EVALUASI ERGONOMI BIOMEKANIKA TERHADAP KENYAMANAN KERJA PADA PERAJIN GERABAH KASONGAN YOGYAKARTA Sritomo Wignjosoebroto, Dyah Santhi Dewi dan Muhammad Yusuf Teknik Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Abstrak Peralatan kerja yang kurang memperhatikan kenyamanan akan sangat berpengaruh terhadap produktivitas kerja manusia. Untuk merancang peralatan kerja harus memperhatikan peranan fungsi dan komponen sistem kerja yang terlibat yaitu manusia, mesin/peralatan kerja dan lingkungannya. Proses pembuatan gerabah yang dilakukan perajin di Kasongan Yogyakarta dalam melakukan kerjanya tidak sesuai dengan prinsip-prinsip ergonomi. Dalam pengujian awal diperoleh hasil energi expenditure berada dalam kondisi menengah (ringan/moderat) sehingga perlu dilakukan analisis biomekanika untuk melihat seberapa besar gaya tekan pada tulang belakang khususnya L5/S1, selain itu dari Nordic Body Map diketahui ada banyak keluhan rasa sakit pada beberapa bagian anggota tubuh perajin. Setelah dilakukan perbaikan peralatan kerja serta hasil uji analisis diketahui bahwa kondisi kerja setelah perbaikan jauh lebih baik dan nyaman dari pada sebelumya, karena peralatan kerja telah sesuai data anthropometri perajin selain itu energi yang dikeluarkan juga relatif lebih kecil. Hasil yang diperoleh ini selain penurunan tingkat keluhan rasa sakit juga dapat meningkatkan produktivitas kerja. Kata kunci : Ergonomi, Energi Expenditure, Biomekanika
guci dilakukan dengan posisi yang
1. PENDAHULUAN Dusun
Kasongan
Yogyakarta
kurang nyaman, karena posisi kerja
merupakan sentra industri gerabah,
mereka adalah duduk dilantai dengan
membuat
serta
salah satu atau kedua kaki dilipat
asesoris lain terbuat dari tanah liat yang
dengan posisi salah satu kaki memutar
dibentuk dan dibakar pada suhu dan
perboard dalam posisi seperti ini sering
waktu
terjadi keluhan sakit pada bagian leher,
aneka
tertentu
ragam
kemudian
guci
dilakukan
finishing dengan cara diberi warna. Dari
punggung
observasi
seperti
awal
diperoleh
informasi
ini
dan
pinggang.
kalau
dibiarkan efektivitas
dapat
bahwa umumnya para perajin gerabah
menurunkan
dalam melakukan aktivitas pembuatan
efisiensi kerja, dalam jangka waktu
1
tingkat
Kondisi
dan
2
yang lama akan berakibat turunnya
pada
produktivitas
permanen, bahkan akibat yang lebih
kerjanya,
serta
dapat
berakibat kecacatan pada tubuh. Keluhan karena
rasa
saat
mengangkat
sakit
tubuh
beban
tulang
buruk terjadi
belakang
adalah
bisa
bersifat
menyebabkan
kelumpuhan.
manusia
maka
terjadilah
kerja fisik dimana seluruh otot tubuh
2. PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH
akan mengalami kontraksi. Otot-otot tubuh pada dasarnya berfungsi untuk
2.1.
Untuk
menegakkan tubuh manusia. Dan jika otot ini diberi beban kerja tambahan maka dampaknya akan segera terasa karena otot-otot tubuh akan meregang dan pembuluh darah menjadi mengecil (strain). Sehingga mengurangi aliran darah yang membawa oksigen dan gula keseluruh
tubuh,
terbuangnya
dan
menghambat
metabolisme
(sisa
pembakaran) dalam tubuh. Akibatnya akan merasa letih sehingga tulang belakang bagian bawah ototnya akan
Pada gerakan mengangkat atau menarik beban, bagian tubuh yang paling terpengaruh mengalami cedera adalah tulang belakang bagian bawah. Hal ini disebabkan karena adanya gaya tekan pada tulang belakang bagian khususnya
menghindari
terjadinya
kecelakaan akibat kerja, manusia harus diberikan alat kerja/mesin dan atau lingkungan kerja yang berada dalam batas
kemampuan,
kebolehan
dan
keterbatasannya (Wignjosoebroto,2000) Sehingga nantinya diharapkan akan terjadi
proses
nyaman,
kerja
aman,
yang
efektif,
dan
efisien
sehat
(ENASE). Disiplin
Human
Engineering
atau ergonomi banyak diaplikasikan dalam berbagai perancangan produk
terasa sakit.
bawah
Ergonomi
pada
lempeng
Lumbar nomor 5 (L5) dan Sacrum nomor 1 (L5/S1). Akibat dari cedera pada lempeng ini adalah rasa sakit
(man-made objects) ataupun operasi kerja sehari-harinya, merupakan suatu pengetahuan
yang
permasalahan dengan
utuh
interaksi
teknologi
dan
tentang manusia
produknya,
sehingga dimungkinkan adanya suatu rancangan (teknologi)
sistem yang
manusia-mesin optimal.
Disiplin
ergonomi khususnya berkaitan dengan pengukuran dimensi tubuh manusia
3
(anthropometri)
telah
menganalisa,
mengevaluasi dan membakukan jarak
punggung
20 cm.
melaksanakan
kegiatannya
saat
yang sederhana.
29 cm.
30 cm.
34 cm.
dengan mudah dan dengan gerakan
Meja perboard diameter 40 cm.
42,4 cm.
mur baut Dinamo mesin jahit
dapat dilihat bahwa kondisi perajin saat melakukan aktifitas pembuatan
gerabah dengan menggunakan meja
Besi ulir
48 cm.
Adjustable 38 - 44 cm.
Melalui pendekatan ergonomi
ini
pinggang
melakukan kerja.
jangkau yang memungkinkan manusia untuk
dan
Pedal mesin jahit
AC 220 Volt
perboard terlihat sangat tidak nyaman, sehingga
perlu
dibuat
rancangan
Gambar 1 Detail Desain Rancangan
peralatan kerja yang lebih sesuai dan nyaman digunakan. Pada rancangan
2.2
Nordic Body Map Adanya keluhan otot skeletal
peralatan yang baru perajin dalam melakukan aktifitasnya menggunakan
yang
kursi yang bisa disesuaikan (adjustable)
manusia lebih disebabkan oleh tidak
dan meja perboard yang telah dipasang
adanya kondisi keseimbangan struktur
dinamo mesin jahit sehingga untuk
rangka di dalam menerima beban, baik
memutar meja cukup dengan menekan
beban berat tubuh maupun beban
pedal dan perajin tidak perlu lagi
tambahan lainnya. Misalnya tubuh yang
memutar menggunakan tangan atau
tinggi rentan terhadap beban tekan dan
kaki lagi (lihat gambar 1). Nantinya dari
tekukan, oleh sebab itu mempunyai
hasil implementasi diharapkan secara
resiko
mayoritas
terjadinya keluhan otot skeletal.
perajin
menyatakan
terkait
yang
Melalui
kesenangannya atas kemudahan dan
dengan
lebih
ukuran
tinggi
pendekatan
tubuh
terhadap
Nordic
kenyamanan dalam melakukan kerja,
Body Map dapat diketahui bagian-
karena
mengeluarkan
bagian otot yang mengalami keluhan
tenaga untuk memutar meja perboard
dengan tingkat keluhan mulai dari rasa
namun cukup menekan pedal saja serta
tidak
tidak ada gangguan anggota tubuh
sangat sakit (Corlett, 1992). Dengan
berupa rasa nyeri terutama pada leher,
melihat dan menganalisis peta tubuh
tidak perlu
nyaman
(agak
sakit)
sampai
4
maka dapat diestimasi jenis dan tingkat
sudut
keluhan otot skeletal yang dirasakan
beban
oleh pekerja. Untuk menekan bias yang
seseorang harus sesuai atau seimbang
mungkin
baik
terjadi,
maka
sebaiknya
pandangn kerja
ergonomi,
yang
terhadap
setiap
diterima
kemampuan
fisik,
pengukuran dilakukan sebelum dan
kemampuan
sesudah melakukan aktivitas kerja (pre
keterbatasan manusia yang menerima
and post test).
beban tersebut. Menurut Suma’mur
Pada gambar 2 terlihat bahwa
(1984)
kognitif
oleh
bahwa
maupun
kemampuan
keluhan utama yaitu nyeri pada leher,
seseorang
punggung, pinggang dan pergelangan
lainnya dan sangat tergantung pada
kaki sebelum dan sesudah perbaikan
tingkat ketrampilan, kesegaran jasmani,
peralatan
keadaan gizi, jenis kelamin, usia dan
kerja
terjadi
banyak
penurunan.
ukuran
akan
berbeda
kerja
tubuh
dengan
pekerja
yang
seringkali
juga
bersangkutan. 50 45
Kerja
fisik
dikonotasikan sebagai kerja berat atau
40 35
kasar,
30 25 20
sebelum sesudah
15 10
sehingga
kerja
dirumuskan
sebagai
memerlukan
usaha
selama
periode
fisik
kegiatan fisik
kerja
dapat yang
manusia
berlangsung,
sedang energi pada dasarnya berasal
5 0 Leher
Punggung
Pinggang
dari makanan yang disantap. Setelah
Pergelangan kaki
melewati berbagai tahap metabolisme pada sistem pencernaan, zat-zat yang
Gambar 2 Keluhan rasa nyeri sebelum dan sesudah perlakuan
mengandung energi disimpan dalam bentuk lemak dan glikogen.
2.3
Konsumsi Energi
Dalam hal kerja fisik ini maka
Tubuh manusia dirancang untuk
konsumsi
energi
merupakan
faktor
dapat melakukan aktivitas pekerjaan
utama yang menjadi tolok ukur. Dalam
sehari-hari,
kedaan istirahat yaitu diam secara fisik
dengan
bekerja
berarti
tubuh akan menerima beban baik fisik
pada
maupun mental dari luar tubuhnya. Dari
membutuhkan
keadaan
duduk,
sekitar
1,5
tubuh kilokalori
5
setiap menitnya. Pada saat tubuh mulai terbebani dengan pekerjaan, energi yang
dikeluarkan
naik
mengikuti
kebutuhannya. Akibatnya pada saat-
Dengan : Y = Energi (kkal / menit) X = Kecepatan denyut jantung (denyut / menit)
saat yang sama kebutuhan O2 naik dengan
sendirinya
Setelah
menyebabkan
sistem pernafasan dan peredaran darah bekerja lebih keras. Gejalanya terlihat dalam bentuk pernafasan dan denyut
jantung
kecepatan
dikonversikan
energi
yang
dihasilkan/dikonsumsikan
kkal/menit, maka pengeluaran energi untuk kerja dapat dihitung dengan
Ke = Et – Ei
akan
dinyatakan dalam unit/satuan kilo kalori
Dengan :
atau
Ke = Konsumsi energi (kkal/menit)
Kcal
bilamana satuan
atau akan
“Kilojoules
(KJ)”
dinyatakan
Standard
dalam
Internasional
(SI);
Et = Pengeluaran energi setelah kerja (kkal/menit) Ei = Pengeluaran energi saat istirahat (kkal/menit)
dimana : 1 Kilocalorie (Kcal) = 4,2 kilojoules (KJ) Nilai
konsumsi
tersebut
dapat
digunakan apabila nilai konsumsi energi dalam
satuan
watt
(1
watt
=
1
Dalam fisiologi kerja konsumsii energi diukur secara tidak langsung melalui konsumsi oksigen. Hubungan dengan
merupakan
Selain mengukur dnyut jantung, besarnya energi selama melakukan aktifitas dapat diprediksi berdasarkan jumlah
oksigen
yang
dikonsumsi
seorang pekerja, dengan menggunakan
joule/detik).
energi
ke
menggunakan rumus :
jantung yang lebih cepat. Besarnya
denyut
besaran
kecepatan regresi
(Sutalaksana, 1985),
jantung kuadratis
spirometer
atau
menggunakan
respirometer
Max-Planck.
Secara
praktis diasumsikan hubungan antara energi
yang
dikeluarkan
dengan
konsumsi oksigen adalah, jumlah energi yang dikeluarkan (kkal/menit) = 5 x konsumsi oksigen (liter/menit).
Y = 1,80411 – 0,0229038 X + 4,71733.10 4 . X 2
Energi
yang
dikeluarkan
meningkat secara linier sesuai dengan
6
berat badan. Karena itu pengeluaran
(kinetik). Occupational Biomechanics
energi umumnya berdasarkan pada
didefinisikan
standar manusia dengan berat badan
mekanik
rata-rata 70 kg. (Pheasan, 1986).
interaksi fisik antara pekerja dengan
sebagai
terapan
bagian
yang
dari
mempelajari
mesin, material, dan peralatan dengan 2.4
Biomekanika
tujuan untuk meminimumkan keluhan
Biomekanika adalah suatu ilmu
pada
pengetahuan
yang
merupakan
sistem
kerangka
otot
agar
produktivitas kerja dapat meningkat
kombinasi dari ilmu fisika (khususnya
(Chaffin & Anderson, 1984).
mekanika) dan teknik, dengan berdasar
Pendekatan
Biomekanika
pada biologi dan juga pengetahuan
memandang
lingkungan kerja. Oleh Winter (1990),
sistem yang terdiri dari elemen-elemen
mendefinisikan bahwa biomekanika dari
yang saling berkaitan dan terhubung
gerakan manusia adalah ilmu yang
satu sama lain melalui sendi-sendi dan
menyelidiki,
jaringan otot yang ada. Prinsip-prinsip
menggambarkan
dan
menganalisis gerakan manusia. Biomekanika
umum
fisika adalah
bagian dari biomekanika yang berbicara mengenai hukum-hukum dasar yang mempengaruhi tubuh organik manusia baik
dalam
posisi
diam
biomekanika
umum
yang
hanya
menganalisa
bagian
tubuh
dalam
keadaan diam maupun bergerak pada garis lurus dengan kecepatan seragam (uniform). Biodinamik adalah bagian dari biodinamika umum yang berkaitan dengan gerakan-gerakan tubuh tanpa mempertimbangkan gaya yang terjadi (kinematik) dan gaya yang disebabkan gaya
yang
bekerja
dalam
tubuh
digunakan
sebagai
untuk
suatu
menyatakan
tegangan mekanik pada tubuh dan gaya
otot
yang
mengimbangi
diperlukan
untuk
tegangan-tegangan
tersebut. Dalam
maupun
bergerak. Biostatik adalah bagian dari
tubuh
melakukan
analisis
biomekanik, tubuh manusia dipandang sebagai suatu sistem yang terdiri dari link
(penghubung)
(sambungan).
Tiap
dan link
joint mewakili
segmen tubuh tertentu dan tiap joint menggambarkan
sendi
yang
ada.
Menurut Chaffin & Anderson (1984), tubuh manusia terdiri dari link, yaitu : 1. Link lengan bawah yang dibatasi joint telapak tangan dan siku
7
2. Link lengan atas yang dibatasi joint siku dan bahu
3. Gaya Otot yaitu gaya yang terjadi pada bagian sendi, baik akibat
3. Link punggung yang dibatasi joint bahu dan pinggul
gesekan sendi atau akibat gaya pada otot yang melekat pada sendi,
4. Link paha yang dibatasi joint pinggul dan lutut
dan
gaya
ini
menggambarkan
besarnya momen otot.
5. Link betis yang dibatasi joint lutut dan mata kaki
mendefinisikan
jenis
pekerjaan dan postur tubuh didalam
6. Link kaki yang dibatasi joint mata kaki dan telapak kaki Analisis
Dengan
melakukan pekerjaan tersebut, dapat dihitung besarnya gaya dan momen
2
yang terjadi pada setiap link dan sendi
(dua) yaitu secara statis berupa analisis
melalui analisa mekanik. Baik pada saat
besarnya gaya dan momen yang terjadi
tubuh dalam posisi diam (biostatic)
pada bagian-bagian tubuh tertentu, saat
maupun
tubuh dalam kondisi tanpa gerakan.
(biodynamic).
Sedangkan secara
biomekanika
analisis
dinamis
ada
biomekanika
adalah
analisis
pada
Hukum menyatakan
saat
bergerak
Kesetimbangan bahwa
Gaya
penjumlahan
besarnya gaya dan momen yang terjadi
aljabar dari semua gaya yang bekerja
pada bagian-bagian tubuh tertentu saat
pada suatu benda dalam keadaan
tubuh dalam kondisi bergerak.
kesetimbangan
Menurut Winter (1990), terhadap tiga jenis gaya bekerja di dalam tubuh manusia, yaitu :
melalui pusat massa dari segmen tubuh manusia dengan arah ke Besar
nol
mendapatkan
(
F
adalah =
0).
kesetimbangan
sama Untuk gaya
secara keseluruhan, maka gaya-gaya
1. Gaya Gravitasi yaitu gaya yang
bawah.
dengan
statis
gayanya
adalah
dibedakan sedikitnya dalam dua arah, yaitu vertikal dan horizontal. Sehingga diperoleh rumus kesetimbangan gaya sebagai berikut :
massa di kali percepatan gravitasi (F = m.g).
F = 0 ; untuk arah horizontal x
2. Gaya Reaksi yaitu gaya yang terjadi akibat beban pada segmen tubuh atau berat segmen tubuh itu sendiri.
F
y
= 0 ; untuk arah vertikal
8
Kemudian
Hukum
link selanjutnya. Oleh sebab itu link
menyatakan
terakhir (link kaki) akan menahan beban
bahwa penjumlahan aljabar momen-
yang berasal dari berat seluruh link
momen dari semua gaya yang bekerja
sebelumnya,
pada satu suatu benda dalam keadaan
maupun beban link itu sendiri. Dalam
kesetimbangan
menganalisis biomekanika khususnya
Kesetimbangan
dengan nol (
dari Momen
statis
adalah
sama
M = 0).
Prinsip-prinsip
pada dasar
yng
diaplikasikan pada mekanika di atas, dapat dilakukan analisis biomekanika pada berbagai segmen tubuh manusia dengan memandang tubuh sebagai sistem
multiple
link,
maka
hasil
perhitungan gaya dan momen pada suatu
link
akan
dipengaruhi
link
sebelumnya dan akan mempengaruhi
baik
perajin
beban
eksternal
gerabah
perlu
digambarkan secara diagram segmentsegment tubuh yang akan dianalisis yaitu
pada
bertujuan
bagian
yang
memudahkan
dalam
gaya-gaya
yang
menentukan berpengaruh
lengan
pada
sistem
anatomi
tubuh manusia dibagi beberapa organ sesuai dengan fungsinya (lihat Tabel 1) sebagai berikut :
Tabel 1 Data Model Antrophometri Segment Tubuh (digunakan dalam contoh kerja) Kepala dan leher Lengan bawah Lengan atas Tangan Kepala, leher dan kedua lengan Thorax dan perut Panggul Kaki dan betis Paha Kaki Kepala, leher, kedua lengan, thorax, perut, dan panggul tiga per delapan Satu kaki dan panggul lima perdelapan
Segment Panjang (Fraksi H*)
Segment Berat (Fraksi W*)
0.17 0.20 0.20 0.40 0.30 0.29 0.24 0.53 -
0.08 0.02 0.03 0.05 0.18 0.36 0.16 0.05 0.10 0.15 0.60
-
0.25
Dimana : *H = total tinggi badan, tegap dan berdiri (meter) *W= Total berat badan (Newton)
Sumber : Pheasant (1988), Body Space,Anthropometry, Ergonomics and Design
9
dimodifikasi sedemikian rupa, karena
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Perajin dalam melakukan kerja menggunakan
peralatan
tidak dijual secara bebas dipasaran.
baru
Perbandingan perajin
dan
aktivitas pembuatan guci dapat dilihat
agar
nantinya
diharapkan
dapat
menerima
memahami
untuk
bekerja
prototype perboard
pada tabel 2, terlihat data hasil analisis
secara
Nodic Body Map adanya perubahan berupa penurunan tingkat keluhan rasa
untuk
membuat
satu
peralatan
meja
putar
konsumsi energi menjadi lebih efisien.
dilengkapi
motor
Beban yang ditahan untuk analisis
fleksibel
biomekanik juga mengalami penurunan.
yang
penggerak
melakukan
serta
nyaman dan lebih ergonomis. Biaya
dalam
kerja
sebelumnya perlu dilakukan pelatihan sosialisasi
gerabah
kondisi
beserta
kursi
sakit
pada
bahan dan
produktifitas kerja para perajin gerabah.
1
2
3 4
pada
juga
Hal
No.
berakibat
tubuh,
sekitar Rp 350.000,- serta diperlukan komponen yang harus
ini
anggota
kenaikan
Tabel 2 Perbandingan Kondisi Kerja Sebelum dan Sesudah Menggunakan Peralatan Baru Sebelum Sesudah Atribut Perbaikan Perbaikan 29 orang 3 orang Nordic Body Map Leher Punggung 45 orang 2 orang Pinggang 46 orang 1 orang Pergelangan kaki 33 orang 2 orang Denyut Jantung Saat bekerja 115,54 100,76 (Beats/minute) Saat istirahat 68,42 70,58 (Beats/minute) Konsumsi energi 3,0098 1,7482 (Kkal/menit) Biomekanika Beban yang 1757,844 N 1407,199 N ditahan (Σy) Produktivitas Waktu standar 38,73 menit 26,80 menit Output standar
12 buah/hari
18 buah/hari
10
4. KESIMPULAN Setelah
dilakukan
perbaikan
peralatan kerja dapat dilihat dari Nordic Body Map
terjadi penurunan keluhan
rasa sakit dan dari analisis biomekanik didapat hasil sebelum perbaikan beban yang ditahan Fy = 1757,844 N dan sesudah perbaikan diperoleh
menggunakan
peralatan kerja yang diusulkan, terjadi penurunan
energi
Expenditure
dari
3,0098 Kkal/menit menjadi 1,74482 Kkal/menit,
serta
Sutalaksana, Iftikar, Pengukuran Kerja, Bandung.
(1985), TI ITB
Wignjosoebroto, S., (2000), Ergonomi, Studi Gerak, dan Waktu, Guna Widya, Jakarta.
beban
yang ditahan Fy = 1407,199 N. Dengan
Suma’mur, P.K. (1984), Higene Perusahaan dan Kesehatan Kerja, Cetakan 4, Penerbit PT. Gunung Agung, Jakarta.
peningkatan
produktivitas sebesar 44,5 %.
DAFTAR PUSTAKA Chaffin, D.B. and Andersson, G, (1984), Occupational Biomechanics, John Willey & Sons Corlett, E.N., (1992), Static Muscle Loading and the Evaluation of Posture. Edited by Wilson. J.R. & Corlett, E.N. 1992. Evaluation of Human Work a Practical Ergonomics Methodology, Tailor & Francis. London. Pheasant, Stephen, (1986), Body Space, Anthropometry, Ergonomics and Design, Taylor and Francis, London-New YorkPhiladelphia.
Winter, D. A., (1990), Biomechanics and Motor Control of Human Movement 2ed., John Willey & Sons
11
Lampiran :
Gambar sebelum perbaikan
Gambar sesudah perbaikan
Gambar Peralatan Kerja Sebelum dan Sesudah Perbaikan
