Penilaian Biomekanika Operator - PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

5.6 Penilaian Biomekanika Operator

5.6.1 Penentuan Nilai Recommended Weight Limit (RWL) dan Lifting Index (LI)

Setelah dilakukan pengukuran terhadap variabel-variabel pekerjaan, akan dihitung nilai RWL dari operator. Untuk mendapatkan RWL, maka terlebih dahulu ditentukan pengukuran faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pengangkatan beban dengan acuan ketetapan NIOSH. Faktor-faktor yang akan diukur untuk menentukan beban yang direkomendasikan untuk diangkat seorang pekerja dalam kondisi tertentu menurut NIOSH adalah konstanta pembebanan, faktor pengali horizontal, faktor pengali vertikal, faktor pengali perpindahan, faktor pengali asimetrik, faktor pengali frekuensi, dan faktor pengali kopling (handle). Sebagai contoh elemen kegiatan pengangkatan produk dari lantai ke punggung operator dapat dilihat pada Gambar 5.12

Gambar 5.12 Aktivitas Pengangkatan Produk

Berikut ini merupakan cara perhitungan RWL untuk aktivitas pengangkatan produk dari lantai ke punggung operator :

1. Nilai LC atau konstanta pembebanan, dimana LC = 23 Kg.

2. Faktor pengali horizontal (HM). Dalam penghitungan, digunakan nilai Horizontal Location (H) yang merupakan jarak horizontal dari titik tengah antara dua tumit ke jarak beban yang terdekat. Nilai Horizontal Location (H) terbagi dua situasi, yaitu H pada situasi origin merupakan jarak horizontal dari titik pusat antara dua tumit ke beban sebelum operator mengangkat beban.

Sedangkan H pada situasi destination merupakan jarak horizontal dari titik pusat antara dua tumit ke beban setelah operator mengangkat beban. Gambar posisi H dapat dilihat pada Gambar 5.12

Berikut ini adalah perhitungan nilai HM dengan H saat situasi origin dan destination:

a. Nilai H pada saat origin adalah 17 cm, maka:

HM = 25/H

= 25/17

= 1,47

b. Nilai H pada saat destination adalah 38,5 cm, maka:

HM = 25/H = 25/38,5 = 0,65

3. Faktor pengali vertikal (VM). Dalam penghitungan, digunakan nilai Vertical Location (V) yang merupakan jarak vertikal posisi genggaman tangan yang memegang beban (diukur dari titik pangkal jari tengah) terhadap lantai. Nilai Vertical Location (V) terbagi dalam dua situasi, yaitu V pada situasi origin yang merupakan jarak vertikal posisi genggaman tangan dari operator pada saat menggenggam beban terhadap lantai sebelum operator memindahkan beban. Sedangkan V pada situasi destination merupakan jarak vertikal posisi genggaman

tangan dari operator pada saat menggenggam beban terhadap lantai setelah operator memindahkan beban.

Berikut ini adalah perhitungan nilai VM dengan V pada situasi origin dan destination:

a. Nilai V pada saat origin adalah 15,5 cm, maka:

VM = 1 – 0,00326 │V-75│

= 1 – 0,00326 │15,5-75│

= 1 – 0,00326 │-59,5│

= 0,82

b. Nilai V pada saat destination adalah 135,7 cm, maka:

VM = 1 – 0,00326 │V-75│

= 1 – 0,00326 │135,7-75│

= 1 – 0,00326 │60,7│

= 0,80

4. Nilai faktor perpindahan (DM). Dalam penghitungan, digunakan nilai Vertical Travel Distance (D) yang merupakan jarak perpindahan beban secara vertikal antara tempat asal ke tempat tujuan.

Berikut ini adalah perhitungan nilai faktor pengali perpindahan (DM):

Nilai D adalah 128,2 cm, maka:

DM = 0,825 + 4,5/D = 0,825 + 4,5/128,2 = 0,86

5. Nilai faktor pengali asimetrik (AM). Dalam penghitungan, digunakan nilai A (sudut asimetrik) yang merupakan sudut yang dibentuk antara garis asimetrik dan pertengahan garis sagital. Pada saat situasi origin, nilai A adalah 0°, Sedangkan pada saat situsi destination, nilai A dapat dihitung besar sudutnya.

Berikut ini adalah perhitungan nilai faktor pengali perpindahan (AM):

a. Nilai A pada saat origin adalah 0̊, maka:

AM = 1 – 0,0032 A = 1 – 0,0032 (0̊)

= 1

b. Nilai A pada saat destination adalah 27,3⁰, maka:

AM = 1 – 0,0032 A = 1 – 0,0032 (27,3⁰)

= 0,91

6. Nilai faktor pengali frekuensi (FM). Untuk menentukan nilai faktor pengali frekuensi dapat dilihat melalui tabel faktor pengali frekuensi.

Nilai FM terbagi atas dua, yaitu:

a. Nilai FM pada saat origin dengan frekuensi pengangkatan/menit adalah 2, durasi waktu 2-8 jam, dan Vertical Location = 15,5 cm (V <

75), maka nilai FM adalah sebesar 0,65.

b. Nilai FM pada saat destination dengan frekuensi pengangkatan/menit adalah 2, durasi waktu 2-8 jam, dan jarak vertikal = 135,7 cm (V > 75) maka nilai FM adalah sebesar 0,65.

7. Nilai faktor pengali coupling (CM). Faktor pengali coupling adalah poor, maka:

a. Nilai CM pada saat origin dengan V<75 adalah 0,9 b. Nilai CM pada saat destination dengan V>75 adalah 0,9

Setelah semua faktor pengali diketahui maka RWL dapat ditentukan, dengan cara sebagai berikut:

a. Nilai RWL pada saat origin adalah sebagai berikut:

RWL = LC × HM × VM × DM × AM × FM × CM RWL = 23 x 1,47 x 0,82 x 0,86 x 1 x 0,65 x 0,90 RWL = 13,95 kg

b. Nilai RWL pada saat destination adalah sebagai berikut:

RWL = LC × HM × VM × DM × AM × FM × CM RWL = 23 x 0,65 x 0,82 x 0,86 x 0,91 x 0,65 x 0,90 RWL = 5,61 kg

Setelah nilai RWL didapatkan, maka perhitungan nilai Lifting Index (LI) dapat dicari dengan rumus sebagai berikut:

Keterangan:

L = Berat beban yang diangkat operator LI = Lifting Index

RWL = Recommended Weight Limit

Adapun perhitungan nilai Lifting Index (LI) ini dilakukan untuk mengetahui apakah aktivitas pengangkatan memberikan risiko cedera bagi operator. Aktivitas pengangkatan akan memberikan resiko cedera jika nilai Lifting Index (LI) > 1. Berikut adalah perhitungan Lifting Index (LI) pada aktivitas pengangkatan produk dari lantai ke punggung operator:

1. Nilai LI pada saat origin, dimana:

L = 50 kg RWL = 13,95 kg Maka:

LI = L/RWL = 50/13,95 = 3,58

RWL

LI  L (5.2)

2. Nilai LI pada saat destination, dimana:

Perhitungan Nilai RWL dan LI direkapitulasi pada Tabel 5.14 dan 5.15.

Tabel 5.14 Hasil Rekapitulasi Perhitungan Nilai RWL dan LI untuk Situasi Origin pada Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator

Operator Variabel

Tabel 5.15 Hasil Rekapitulasi Perhitungan Nilai RWL dan LI untuk Situasi Destination pada Aktivitas Pengangkatan Produk dari

Lantai ke Punggung Operator

Operator Variabel RWL

(Kg) LI

5.6.2 Penentuan Nilai Maximum Permissible Limit (MPL)

Perhitungan Maximum Permissible Limit (MPL) terdiri atas dua jenis perhitungan, yaitu posisi operator sebelum mengangkat beban (origin) dan posisi operator setelah mengangkat beban (destination).

Setiap posisi pengangkatan tersebut memerlukan beberapa segmen tubuh yang mendukung dalam melakukan aktivitas pengangkatan beban. Adapun segmen tubuh tersebut adalah segmen telapak tangan, lengan bawah, lengan atas, dan punggung. Disini gaya segmen kaki diabaikan.

Di bawah ini akan diperhitungkan gaya tiap segmen tubuh operator baik sebelum melakukan pengangkatan (origin) maupun setelah melakukan pengangkatan (destination) untuk aktivitas pengangkatan produk dari lantai ke punggung operator.

Adapun perhitungan MPL yang dilakukan adalah sebelum operator mengangkat beban (origin) dan sesudah operator mengangkat beban tersebut (destination). Beban yang diangkat sebesar 50 kg. Perhitungan kedua kondisi di atas akan diuraikan lebih terperinci, yaitu:

a. Sebelum melakukan pengangkatan (origin)

Adapun perhitungan masing-masing segmen tubuh dilakukan hanya pada satu operator, yaitu pada operator (1). Hal ini dilakukan karena semua operator melakukan jenis pekerjaan, beban, dan waktu kerja yang sama. Gambar setiap segmen tubuh untuk menghitung MPL pada situasi origin dapat dilihat pada Gambar 5.13 s.d 5.20.

1. Telapak tangan

Gambar 5.13 Sudut yang Terbentuk di Telapak Tangan

Gambar 5.14 Free Body Diagram Segmen Tubuh Telapak Tangan Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Origin

W ₁

Fy_W

M_W

SL₁

₁

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0

WH = 0,6% x Wbadan = 0,6% x 62 N = 0,372 N

Wo = 50 N Fy_w = W_o/2 + W_H

= 50 N /2 + 0, 372 N = 25,372 N

Mw = (Wo + WH) x ½ x PKT x cos 1

= (50 N + 0,372 N) x ½ x 11,7 cm x cos 40,1^o = 225,404 Ncm

Keterangan:

W_H = Berat Telapak Tangan (N) Wbadan = Berat Badan (BB) (N) Wo = Berat Beban (N) M_W = Momen Berat (Ncm)

1 = Jarak Titik Massa Kepalan Tangan dari Bagian Atas (cm) SL1 = Panjang Kepalan Tangan (PKT) (cm)

₁ = Sudut Telapak Tangan (Q₁)

2. Lengan Bawah

Gambar 5.15 Sudut yang Terbentuk di Lengan Bawah

Gambar 5.16 Free Body Diagram Segmen Tubuh Lengan Bawah Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Origin

M_W

Fy_w SL₂

Fx_e M_e

Fy_e

₂

W_LB

₂

Fx_w

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0 λ2 = 43%

WLB = 1,7% x Wbadan

= 1,7% x 62 N = 1,054 N

Fy_e = Fy_w + W_LB

= 25,372 N + 1,054 N

= 26,426 N

Me = Mw + (WLB x λ2 x PLBxcos 2) + (Fyw x PLBxcos 2)

= 225,404 N + (1,054 Nx 43% x 27,8 cmxcos 29,9^o) + (25,372 Nx 27,8 cm

xcos 29,9^o)

= 847,785 Ncm

Keterangan:

W_LB = Berat Lengan Bawah (N) Wbadan = Berat Badan (BB) (N) Mw = Momen Berat (Ncm)

2 = Jarak Titik Massa Lengan Bawah dari Bagian Atas (cm) SL₂ = Panjang Lengan Bawah (PLB) (cm)

2 = Sudut Lengan Bawah (Q2)

3. Lengan atas

Gambar 5.17 Sudut yang Terbentuk di Lengan Atas

Gambar 5.18 Free Body Diagram Segmen Tubuh Lengan Atas Aktivitas

Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Origin

M_e

Fy_e SL₃ Fx_s

M_s Fy_e

3

W_LA

₃

Fx_e

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0 λ3 = 43,6%

WLA = 2,8% x Wbadan

= 2,8% x 62 N = 1,736 N

Fy_s = Fy_e + W_LA

= 26,426 N + 1,736 N = 28,162 N

Ms = Me + (WLA x λ3 x PLAxcos 3) + (Fye x PLAxcos 3)

= 847,785 N + (1,736 Nx 43,6% x 30,5 cmxcos 70,5^o) + (26,426 Nx 30,5 cm x cos 70,5^o)

= 1124,537 Ncm

Keterangan:

WLA = Berat Lengan Atas (N) Wbadan = Berat Badan (BB) (N) W_o = Berat Beban (N) MW = Momen Berat (Ncm)

₃ = Jarak Titik Massa Lengan Atas dari Bagian Atas (cm) SL3 = Panjang Lengan Atas (PLA) (cm)

3 = Sudut Lengan Atas (Q3)

4. Punggung

Gambar 5.19 Sudut yang Terbentuk di Punggung

Gambar 5.20 Free Body Diagram Segmen Tubuh Bagian Punggung Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Origin

M_t

SL₄

-Fx_s M_s

2Fy_s

₄

₄ FA

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0 λ4 = 67%

WT = 50% x Wbadan

= 50% x 62 N = 31 N

Fy_t = 2Fy_s + W_T

= (2 x 28,162 N) + 31 N

= 87,324 N

M_T = 2M_s+ (W_Tx λ4 x PPxcos 4) + (2Fy_s x PPxcos 4)

= (2 x 1124,537 N) + (31 Nx 67% x 70,5 cmxcos 70,1^o) + (2 x 28,162 Nx 70,5 cmxcos 70,1^o)

= 4099,080 Ncm

Keterangan:

W_P = Berat Punggung (N) Wbadan = Berat Badan (BB) (N) MT = Momen Punggung (Ncm)

4 = Jarak Titik Massa Punggung dari Bagian Atas (cm) SL₄ = Panjang Punggung (PP) (cm)

4 = Sudut Punggung (Q4)

Untuk mencari Gaya Perut (FA) maka terlebih dahulu cari variabel nilai Tekanan Perut (PA) dengan rumusan:

PA = 10^-4 [43-0,36(H+T)] [M_L5/S1]^1,8 /75

= 10^-4[43-0,36(70,1+50,0)] [4099,080]^1,8 /75

= 5,079 N/cm²

Kemudian setelah mencari nilai Tekanan Perut (PA) maka selanjutnya mencari Gaya Perut (FA) adalah:

FA = PA x AA = 5,079 x 465 = 2361,735 N

Maka Gaya Otot (FM) pada spinal erector dirumuskan sebagai berikut:

FM = (ML5/S1 – FA x D)/E

= (4099,080 – 2361,735 x 11)/5

= -4376,001 N

Kemudian berat total (W_total) dihitung menggunakan rumus berikut:

Wtotal = WO + 2WH + 2WLB + 2WLA + WT

= 50 + 2(0,372) + 2(1,054) + 2(1,736) + 31 = 87,324 N

Sehingga gaya kompressi (FC) atau gaya tekan pada L5/S1 dapat dirumuskan sebagai berikut:

F_C = |W_total x cos ₄ – FA + F_M|

= |87,324 x cos(70,1^o) – 2361,735 + (-4376,001)|

= 6708,013 N

Karena nilai Fc > 6500 N, maka posisi operator sebelum melakukan pengangkatan (origin) dengan beban 50 kg dikategorikan “Berbahaya”.

b. Sesudah melakukan pengangkatan (destination)

Gambar setiap segmen tubuh untuk menghitung MPL pada situasi destination dapat dilihat pada Gambar 5.21 s.d 5.28.

1. Telapak tangan

Gambar 5.21 Sudut yang Terbentuk di Telapak Tangan

Gambar 5.22 Free Body Diagram Segmen Tubuh Telapak Tangan Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Destination

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0

W_H = 0,6% x W_badan

= 0,6% x 62 N = 0,372 N

W_o = 50 N Fyw = Wo/2 + WH

= 50 N /2 + 0,372 N = 25,372 N

M_w = (W_o+ W_H) x ½ x PKT_xcos 1

= (50 N + 0,372 N) x ½ x 11,7 cm x cos 69,5^o = 105,198 Ncm

W_H

SL₁ M_W

Fy_W

₁ ₁

Keterangan:

WH = Berat Telapak Tangan (N) Wbadan = Berat Badan (BB) (N) W_o = Berat Beban (N) MW = Momen Berat (Ncm)

1 = Jarak Titik Massa Kepalan Tangan dari Bagian Atas (cm) SL1 = Panjang Kepalan Tangan (PKT) (cm)

1 = Sudut Telapak Tangan (1)

2. Lengan bawah

Gambar 5.23 Sudut yang Terbentuk di Lengan Bawah

Gambar 5.24 Free Body Diagram Segmen Tubuh Lengan Bawah Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Destination

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0 λ2 = 43%

WLB = 1,7% x Wbadan

= 1,7% x 62 N = 1,054

Fye = Fyw + WLB

= 25,372 N + 1,054 N

= 26,426 N

Me = Mw + (WLB x λ2 x PLBxcos 2) + (Fyw x PLBxcos 2)

= 105,198 N + (1,054 Nx 43% x 27,8 cmxcos 61,5^o) + (25,372 Nx 27,8 cmx cos 61,5^o)

= 445,770 Ncm

M_W

Fy_w SL₂

Fx_e Me

Fy_e

₂

W_LB

2

Fx_w

Keterangan :

WLB = Berat Lengan Bawah (N) Wbadan = Berat Badan (BB) (N) M_w = Momen Berat (Ncm)

2 = Jarak Titik Massa Lengan Bawah dari Bagian Atas (cm) SL2 = Panjang Lengan Bawah (PLB) (cm)

2 = Sudut Lengan Bawah (2)

3. Lengan atas

Gambar 5.25 Sudut yang Terbentuk di Lengan Atas

Gambar 5.26 Free Body Diagram Segmen Tubuh Lengan Atas Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Destination

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0 λ3 = 43,6%

WLA = 2,8% x Wbadan

= 2,8% x 62 N = 1,736 N

Fys = Fye + WLA

= 26,426 N + 1,736 N = 28,162 N

M_e

Fy_e SL₃ Fx_s

M_s Fye

3

W_LA

₃

Fx_e

M_s = M_e+ (W_LAx λ3 x PLAxcos 3) + (Fy_e x PLAxcos 3)

= 445,770 N + (1,736 Nx 43,6% x 30,5 cmxcos 40^o) + (26,426 Nx 30,5 cm x cos 40^o)

= 1080,881 Ncm Keterangan:

WLA = Berat Lengan Atas (N) W_badan = Berat Badan (BB) (N) W_o = Berat Beban (N) MW = Momen Berat (Ncm)

3 = Jarak Titik Massa Lengan Atas dari Bagian Atas (cm) SL3 = Panjang Lengan Atas (PLA) (cm)

3 = Sudut Lengan Atas (3)

4. Punggung

Gambar 5.27 Sudut yang Terbentuk di Punggung

Gambar 5.28 Free Body Diagram Segmen Tubuh Bagian Punggung Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator pada Situasi Destination

∑Fy = 0

∑Fx = 0

∑M = 0 λ4 = 67%

W_T = 50% x W_badan = 50% x 62 N = 31 N

Fy_t = 2Fy_s + W_T

= (2 x 28,162 N) + 31 N

= 87,324 N

M_t

SL4

-Fxs

M_s

2Fy_s

₄

W_P

₄ FA

MT = 2Ms + (WT x λ4 x PPxcos 4) + (2Fys x PPxcos 4)

= (2 x 1080,881 N) + (31 Nx 67% x 70,5 cmxcos 57,3^o) + (2 x 28,162 Nx 70,5 cmxcos 57,3^o)

= 5098,037 Ncm

Keterangan:

WP = Berat Punggung (N) Wbadan = Berat Badan (BB) (N) M_T = Momen Punggung (Ncm)

4 = Jarak Titik Massa Punggung dari Bagian Atas (cm) SL4 = Panjang Punggung (PP) (cm)

4 = Sudut Punggung (4)

Untuk mencari Gaya Perut (FA) maka terlebih dahulu cari variabel nilai Tekanan Perut (PA) dengan rumusan:

PA = 10^-4 [43-0,36(H + T)] [M_L5/S1]^1,8 /75

= 10^-4[43-0,36(57,3 + 52,2)] [5098,037]^1,8 /75

= 16,993 /cm²

Kemudian setelah mencari nilai Tekanan Perut (PA) maka selanjutnya mencari Gaya Perut (FA) adalah:

FA = PA x AA

= 16,993 x 465

= 7901,745 N

Maka Gaya Otot (F_M) pada spinal erector dirumuskan sebagai berikut:

FM = (ML5/S1 – FA x D)/E

= (5098,037 – 7901,745 x 11)/5

= -16364,232 N

Kemudian berat total (W_total) dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Wtotal = WO + 2WH + 2WLB + 2WLA + WT

= 50 + 2(0,372) + 2(1,054) + 2(1,736) + 31 = 87,324 N

Sehingga gaya kompressi (FC) atau gaya tekan pada L5/S1 dapat dirumuskan sebagai berikut:

FC = |Wtotal x cos 4 – FA + FM|

= |87,324 x cos(57,3^o) – 7901,745 + -16364,232)|

= 24218,801 N

Karena nilai Fc > 6500 N, maka posisi operator sesudah melakukan pengangkatan (destination) dengan beban 50kg dikategorikan “Berbahaya”.

Tabel 5.16 Hasil Rekapitulasi Perhitungan Nilai MPL untuk Situasi Origin dan Destination pada Aktivitas Pengangkatan Produk dari Lantai ke Punggung Operator

Op. Kond. WH

Tabel 5.17 Hasil Perhitungan Nilai MPL untuk Situasi Origin dan Destination pada Aktivitas Pemindahan Produk dari Stasiun Pengepakan ke Gudang

Op. Kond. WH

5.7 Perhitungan Antropometri untuk Perancangan

Dalam dokumen PERANCANGAN PERBAIKAN METODE KERJA DAN ALAT BANTU PADA STASIUN KERJA PENGEPAKAN DI CV. BUKITRAYA LAENDRYS - BUKITTINGGI SUMATERA BARAT TESIS OLEH (Halaman 125-155)