ANALISIS PENGUKURAN BEBAN KERJA FISIK DENGAN
METODE FISIOLOGI
A. DESKRIPSI
Menurut Tayyari dan Smith (1997) fisiologi kerja sebagai ilmu yang mempelajari
tentang fungsi-fungsi organ tubuh manusia yang dipengaruhi oleh adanya
ketegangan pada otot selama aktivitas kerja. Selain itu Tayyari dan Smith juga
mengatakan bahwa seorang ahli fisiologi merupakan seseorang yang dapat
membuat individu dapat menyelesaikan pekerjaan mereka tanpa mengalami
kelelahan yang berlebihan, sehingga saat selesai bekerja mereka tidak hanya
dapat pulih dari kelelahan akibat kerja agar di hari berikutnya mereka dapat
bekerja, tetapi mereka juga dapat menikmati waktu luang dari pekerjaan mereka.
Tujuan Praktikum a. Tujuan Umum
Terdapat beberapa tujuan umum yang ingin dicapai dalam praktikum ini,
antara lain adalah:
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
b. Tujuan Khusus
Selain dari tujuan umum diatas, terdapat beberapa tujuan khusus dari
praktikum ini yaitu:
1. Mampu memahami konsep pengukuran beban kerja fisik dengan metode
denyut nadi dan %CVL
2. Mampu menghitung besar energi yang dikeluarkan (energy expenditure)pada suatu pekerjaan tertentu berdasarkan intensitas denyut jantung (heart rate).
3. Mampu menentukan waktu istirahat yang ideal berdasarkan besar energi
yang dikeluarkan ketika bekerja.
4. Mampu menentukan konsumsi oksigen yang diperlukan menggunakan
persamaan berdasarkan denyut jantung.
B. INPUT DAN OUTPUT Input:
a. Data denyut nadi istirahat dan denyut nadi kerja
b. Usia
c. Waktu kerja ketika melakukan kegiatan
Output:
a. Klasifikasi %CVL
b. Kesimpulan dan tindakan dari hasil klasifikasi %CVL
c. Waktu istirahat yang diperlukan ketika seseorang melakukan kegiatan.
d. Tingkat konsumsi oksigen dari pekerja
C. REFERENSI
Barnes, R.M., 1980. Motion and time study. Seventh Edition. Wiley.
Grandjean, E., 1986. Fitting The Task to The Man: A Textbook of Occupational Ergonomics, Taylor & Francis/ Hemisphare.
Hancock, P. A. & Meshkati, N. (1988) Human Mental Workload. Elsevier. Heller, R., 2001. Motivating People. Dorling Kindersley.
Kilbon, A. 1992. Measurement and Assessment of Dynamic Work. Dalam: Tarwaka,
Bakri, S., Sudiajeng, L. 2004. Ergonomi untuk Keselamatan, Kesehatan Kerja
Manuaba, A & Vanwonterghem, K., 1996. Improvement of Quality of Life.
Determination of Exposure Limits for Physical Strenuous Jobs under Tropical
Conditions. Final Report- CT-90019. Commission of the European Union.
Murrel, K.F.H., 1965. Human Performance in Industry. Dalam: Tayyari, F. & Smith,
J.L., 1997.Occupational Ergonomics: Principles and applications. London:
Chapman & Hall.
Tarwaka, Bakri, S., Sudiajeng, L. 2004. Ergonomi untuk Keselamatan, Kesehatan
Kerja dan Produktivitas. Surakarta: UNIBA Press.
Tayyari, F. & Smith, J.L., 1997. Occupational Ergonomics: Principles and
applications. London: Chapman & Hall.
Wickens, C.D. et al., 1998. Introduction to human factors engineering.
D. LANDASAN TEORI
Secara garis besar terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi hasil kerja
manusia, dan dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu faktor individu dan faktor
situational. Seperti yang terdapat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1. Faktor yang mempengaruhi hasil kerja (Heller, 2001)
Sementara itu secara garis besar kerja manusia bersifat 2 jenis yaitu mental
dan fisik, dimana masing-masing mempunyai pengaruh yang berbeda-beda.
1. Beban Kerja Fisik
Kerja fisik merupakan kerja yang memerlukan energi fisik otot manusia
sebagai sumber tenaganya (power). Dimana ditunjukkan pada gambar 2.2 dibawah ini:
Gambar 2.2. Kerja Fisik
Kerja fisik akan mengakibatkan beberapa perubahan fungsi pada alat-alat
tubuh, oleh karena itu beban kerja fisik dapat diukur melalui perubahan fungsi
pada alat-alat tubuh melalui:
1. Konsumsi Oksigen
2. Denyut Jantung
3. Peredaran udara dalam paru-paru
4. Temperatur tubuh
5. Konsentrasi asam laktat dalam darah
6. Komposisi kimia dalam darah dan air seni
7. Tingkat penguapan
8. Dan faktor lainnya
Kecepatan denyut jantung memiliki hubungan yang sangat erat dengan aktivitas
faali lainnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3. Hubungan Denyut Jantung dengan Aktivitas Faali
Kecepatan Denyut Jantung
1.Tekanan Darah 2.Aliran Darah
3.Komposisi Kimia dalam Darah
4.Temperatur Tubuh
5.Tingkat penguapan
2. Kebutuhan Energi Untuk Kerja
Pekerjaan fisik merupakan sesuatu yang dapat dilakukan apabila memiliki
energi, karena berguna untuk mendukung kontraksi otot. Tubuh manusia
membutuhkan energi untuk mempertahankan/menjaga fungsi-fungsi dasar
kehidupannya meskipun tidak ada kegiatan yang dilakukan sama sekali.Energy expenditure terendah yang diperlukan untuk menjaga fungsi-fungsi dasar kehidupan disebut metabolisme basal (basal metabolism) (Wickens et al., 2004). Setiap individu memiliki tingkat metabolisme basal yang berbeda-beda, beberapa
faktor yang mempengaruhi perbedaan tersebut adalah jenis kelamin, umur, dan
berat badan (Wickens et al., 2004).
Berdasarkan penjelasan yang ada beban kerja fisik dapat dikelompokkan ke
beberapa tingkatan berdasarkan energi yang dikeluarkan (energy expenditure). Beberapa penelitian fisiologi kerja menunjukkan bahwa energi yang dikeluarkan
untuk bekerja berbanding lurus dengan jumlah konsumsi oksigen dan denyut
jantung (Wickens et al., 2004). Dr. Lucien Brouha telah membuat tabel klasifikasi
beban kerja dalam reaksi fisiologi, untuk menentukan berat ringannya suatu
pekerjaan, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Klasifikasi Beban Kerja Dan Reaksi Fisiologis
Tingkat Pekerjaan
Energy expenditure Detak Jantung Konsumsi Oksigen
3. Pengukuran Beban Kerja Fisik
Kerja fisik akan mengakibatkan terjadiya perubahan pada beberapa fungsi
faal tubuh. Pada bagian ini akan dilakukan pengukuran dengan metode
3.1.Denyut Nadi
Pengukuran denyut nadi selama bekerja merupakan suatu metode untuk
menilai cardiovascular strain. Salah satu peralatan yang dapat digunakan untuk menghitung denyut nadi adalah telemetry dengan menggunakan rangsangan
ElectroCardio Graph (ECG). Apabila peralatan tersebut tidak 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 yang digunakan untuk mengestimasi index beban kerja terdapat
beberapa jenis, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4.
Selain itu denyut jantung juga memiliki berbagai macam kondisi kerja,
seperti pada gambar 2.5. (Grandjean, 1986):
Gambar 2.5. Siklus Denyut Jantung pada Kondisi Kerja
3.2 Cardiovascular Load (%CVL)
Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang sangat penting dalam
peningkatan cardiac output dari istirahat sampai kerja maksimum. Manuaba (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:
*Laki-laki→Denyut Nadi Maksimum = 220 – umur
*Perempuan →Denyut Nadi Maksimum = 200 – umur (Tarwaka, 2004)
Dari hasil perhitungan % CVL tersebut kemudian dibandingkan dengan
klasifikasi sebagai berikut:
4. Pengukuran Waktu Istirahat Kerja
Ketika seseorang bekerja, tentunya diperlukan pemberian waktu istirahat
yang bertujuan untuk menghindari terjadinya kelelahan yang berlebihan karena
penggunaan energi yang terlalu besar dan tidak terkendali. Dalam penentuan
waktu istirahat yang diperlukan ketika bekerja, beberapa ilmuwan banyak
mengusulkan metode yang dapat digunakan untuk mengukurnya. Murrel (1965)
dalam Tayyari dan Smith (1997) menjalankan rumusan:
Dengan:
Tr = Waktu istirahat yang diperlukan (menit)
Ts = Total waktu shift kerja (menit)
M = Rata-rata energi yang dikeluarkan (kcal/menit)
S = Tingkat energi yang dikeluarkan untuk shift kerja (kcal/menit)
(Biasanya 4 atau 5 kcal/menit)
1,5 = Energi yang diperlukan saat istirahat (kcal/menit)
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 (Grandjean, 1986).
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
5.1.Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fatique
Kekuatan dan daya tahan tubuh ini tidak hanya dipengaruhi otot, tetapi juga
dipengaruhi oleh beberapa hal. Grandjean (1991) dalam Tarwaka (2004)
menjelaskan beberapa faktor penyebab kelelahan seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.6.
Gambar 2.6. Faktor-Faktor Penyebab Kelelahan
E. CONTOH SOAL
Seorang mahasiswi berusia 19 tahun melakukan kegiatan lari selama 90 menit. Setelah
dites dengan metode 10 denyut diketahui bahwa orang tersebut memiliki denyut nadi
kerja 175 denyut/menit dan denyut nadi istirahat 78 denyut/menit.
1. Berapakah persentase CVL mahasiswi tersebut? Berikan analisis.
2. Hitung energy expenditure mahasiswa tersebut.
3. Berapa waktu istirahat yang ideal untuk mahasiwa tersebut?
Jawab:
(%CVL) lari 1.5 menit
%CVL =
=
= 78.86 %
Energy expenditure lari 1.5 menit
M175 =
=
-250+25x = 62.5
25x = 312.5
X =
X = 12.5 kcal/min (very heavy)
Waktu istirahat ideal lari 1.5 menit
Tr = Ts | |
Tr = 1.5| |
= 1.5 x 0.68
= 1.02 menit
F. PRAKTIKUM
Alat dan Bahan Praktikum:
1. Stopwatch
2. Beban
3. Lembar Pengamatan
4. Kalkulator
Prosedur Pelaksanaan Praktikum:
1. Bagi tugas dalam pengambilan data :
- 1 orang sebagai operator
- 1 orang sebagai pengamat dan pencatat data
2. Ukur denyut nadi operator dengan metode 10 denyut sebelum melakukan
aktivitas, kemudian catat di lembar pengamatan, dan operator boleh
3. Setelah operator selesai melakukan aktivitas, langsung lakukan pengukuran
denyut nadi dengan metode 10 denyut. Kemudian catat kembali di lembar
pengamatan.
4. Konversikan waktu 10 denyut menjadi jumlah denyut dalam lembar
pengamatan.
