ANALISIS PENGUKURAN BEBAN KERJA FISIK DENGAN METODE FISIOLOGI

Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011

ANALISIS PENGUKURAN BEBAN KERJA FISIK DENGAN METODE FISIOLOGI A. TUJUAN a. Tujuan Umum 1. Memahami bahwa perbedaan beban kerja / cara kerja dapat berpengaruh terhadap aspek fisiologi manusia. 2. Mampu melakukan pengukuran kerja dengan menggunakan metode fisiologi. 3. Menentukan besar beban kerja, berdasarkan kriteria fisiologi. 4. Merancang sistem kerja dengan memanfaatkan hasil pengukuran kerja dengan metode fisiologi. b. Tujuan Khusus 1.

Mampu menggunakan pulsa meter sebagai alat ukur kerja dengan metode fisiologi.

2.

Mampu membuat grafik yang menghubungkan antara intensitas beban kerja (lari pada kecepatan tertentu untuk menempuh jarak tertentu) dengan heart rate.

3.

Mampu membuat persamaan antara heart rate dengan laju kecepatan dan jarak.

4.

Mampu menghitung besar energy expenditure pada suatu pekerjaan tertentu berdasarkan intensitas hearth rate.

5.

Mampu menghitung dengan %CVL dan linear regresi.

B. LANDASAN TEORI Secara garis besar terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi hasil kerja manusia, dan dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu : 1) Faktor-faktor terdiri dari : sikap, sistem, nilai, karakteristik, fisik, motivasi, usia, jenis kelamin, pendidikan, pengalaman dll. 2) Faktor-faktor situasional : lingkungan fisik, mesin dan peralatan, metode kerja dll. Kerja manusia bersifat mental dan fisik yang masing-masing mempunyai intensitas yang berbeda-beda. Tingkat Intensitas yang terlalu tinggi Laboratorium Analisis Perancangan Kerja & Ergonomi ~ Universitas Islam Indonesia

Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 memungkinkan pemakaian energi yang berlebihan, sebaliknya Intensitas yang terlalu rendah memungkinkan rasa bosan dan jenuh. Karena itu perlu diupayakan tingkat Intensitas yang optimum yang ada diantara kedua batas yang ekstrim tadi dan tentunya untuk tiap individu berbeda. Pekerjaan seperti operator yang bertugas memantau panel kontrol termasuk pekerjaan yang mempunyai kadar intensitas fisik rendah namun intensitas mental yang tinggi, sebaliknya pekerjaan material handling secara manual intensitas fisiknya tinggi namun intensitas mentalnya rendah. Tingkat Intensitas kerja optimum, umumnya apabila tidak ada tekanan dan ketegangan. Tekanan disini berkenaan dengan beberapa aspek dari aktivitas manusia dari lingkungannya yang terjadi akibat adanya reaksi individu tersebut tidak mendapatkan keinginan yang sesuai. Sedangkan ketegangan merupakan konsekuensi logis yang harus diterima oleh individu yang bersangkutan sebagai akibat dari takanan. 1. Kerja Fisik dan Mental Kerja fisik adalah kerja yang memerlukan energi fisik otot manusia sebagai sumber tenaganya (power). Kerja fisik disebut juga „manual operation‟ dimana performans kerja sepenuhnya akan tergantung pada manusia yang berfungsi sebagai sumber tenaga (power) ataupun pengendali kerja. Kerja fisik juga dapat dikonotasikan dengan kerja berat atau kerja kasar karena kegiatan tersebut memerlukan usaha fisik manusia yang kuat selama periode kerja berlangsung.Dalam kerja fisik konsumsi energi merupakan factor utama yang dijadikan tolak ukur penentu berat / ringannya suatu pekerjaan. Secara garis besar, kegiatan-kegiatan manusia dapat digolongkan menjadi kerja fisik dan kerja mental. Pemisahan ini tidak dapat dilakukan secara sempurna, karena terdapatnya hubungan yang erat antar satu dengan lainnya. Kerja fisik akan mengakibatkan perubahan fungsi pada alat-alat tubuh, yang dapat dideteksi melalui : 1. Konsumsi oksigen 2. Denyut jantung 3. Peredaran udara dalam paru-paru Laboratorium Analisis Perancangan Kerja & Ergonomi ~ Universitas Islam Indonesia

Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 4. Temperatur tubuh 5. Konsentrasi asam laktat dalam darah 6. Komposisi kimia dalam darah dan air seni 7. Tingkat penguapan 8. Faktor lainnya Kerja fisik akan mengeluarkan energi yang berhubungan erat dengan konsumsi energi. Konsumsi energi pada waktu kerja biasanya ditentukan dengan cara tidak langsung, yaitu dengan pengukuran : 1. Kecepatan denyut jantung 2. Konsumsi Oksigen Sedangkan kerja mental merupakan kerja yang melibatkan proses berpikir dari otak kita. Pekerjaan ini akan mengakibatkan kelelahan mental bila kerja tersebut dalam kondisi yang lama, bukan diakibatkan oleh aktivitas fisik secara langsung melainkan akibat kerja otak kita. Kecepatan denyut jantung memiliki hubungan yang sangat erat dengan aktivitas faali lainnya. 1. Tekanan Darah 2. Aliran Darah 3. Komposisi Kimia dalamr Darah 4. Temperatur Tubuh 5. Tingkat Penguapan 6. Jumlah udara yang dikeluarkan oleh paru-paru

Kecepatan Denyut Jantung

Hubungan

Gambar 1.1 Hubungan kecepatan denyut jantung dengan aktivitas faali 2. Pengukuran Kerja Dengan Metode Fisiologi Dalam suatu kerja fisik, manusia akan menghasilkan perubahan dalam konsumsi Oksigen, Heart Rate, Temperatur tubuh dan perubahan senyawa kimia dalam tubuh. Kerja fisik ini dikelompokkan oleh Davis dan Miller : 1.

Kerja total seluruh tubuh, yang menngunakan sebagian besar otot biasanya melibatkan dua per tiga atau tiga seperempat otot tubuh.

Laboratorium Analisis Perancangan Kerja & Ergonomi ~ Universitas Islam Indonesia

Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 2.

Kerja otot yang membutuhkan energi Expenditure karena otot yang digunakan lebih sedikit.

3.

Kerja otot statis, otot digunakan untuk menghasilkan gaya tetapi tanpa kerja mekanik membutuhkan kontraksi sebagian otot

Metode Pengukuran kerja fisik dilakukan dengan menggunakan standar : 1.

Konsep Horse-Power oleh Taylor, tetapi tidak memuaskan.

2.

Tingkat konsumsi energi untuk mengukur pengeluaran energi.

3.

Perubahan tingkat kerja jantung dan konsumsi Oksigen.

Studi Pengukuran fisiologis ditujukan untuk mengatasi : 1.

Pengetahuan baru tentang performans manusia

2.

Lebih memantau perilaku / sifat para atlit juara.

3.

Membantu kendala fisik seseorang Tiffin mengemukakan kriteria yang dapat digunakan untuk mengetahui

pengaruh pekerjaan terhadap manusia dalam suatu sistem kerja, yaitu : Kriteria Faali, kriteria kejiwaan dan kriteria hasil kerja. Kriteria Faali meliputi: Kecepatan denyut jantung, konsumsi Oksigen, Tekanan darah, Tingkat penguapan, Temperatur tubuh, komposisi kimiawi dalam darah dan air seni. Kriteria ini digunakan untuk mengetahui perubahan fungsi alat-alat tubuh. Kriteria Kejiwaan meliputi: pengujian tingkat kejiwaan pekerja, seperti tingkat kejenuhan, emosi, motivasi, sikap dan lain-lain. Kriteria kejiwaan digunakan untuk mengetahui perubahan kejiwaan yang timbul selama bekerja. Kriteria Hasil Kerja meliputi: hasil kerja yang diperoleh dari pekerja. Kriteria ini digunakan untuk mengetahui pengaruh seluruh kondisi kerja dengan melihat hasil kerja yang diperoleh dari pekerja tersebut. 3. Penilaian Beban Kerja Berdasarkan Denyut Nadi Kerja Pengukuran denyut nadi selama bekerja merupakan suatu metode untuk menilai cardiovasculair strain. Salah satu peralatan yang dapat digunakan untuk menghitung denyut nadi adalah telemetri dengan menggunakan rangsangan ElectroCardio Graph (ECG). Apabila peralatan tersebut tidak Laboratorium Analisis Perancangan Kerja & Ergonomi ~ Universitas Islam Indonesia

Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 tersedia, maka dapat dicatat secara manual memakai stopwatch dengan metode 10 denyut (Kilbon, 1992). Dengan metode tersebut dapat dihitung denyut nadi kerja sebagai berikut:

Denyut Nadi (Denyut/Menit) =

10 Denyut x60 WaktuPenghitungan

Kepekaan denyut nadi terhadapa perubahan pembebanan yang diterima tubuh cukup tinggi. Denyut nadi akan segera berubah seirama dengan perubahan pembebanan, baik yang berasal dari pembebanan mekanik, fisik maupun kimiawi (Kurniawan, 1995). Grandjean (1993) juga menjelaskan bahwa konsumsi energi sendiri tidak cukup unutk mengestimasi beban kerja fisik. Beban kerja fisik tidak hanya ditentukan oleh jumlah kJ yang dikonsumsi, tetapi juga ditentukan oleh jumlah otot yang terlibat dan beban statis yang diterima serta tekanan panas dari lingkungan kerjanya yang dapat meningkatkan denyut nadi. Berdasarkan hal tersebut maka denyut nadi lebih mudah dan dapat untuk menghitung indek beban kerja. Astrand & Rodahl (1997); Rodahl (1989) menyatakan bahwa denyut nadi mempunyai hubungan linier yang tinggi dengan asupan oksigen pada waktu kerja. Dan salah satu cara yang sederhana untuk menghitung denyut nadi adalah dengan merasakan denyutan pada arteri radialis di pergelangan tangan. Denyut nadi untuk mengestimasi indek beban kerja fisik terdiri dari beberapa jenis yang didefinisikan oleh Grandjean (1993) : 1.

Denyut nadi istirahat adalah rerata denyut nadi sebelum pekerjaan dimulai.

2.

Denyut nadi kerja adalah rerata denyut nadi selama bekerja.

3.

Nadi kerja adalah selisih antara denyut nadi istirahat dan denyut nadi kerja. Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang sangat penting dalam

peningkatan cardiac output dari istirahat sampai kerja maksimum. Manuaba & Vanwonterghem (1996) menentukan klasifikasi beban kerja berdasarkan peningkatan denyut nadi kerja yang dibandingkan dengan denyut nadi maksimum karena beban kardiovaskular (cardiovascular load = % CVL ) yang dihitung dengan rumus sebagai berikut : Laboratorium Analisis Perancangan Kerja & Ergonomi ~ Universitas Islam Indonesia


Denyut nadi maksimum = 220 – umur (Astrand and Rodahl, 1977) Dari hasil perhitungan % CVL tersebut kemudian dibandingkan dengan klasifikasi sebagai berikut - X ≤30 %

= tidak terjadi kelelahan

- 30 < X ≤ 60 % = diperlukan perbaikan - 60 < X ≤ 80 % = kerja dalam waktu singkat - 80 < X ≤ 100 % = diperlukan tindakan segera - X > 100 %

= tidak diperbolehkan beraktivitas

4. Menentukan Waktu Standar Dengan Metode Fisiologi Waktu standar biasanya ditentukan dengan time study, data standar atau penentuan awal data waktu yang umum, sehingga operator kualitas rata-rata, terlatih dan berpengalaman dapat berproduksi pada level sekitar 125% saat intensif diberikan. Diharapkan sesuai atau lebih cepat dari standar. Ternyata sebagian Operator dapat bekerja dalam performans 100% dengan jauh lebih mudah daripada pekerja lainnya. Sebagai hasilnya mungkin beberapa orang yang memiliki performansi 150% hingga 160% menggunakan energi Ekspenditure sama dengan orang yang performansnya 110% sampai 115%. Waktu standar ditentukan untuk tugas, pekerjaan yang spesifik dan jelas definisinya. Pengukuran Fisiologis dapat digunakan untuk membandingkan cost energi pada suatu pekerjaan yang memenuhi waktu standar dengan pekerjaan serupa yang tidak standar, tetapi perundingan harus dibuat untuk orang yang sama. Dr.Lucien Broucha telah membuat tabel klasifikasi beban kerja dalam reaksi Fisiologi, untuk menentukan berat ringannya pekerjaan.


Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 Tabel 1.1 Tabel Klasifikasi Beban Kerja Oxygen consumtion

Energi Expenditure

Heart Rate during Work

(liter/min)

(cal/min)

(Beats/min)

Light

0.5 – 1.0

2.5 – 5.0

60 – 100

Moderate

1.0 – 1.5

5.0 – 7.5

100 – 125

Heavy

1.5 – 2.0

7.5 – 10.0

125 – 150

Very Heavy

2.0 – 2.5

10.0 – 12.5

150 – 175

Work Load

4.1 INTERPOLASI Contoh: Jika diketahui seseorang yang mempunyai detak jantung 60 detak/menit sama dengan membutuhkan energy expenditure 2,5 calories per minute. Maka, berapakah energy expenditure yang dibutuhkan oleh orang yang mempunyai detak jantung 77 detak/menit ? Analisislah dengan menggunakan interpolasi!

42.5 = -100 + 40x 142.5 = 40x X = 3.56 Jadi, energy expenditure yang diperlukan adalah 3.56 calories per minute

4.2 REGRESI LINIER Regresi linier didasarkan pada hubungan fungsional ataupun kausal satu variabel independen dengan satu variabel dependen. Persamaan umum dari regresi linier adalah:



dimana: Y = variabel dependen yang diprediksikan a = konstanta b = koefisien regresi X terhadap Y X = variabel independen yang mempunyai nilai tertentu Analisis Regresi Linier digunakan untuk mengetahui nilai nadi kerja (Y) bila diketahui jarak yang ditempuh (X). Cara perhitungannya dilakukan pada saat operator menempuh jarak 0,5 km, 1 km, dan 1,5 km (operatornya sama). Tabel 1.2 penyelesaian persamaan regresi No

X

Y

(jarak)

(nadi

XY

X2

∑

∑

XY=

X2=

kerja) 1

0.5

2

1

3

1.5

∑n

∑ X=

∑ Y=

=3





n

n

i 1

i 1

 Yi    Xi n

n n  n n  XiYi    Xi  Yi  i 1  i 1 i 1

n  n Xi   Xi  i 1  i 1  n

2

2



4.3 Tingkat Energi Terdapat tiga tingkat kerja fisiologis yang umum : Istirahat, Limit kerja Aerobik dan kerja Anaerobik. Pada tahap istirahat pengeluaran energi diperlukan untuk mempertahankan kehidupan tubuh yang disebut tingkat Metabolisme Basa. Hal tersebut mengukur perbandingan Oksigen yang masuk dalam paru-paru dengan Karbondioksida yang keluar. Berat tubuh dan luas permukaan merupakan faktor penentu yang dinyatakan dalam kalori / area permukaan / jam. Rata-rata manusia mempunyai berat 65 kg dan mempunyai luas permukaan 1,77 meter persegi memerlukan energi sebesar 1 kilokalori permenit. Kerja disebut Aerobik bila suplay oksigen pada otot sempurna, sistem akan kekurangan oksigen dan kerja menjadi Anaerobik. Hal ini dipengaruhi oleh aktivitas fisiologi yang dapat ditingkatkan melalui latihan.

Tabel 1.3 Tabel Klasifikasi Beban Kerja Tingkat

Energy Expenditure

Pekerjaan

Detak

Konsumsi

Jantung

Oksigen Liter / Menit

Kkal /

Kkal / 8

Detak /

menit

jam

menit

> 12,5

> 6000

> 175

> 2,5

10,0 –

4800 -

150 – 175

2,0 – 2,5

Heavy

12,5

6000

Heavy

7,5 –

3600 -

125 – 150

1,5 – 2,0

10,0

4800

5,0 – 7,5

2400 -

100 – 125

1,0 – 1,5

60 – 100

0,5 – 1,0

< 60

< 0,5

Undully Heavy Very

Moderate

3600 Light

2,5 – 5,0

1200 2400

Very Light

< 2,5

< 1200


Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 Ada beberapa definisi Muller (1962) sebagai berikut : a. Denyut jantung selama istirahat (resting pulse) adalah rata-rata denyut jantung sebelum suatu pekerjaan dimulai

75 b. Denyut jantung selama bekerja (working pulse) adalah rata-rata denyut jantung selama seseorang bekerja c. Denyut jantung untuk kerja (work pulse) adalah selisih antara denyut jantung selama bekerja dan selama istirahat d. Denyut jantung selama istirahat total (total recovery cost or recovery cost) adalah jumlah aljabar denyut jantung saat suatu pekerjaan selesai dikerjakan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya e. Denyut total (total work pulse or cardiac cost) adalah jumlah denyut jantung dari mulainya suatu pekerjaan sampai denyut berada pada kondisi istirahatnya (resting level) Denyut jantung pada berbagai macam kondisi kerja dapat dilihat dengan grafik antara hubungan denyut jantung dengan waktu sebagai berikut :

Gambar 1.2 Laju Detak Jantung Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa seseorang dalam “keadaan normal” a. Waktu sebelum kerja (rest) kecepatan denyut jantung dalam keadaan konstan / stabil walaupun ada perubahan kecepatan denyutnya tetapi tidak terlalu jauh perbedaannya. b. Waktu selama bekerja (work) kecepatan denyut jantung dalam keadaan cenderung naik.Semakin lama waktu kerja yang dilakukan maka makin banyak energi yang keluar sehingga kecepatan denyut jantung bertambah cepat naik. Laboratorium Analisis Perancangan Kerja & Ergonomi ~ Universitas Islam Indonesia

Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 c. Waktu setelah bekerja / waktu pemulihan / recovery kecepatan denyut jantung dalam keadaan cenderung turun. Kondisi kerja yang lama maka perlu dibutuhkan waktu istirahat yang digunakan untuk memulihkan energi kita terkumpul kembali setelah mencapai titik puncak kelelahan. 5. Fatigue / Kelelahan Fatigue adalah kelelahan yang terjadi pada syaraf dan otot-otot manusia sehingga tidak berfungsi lagi sebagaimana mestinya. Makin berat beban yang dikerjakan dan semakin tidak teraturnya pergerakan, maka timbulnya fatigue akan semakin cepat. Jika seseorang bekerja pada tingkat energi diatas 5,2 kcal per menit , maka pada saat itu timbul rasa lelah. Menurut Murrel (1965) kita masih mempunyai cadangan sebesar 25 kcal sebelum munculnya asam laktat sebagai tanda saat dimulainya waktu istirahat. Cadangan energi akan hilang jika kita bekerja lebih dari 5,0 kcal per menit. Selama periode istirahat, cadangan energi tersebut dibentuk kembali. Timbulnya Fatigue ini perlu dipelajari untuk menentukan kekuatan otot manusia, sehingga kerja yang akan dilakukan atau dibebankan dapat disesuaikan dengan kemempuan otot tersebut. Ralph M Barnes (1980) menggolongkan kelelahan ke dalam 3 golongan tergantung dari mana hal ini dilihat yaitu: 1) Merasa lelah, 2) Kelelahan karena perubahan fisiologi dalam tubuh, dan 3) Menurunkan kemampuan kerja. Ketiga tersebut pada dasarnya berkesimpulan sama yaitu bahwa kelelahan terjadi jika kemampuan otot telah berkurang dan lebih lanjut lagi mengalami puncaknya bila otot tersebut sudah tidak mampu lagi bergerak (kelelahan sempurna).

5.1

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fatigue : Pada hakekatnya kekuatan dan daya tahan tubuh ini tidak hanya dipengaruhi oleh otot saja tetapi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor subyektif antara lain : 1.

Besarnya tenaga yang diperlukan

2.

Kecepatan

3.

Cara dan sikap melakukan aktivitas



5.2

4.

Jenis Olah Raga

5.

Jenis Kelamin

6.

Umu

Cara mengukur fatigue : a) Mengukur kecepatan denyut jantung dan pernafasan. b) Mengukur tekanan darah, peredaran udara dalam paru-paru, jumlah oksigen yang dipakai, jumlah CO2 yang dihasilkan, Temperatur badan, Komposisi kimia dalam urine dan darah. c) Menggunakan alat penguji kelelahan Riken Fatigue Indikator dengan ketentuan pengukuran elektroda logam melalui tes variasi perubahan air liur (saliva) karena lelah.

C. CONTOH SOAL Laki-laki dengan umur 20 tahun mempunyai denyut istirahat sebesar 78 pulse/menit dan denyut kerja sebesar 85 pulse/menit. Berapa besar %CVL dari pekerjaan tersebut dan berikan rekomendasi! Jawab: % CVL =

Denyut nadi maksimum = 220 – umur = 220 – 20 = 200

% CVL = Berdasarkan hasil % CVL diatas, disimpulkan bahwa pekerjaan tersebut tidak menimbulkan kelelahan. D. PROSEDUR PELAKSANAAN PRAKTIKUM 1. Bagi tugas dalam kelompok menjadi : - 1 orang bertugas sebagai operator - 1 orang bertugas sebagai pengamat dan pencatat data


Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 2. Ukur denyut nadi operator sebelum mengayuh sepeda statis, kemudian catat, setelah itu baru operator baru mulai mengayuh sepeda statis. 3. Catat denyut nadi operator yang sering muncul selama menempuh suatu jarak (500 meter, 1 km, dan 1,5 km) untuk menghitung denyut nadi kerja. 4. Setelah mencapai jarak tempuh, operator istirahat dan ukur denyut nadinya.


79

Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 1.5 Flow Chart Mulai

Identifikasi Pekerjaan

Pengumpulan Data

Ukur denyut nadi sebelum bekerja

Jarak tempuh 500 m

Jarak tempuh 1 km

Jarak tempuh 1,5 km

Ukur denyut nadi setelah bekerja

Pemrosesan Data

Interpolasi

Menghitung %CVL

Menghitung Regresi Linear

Analisis Data

Kesimpulan dan Saran

Selesai


Modul Biomekanika Praktikum Genap 2010/2011 BAB II PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 2.1

Pengumpulan Data Tabel data operator serta bank data fisiologi

2.2

Pengolahan Data

2.2.1 Analisis regresi linier Pengolahan data hubungan antara jarak yang ditempuh dengan denyut nadi sehingga menghasilkan suatu rumus yang dihitung dengan metode regresi linier. 2.2.2 Analisis Beban Kerja Perhitungan Cardiovasculair Load dengan menggunakan rumus Manuaba & Vanwonterghem (1996). 2.3

Analisa Data

2.3.1 Rumus Persamaan Regresi Linier (Terapkan persamaan regresi linier untuk operator saat menempuh jarak 500 m, 1 km, dan 1,5 km). 2.3.2

Cardiovasculair Load Besarnya perhitungan prosentase cardiovascular load. Klasifikasi % CVL sebagai rekomendasi untuk perbaikan sistem kerja (Hitung % CVL untuk operator saat menempuh jarak 500 m, 1 km, dan 1,5 km).

BAB III KESIMPULAN DAN SARAN 3.1

Kesimpulan (jawaban dari 1.4)

3.2

Saran (Administrative atau engineering control)

LEMBAR REVISI (lembar asli ikut dijilid pada saat pengumpulan Laporan Sementara Praktikum)


80

ANALISIS PENGUKURAN BEBAN KERJA FISIK DENGAN METODE FISIOLOGI

Recommend Documents