Analisis Biomekanika Dan Fisiologi Pada Pemanen Kelapa Sawit Dengan Menggunakan Dodos Di PT. Perkebunan Nusantara III (Kebun Rambutan)

(1)

V-1

TUGAS SARJANA

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari

Syarat-Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

oleh

Nashiruddin Aziz

100403104

D E P A R T E M E N T E K N I K I N D U S T R I

F A K U L T A S T E K N I K

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

(2)

(3)

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas

berkat dan rahmat-Nya yang dilimpahkan kepada penulis sehingga dapat

menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan baik.

Penulisan Tugas Sarjana ini adalah bertujuan untuk memenuhi salah satu

syarat akademis dalam menyelesaikan studi di Departemen Teknik Industri,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Sarjana ini juga merupakan

sarana bagi penulis untuk melakukan penelitian terhadap permasalahan nyata yang

ada di perkebunan kelapa sawit. Tugas Sarjana ini berjudul “Rancangan Alat

Bantu Pengutip Brondolan Kelapa Sawit Secara Ergonomis Guna Peningkatan

Produktivitas. (Kasus: PT. Perkebunan Nusantara III Kebun Rambutan)”.

Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca

untuk melengkapi Tugas Sarjana ini. Akhir kata, penulis berharap agar Tugas

Sarjana ini bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.

Medan, Agustus 2014

(5)

UCAPAN TERIMA KASIH

Dalam penulisan Tugas Sarjana ini, penulis telah mendapatkan

bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini dengan

hati yang tulus penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. A. Rahim Matondang, MSIE selaku Dosen Pembimbing I

atas bimbingan yang diberikan dalam penyelesaian Tugas Sarjana ini

2. Ibu Dr. Eng. Listiani Nurul Huda, MT, selaku Dosen Pembimbing II sebagai

dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, motivasi, dan

nasehat selama penyusunan Tugas Sarjana ini.

3. Bapak Sugiharto selaku asisten afdeling I Kebun Rambutan yang telah

memberikan bimbingan selama penelitian di PTPN III dan Seluruh staf

pegawai afdeling I Kebun Rambutan yang telah memberikan bantuan selama

penulis melakukan penelitian.

4. Kedua orang tua Penulis, Tugio dan Suraiya serta kakak dan adik tersayang,

Nashriyani Mawaddah dan Muchtar Ali Sakti yang senantiasa memberikan

doa dan nasehat serta semangat dalam pengerjaan dan penyelesaian Tugas

Sarjana iniseluruh keluarga besar yang telah memberi motivasi dalam

penulisan penelitian ini.

5. Seluruh dosen Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang telah memberikan pengajaran selama perkuliahan

(6)

6. Sahabat terbaik penulis selama pengerjaan laporan Tugas Sarjana ini, Ridhaul

Fuadi, Reza Adhi Nugraha, Rahmadhan Syah Saragih, Danu Jaya, Liyana

Fadhilah, Sally Dwi Andrina dan Angelin Patrycia.

7. Teman spesial penulis yang selalu mendukung dan memberi semangat

Sayidah Ramadhan Damanik

8. Semua teman angkatan 2010 (TITEN) serta abang kakak senior dan junior di

Departemen Teknik Industri USU yang telah memberikan banyak masukan

kepada penulis.

9. Bang Nurmansyah, Bang Mijo, Kak Dina, Kak Ani, dan Bang Ridho atas

bantuan dan tenaga yang telah diberikan dalam memperlancar penyelesaian

Tugas Sarjana ini.

Kepada semua pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaian

laporan ini dan tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis mengucapkan

terima kasih. Semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua

Medan, Agustus 2015

(7)

ABSTRAK

Proses pemanenan kelapa sawit di Indonesia umumnya masih menggunakan cara manual yaitu dengan menggunakan alat dodos dan eggrek. Penelitian ini berfokus pada pekerja dengan menggunakan alat dodos untuk pemotongan pelepah/tandan kelapa sawit. Alat dodos digunakan untuk pemanenan dengan ketinggian pohon kurang dari 3 meter dengan panjang aktual 1,8-2,5 meter. Terdapat 2 kategori gerakan dengan menggunakan dodos, gerakan pertama adalah gerakan pada saat mengarahkan dodos untuk menentukan pelepah/tandan yang akan dipotong. Gerakan kedua adalah gerakan mendorong dodos untuk memotong pelepah/tandan. Hal ini perlu menggunakan tenaga yang besar untuk menahan alat dodos dengan berat 5-6 Kg selama 6-7 jam sekaligus mempertahankan posisi alat tersebut. Gerakan statis yang seperti ini juga dapat menyebabkan resiko cedera otot pada pekerja.

Analisis dengan menggunakan Standar Nordic Questionare (SNQ) menunjukkan bahwa 17,01% pekerja dodos mengalami keluhan sangat sakit dan 27,47% mengalami keluhan sakit. Untuk itu diperlukan analisis biomekanika untuk mengetahui beban kerja pada otot selama melakukan pemotongan dengan alat dodos. Kemudian dilakukan simulasi untuk mendapatkan sikap kerja optimal dengan pertimbangan range of motion (ROM) berdasarkan beban energi otot. Dengan didasari analisis biomekanika dan ROM dari operator, dilakukan pula simulasi untuk mencari panjang dodos optimal yang dapat digunakan operator. Analisis secara fisiologi digunakan untuk mengidentifikasi beban kerja fisik serta kalori yang dikeluarkan pada saat mendodos sehingga dapat merekomendasikan asupan makanan yang tetap untuk mengganti kalori yang hilang pada saat mendodos.

Rekomendasi sikap kerja dengan mempertimbangkan ROM akan dibandingkan dengan pekerja dengan energi otot terkecil. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa besar energi yang dibutuhkan pada simulasi lebih kecil dibandingkan dengan sikap kerja aktual yaitu sebesar 27,07% mengalami penurunan untuk sikap kerja mengarahkan dan 4,03% untuk sikap kerja mendorong. Hasil simulasi panjang optimal dodos yang dilakukan menunjukkan bahwa panjang dodos optimal yang dapat digunakan adalah 2 meter dengan pertimbangan energi yang dibutuhkan sebesar 3592 Newton. Rata-rata kalori yang hilang pada saat melakukan pendodosan adalah sebesar 87,84 Kkal dan dapat digantikan dengan mengkonsumsi segelas air kelapa dengan nilai kalori 46 Kkal dan 1 buah apel dengan jumlah kalori sebesar 65 kkal.

(8)

DAFTAR ISI

BAB HALAMAN

LEMBAR JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

KEPUTUSAN SIDANG KOLOKIUM ... iv

KATA PENGANTAR ... v

UCAPAN TERIMA KASIH ... vi

ABSTRAK ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xvii

DAFTAR LAMPIRAN ... xxi

I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1

1.2 Rumusan Masalah ... I-3

1.3 Ruang Lingkup Penelitian ... I-3

1.4 Tujuan Penelitian... I-5

1.5 Asumsi dan batasan Masalah ... I-5

1.6 Manfaat Penelitian... I-6

1.7 Sistematika Penulisan Tugas Sarjana ... I-7

(9)

BAB HALAMAN

II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN ... II-1

2.1 Sejarah Perusahaan ... II-1

2.2 Ruang Lingkup Bidang Usaha ... II-1

2.3 Tenaga Kerja dan Jam Kerja Perusahaan ... II-1

2.4 Premi Panen... II-3

2.5 Proses Pemanenan Kelapa Sawit... II-3

2.6 Alat Panen Kelapa Sawit ... II-4

III LANDASAN TEORI ... III-1

3.1 Biomekanika ... III-1

3.1.1 Klasifikasi Biomekanika ... III-2

3.2 Beban Kerja ... III-14

3.2.1 Penilaian Beban Kerja Fisik ... III-15

3.2.1.1. Penilaian Beban Kerja Secara Langsung ... III-15

3.2.1.2 Penilaian Beban Kerja Tidak Langsung ... III-16

3.2.2 Kerja Fisik dan Konsumsi Energi ... III-18

3.2.2.1 Proses Metabolisme ... III-19

3.2.2.2 Standar untuk Energi Kerja ... III-20

3.3 Energi Kerja ... III-21

3.4 Range Of Motion ... III-22

(10)

BAB HALAMAN

IV METODOLOGI PENELITIAN ... IV-1

4.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... IV-1

4.2 Objek Penelitian ... IV-1

4.3 Jenis Penelitian ... IV-2

4.4 Teknik Pengambilan Sampel ... IV-2

4.5 Sumber Data ... IV-2

4.7 Instrumen Penelitian ... IV-3

4.8 Kerangka Konseptual ... IV-5

4.9 Prosedur Penelitian ... IV-7

4.9.1 Prosedur Pengumpulan Data ... IV-7

4.9.2 Metode Pengolahan Data ... IV-8

4.9.3 Analisis Pememcahan Masalah ... IV-9

4.9.4 Kesimpulan dan Saran ... IV-9

V PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ... V-1

5.1 Keluhan Sikap Kerja ... V-1

5.1.1 Identifikasi Keluhan dengan Standard Nordic

Questionare (SNQ) ... V-1

5.1.1.1 Sikap Kerja Pekerja I ... V-2

5.1.1.2 Sikap Kerja Pekerja II ... V-2

(11)

BAB HALAMAN

5.1.1.3 Sikap Kerja Pekerja III ... V-3

5.1.1.4 Sikap Kerja Pekerja IV ... V-3

5.1.1.5 Sikap Kerja Pekerja V ... V-4

5.1.1.6 Sikap Kerja Pekerja VI ... V-4

5.1.1.7 Sikap Kerja Pekerja VII ... V-5

5.1.1.8 Sikap Kerja Pekerja VIII ... V-5

5.1.1.9 Sikap Kerja Pekerja IX ... V-6

5.1.1.10 Sikap Kerja Pekerja X ... V-6

5.2 Penilaian Beban Kerja ... V-11

5.2.1 Penilaian Beban Kerja Berdasarkan Fasilitas Kerja

Aktual ... V-11

5.2.1.1 Penilaian Biomekanika Buruh Panen I ... V-14

5.2.1.2 Penilaian Biomekanika Buruh Panen II ... V-22

5.2.1.3 Penilaian Biomekanika Buruh Panen III ... V-30

5.2.1.4 Penilaian Biomekanika Buruh Panen IV ... V-38

5.2.1.5 Penilaian Biomekanika Buruh Panen V ... V-46

5.2.1.6 Penilaian Biomekanika Buruh Panen VI ... V-54

5.2.1.7 Penilaian Biomekanika Buruh Panen VII ... V-62

5.2.1.8 Penilaian Biomekanika Buruh Panen VIII ... V-70

5.2.1.9 Penilaian Biomekanika Buruh Panen IX ... V-78

(12)

BAB HALAMAN

5.2.1.10 Penilaian Biomekanika Buruh Panen X ... V-87

5.2.2 Penilaian Beban Kerja Berdasarkan Kondisi Fisik

Buruh Panen ... V-96

5.3 Simulasi Metode Kerja Usulan ... V-102

5.4 Simulasi Panjang Dodos Optimal ... V-111

VI ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... VI-1

6.1 Analisis Kondisi Kerja aktual ... VI-1

6.1.1 Analisis Tingkat Kelelahan Otot Berdasarkan SNQ ... VI-1

6.1.2 Analisis Biomekanika ... VI-2

6.1.2.1 Analisis Energi yang Dibutuhkan Otot (Fm)

pada Setiap Pekerja Pemotongan

Pelepah/Tandan dengan Menggunakan

Dodos ... VI-2

6.1.2.2 Analisis Panjang Dodos Optimal ... VI-4

6.2 Analisis Beban Kerja Berdasarkan Kondisi Fisik Buruh

Panen ... VI-5

(13)

BAB HALAMAN

VII KESIMPULAN DAN SARAN ... VII-1

7.1 Kesimpulan ... VII-1

7.2 Saran ... VII-2

DAFTAR PUSTAKA

(14)

DAFTAR TABEL

TABEL HALAMAN

2.1. Jumlah Tenaga Kerja PTPN III Kebun Rambutan ... II-2

2.2. Harga Premi Pemanenan Kelapa Sawit ... II-3

2.3 Alat Panen Kelapa Sawit dan Pemakaiannya di PTPN III Kebun

Rambutan ... II-5

3.1 Model Data Antropometri Manusia ... III-2

3.2 Kategori Beban Kerja Berdasarkan Metabolisme, Respirasi, Suhu

Tubuh dan Denyut Jantung ... III-15

3.3 Pengeluaran Energi Dengan Sikap Kerja yang Berbeda ... III-21

3.3 Zona Selang Gerak Tubuh Manusia ... III-24

5.1 Rekapitulasi Data SNQ Buruh Panen Dodos Kelapa Sawit ... V-7

5.2 Persentasi Kategori Sakit dari Data SNQ ... V-9

5.3 Persentasi Kategori Sangat Sakit dari Data SNQ ... V-10

5.4 Rekapitulasi SNQ Sangat Sakit ... V-13

5.5 Perbandingan Total Energi Otot (Fm) Setiap Buruh panen Dengan

Kategori Tingkat Pekerjaan ... V-94

5.6 Data Denyut Nadi Setiap Pekerja ... V-95

5.7 Kebutuhan Energi Buruh Panen Dodos ... V-97

5.8. Waktu Istirahat yang Dibutuhkan Setiap Pekerja Dodos ... V-100

5.9 Rekapitulasi Energi Terkecil dan Free Body Diagram pada saat

(15)

DAFTAR TABEL (Lanjutan)

TABEL HALAMAN

5.10 Rekapitulasi Energi Terkecil dan Free Body Diagram pada saat

Menarik ... VI-103

5.11 Rekapitulasi Hasil Simulasi Berdasarkan Panjang Dodos... V-114

6.1 Perbandingan Energi Total (Fm) Aktual dengan Simulasi ... VI-3

6.2 Energi Yang Dikeluarkan Setiap Buruh Panen ... VI-6

6.3 Jenis-Jenis Biskuit Sebagai Asupan Makanan Pengganti Kalori Yang Hilang

(16)

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR

HALAMAN

1.1 Block Diagram Ruang Lingkup Penelitian ... I-4

2.1 Block Diagram Tahapan Proses Pemanenan Kelapa Sawit ... II-4

3.1 Model dan Free-body Diagram untuk Bahu dan Lengan ... III-5

3.2 Model dan Free-body Diagram untuk Panggul dan Kaki ... III-7

3.3 Model dan Free-body Diagram untuk Lutut dan Kaki Bagian Depan . III-9

3.4 Model dan Free-body Diagram untuk Punggung ... III-11

3.5 Selang Alami Gerak Tubuh Manusia ... III-23

4.1 Lokasi Pekerja Pemanen Dodos Kelapa Sawit ... IV-1

4.2 Goniometer Pengukur Sudut Tubuh ... IV-4

4.3 Heart Rate Pressure Merk Omron ... IV-4

4.4 Kerangka Konseptual Penelitian... IV-6

4.5 Blok Diagram Metodologi Penelitian ... IV-10

5.1 (a) Sikap Kerja Operator I Pada Saat Mengarahkan Dodos (b) Sikap

Kerja Operator I Pada Saat Mendorong Dodos... V-2

5.2 (a) Sikap Kerja Operator II Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja Operator II Pada Saat Mendorong Dodos ... V-2

5.3 (a) Sikap Kerja Operator III Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja Operator III Pada Saat Mendorong Dodos ... V-3

5.4 (a) Sikap Kerja Operator VI Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

(17)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.5 (a) Sikap Kerja Operator V Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja Operator V Pada Saat Mendorong Dodos ... V-4

5.6 (a) Sikap Kerja Operator VI Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja OperatorV I Pada Saat Mendorong Dodos... V-4

5.7 (a) Sikap Kerja Operator VII Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja Operator VII Pada Saat Mendorong Dodos ... V-5

5.8 (a) Sikap Kerja Operator VIII Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja Operator VIII Pada Saat Mendorong Dodos ... V-5

5.9 (a) Sikap Kerja Operator IX Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja Operator IX Pada Saat Mendorong Dodos... V-6

5.10 (a) Sikap Kerja Operator X Pada Saat Mengarahkan Dodos (b)

Sikap Kerja Operator X Pada Saat Mendorong Dodos ... V-6

5.11 Grafik Rekapitulasi Presentasi Sangat Sakit Dari Data SNQ ... . V-10

5.12 Grafik Rekapitulasi Presentasi Sakit Dari Data SNQ ... . V-11

5.13 Fasilitas Kerja Aktual Pekerja Dodos Kelapa Sawit ... . V-12

5.14 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos I Pada Saat Mengarahkan

b. Free Body Diagram Bagian Bahu Sampai Lengan Pekerja Dodos

(18)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.15 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos I Pada Saat Mengarahkan

b. Free Body Diagram Lutut Sampai Kaki Bagian Depan Pekerja

Dodos I Pada Saat Mengarahkan Dodos ... V-16

5.16 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos I Pada Saat Mendorong

I Pada Saat Mengarahkan Dodos ... V-18

5.17 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos I Pada Saat Mendorong

5.18 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos II Pada Saat Mengarahkan

5.19 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos II Pada Saat Mengarahkan

5.20 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos II Pada Saat Mendorong

(19)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.21 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos II Pada Saat Mendorong

5.22 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos III Pada Saat Mengarahkan

5.23 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos III Pada Saat Mengarahkan

5.24 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos III Pada Saat Mendorong

5.25 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos III Pada Saat Mendorong

5.26 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VI Pada Saat Mengarahkan

(20)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.28 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VI Pada Saat Mendorong

5.30 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos V Pada Saat Mengarahkan

5.31 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos V Pada Saat Mengarahkan

5.32 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos V Pada Saat Mendorong

(21)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.38 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VII Pada Saat Mengarahkan

(22)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.39 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VII Pada Saat Mengarahkan

5.40 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VII Pada Saat Mendorong

5.41 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VII Pada Saat Mendorong

5.42 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VIII Pada Saat Mengarahkan

5.43 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VIII Pada Saat Mengarahkan

5.44 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VIII Pada Saat Mendorong

(23)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.45 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos VIII Pada Saat Mendorong

5.46 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos IX Pada Saat Mengarahkan

5.47 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos IX Pada Saat Mengarahkan

5.48 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos IX Pada Saat Mendorong

5.49 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos IX Pada Saat Mendorong

5.50 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos X Pada Saat Mengarahkan

(24)

DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)

GAMBAR

HALAMAN

5.51 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos X Pada Saat Mengarahkan

5.52 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos X Pada Saat Mendorong

5.53 a. Sikap Kerja Pekerja Dodos X Pada Saat Mendorong

5.54 Grafik Perbandingan Energi pada saat Mengarahkan dan

Mendorong Egrek ... V-92

5.55 Grafik Kebutuhan Energi yang Dikeluarkan Pekerja Dodos ... V-95

5.56 Simulasi Gerakan Untuk mengarahkan Dan Menarik Dodos ... V-100

6.1 (a) Sikap Kerja Pada Saat Mengarahkan Dodos (b) Sikap Kerja

Pada Saat Mendorong Dodos ... VI-2

6.2 Grafik Perbandinga Energi Total (Fm) Simulasi dengan Aktual .... VI-4

(25)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN HALAMAN

1 Data Responden ... L.1

2 Standard Nordic Questionaire ... L.2

3 Data Standard Nordic Questionaire ... L.3

4 Data Antropometri Buruh Penen Brondolan ... L.4

5 Peta Kontrol Data Antopometri Buruh Penen Brondolan ... L.5

6 Pengukuran Data Antropometri Buruh Penen Brondolan... L.6

7 Form Tugas Akhir ... L.7

8 Surat Penjajakan ... L.8

9 Surat Balasan Perusahaan ... L.9

10 Surat Keputusan Tugas Akhir ... L.10

(26)

ABSTRAK

Proses pemanenan kelapa sawit di Indonesia umumnya masih menggunakan cara manual yaitu dengan menggunakan alat dodos dan eggrek. Penelitian ini berfokus pada pekerja dengan menggunakan alat dodos untuk pemotongan pelepah/tandan kelapa sawit. Alat dodos digunakan untuk pemanenan dengan ketinggian pohon kurang dari 3 meter dengan panjang aktual 1,8-2,5 meter. Terdapat 2 kategori gerakan dengan menggunakan dodos, gerakan pertama adalah gerakan pada saat mengarahkan dodos untuk menentukan pelepah/tandan yang akan dipotong. Gerakan kedua adalah gerakan mendorong dodos untuk memotong pelepah/tandan. Hal ini perlu menggunakan tenaga yang besar untuk menahan alat dodos dengan berat 5-6 Kg selama 6-7 jam sekaligus mempertahankan posisi alat tersebut. Gerakan statis yang seperti ini juga dapat menyebabkan resiko cedera otot pada pekerja.

Analisis dengan menggunakan Standar Nordic Questionare (SNQ) menunjukkan bahwa 17,01% pekerja dodos mengalami keluhan sangat sakit dan 27,47% mengalami keluhan sakit. Untuk itu diperlukan analisis biomekanika untuk mengetahui beban kerja pada otot selama melakukan pemotongan dengan alat dodos. Kemudian dilakukan simulasi untuk mendapatkan sikap kerja optimal dengan pertimbangan range of motion (ROM) berdasarkan beban energi otot. Dengan didasari analisis biomekanika dan ROM dari operator, dilakukan pula simulasi untuk mencari panjang dodos optimal yang dapat digunakan operator. Analisis secara fisiologi digunakan untuk mengidentifikasi beban kerja fisik serta kalori yang dikeluarkan pada saat mendodos sehingga dapat merekomendasikan asupan makanan yang tetap untuk mengganti kalori yang hilang pada saat mendodos.

Rekomendasi sikap kerja dengan mempertimbangkan ROM akan dibandingkan dengan pekerja dengan energi otot terkecil. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa besar energi yang dibutuhkan pada simulasi lebih kecil dibandingkan dengan sikap kerja aktual yaitu sebesar 27,07% mengalami penurunan untuk sikap kerja mengarahkan dan 4,03% untuk sikap kerja mendorong. Hasil simulasi panjang optimal dodos yang dilakukan menunjukkan bahwa panjang dodos optimal yang dapat digunakan adalah 2 meter dengan pertimbangan energi yang dibutuhkan sebesar 3592 Newton. Rata-rata kalori yang hilang pada saat melakukan pendodosan adalah sebesar 87,84 Kkal dan dapat digantikan dengan mengkonsumsi segelas air kelapa dengan nilai kalori 46 Kkal dan 1 buah apel dengan jumlah kalori sebesar 65 kkal.

(27)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Proses pemanenan kelapa sawit di PT. Perkebunan Nusantara III Kebun

Rambutan masih dilakukan dengan cara manual yaitu dengan menggunakan alat

dodos. Pekerjaan dengan menggunakan dodos dilakukan pada ketinggian pohon

sawit yang kurang dari 3 meter. Terdapat 2 kategori gerakan dengan

menggunakan dodos, gerakan pertama adalah gerakan pada saat mengarahkan

dodos untuk menentukan pelepah/tandan yang akan dipotong. Gerakan kedua

adalah gerakan mendorong dodos untuk memotong pelepah/tandan. Gerakan

seperti ini dilakukan secara berulang-ulang selama 2 menit sampai pelepah

benar-benar terpotong. Selain itu pekerjaan dodos memerlukan tenaga intensif karena

pekerja harus berjalan turun naik bukit dengan membawa alat dodos seberat 5-6

Kg. Pekerjaan seperti ini dapat mengakibatkan kelelahan pada pekerja. Kelelahan

seperti ini juga dapat mengakibatkan konsentrasi dari pekerja menurun sehingga

dapat menggangu pekerjaan pemanenan. Oleh karena itu konsumsi energi yang

tepat sangat dibutuhkan oleh setiap pekerja. Penilaian secara fisiologi dapat

membantu dalam memberikan asupan energi yang tepat pada seorang pekerja

berdasarkan denyut nadi pekerja. Hal ini dilakukan untuk membantu menentukan

konsumsi makanan yang tepat bagi pekerja. Pekerjaan pemanenan kelapa sawit

(28)

menghasilkan buah yang siap panen juga penting agar pekerja tidak berlebihan

dalam bekerja.

Hasil penelitian Hendra dan Rahardjo (2009) tentang keluhan

Musculoskeletal Disorders (MSD) pada pemanen kelapa sawit menyatakan bahwa

resiko pekerjaan pemanenan (panen dan muat) mempunyai kategori tinggi (skor

8-10) berdasarkan metode Rapid entire Body Assessment (REBA). Berdasarkan

penelitian pendahuluan dengan kuesioner Standar Nordiq Questionare (SNQ)

terdapat keluhan sangat sakit oleh operator yaitu pada bagian bahu sampai lengan,

punggung, pinggul dan lutut sampai kaki. Keluhan ini terjadi akibat gerakan yang

dilakukan pekerja dodos melebihi zona aman pada Range of Motion (ROM) yaitu

bahu lengan melakukan fleksi diatas 90o dan posisi punggung yang membungkuk.

Hal seperti ini dapat membahayakan pekerja apabila dilakukan secara

burulang-ulang. Pada keyataannya pemanen dodos kelapa sawit harus mempertahankan

presisi alat dodos agar pada saat melakukan gerakan mendorong pisau dodos tidak

meleset. Hal ini perlu menggunakan tenaga yang besar untuk menahan alat dodos

dengan berat 5-6 Kg selama 6-7 jam sekaligus mempertahankan posisi alat

tersebut. Gerakan statis yang seperti ini juga dapat menyebabkan resiko cedera

otot pada pekerja.

Hal ini menunjang dilakukannya analisis secara biomekanika untuk

melihat bagaimana gaya yang terjadi pada otot. Analisis biomekanika dapat

membantu pekerja dalam munyesuaikan sudut yang tepat yang akan dibentuk

(29)

jarak pendodosan juga sangat menentukan sudut yang akan dibentuk tubuh,

sehingga gaya yang dibutuhkan dapat diminimalkan.

1.2. Rumusan Masalah

Permasalahan yang terjadi adalah adanya keluhan pekerja pada saat

mendodos yang membutuhkan energi otot yang besar sehingga dapat

mempercepat kelelahan kerja dan menyebabkan keluhan otot.

1.3. Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian pada tugas akhir ini merupakan analisis

biomekanika terhadap buruh panen pada proses pemotongan pelepah dan tandan

(30)

Ergonomi Kelapa Sawit Ergonomi Kelapa Sawit Postur Kerja Pekerja Biomekanika Pekerja Perancangan Dodos

Tata Letak Pabrik (layout)

Peta Proses (Peta Kerja Keseluruhan dan

setempat)

Waktu Proses (Waktu standar, baku dan

normal

Ruang Lingkup yang diteliti di Tugas

Akhir ini

Ergonomi Pabrik kelapa Sawit Ergonomi Kebun kelapa Sawit

[image:30.595.122.523.137.398.2]

Lingkungan Kerja (Kebisingan,pencahayaan, Headstrees) Biomekanika Pekerja Pengutip berondolan Biomekanika Pekerja Panen Menggunakan Eggrek Menggunakan Dodos

Gambar 1.1. Block Diagram Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian pada tugas akhir ini merupakan analisis

biomekanika terhadap buruh panen pada proses pemotongan pelepah dan tandan

buah segar dengan menggunakan dodos. Penilaian secara fisiologi dilakukan

untuk melihat bagaimana konsumsi energi berdasarkan denyut jantung sehingga

diharapkan pemanen dapat lebih memperhatikan kenyamanan dan keselamatan

dalam bekerja agar tidak menimbulkan kelelahan yang cepat bahkan cedera.

Analisis biomekanika digunakan untuk mengendalikan resiko kerja dengan

menganalisis penilaian energi otot pekerja pada saat melakukan pendodosan yang

(31)

untuk mengurangi besarnya energi otot pada saat melakukan pemanenan dan

diharapkan dapat meningkatkan produktivitas pekerja.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mengetahui dan

menurunkan energi otot yang dibutuhkan oleh pekerja panen saat melakukan

aktivitas dengan memberikan usulan alat bantu.

Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:

1. Menganalisis pembebanan tubuh pada pekerja pemanen kelapa sawit

2. Menganalisis konsumsi energi yang dibutuhkan otot pada setiap segmen

tubuh pekerja pemanen kelapa sawit.

3. Memberikan perbaikan berupa sikap tubuh yang optimal pada saat

melakukan pemanenan

4. Mengetahui panjang dodos ideal yang dapat digunakan untuk melakukan

pemanenan/ pemotongan pelepah kelapa sawit.

1.5. Asumsi dan Batasan Masalah

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam penelitian adalah:

1. Buruh panen yang diteliti berada dalam kondisi yang sehat, tidak berada

dalam tekanan dan bekerja secara normal.

2. Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini berada pada kondisi baik dan

sesuai standar.

(32)

4. Buruh panen yang diamati sudah berpengalaman dan telah terbiasa dalam

pekerjaanya.

5. Tempat kerja dan susunan fasilitas kerja tidak menjadi penghambat, artinya

operator leluasa bekerja.

6. Proses pemanenan kelapa sawit dilakukan di permukaan tanah yang datar

7. Ukuran dan posisi tandan buah segar diasumsikan dalam kondisi seragam

Batasan-batasan pada penelitian ini antara lain:

1. Penelitian dilakukan pada lahan kelapa sawit PT. Perkebunan Nusantara III

Kebun Rambutan, Afdilling 1.

2. Identifikasi keluhan sakit untuk setiap segmen tubuh hanya dilakukan pada

saat buruh panen proses pemotongan pelepah dan tandan buah segar kelapa

sawit.

3. Objek yang diteliti adalah operator pemanen kelapa sawit dengan

menggunakan alat dodos

4. Analisa biomekanika yang digunakan adalah biostatic mechanic dan hanya

dilakukan analisa pada gaya dua dimensi

1.6. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari penelitian, antara lain:

1. Manfaat bagi mahasiswa

Memberikan pengalaman bagi mahasiswa dalam meneliti suatu masalah dan

memberikan solusi dari permasalahan yang ada secara terperinci.

(33)

Memberikan masukan bagi perusahaan berupa re-design alat pemanenan

kelapa sawit serta perbaikan terhadap metode kerja pemanenan kelapa sawit

3. Bagi Departemen Teknik Industri USU

Menjalin hubungan kerjasama antara perusahaan dengan Departemen Teknik

Industri, Fakultas Teknik, USU.

1.7. Sistematika Penulisan Tugas Sarjana

Sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan hasil penelitian ini

adalah sebagai berikut :

Bab I pendahuluan, menguraikan latar belakang permasalahan yang

mendasari penelitian dilakukan. Rumusan masalah yang merupakan permasalahan

pokok yang akan dicari solusinya. Tujuan penelitian yang menjelaskan tujuan

penelitian secara umum dan secara khusus. Batasan dan asumsi yang digunakan

dalam penelitian. Batasan dan asumsi ini digunakan untuk menghindari supaya

cakupan penelitian tidak meluas, dengan demikian inti pokok permasalahan

penelitian dapat dicari. Manfaat dilakukannya penelitian serta sistematika

penulisan tugas akhir dijelaskan dalam bab ini.

Bab II Gambaran umum perusahaan berisi mengenai sejarah perusahaan,

kegiatan operasional perusahaan, visi misi perusahaan, struktur organisasi,

deskripsi tugas dan tanggung jawab karyawan PT. Perkebunan Nusantara III,

jumlah tenaga kerja dan jam kerja perusahaan

Pada bab III Landasan Teori, Musculoskeletal Disorders (MSDs),

(34)

Bab IV metodologi penelitian, menguraikan tahap-tahap yang dilakukan

dalam penelitian yaitu persiapan penelitian meliputi penentuan lokasi penelitian,

rancangan penelitian, objek penelitian, kerangka konseptual, variabel penelitian,

instrumen pengumpulan, pengumpulan data, pengolahan data, analisis pemecahan

masalah sampai kesimpulan dan sara.

Pada bab V Pengumpulan dan Pengolahan Data, berisi tentang pengumpulan data

meliputi data keluhan operator, elemen kegiatan kerja aktual, fasilitas kerja aktual dan

data denyut nadi setiap operator. Pengolahan data meliputi analisis perhitungan Fm

(energi total otot) pada aspek biomekanika, perhitungan produktivitas kerja serta

perhitungan aspek fisiologi setiap operator.

Pada bab VI Analisis dan Pemecahan Masalah, meliputi analisis mengenai

kondisi kerja aktual (tingkat MSDs, perhitungan nilai Fm pada biomekanika,

produktivitas ergonomi), rancangan fasilitas usulan, dan kondisi kerja setelah

perbaikan (perbandingan kondisi kerja aktual dan usulan, perbandingan level

risiko dan tindakan postur kerja aktual dan usulan, serta perbandingan nilai Fm,

aktual dan usulan).

Bab VII Kesimpulan dan Saran berisi hasil yang didapat dari penelitian

(35)

BAB II

GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN

2.1 Sejarah Perusahaan

PT.PN III (PT. Perkebunan Nusantara III) Kebun Rambutan merupakan

salah satu unit PT. PN III yang memiliki 8 wilayah kerja yang dibagi berdasarkan

afdeling, luas dari ke delapan afdeling tersebuat berjumlan 4.329,75 ha lahan

kelapa sawit dan 1.372,5 ha lahan dengan tanaman karet. Kebun Rambutan

terletak di sekitar Kota Madya Tebing Tinggi sekitar ± 70 Km dari kota Medan.

Secara umum Kebun Rambutan berada pada ketinggian 18 m dari permukaan laut,

dan bertofografi datar yang didominasi oleh jenis tanah podsolik merah kuning,

Aluvial dan hidromorfik kelabu. Curah hujan per tahun 1.300 - 2.100 mm, dan

bulan basah ± 8 bulan serta bulan kering ± 4 bulan. Hal tersebut sangat sesuai

dengan tumbuhan seperti kelapa sawit dan karet.

2.2 Ruang Lingkup Bidang Usaha

Pada PT. Perkebunan Nusantara III Kebun Rambutan terdiri kebun kelapa

sawit dan karet dari mulai tanam, perawatan sampai pemanenan dengan hasil:

1. Tandan Buah Segar (TBS)

2. Karet

(36)

Tenaga kerja pada PTPN III Kebun Rambutan berjumlah 1.211 orang,

yang terdiri atas tenaga kerja pria dan wanita dengan tingkat pendidikan yang

bervariasi dari SD, SLTP, SMU, dan Sarjana.

Jumlah tenaga kerja PTPN III Kebun Rambutan dapat dilihat pada Tabel

2.1.

Tabel 2.1. Jumlah Tenaga Kerja PTPN III Kebun Rambutan Uraian Pekerjaan Pria (orang) Wanita (orang) Jumlah (orang) Karyawan

Pimpinan 16 0 16

Karyawan

Pelaksana 1.098 97 1.195

Jumlah 1.114 97 1.211

Sumber : PTPN III Kebun Rambutan

Berdasarkan peraturan Departemen Tenaga Kerja yang menyatakan bahwa

jam kerja seorang karyawan adalah 7 jam per hari dan 40 jam kerja per minggu

sehingga selebihnya diperkirakan merupakan jam kerja lembur atau premi. Waktu

kerja di PTPN III Kebun Rambutan terdiri atas tiga bagian yaitu waktu kerja pada

karyawan bagian produksi dan waktu kerja karyawan pada bagian kantor dan

kebun. Adapun pembagian waktu kerja tersebut adalah sebagai berikut:

a. Waktu kerja karyawan kantor

Senin- Jumat : 07.00 – 16.00

Sabtu : 07.00 – 12.00

b. Waktu kerja karyawan produksi

Untuk karyawan produksi terbagi atas 2 shift, diamana waktu kerja efektif

adalah 6 hari dengan jam kerja adalah 40 jam, yaitu:

Shift I : 07.00 – 16.00 WIB

(37)

c. Waktu kerja karyawan kebun

Untuk karyawan kebun waktu kerja efektif adalah dari pukul 07.00-12.00 pada

pemanen kelapa sawit (senin-sabtu) sedangkan untuk karyawan penyadap

karet adalah pukul 07.00-12.00 (senin-minggu).

2.4 Premi Panen

Premi pemanen merupakan prestasi kerja pemanen yang dibayarkan atas

pencapaian basis tugas dan premi ini diberikan untuk merangsang pemanen dalam

meningkatkan produktivitas pemanen,baik kualitas maupun kuantitas.

Berdasarkan pencatatan produksi dalam buku harian mandor dan pencatatan

produksi yang sudah disyahkan oleh pabrik. Harga premi pemanen kelapa sawit

dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Harga Premi Pemanenan Kelapa Sawit

No Pekerjaan Harga/Kg(Rp)

1 Pemanen Kelapa

Sawit 38,50

2 Pengutip Berondolan 150

2.5 Proses Pemanenan Kelapa Sawit

Cara panen meliputi cara-cara memotong tandan buah, pengaturan

pelepah, dan pengumpulan buah sampai ke TPH. Pelaksanaan panen di PTPN III

menggunakan 2 cara yaitu sistem giring dan sistem tetap. Penggunaan sistem

giring apabila produksi relatif tinggi. Sementara itu, penggunaan sistem tetap jika

pemanen diberi ancak tetap yang merupakan bagian kebun untuk pemanen dengan

(38)

panen terakhir hingga panen berikutnya ditempat yang sama. Rotasi panen

tergantung dari cepat matangnya buah. Pada panen permulaan, rotasi panen

biasanya 15 hari, 10 hari, dan terakhir 7 hari. Rotasi panen menggunakan simbol

5/7, yang artinya 5 hari memanen dengan rotasi 7 hari.

Proses pemanenan tandan buah segar kelapa sawit sampai dengan

pengutipan brondolan dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Block Diagram Tahapan Proses Pemanenan Kelapa Sawit

2.5 Alat Panen Kelapa Sawit

Untuk memotong tandan buah segar (TBS) kelapa sawit dan

mengangkutnya diperlukan sarana pendukung yaitu peralatan panen. Alat yang

paling vital dalam kegiatan panen adalah egrek dan dodos. Egrek dan dodos

Memeriksa TBS yang sudah membrondol

Memotong Pelepah dan Tandan Sawit dari pohon

TBS > 30 dibelah menjadi 2 bagian

Memotong Pelepah dan menyusun pelepah digawang mati

Mengangkat TBS dengan angkong ke TPH

(39)

manual yang digunakan dalam panen pun memiliki spesifikasi khusus sesuai

dengan tinggi tanaman. Alat dan perlengkapan panen yang digunakan harus sesuai

dengan kondisi dan umur tanaman. Adapun alat panen kelapa sawit yang

digunakan di PTPN III KKebun Rambutan dapat dilihat pada Tabel 2.3. sebagai

[image:39.595.121.516.248.735.2]

berikut

Tabel 2.3 Alat Panen Kelapa Sawit dan Pemakaiannya di PTPN III Kebun Rambutan

No Nama Alat Spesifikasi Pemakaian

1

Dodos Kecil Lebar mata 8 cm, lebar tengah 7 cm, tebal tengah

0.5 cm, tebal pangkal 0.7 cm, diameter gagang 4.5 cm, panjang total 18 cm

Potong buah tanaman umur 3-4

tahun

2

Dodos Besar Lebar mata 14 cm, lebar tengah 12 cm, tebal tengah

0.5 cm, tebal pangkal 0.7 cm, diameter gagang 4.5 cm, panjang total 18 cm

Potong buah tanaman umur 5-8

tahun

3

Egrek Berat 3 kg, panjang pangkal 20 cm, panjang

pisau 45 cm, sudut lengkung dihitung pada

sumbu 135

Potong buah tanaman umur > 9

tahun

4

Harvesting pole Aluminium ukuran 6 m dan 12 m

Galah pisau egrek

5

Gancu Besi beton 3/8 inci, panjang sesuai kebiasaan

setempat

Memuat/membon gkar TBS ke/dari alat transport

6

Tombak

Sesuai kebiasaan setempat Memuat/membon gkr TBS ke/dari alat transport

(40)

BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Biomekanika1

Biomekanika merupakan ilmu yang digunakan dalam pendekatan

ergonomi dalam merancang dan menentukan sikap tubuh manusia dalam

menjalani aktivitas dengan nyaman. Biomekanika membahas aspek-aspek dari

gerakan tubuh manusia dan kombinasi antara keilmuan mekanika, antropometri,

dan dasar ilmu kedokteran (biologi dan fisiologi). Biomekanika didefinisikan

sebagai bidang ilmu aplikasi mekanika pada sistem biologi. Biomekanika

menyangkut tubuh manusia dan hampir semua tubuh mahluk hidup. Biomekanika

menggunakan prinsip-prinsip mekanika dalam memecahkan masalah yang

berhubungan dengan struktur dan fungsi tubuh makhluk hidup.

Dalam upaya meminimumkan kelelahan dan risiko tulang dan otot dalam

kondisi saat bekerja yang bersifat berulang (repetitive) diperlukan penempatan

dan pengoperasian posisi yang harus diciptakan seergonomis mungkin, salah satu

diantaranya dengan cara analisis dengan menggunakan biomekanika. Dengan

menggunakan dan mengaplikasikan biomekanika, maka bisa ditentukan inklinasi

(kemiringan) sudut posisi kaki atau tangan yang relatif terhadap horizontal agar

gaya maksimum dapat diterapkan. Berdasarkan hal tersebut mampu ditentukan

sikap tubuh saat bekerja yang nyaman dan pada level aman.

1

(41)

3.1.1 Klasifikasi Biomekanika2

Biomekanika adalah jabaran ilmu yang berhubungan dengan gaya dan

pembebanan tubuh. Bimekanika dibagi atas beberapa bagian diantaranya adalah:

1. General Biomechanic

General Biomechanic adalah bagian dari biomekanika yang berbicara

mengenai hukum dan konsep dasar yang mempengaruhi tubuh organic manusia

baik dalam posisi diam maupun bergerak. Dibagi menjadi 2 bagian, yaitu:

a). Biostatics mechanics adalah merupakan ilmu pengetahuan mengenai

struktur organ-organ dalam hubungannya dengan gaya yang dihasilkan

oleh interaksinya. Biostatics mechanics menunjukkan kebutuhan dasar

untuk mengetahui gaya-gaya pada setiap segmen tubuh manusia. Elemen

dasar dalam melakukan perhitungan gaya yang diperlukan adalah tinggi

badan (H) dan berat badan (W) dan free body dikembangkan menjadi

analisis dalam perhitungan. Berikut Tabel 3.1 panjang dan berat setiap

[image:41.595.87.541.539.696.2]

segmen tubuh manusia.

Tabel 3.1 Model Data Antropometri Manusia

Segmen Tubuh Panjang Segmen Tubuh (M) Berat Segmen Tubuh (Kg)

Kepala dan leher 0,17 0,08

Lengan dan tangan 0,2 0,02

Lengan atas 0,3 0,03

Lengan 0.4 0,05

Kepala, leher, dan kedua lengan - 0,18

Dada dan perut 0,3 0,36

Panggul - 0,16

Kaki dan kaki bagian depan 0,29 0,05

Kaki bagian atas 0,24 0,1

2

(42)

Kaki 0,53 0,15

Kepala, leher, kedua lengan, perut, dan tiga

perdelapan panggul

- 0,6

Satu kaki dan lima perdelapan panggul - 25

Sumber : Human Factor Engineering, Chanler A Phlips.

Biostatisc mechanics mempertimbangkan tubuh yang kaku dalam gerakan dua

dimensi. Analisis akan mempertimbangkan ukuran tubuh sebagaimana gaya

yang berbeda dengan gaya eksternal dan diaplikasikan dalam poin yang

berbeda. Tubuh dalam hal ini diasumsikan kaku, tubuh yang kaku merupakan

salah satu yang tidak mengalami perubahan bentuk. Meskipun sejumlah

deformasi selalu ada dalam sistem fisik yang nyata, pendekatan tubuh yang

kaku tidak mempengaruhi sistem pusat keseimbangan tubuh. Prosedur umum

untuk menganalisis gaya dan momen yang dihasilkan dalam tubuh yang kaku

dalam dua dimensi untuk kondisi keseimbangan statis dapat dilakukan dengan :

1. Gambarkan diagram free-body setiap elemen tubuh yang terkait.

2. Tentukan titik koordinat x dan y dan tunjukkan arah positif untuk seiap

perpindahan translasi maupun rotasi.

3. Untuk free-body, aplikasikan kondisi yang dibutuhkan untuk

keseimbangan perpindahan translasi maupun rotasi.

4. Selesaikan persamaan diatas secara simultan untuk parameter yang

tidak diketahui.

Biostatisc mechanics dalam perhitungannya juga membutuhkan struktur

pendukung sederhana, hubungan yang spesifik dan alalt-alat pendukung

digunakan dalam sistem mekanik teristimewa ketika menunjukkan hubungan

(43)

anatara yang dimaksud menggambarkan sebuah balok yang merupakan bagian

setiap tubuh yang dihubungkan dengan balok lain atau segmen tubuh yang lain.

Hal ini digunakan untuk mempermundah dalam setiap perhitungan dalam

Biostatisc mechanics.

Biostatisc mechanics mengkaji tentang otot sebagai pusat dalam

menghasilkan gaya dan sistem anatomi secara khusus pada otot. Otot yang cedera

adalah otot yang melewati persambungan. Salah satu ujungnya biasanya

dihubungkan pada segmen proximal dan salah satu ujungnya akan dihubungkan

segmen distal. Keadaan seperti biasanya disebut dengan otot antagonis dimana

persambungannya melewati titik asal proximal dan perpotongannya pada distal.

Otot antagonis membangun sebuah gaya yang berlawanan. Pada sistem biologi

kontraksi secara simultan dari otot harus stabil pada persambunganya.

Sesudah menentukan anatomi dan merancang model analitis pada setiap

segmen tubuh manusia, ahli human factor harus mmengidentifikasi aplikasi yang

cocok agar mendapatkan informasi yang berguna untuk merancang

perhitungannya. Untuk penilaian gaya yang diperlukan pada setiap segmen tubuh

dapat dilihat sebagai berikut.

1. Bahu dan lengan

Sistem anatomi untuk bahu dan lengan adalah sebagai berikut:

Segmen proksimal : scapula (tulang bahu)

Segmen distal : humerus (tulang depan)

Persambungan : sambungan bahu

(44)

Otot deltoid adalah yaitu otot yang terdapat pada penarikan lengan ketika

seseorang mengangkat lengan dan saat akan menutup lengan tubuh. Model

untuk bahu dan lengan dapat dilihat pada Gambar 3.1. sebagai berikut.

Gambar 3.1 Model dan Free-body Diagram untuk Bahu dan Lengan

Maka analisis perhitungan biomekanika pada operator saat melakukan aktivitas dapat dirumuskan sebagai berikut.

∑Fy = 0

Fm. sin ( α) + Ry – C – Wd = 0 ... (1)

∑Fx = 0

-Fm. cos ( α) + Rx = 0 ... (2)

∑Ma = 0

[Fm. sin (α)] x AB – (C)(AC) – (Wd) (AD) = 0 ... (3)

Dimana:

Fm = Gaya pada otot deltoid (Newton)

(45)

Rx = Gaya reaksi horizontal dari tubuh (Newton) Wd = Berat Beban (Newton)

W = Berat Tubuh Operator (Newton)

A = Persendian antara bahu dengan lengan tangan B = Otot deltoid

C = Siku pada tangan D = Pergelangan tangan AB = 0,08 x (H)

AC = 0,20 x (H) AD = 0,40 x (H) 2. Panggul dan kaki

Sistem anatomi untuk panggul dan kaki adalah sebagai berikut:

Segmen proksimal : Pelvis (tulang pelvis)

Segmen distal : Femur (tulang paha)

Persambungan : Sendi panggul

Otot (aksi) : Gluteus

Otot gluteus adalah yaitu otot yang terjadi pada saat perluasan lurusan kaki

bagian luar dari sisi tubuh, seperti yang terlihat pada seseorang yang menendang

bola kesampinng dengan menggunakan sisi kaki. Model untuk panggul dan kaki

(46)

Rg = W Ry

B Fm

Rx 70o

�� = 0.04 H

��

�� = 0.05 H

��

�� = 0.10 H

Gambar 3.2 Model dan Free-body Diagram untuk Panggul dan Kaki

Maka analisis perhitungan biomekanika pada operator saat melakukan

aktivitas dapat dirumuskan sebagai berikut.

∑Fy = 0

Fm. sin (θ) - Ry – C + (W-θ) = 0 ... (4)

∑Fx = 0

-Rx + Fm. cos (θ) = 0 ... (5)

∑Ma = 0

-[Fm. sin (θ)] x [AB] + (C)(AB-AC) + (W) (AB) = 0 ... (6) Gaya reaksi yang bekerja pada panggul (Rh).

Rh= ... (7)

(47)

Fm = Gaya pada otot gluteus (Newton)

Ry = Gaya reaksi vertikal dari tubuh (Newton) Rx = Gaya reaksi horizontal dari tubuh (Newton) Rh = Gaya reaksi pada panggul (Newton) H = Tinggi Badan

A = Greater trochanter

B = Persendian antara elvis dengan greater trochanter C = Bagian lutut (0,15 x W)

D = Pergelangan kaki AB = 0,04 x H

AC = 0,05 x H AD = 0,10 x H

3. Lutut dan kaki bagian depan

Sistem anatomi untuk lutut dan kaki bagian depan adalah sebagai berikut:

Segmen proksimal : Femur (tulang paha)

Segmen distal : Tibia dan fibula (tulang kering)

Persambungan : Sendi lutut

Otot (aksi) : Kuadrisep

Otot kuadrisep adalah yaitu otot yang terjadi pada saat lutut kaki bertekuk

(tumit belakang ke paha bagian belakang), memperpanjang kaki bagian depan

(tulang garas). Model untuk lutut dan kaki bagian depan dapat dilihat pada

(48)

A θ Ry Rx B C D Fm ∆y �� = 0.12 H �� = 0.24 H Δ� = 0.03 H �� = 0.29 H

[image:48.595.140.468.115.299.2]

Gambar 3.3 Model dan Free-body Diagram untuk Lutut dan Kaki Bagian Depan

Maka analisis perhitungan biomekanika pada segmen tubuh bagian lutut dan kaki

bagian depan adalah sebagai berikut. = 0.12 H

θ = sin ( )

ɸ = tan ( )

α = θ - ɸ

∑Fy = 0

-Fm. Sin α – A – B + Ry = 0 ... (8)

∑Fx = 0

Fm. cos α - Rx = 0 ... (9) Sehingga:

∑Mc = 0

-Fm. Sin α [AC] x cos θ + (A). [AC] x cos θ – Fm cos α [AC] x sin θ +

(B). [AB] ). cos θ = 0 ... (10) Dimana:

Fm = Gaya pada otot kuadrisep (Newton)

(49)

R = Jarak langkah A = Pangkal paha (N)

B = Titik tengah antara pangkal paha dan lutut ( N) C = Bagian lutut

D = Kaki bagian depan h = Jarak kaki dengan tanah AB = 0,12 x H

AC = 0,24 x H CD = 0,29 x H CE = R + CD AE = h + AC + CD AF = AE - CE ∆y = 0,03 x H

4. Bagian Punggung

Sistem anatomi untuk punggung adalah sebagai berikut:

Segmen proksimal : Sacrum

Segmen distal : Thoracolombar

Persambungan : Lumbo-sacral

Otot (aksi) : Ektersor

Otot ektersor adalah yaitu otot yang terjadi pada perpanjangan tulang

belakang seperti ketika berdiri lurus ke atas pada perhatian selama pemeriksaan

(50)

Lower Ribs Erector spinae

muscles Fifth lumbar

vertebra (of the spine)

α θ Rs B A D Rx Rα Ry C ��

�� = 0.15 H

��

�� = 0.20 H

��

�� = 0.30 H

α = 70o

0.36W

[image:50.595.114.499.113.357.2]

0.18 W + WL

Gambar 3.4 Model dan Free-body Diagram untuk Bagian Punggung Maka analisis perhitungan biomekanika pada segmen tubuh bagian lutut dan kaki

bagian depan adalah:

β = θ - α

Fex = Fe. Cos β ... (11) Fey = Fe. Sin β ... (12)

∑Fy = 0

Ry – 0,36Wb – 0,882 Fe – 0,18Wb = 0

∑Fx = 0

Rx – 0,469 Fe = 0

∑Ma = 0

Fex (AC.Hb). Sin θ - Fey(AC.Hb). Cos θ – (B Wb).(AB.Hb) cos θ°-

(D.Wb).(AD.Hb). Cos θ = 0

Subtitusi pada persamaan I dan persamaan II maka:

(Fe. Cos β) (AC.Hb) sin θ – (Fe. Sin β) (AC. Hb ). co s θ = (B Wb).(AB.Hb) cos θ°- (D.Wb).(AD.Hb). Cos θ

(51)

Rs = -Rx . cos θ + Rx . sin θ Dimana:

Fe = Gaya yang dibutuhkan operator (Newton) Ra = Reaksi gaya aksial (Newton)

Rs = Reaksi gaya geser (Newton) W = Berat tubuh

H = Tinggi badan

A = Thoracolumbar spine

B = Titik pemberatan tubuh (0,38 x W) C = Otot erector spinae

D = Lower ribs (0,18 x W) AC = 0,2 x H

AB = 0,15 x H AD = 0,30 x H

α = 13°

θ = Sudut yang dibentuk pada posisi thoracolumbar spine

b). Biodinamic adalah bagian dari biomekanik umum yang berkaitan dengan

gambaran gerakan – gerakan tubuh tanpa mempertimbangkan gaya yang

terjadi (kinematik) dan gerakan yang disebabkan gaya yang bekerja dalam

tubuh (kinetik).

2. Occupational Biomechanic

Didefinisikan sebagai bagian dari biomekanik terapan yang mempelajari

interaksi fisik antara manusia dengan pekerjaannya. Dalam biomekanika ini

banyak melibatkan bagian bagian tubuh yang berkolaborasi untuk menghasilkan

gerak yang akan dilakukan oleh organ tubuh yakni kolaborasi antara Tulang,

(52)

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan fungsi dari biomekanika adalah

sebagai berikut :

1. Dengan mengaplikasikan ilmu biomekanika, dapat dinyatakan besarnya gaya

otot yang diperlukan oleh seorang operator dalam menyelesaikan

pekerjaan dengan menggunakan prinsip-prinsip fisika dan mekanika.

2. Dengan mengaplikasikan ilmu biomekanika, dapat diketahui dan memahami

serta dapat menentukan sikap kerja yang berbeda yang menghasilkan

kekuatan atau tingkat produktivitas yang terbaik.

3. Dengan mengaplikasikan ilmu biomekanika, dapat dievaluasi pekerjaan

operator sehingga dapat menghasilkan cara kerja yang lebih baik yang

meminimumkan gaya dan momen yang dibebankan pada operator supaya

tidak terjadi kecelakaan kerja.

4. Dengan mengaplikasikan ilmu biomekanika, dapat ditentukan perancangan

sistem kerja dengan pertimbangan dari gerakan-gerakan tubuh

manusia/pekerja.

3.2 Beban Kerja

Tubuh manusia dirancang untuk dapat melakukan aktivitas pekerjaan

sehari-hari. Adanya massa otot yang bobotnya hampir lebih dari separuh beban

tubuh, memungkinkan kita untuk dapat menggerakkan dan melakukan pekerjaan.

Pekerjaan disatu pihak mempunyai arti penting bagi kemajuan dan peningkatan

prestasi, sehingga mencapai kehidupan yang produktif sebagai satu tujuan hidup.

Dipihak lain, bekerja berarti tubuh akan menerima beban dari luar tubuhnya.

(53)

bersangkutan. Beban tersebut dapat berupa beban fisik maupun mental. Dari sudut

pandang ergonomi, setiap beban kerja yang diterima oleh seseorang harus sesuai

atau seimbang baik dalam kemampuan fisik, maupun kognitif, maupun

keterbatasan manusia yang menerima beban tersebut.

3.2.1 Penilaian Beban Kerja Fisik

Menurut Astrand and Rodhal dalam Tarwaka, dkk bahwa penilaian beban

kerja dapat dilakukan dengan dua metode secara objektif, yaitu metode penilaian

langsung dan metode penilaian tidak langsung.

3.2.1.1 Penilaian Beban Kerja Secara Langsung

Metode pengukuran langsung yaitu dengan mengukur energi dikeluarkan

(energy expenditure) melalui asupan oksigen selama bekerja. Semakin berat

beban kerja akan semakin banyak energi yang diperlukan untuk dikonsumsi.

Meskipun metode pengukuran asupan oksigen lebih akurat, namun hanya dapat

mengukur untuk waktu kerja yang singkat dan diperlukan peralatan yang mahal.

Berikut adalah kategori beban kerja yang didasarkan pada metabolisme, respirasi

suhu tubuh dan denyut jantung menurut Christensen pada Tabel 3.2. berikut:

Tabel 3.2 Kategori Beban Kerja Berdasarkan Metabolisme, Respirasi, Suhu Tubuh dan Denyut Jantung

Kategori Beban Kerja Konsumsi Oksigen (l/min) Ventilasi Paru (l/min) Suhu Rektal (0C)

Denyut Jantung (denyut/min)

Ringan 0,5 – 0,1 11 – 20 37,5 75 – 100

Sedang 1,0 – 1,5 20 – 30 37,5 – 38,0 100 – 125

Berat 1,5 – 2,0 31 – 43 38,0 – 38,5 125 – 150

Sangat Berat 2,0 – 2,5 43 – 56 38,5 – 39,0 150 – 175

Sangat Berat

(54)

Sumber : Meningkatkan Produktivitas Dengan Ergonomi, Suyanto S.

Dalam penentuan konsumsi energi biasanya digunakan suatu bentuk

hubungan energi dengan kecepatan denyut jantung yaitu sebuah persamaan regresi

kuadratis sebagai berikut:

E = 1,80411 – 0,0229038 X + 4,71733 x X2... (1)

dimana:

E = Energi (Kkal/menit)

X = Kecepatan denyut jantung/nadi (denyut/menit)

3.2.1.2 Penilaian Beban Kerja secara Tidak Langsung

Metode penilaian tidak langsung adalah dengan menghitung denyut nadi

selama bekerja. Pengukuran denyut jantung selama bekerja merupakan suatu

metode untuk menilai cardiovasculair strain dengan metode 10 denyut (Kilbon,

1992) dimana dengan metode ini dapat dihitung denyut nadi kerja sebagai berikut:

(

)

60...(2) n

Perhitunga Waktu

Denyut 10

it denyut/men Jantung

Denyut = ×

Penggunaan nadi kerja untuk menilai berat ringannya beban kerja

mempunyai beberapa keuntungan, selain mudah, cepat, sangkil dan murah juga

tidak diperlukan peralatan yang mahal serta hasilnya pun cukup reliabel dan tidak

menganggu ataupun menyakiti orang yang diperiksa. Denyut nadi untuk

mengestimasi indeks beban kerja fisik terdiri dari beberapa jenis yaitu:

1. Denyut Nadi Istirahat (DNI) adalah rerata denyut nadi sebelum pekerjaan

(55)

2. Denyut Nadi Kerja (DNK) adalah rerata denyut nadi selama bekerja

3. Nadi Kerja (NK) adalah selisih antara denyut nadi istirahat dengan denyut

nadi kerja.

Peningkatan denyut nadi mempunyai peranan yang sangat penting didalam

peningkatan cardia output dari istirahat sampai kerja maksimum. Peningkatan

yang potensial dalam denyut nadi dari istirahat sampai kerja maksimum oleh

dalam Tarwaka, dkk (2004:101) didefinisikan sebagai Heart Rate Reverse (HR

Reverse) yang diekspresikan dalam presentase yang dapat dihitung menggunakan

rumus sebagai berikut:

(3) ... 100 Istirahat Nadi Denyut maksimum Nadi Denyut Istirahat Nadi Denyut Kerja Nadi Denyut %HR × − − = Reserve D

enyut Nadi maksimum (DNmax) adalah (220 – umur) untuk laki-laki dan (200 –

umur) untuk perempuan.

Metode Brouha merupakan metode yang digunakan untuk menilai

cardiovasculair strain. Keuntungan metode ini adalah sama sekali tidak

menganggu atau menghentikan pekerjaan, karena pengukuran dilakukan setelah

subjek berhenti bekerja. Denyut nadi pemulihan (P) dihitung pada akhir 30 detik

menit pertama, kedua dan ketiga (P1, P2, P3). Rerata dari ketiga nilai tersebut

dihubungkan dengan total cardiac cost dengan ketentuan sebagai berikut:

1. Jika P1 – P3 ≥ 10 aau P1, P2, P3 seluruhnya < 90, nadi pemulihan normal

2. Jika rerata P1 yang tercatat ≤ 110, dan P1 – P3 ≥ 10, maka beban kerja tidak

berlebihan (not excessive)

(56)

Laju pemulihan denyut nadi dipengaruhi oleh nilai absolut denyut nadi

pada ketergantungan pekerjaan (the interruption of work), tingkat kebugaran

(individual fitness) dan pemaparan lingkungan panas. Jika pemulihan nadi tidak

segera tercapai maka diperlukan redesain pekerjaan untuk mengurangi tekanan

fisik.

3.2.2 Kerja Fisik dan Konsumsi Energi3

3

Sritomo wignjosoebroto, Ergonomi Studi Gerak dan Waktu (Edisi Pertama, Cetakan Kedua, Bandung: Guna Widya, 2006), h.272-275.

Secara umum yang dimaksud dengan kerja fisik (physical work) adalah

kerja yang memerlukan energi fisik otot manusia sebagai sumber tenaganya

(power). Kerja fisik seringkali juga disebut sebagai “manual operation” dimana

performs kerja sepenuhnya akan tergantung manusia baik yang berfungsi sebagai

sumber tenaga (power) ataupun pengendali (control). Kerja fisik seringkali

dikonotasikan sebagai kerja berat ataupun kerja kasar, dapat dirumuskan sebagai

kegiatan yang memerlukan usaha fisik manusia yang kuat selama periode kerja

berangsung. Dalam hal kerja fisik ini, maka konsumsi energi (energi

consumption) merupakan faktor utama dan tolak ukur yang dipakai sebagai

penentu berat/ringannya kerja fisik tersebut. Hal ini akan memberikan

kemampuan yang lebih besar lagi untuk penyelesaian aktivitas-aktivitas yang

memerlukan energi fisik yang besar dan berlangsung dalam periode waktu yang

(57)

3.2.2.1 Proses Metabolisme

Proses metabolisme yang terjadi dalam tubuh manusia merupakan phase

yang penting sebagai penghasil energi yang diperlukan untuk kerja fisik. dari

proses metabolisme akan dihasilkan panas dan energi yang diperlukan untuk kerja

fisik (mekanis) lewat sistem otot manusia. Di sini, zat-zat makanan akan

bersenyawa dengan oksigen (O2) yang dihirup, terbakar dan menimbulkan panas

serta energi mekanik.

Dalam literatur ergonomi, besarnya energi yang dihasilkan/dikonsumsi

akan dinyatakan dalam unit satuan “kilo kalori atau kcal” atau “Kilo Joule (KJ)”

bilamana akan dinyatakan dalam satuan standar Internasional (SI), dimana:

1 kilocalorie(kcal)= 4,2 kilojoule (KJ)

Nilai konversi di atas dapat berguna bilamana nilai konsumsi energi diberikan

dalam unit satuan “watt” (1 watt = 1 joule/detik).

Selanjutnya, dalam fisiologi kerja, energi yang dikonsumsikan seringkali

bisa diukur secara langsung yaitu melalui konsumsi oksigen yang dihisap. Dalam

hal ini konversi bisa dinyatakan sebagai berikut:

1 liter O2 = 4,8 Kkal = 20 KJ

Dari nilai konversi tersebut tampak bahwa nilai kalori dari O2 dari setiap

liter oksigen yang dihirup akan menghasilkan energi rata-rata sebesar 4,8 Kkal

atau 20 KJ. Istilah yang sering digunakan untuk mengkonversikan nilai 1 liter

oksigen dengan energi yang dihasilkan oleh tubuh manusia adalah “nilai klarifik

darioksigen”. Dari nilai konversi yang telah distandarkan tersebut, maka untuk

(58)

suatu kegiatan manual fisik dapat dicari dengan mengukur secara langsung

volume oksigen (liter) yang dihirup manusia dari udara bebas dan kemudian

dikalikan dengan faktor 4,8.

Cara lain yang bisa diaplikasikan untuk mengetahui besarnya energi kerja

fisik adalah dengan membandingkan konsumsi oksigen dengan laju detak

nadi/jantung dapat dinyatakan sebagai berikut:

1. Operator laki-laki yang melakukan aktivitas manual fisik dengan pulsa 75

denyut atas detak per menit akan ekuivalen dengan konsumsi oksigen 0,5

liter/menit atau sepadan dengan pengeluaran energi 2,5 Kkal/menit. Perlu

dicatat bahwa pulsa jantung wanita umumnya akan berdenyut lebih tinggi

dibandingkan dengan laki-laki (sekitar 10 denyut/menit lebih tinggi).

2. Bilamana tidak ada kegiatan fisik dilakukan misalnya dalam kondisi istirahat

biasanya pulsa akan sebesar 62 denyut/menit, dimana hal ini akan ekuivalen

dengan konsumsi oksigen sebesar 250 ml/menit atau sepadan dengan

pengeluaran energi sebesar 1.25 Kkal/menit.

Besar kecilnya kalori akan ditentukan oleh berat badan, tinggi badan dan

jenis kelamin. Sebagai acuan dasar metabolisme untuk:

Laki-laki dewasa, berat 70 kg = 1,2 kkal/menit = 1700 Kkal/jam

Wanita dewasa, berat 60 kg = 1,0 kkal/menit = 1450 Kkal/jam.

3.2.2.2Standar untuk Energi Kerja

Dari hasil penelitian mengenai fisiologi kerja diperoleh kesimpulan bahwa

(59)

dikonsumsikan untuk melaksanakan kerja fisik berat atau kasar secara

terus-menerus. Jika nilai metabolisme basal = 1,2 Kkal/menit, maka energi yang

dikonsumsikan untuk kerja fisik berat adalah (5,2-1,2=4,0 Kkal/menit).

3.3 Energi Kerja4

Pada waktu kerja, pengeluaran energi kerja meningkat. Makin besar

gerakan otot makin tinggi pengeluaran energi kerjanya. Kenaikan konsumsi energi

yang namapak dalam kerja fisik dapat dinyatakan dalam kalori kerja. Nilkai kalori

kerja ini diperoleh dari perbedaan antara konsumsi energi dikala kerja terhadap

energi dikala istirahat. Jika pengeluaran energi pada basal metabolisme

dikurangkan dari yang pada metabolisme kerja hasilnya adalah kalori kerja.

Banyak kalori yang dibutuhkan oleh kegiatan tertentu telah diselidiki,

penilaian secara umum atas pengeluaran energi pada berbagai pekerjaan oleh

Lehman telah disusun gamabaran seperti yang tertera pada pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Pengeluaran Energi Dengan Sikap kerja yang Berbeda

Sikap Kerja Kerja Kkal/menit Kerja Kkal/Jam

Duduk 0,3 20

Jongkok 0,5 30

Merangkak 0,5 30

Berdiri 0,6 35

Berjalan 1,7-3,5 100-200

Mendaki pada 10° tanjakan tanpa beban 0,75 per m naik k.1.400

Sumber : Meningkatkan Produktivitas Dengan Ergonomi, Suyanto S.

4

(60)

3.4 Range Of Motion5

Selang alami gerak (SAG) adalah derajat bebas yang dapat dicapai oleh

tulang relatif terhadap sendi pada tulang (Saladin, 2011). SAG merupakan

sejumlah gerakan yang melalui bagian tertentu yang terjadi pada sendi dan

dinyatakan dalam derajat pergerakan (Sanders dan McCormick 1993). Tubuh

manusia memiliki suatu selang alami gerak (SAG), Jika manusia melakukan SAG

ini, maka dapat memperbaiki sirkulasi darah dan fleksibiitas sehingga dapat

bekerja dengan nyaman dan mendapatkan produktivitas yang tinggi. Fleksibilitas

berarti kemampuan untuk beradaptasi dan bekerja dengan efektif dalam situasi

yang berbeda. Dengan mempertimbangkan SAG, produk dapat didesain untuk

dioperasikan dengan selang optimal untuk mengurangi kelelahan dan gangguan

otot. Terdapat empat zona yang dihadapi manusia ketika duduk atau berdiri, yaitu:

1. Zona 0. Zona yang paling dianjurkan untuk sebagian besar gerakan-gerakan.

Terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi.

2. Zona 1 (zona hijau). Zona yang dianjurkan untuk sebagian besar

gerakan-gerakan. Terdapat tekanan minimal pada otot dan sendi.

3. Zona 2 (zona kuning). Banyak posisi yang ekstrim pada anggota-anggota tubuh.

Terdapat lebih besar tekanan pada otot da