahulu yang terkait dengan model dan kendali lingkungan
suhu dan kelembaban di kandang tertutup diantaranya: Ernst (1998) membahas
suhu kandang sebesar 33-350C menggunakan kendali ON-OFF dengan pengukuran
psychrometric. Hasbi (2010) membahas simulasi pola aliran udara dan distribusi
suhu pada broiler closed house menggunakan computational fluid dynamics (CFD)
menghasilkan kondisi udara lingkungan berdasar pengukuran adalah suhu sebesar
13
32.7 oC dan RH sebesar 71% dan simulasi CFD suhu 33,117
0C-35,972
0C dan
kelembaban 49,712%-71,119%.
Weaver (2001) membahas menggunakan kendali ON-OFF pada kandang
ayam dengan suhu 210C dan kelembaban 60% pada musim panas dan dingin.
Ibrahim (2002) membahas penggunakan kendali ON-OFF yang terjadi pada dua
musim yaitu musim panas dan musim dingin, musim panas suhu dalam broiler
closed house 260C dan kelembaban 70%, musim dingin suhu dalam broiler closed
house 340C, kelembaban 70%, dan amonia < 25ppm. Daskalov et al. (2005)
membahas kendali adaptif suhu kelembaban non-liner pada kandang ternak babi
yang terdiri dari dua musim dingin dan musim panas, pada musim dingin suhu
220C, kelembaban 70 %, kecepatan angin 1 m/s dan musim panas suhu 26
0C,
kelembaban 70%, kecepatan angin 3.7 m/s. Amon et al. (1997) membahas
pengendalian ON-OFF pada kandang tertutup dengan suhu 20-300C, amonia 20
ppm, kelembaban 40-70%, bau 430 -2480 ppm, kecepatan udara 0.14 m/s, pH 6-7
ppm, CO2 0.25%.
Mutai et al. (2011) menghasilkan simulasi perubahan suhu di broiler
closed house pada ayam menggunakan model matematika empiris berdasarkan
hukum keseimbangan panas. Suhu dalam broiler closed house ditentukan oleh
ventilasi dan bahan konstruksi. Model menghasilkan kecenderungan suhu yang
akurat terhadap waktu tertentu yaitu rata-rata suhu pengukuran 24.430C dan suhu
prediksi 24.400C dan kelembaban 60%-90% dengan koefisien korelasi R
2 0.978.
Hubbar (2000) membahas hirarki supervisori kendali dapat dilakukan secara
sentralistik, desentralistik terhadap sistem produk multi-agen, hal ini menunjukkan
bahwa perilaku produk multi agen dapat dikendalikan secara terpisah dan
bersamaan terhadap setiap agen.
Seminar et al. (2006) membahas sistem supervisori kendali rumah tanaman
(green house) telah dikembangkan dan diuji dengan tanaman mentimun. Hasil
pengembangan dan pengujian adalah fungsi kerja yang memenuhi kriteria kendali
dan obyektif berdasarkan pada preferensi pengguna. Hal ini memberikan
fleksibilitas lebih besar kepada pengguna untuk mengatasi kendala varietas atau
kondisi lingkungan, jenis tanaman harus dikendalikan dalam rumah tanaman,
perangkat keras, dan jenis modus kendali. Alimuddin et al. (2009, 2010, 2011)
dalam penelitian ini melakukan tiga kali skenario dari periode starter, grower, dan
14
finisher. Suhu input berfluktuasi dalam broiler closed house 29-34,20 C, suhu
setpoin 28 0
C, dengan suhu output 300C.
Tabel 1. 6 Karakteristik parameter lingkungan Broiler Closed House
Periode Ming
gu
Umur
(hari)
Suhu (0C) Kelembaban (%) Amonia (ppm)
Starter I (1-7) 31-320C 50 <10
Starter II (8-14) 28-300C 50 <10
Starter III (15-18) 260C 60 <10
Grower III (19-22) 250C 60 <10
Grower IV (23-30) 23-240C 70 <10
Finisher V (31-38) 21-230C 70 <10
Finisher VI (39-46) 18-210C 70 <10
Sumber : (Adopsi dari COBB 2005,2010 Coon 2001, Lacy 2001, Dhia 2001)
Berdasarkan kajian telaah pustaka pada Tabel 1.6 dijadikan acuan atau
standar yang optimal dalam penelitian ini untuk melakukan prediksi suhu
kelembaban dan amonia broiler closed house, pemodelan broiler closed house,
respon masing-masing modus kendali (ON-OFF PID Fuzzy Logic dan ANFIS)
broiler closed house.
Kendali ini menggunakan sistem kendali ANFIS dengan validasi
pengukuran suhu dan simulasi dengan kesalahan 0,18313. Kritik desain sistem
informasi pada closed house untuk ayam broiler dengan ANN membahas tentang
optimasi suhu pada kandang 180C-32
0C dengan protein pada ayam broiler 17%-
21% dan berat badan rata-rata 2 kg. Pemodelan suhu pada broiler closed house
untuk ayam broiler dengan Computational Fluid Dynamics (CFD) menghasilkan
sebaran menghasilkan koefisien determinasi (R2) 0,991 dan RMSE 0,934952.
Penelitian terdahulu yang diuraikan di atas masih berfokus pada pengendalian satu
broiler closed house dengan satu modus kendali. Penelitian ini dikembangkan
sistem supervisori kendali yang dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa
broiler closed house dengan beberapa pilihan modus kendali. Parameter kendali
terintegrasi dengan pengetahuan tentang broiler closed house, lingkungan, dan
kendali yang dikoneksikan dengan jaringan komputer paralel.
15
Perumusan Masalah
Masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:
1) Bagaimana pengkajian karakteritik lingkungan parameter suhu, kelembaban
dan amonia pada broiler closed house?
2) Bagaimana mendapatkan model lingkungan parameter suhu, kelembaban dan
amonia pada broiler closed house?
3) Bagaimana mendesain sistem supervisori kendali lingkungan parameter suhu,
kelembaban dan amonia pada broiler closed house ?
4) Bagaimana respon kondisi optimal supervisori kendali lingkungan parameter
suhu, kelembaban dan amonia pada broiler closed house?
5) Bagaimana melakukan integrasi supervisori kendali lingkungan parameter
suhu, kelembaban dan amonia sesuai kondisi optimal kendali, pengetahuan
peternakan ayam dan pengetahuan kendali sesuai lingkungan pada broiler
closed house ?
6) Bagaimana melakukan interkoneksi supervisori kendali lingkungan parameter
suhu, kelembaban dan amonia pada broiler closed house dalam bentuk
perangkat lunak (software prototype) yang dapat mengendalikan satu, dua atau
tiga broiler closed house yang terhubung ke dalam jaringan computer dengan
jarak jauh dengan parallel computing?
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1) Mengkaji karakteristik lingkungan parameter suhu, kelembaban dan amonia
pada broiler closed house
2) Mendapatkan model lingkungan parameter suhu, kelembaban dan amonia pada
broiler closed house
3) Mendesain sistem supervisori kendali lingkungan parameter suhu, kelembaban
dan amonia pada broiler closed house
4) Menentukan respon kondisi optimal supervisori kendali parameter suhu
kelembaban dan amonia pada broiler closed house.
5) Melakukan integrasi supervisori kendali lingkungan parameter suhu,
kelembaban dan amonia sesuai kondisi optimal kendali, pengetahuan
peternakan ayam dan pengetahuan kendali sesuai lingkungan pada broiler
closed house,
16
6) Melakukan interkoneksi supervisori kendali lingkungan parameter suhu,
kelembaban dan amonia pada broiler closed house dalam bentuk perangkat
lunak (software prototype) yang dapat mengendalikan satu, dua atau tiga
broiler closed house yang terhubung ke dalam jaringan computer dengan jarak
jauh dengan parallel computing.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah:
1) Memfasilitasi tersedianya pilihan modul dalam perangkat lunak yang siap
digunakan untuk kegunaan penelitian dan praktis dalam mengendalikan
parameter lingkungan,
2) Memberikan alternatif teknologi bagi industri dan peternakan ayam untuk
produksi ayam broiler dengan lingkungan yang terkendali.
3) Menyediakan hasil informasi hasil implementasi dan simulasi perangkat lunak
sistem supervisori kendali optimal lingkungan broiler closed house sebagai
bahan pertimbangan pemanfaatan dan pengembangan lebih lanjut.
Kerangka Pemikiran
Sistem supervisori kendali digunakan untuk mengatur, mengkoordinir, dan
mengintegrasikan unit-unit kendali. Dengan mengadopsi sistem supervisori kendali
untuk rumah tanaman (greenhouse) (Seminar et al. 2006) dan supervisori kendali
untuk broiler closed house (Alimuddin et al. 2011), maka arsitektur supervisori
kendali untuk broiler closed house dapat diimplementasikan seperti pada Gambar
1.4.
17
Gambar 1.4 Arsitektur Supervisori Kendali pada Broiler Closed House
diadopsi dari (Seminar et al. 2006) dan (Alimuddin et al. 2011)
Arsitektur dari sistem supervisori kendali pada broiler closed house terdiri
antar-muka pengguna (user interface), modul seleksi preferensi kendali (user’s
pereference selection module), mesin kendali supervisori (supervisory control
engine) dan modul pengetahuan (knowledge module). Pengguna berinteraksi
dengan sistem supervisori untuk melakukan pemilihan modus kendali dan variasi
variabel kendali dengan berbagai pertimbangan kriteria optimasi.
Supervisi kendali adalah mengendalikan beberapa proses kendali yang
saling bekerja sama tidak terpisah antara satu dengan yang lain. Sistem supervisori
kendali digunakan untuk mengatur, mengkoordinir, dan mengintegrasikan unit-unit
kendali. Supervisi kendali adalah mengkoordinir sistem kendali yang terjadi dalam
suatu sistem.
Prinsip kerja Supervisi kendali adalah mengkoordinir sistem kendali secara
bersamaan dan bekerjasama pada proses kendali yang ada yang terdiri dari 1
proses kendali atau lebih pada tempat satu atau beberapa tempat. Misalnya
supervisi kendali suhu dalam berbagai modul pengetahuan diantaranya : control
knowledge bisa memilih dari 3 modus kendali ON-OFF,PID, Fuzzy Logic atau
ANFIS sesuai keperluan supervisi kendali lingkungan. Penggunaannya dapat terdiri
USER
U S E R I N T E R F A C E
USER’S PREFERENCE SELECTION
MODULE
Modes of
control
Parameters of
control
Optimality
Criteria
Control
Knowledge
Supervisory Control Engine (SCE)
Broiler
Knowledge
Climatic& Env.
Knowledge
I/O
Knowledge
Broiler
Controllers
Broiler Closed
Houses
Broiler
Controllers
Broiler
Controllers
Array of
Controllers
SUPERVISORY
SYSTEM
18
dari 2 modus kendali, yaitu: ON-OFF dan PID, PID dan Fuzzy Logic, Fuzzy Logic
dan ANFIS; atau 3 modus kendali, yaitu: ON-OFF PID, Fuzzy Logic dan PID,
Fuzzy Logic dan ANFIS; atau 4 modus kendali, yaitu: ON-OFF, PID, Fuzzy Logic
dan ANFIS. Pengetahuan iklim dan lingkungan (musim kemarau dan musim
hujan), sudah tersedia dalam data base, yaitu suhu, kelembaban dan amonia yang
ideal pada musim kemarau dan musim hujan. Sehingga ketika pergantian musim
tidak perlu lagi ada perubahan suhu musim kemarau dan hujan cukup supervisi
kendali yang bekerja secara otomatis karena sudah diprogramkan sebelumnya.
Pengetahuan ayam broiler berupa bobot ayam dari umur DOC-panen,
jumlah pakan, jumlah air minum sudah disimpan dalam data base supervisory
kendali,. Pengetahuan Input/output (sensor, transduser, actuator) berfungsi untuk
menyimpan semua karakteristik yang relevan dan penggunaan kebutuhan misalnya
karakteristik sensor. Perancangan supervisi kendali mempunyai tiga parameter
suhu, kelembaban dan amonia. Pada kondisi iklim dan lingkungan pada musim
kemarau dan hujan diberi pilihan modus kendali ON-OFF, PID, Fuzzy Logic,
ANFIS untuk suhu, kelembaban dan amonia.. Pada tahapan berikutnya
disimulasikan dalam kandang ayam baik ada ayam masa starter, grower dan
finisher. Kemudian dibandingkan dengan simulasi dalam kandang ayam yang
kosong (tidak ada ayam).
Dalam perancangan supervisori kendali pada broiler closed house yang
dipengaruhi oleh konveksi dan konduksi dengan menggunakan modus control
dengan menyesuaikan kondisi iklim dan lingkungan, pengetahuan broiler closed
house yaitu tiga skenario (starter, grower dan finisher) dan pengetahuan
pengontrolan lingkungan kandang ayam broiler. Untuk satu parameter kendali
menggunakan modus kendali ON-OFF, PID, Fuzzy logic ANFIS dengan salah satu
kendali suhu, kelembaban dan amonia.
Suhu, kelembaban dan amonia dikontrol pada waktu pagi, siang dan sore
menggunakan ON OFF, PID, Fuzzy logic, ANFIS periode starter, grower, dan
finisher. Bila ada salah satu kandang ayam panen (tidak ada ayam) supervisory
control bisa digunakan pada kandang ayam yang lain yang mulai terisi ayam tanpa
membuat modus control baru karena sudah bekerja secara otomatis.
19
Ruang Lingkup Penelitian
Agar penelitian ini dapat fokus pada tujuan, maka ruang lingkup penelitian
ini dibatasi pada aspek-aspek berikut:
Pertama : Prediksi Suhu, Kelembaban dan Amonia pada Broiler Closed House
Menggunakan CFD
Kedua : Model dan Simulasi Kendali Suhu Kelembaban dan Amonia pada
Broiler Closed House
Ketiga : Integrasi Supervisori Kendali Suhu Kelembaban dan Amonia pada
Broiler Closed House
Keempat : Interkoneksi Supervisori Kendali Suhu Kelembaban dan Amonia pada
Broiler Closed House
20
DAFTAR ISI Halaman
1 PENDAHULUAN ................................................................................. 1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1
Perumusan Masalah............................................................................................ 15
Tujuan Penelitian................................................................................................ 15
Manfaat Penelitian.............................................................................................. 16
Kerangka Pemikiran ........................................................................................... 16
Ruang Lingkup Penelitian .................................................................................. 19
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.1. Ruangan Broiler Closed House (University of farm Bogor, 2009) .............. 4
1.2. Ventilasi Broiler Closed House Nampak dari Atas (University of farm
Bogor,2010) ................................................................................................... 6
1.3. Ventilasi Mekanik di Kandang Broiler Closed House (Univ. of farm di
Bogor, 2009) .................................................................................................. 7
1.4 Arsitektur Supervisori Kendali pada Broiler Closed House ............................ 17
DAFTAR TABEL
Halaman
1. 1 Suhu Ayam Broiler ........................................................................................... 8
1. 2 Pengaruh Temperatur Terhadap Berat Badan dan Konversi Pakan Ayam
Broiler ............................................................................................................... 9
1. 3 Karakteristik dan Rekomendasi Lingkungan Kandang Ayam .........................9
1. 4 Karakteristik Parameter Lingkungan Broiler Closed House .......................... 14