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 dengan metode fisiologi.
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 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.
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. Pemisahan kedua hal tersebut tidak dapat dilakukan secara sempurna, karena terdapat hubungan yang erat antar satu dengan lainnya.
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
6. Jumlah udara yang dikeluarkan oleh paru-paru
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 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
3. Pengukuran Beban Kerja Fisik
Kerja fisik akan mengakibatkan terjadiya perubahan pada beberapa fungsi faal tubuh. Pada bagian ini akan dilakukan pengukuran dengan metode pengukuran denyut nadi dan perhitungan untuk mengetahui waktu istirahat yang dibutuhkan ketika melakukan suatu aktivitas.
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:
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
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 otot tersebut sudah tidak mampu lagi bergerak (kelelahan sempurna).
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 melakukan aktivitas.
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.
