tutorial 3
Prodi Teknik Industri
Fakultas Teknologi Industri
Universitas Islam Indonesia
Tahun Ajaran
2016/2017
BEBAN KERJA FISIK
FISIOLOGI DAN PENGUKURAN KERJA
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 1
BEBAN KERJA FISIK
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.
Secara umum, materi fisiologi ini bertujuan untuk :
1. Memahami bahwa perbedaan beban kerja / cara kerja dapat berpengaruh terhadap aspek fisiologi manusia.
2. Menentukan besar beban kerja, berdasarkan kriteria fisiologi.
3. Merancang sistem kerja dengan memanfaatkan hasil pengukuran kerja dengan metode fisiologi.
Dalam pokok bahasan fisiologi ini, terdapat beberapa metode yang digunakan untuk menganalisis perubahan aspek fisiologis pada tubuh manusia yang terjadi akibat pekerjaan yang dilakukan. Tutorial fisiologi memiliki tujuan:
1. Mampu memahami konsep pengukuran beban kerja fisik dengan metode denyut nadi, %CVL dan Brouha.
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.
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 2
A. INPUT DAN OUTPUT
Dalam rangka mencapai tujuan diatas, maka input yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: a) Data denyut nadi istirahat
b) Data denyut nadi kerja c) Waktu kerja
d) Usia e) Pekerjaan
f) Data denyut nadi pemulihan
Dari input diatas, data akan diolah dan akan menghasilkan output sebagai berikut: a) Kalisifikasi %CVL
b) Rekomendari waktu kerja dan jam istirahat berdasarkan hasil %CVL c) Tingkat konsumsi oksigen dan energy expenditure pekerja/ operator d) Analisa beban kerja fisik berdasarkan denyut nadi pemulihan
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 3
B. PROSEDUR PELAKSANAAN TUTORIAL
Mulai Sesi Tutorial Teori dalam kelas: 1. Pengarahan Tutorial 2. Postest
Penentuan Operator Pengambilan data: 1. Menghitung denyut nadi istirahat
2. Operator melakukan aktivitas lari / angkat beban 3. Menghitung denyut nadi kerja
4. Menghitung denyut nadi pemulihan -HR Rest -HR Work -HR Recovery Pengolahan data -Klasifikasi %CVL -Waktu istirahat -Energy expenditure -Analisa beban kerja
Acc Asisten
Konsultasi kepada asisten
Acc Asisten Pengumpulan laporan Yes No Yes No Mulai Sesi Tutorial
Teori dalam kelas: 1. Pengarahan Tutorial 2. Postest
Penentuan Operator Pengambilan data: 1. Menghitung denyut nadi istirahat
2. Operator melakukan aktivitas lari / angkat beban 3. Menghitung denyut nadi kerja
4. Menghitung denyut nadi pemulihan -HR Rest -HR Work -HR Recovery Pengolahan data -Klasifikasi %CVL -Waktu istirahat -Energy expenditure -Analisa beban kerja
Acc Asisten
Konsultasi kepada asisten
Acc Asisten Pengumpulan laporan Yes No Yes No
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 4
LANDASAN TEORI
Secara garis besar kerja manusia bersifat 2 jenis yaitu mental dan fisik, dimana masing-masing mempunyai pengaruh yang berbeda-beda. Pemisahan kedua hal tersebut tidak dapat dilakukan secara sempurna, karena terdapat hubungan yang erat antar satu dengan lainnya. Pada modul kali ini, kita akan mempelajari lebih dalam terkait beban kerja fisik.
A. DEFINISI
1. Beban Kerja Fisik
Kerja fisik merupakan kerja yang memerlukan energi fisik otot manusia sebagai sumber tenaganya (power). Dimana ditunjukkan pada gambardibawah ini:
Gambar 2.1 Ilustrasi 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. Perubahan tersebut diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Konsumsi oksigen 2. Denyut jantung
3. Peredaran udara dalam paru-paru
4. Temperatur tubuh
5. Konsentrasi asam laktat dalam darah 6. Tingkat penguapan
Denyut nadi yang disebut diatas berkaitan dengan kecepatan denyut nadi dan kecepatan denyut nadi itu sendiri mempengaruhi beberapa fungsi tubuh seperti :
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 5 2. Aliran darah
3. Komposisi kimia dalam darah 4. Temperatur tubuh
5. Tingkat penguapan
6. Jumlah udara yang dikeluarkan oleh paru-paru
2. Kebutuhan Energi
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 table berikut :
Tabel 2.1 Klasifikasi Beban Kerja Dan Reaksi Fisiologis Tingkat
Pekerjaan
Energy expenditure Detak Jantung Konsumsi Oksigen Kkal / menit Kkal / 8jam Detak / menit Liter / menit
Unduly Heavy >12.5 >6000 >175 >2.5 Very Heavy 10.0 – 12.5 4800 – 6000 150 – 175 2.0 – 2.5 Heavy 7.5 – 10.0 3600 – 4800 125 – 150 1.5 –2.0 Moderate 5.0 – 7.5 2400 – 3600 100 – 125 1.0 – 1.5 Light 2.5 – 5.0 1200 – 2400 60 – 100 0.5 – 1.0 Very Light < 2.5 < 1200 < 60 < 0.5
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 6
3. Kelelahan
Kelelahan yang dimaksud pada modul iniadalah 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 jenis kelelahan tersebut pada dasarnya berkesimpulan sama yaitu bahwa kelelahan terjadi jika kemampuan otot telah berkurang dan lebih lanjut lagi mengalami puncaknya bila otot tersebut sudah tidak mampu lagi bergerak (kelelahan sempurna).
2.2 Faktor-Faktor Penyebab Kelelahan
B. PENGUKURAN
Berikut ini beberapa langkah perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui perubahan fungsi pada tubuh akibat beban kerja fisik:
1. Denyut Nadi
Pengukuran denyut nadi selama bekerja merupakan suatu metode untuk menilai
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 7 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:
Gambar 2.3 Jenis Denyut Nadi
Selain itu denyut jantung juga memiliki berbagai macam kondisi kerja,seperti padagambar dibawah. (Grandjean, 1986):
Gambar 2.4 Siklus Denyut Nadi
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
𝐃𝐞𝐧𝐲𝐮𝐭 𝐍𝐚𝐝𝐢 (𝐃𝐞𝐧𝐲𝐮𝐭 𝑴𝒆𝒏𝒊𝒕⁄ ) = 𝟏𝟎 𝑫𝒆𝒏𝒚𝒖𝒕
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 8 dibandingkan dengan denyut nadi maksimum karena beban kardiovaskular (cardiovascular load = % CVL)yang dihitung dengan rumus sebagai berikut:
%𝐶𝑉𝐿 = 100 𝑥 (𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 − 𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡) 𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚∗− 𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡
*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:
Tabel 2.2 Klasifikasi CVL
% CVL Penanganan
X ≤30 % tidak terjadi kelelahan
30 <X ≤ 60 % diperlukan perbaikan
60 <X ≤ 80 % kerja dalam waktu singkat
80 <X ≤ 100 % diperlukan tindakan segera X> 100 % tidak diperbolehkan beraktivitas
3. Waktu Istirahat
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:
𝑇𝑟 = 𝑇𝑠| 𝑀 − 𝑆 𝑀 − 1,5| Dengan:
Tr = Waktu istirahat yang diperlukan (menit)
Ts = Total waktu shift kerja (menit)
M = Rata-rata energi yang dikeluarkan (kcal/menit)
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 9 1,5 = Energi yang diperlukan saat istirahat (kcal/menit)
4. Metode Brouha
Metode Brouha merupakan metode yang digunakan untuk mengestimasi
cardiovascular strain dengan menggunakan denyut nadi pemulihan, metode ini
diusulkan oleh Kilbon (1992) pada Tarwaka dkk (2004). Keuntungan dari metode ini adalah sama sekali tidak mengganggu atau menghentikan pekerja, karena pengukuran dilakukan tepat setelah subjek berhenti bekerja. Denyut nadi pemulihan (P) dihitung pada akhir 30 detik pada menit pertama (P1), kedua (P2) dan ketiga (P3) yang kemudian hasil denyut nadi yang didapatkan dikalikan dengan dua. Setelah dikalikan dua, maka nialai P1, P2, dan P3 akan dihubungkan dengan beberapa klasifikasi seperti dalam Tabel 3.2 sebagai berikut:
Tabel 2.3 Tabel Klasifikasi Beban Kerja dengan Metode Brouha
Kriteria Klasifikasi Beban Kerja
P1 – P3 ≥ 10 dpm dan P1, P2, dan P3≤ 90 dpm Normal
P1 - P3≥10 dan P1≤ 110 Tidak Berlebihan
P1 – P3< 10 dpm dan P3> 90 dpm Berat (perlu perancangan system kerja)
Sumber : (Tayyari dan Smith, 1997)
Dalam pengukuran dengan metode brouha sangat dibutuhkan ketelitian ketika melakukannya, karena terkadang ketika melakukan penelitian menggunakan metode ini hasilnya bisa berada diluar klasifikasi yang sudah ada. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor yang mempengaruhi kesehatan dari operator yang diukur. Sehingga diharapkan untuk mendapatkan keakuratan dalam menggunakan metode ini, operator yang akan di ambil datanya harus dalam keadaan sehat (Rodahl, 1989).
Laju pemulihan denyut nadi dipengaruhi oleh nilai absolut denyut nadi pada ketergantungan pekerjaan (the interruption of work), tingkat kebugaran (individual
fitness) dan pemaparan panas lingkungan. Jika nadi pemulihan tidak segera tercapai,
maka diperlukan redesign pekerjaan untuk mengurangi tekanan fisik. Redesign tersebut dapat berupa variabel tunggal maupun variabel keseluruhan dari variabel bebas (tasks, organisasi kerja, dan lingkungan kerja) yang menyebabkan beban kerja tambahan.
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 10
C. CONTOH SOAL
Seorang mahasiswaberusia 19 tahun melakukan kegiatan lari selama 90 detik. Setelah dites dengan metode 10 denyut diketahui bahwa orang tersebut memiliki denyut nadi kerja 175 denyut/menit dan denyut nadi istirahat 78denyut/menit.
1. Berapakah persentase CVL mahasiswi tersebut? Berikan analisis. 2. Hitung energy expenditure mahasiswa tersebut.
3. Berapa waktu istirahat yang ideal untuk mahasiwa tersebut?
(%CVL) lari 1.5 menit %CVL = 100 𝑥 (𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎−𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡) 𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚−𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡 = 100 𝑥 (175−78) 201−78 = 78.86 %
60 < X ≥ 80 % (kerja dalam waktu singkat)
Energy expenditure lari 1.5 menit
M175 150−175 150−175 = 10−𝑥 10−12.5 −25 −25 = 10−𝑥 −2.5 -250+25x = 62.5 25x = 312.5 X = 312.5 25
X = 12.5 kcal/min (very heavy)
Waktu istirahatideal lari 1.5 menit
Tr = Ts |𝑀−𝑆 𝑀−1,5| Tr = 1.5| 12.5−5 12.5−1,5| = 1.5 x 0.68 = 1.02 menit
Beban Kerja Fisik
2016
Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 11
REFERENSI
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 dan Produktivitas. Surakarta: UNIBA Press. 102.
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. Rodahl, Kaare., 1989. The Physiology of Work. London: Taylor & Francis.
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.
