FISIOLOGI KERJA

doyoyekti@yahoo.com (YFN)

OVERVIEWDefinisi Fisiologi

Beban Kerja Fisik dan Mental

Pembentukan Energi (Proses Metabolisme)

• Pengukuran Konsumsi Oksigen• Pengukuran Denyut Jantung•

Perhitungan beban kerja

DEFINISIFISIOLOGI dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari fungsi, mekanisme dan cara kerja organ, jaringan dan sel-sel organisme.

Fisiologi kerja merupakan studi tentang faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja dan kelelahan selama otot bekerja. Relevansinya dengan Ergonomi antara lain :• Identifikasi resiko kelelahan otot dan gangguan trauma kumulatif, dan

upaya untuk mencegahnya• Desain sistem kerja : penjadwalan istirahat, lingkungan kerja, perancangan

alat kerja.• Pengupahan

KERJA FISIK DAN MENTAL

Beban kerja fisik Beban kerja

mental

Tingkat intensitas kerja optimum tercipta, ketika tidak ada tekanan dan ketegangan, dimana Tekanan berkenaan dengan beberapa aspek dari aktivitas manusia dari lingkungannya yang terjadi akibat adanya reaksi individu tersebut tidak mendapatkan keinginan yang sesuai. Sedangkan, ketegangan merupakan konsekuensi logis yang harus diterima oleh individu tersebut akibat dari tekanan.

Secara garis besar, kegiatan-kegiatan manusia dapat digolongkan menjadi kerja fisik dan kerja mental. Pemisahan ini tidak dapat dilakukan secara sempurna, karena terdapatnya hubungan yang erat antar satu dengan lainnya.

KERJA MENTAL

Kerja mental merupakan kerja yang melibatkan proses berpikir dari otak kita. Pekerjaan ini mengakibatkan kelelahan mental bila intensitas kerja ini relatif tinggi. Hal ini bukan diakibatkan oleh aktifitas fisik secara langsung, melainkan akibat kerja kognitif (saraf, otak) kita.

Pengukuran kerja mental memperhatikan beberapa hal berikut :

• Waktu yang tersedia• Pekerjaan yang terlampaui (task Overlapping)Beban waktu

• Beban ini misalnya dalam proses perhitungan, pembuatan keputusan, menyimpan sejumlah informasi dalam memori ingatan dan memunculkannya dan lain-lain

Beban usaha mental

• Hal yang memberikan kontribusi terhadap rasa bingung dan frustasi operator. Variabel diri operator antara lain motivasi, pelatihan, kelelahan dan emosional. Variabel tersebut dimunculkan dalam bentuk rasa takut akan gagal, terluka, keterasingan dan lain-lain

Beban stress psikologi

SKALA BEBAN KERJA MENTALMerupakan suatu ukuran skala untuk mengukur tingkat beban kerja mental suatu pekerjaan berdasarkan ketiga variabel di atas.

1. Beban Waktu• Sering memiliki waktu luang (Interupsi dan overlapping

antar aktifitas jarang / tidak terjadi)• Waktu Luang sering terjadi sekali - kali (Interupsi dan

overlapping antar aktifitas sering terjadi)• Hampir tidak ada waktu luang (Interupsi dan

overlappingantar aktifitas sangat sering dan selalu terjadi)

2. Beban usaha mental• Sangat sedikit memerlukan konsentrasi, aktifitas bersifat

otomatis, memerlukan sedikit perhatian• Konsentrasi moderat diperlukan, kompleksitas meningkat

sehingga menyebabkan hal ketidakastian dan keterasingan• Usaha mental yang intensif dan konsentrasi yang tinggi

diperlukan. Aktifitas sangat kompleks dan memerlukan perhatian penuh.

SKALA BEBAN KERJA MENTAL (2)

3. Beban stress psikologi• Sedikit membingungkan, beresiko, frustasi

muncul dan dengan mudah dan diatasi• Tingkat stress yang menengah / moderate

dimana kebingugan dan frustasi menambah beban kerja. Kompensasi secara signifikan diperlukan untuk menjaga performansi yang cukup

• Kebingungan dan rasa frustasi yang tinggi sehingga memerlukan kontrol diri dan determinasi yang tinggi hingga titik ekstrim.

KERJA FISIK

Kerja fisik adalah kerja yang memerlukan energi fisik otot manusia sebagai sumber tenaganya. Dalam kerja fisik, konsumsi energi merupakan faktor utama yang dijadikan tolok ukur penentu berat atau ringannya suatu pekerjaan

Kerja fisik akan mengakibatkan perubahan fungsi pada alat-alat tubuh, yang dapat dideteksi melalui :

• Konsumsi oksigen• Denyut jantung• Peredaran udara dalam paru-paru• Temperatur tubuh• Konsentrasi asam laktat dalam darah• Komposisi kimia dalam darah dan air seni• Tingkat penguapan

Konsumsi EnergiKonsumsi energi pekerja dalam bekerja

merupakan faktor utama yang dapat membatasi prestasi harian atau performansi kerjanya. Untuk mengefisienkan konsumsi energi dan mempertahankan performansi kerja, dibutuhkan perancangan lingkungan kerja yang baik

Faktor yang mempengaruhi konsumsi energi diantaranya adalah metode kerja, sikap kerja, tingkat kerja dan perancangan peralatan kerja. Sedangkan besarnya konsumsi energi tergantung pada berat badan, tinggi badan, dan jenis kelamin. Skala untuk konsumsi energi adalah kilo kalori (kkal). Satu liter oksigen yang dihasilkan tubuh manusia menghasilkan rata-rata sebesar 4,8 kkal

Proses Metabolisme

• Proses metabolisme yang terjadi dalam tubuh merupakan fase penting sebagai penghasil energi untuk kerja.

• Proses metabolisme ini bisa dianalogikan dengan proses pembakaran dalam mesin motor bakar. Lewat proses metabolisme dihasilkan panas dan energi yang diperlukan untuk kerja mekanis lewat sistem otot manusia. Zat-zat makanan bersenyawa dengan oksigen (O2) yang dihirup, terbakar dan menimbulkan panas serta energi mekanik.

Proses Metabolisme Dalam Tubuh Manusia

Zatmakanan

Oksigen(O2)

Lambung,usus

Paru-paru

Hati

PROSES METABOLISME

Panas Energi

Pengukuran Konsumsi Oksigen• Besarnya pengeluaran energi sebagai akibat kerja fisik sangat

berkaitan dengan konsumsi energi. Satuan pengukuran konsumsi energi adalah kilo kalori (KKal). 1 KKal adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan tempertaur 1 liter air dari 14,5o C menjadi 15,5o C. Energi yang dikonsumsikan seringkali bisa diukur secara langsung yaitu melalui konsumsi oksigen (O2) yang dihisap. Menurut Mc. Cormick, volume oksigen yang dibutuhkan bekerja dapat dipakai sebagai dasar menentukan jumlah kalori yang diperlukan selama kerja atas dasar persamaan berikut ini :

1 liter oksigen = 4,7 – 5 Kkal• Sedangkan menurut Nurmianto (2000), jika 1 liter oksigen

dikonsumsi oleh tubuh, maka tubuh akan mendapatkan 4,8 KKal energi. Faktor inilah yang merupakan nilai kalori suatu oksigen.

Pengukuran Denyut Jantung• Derajat beban kerja tidak hanya tergantung pada jumlah kalori yang

dikonsumsi, akan tetapi juga bergantung pada jumlah otot yang terlibat pada pembebanan otot statis. Sejumlah konsumsi energi tertentu akan lebih berat jika hanya ditunjang oleh sejumlah kecil otot relatif terhadap sejumlah besar otot.

• Astrand dan Christensen meneliti pengeluaran energi dari tingkat denyut jantung dan menemukan adanya hubungan langsung antara keduanya. Tingkat pulsa dan denyut jantung per menit dapat digunakan untuk menghitung pengeluaran energi. [Retno Megawati, 2003]

• Secara lebih luas dapat dikatakan bahwa kecepatan denyut jantung dan pernapasan dipengaruhi oleh tekanan fisiologis, tekanan oleh lingkungan atau tekanan akibat kerja keras, di mana ketiga faktor tersebut memberikan pengaruh yang sama besar. Pengukuran berdasarkan kriteria fisiologis ini bisa digunakan apabila faktor-faktor yang berpengaruh tersebut dapat diabaikan atau situasi kegiatan dalam keadaan normal.

• Besarnya denyut jantung dapat meningkat dapat disebabkan karena beberapa hal antara lain :– Temperatur sekeliling

yang tinggi.– Tingginya

pembebanan otot statis.

– Semakin sedikitnya otot yang terlibat dalam suatu kondisi kerja. [Nurmianto, 2000]

• Pengukuran denyut jantung salah satu alat untuk mengetahui beban kerja. Hal ini dapat dilakukan dengan berbagai cara :– Merasakan denyut yang

ada pada arteri radial pada pergelangan tangan.

– Mendengarkan denyut jantung dengan stethoscope.

– Menggunakan ECG (Electrocardiogram), yaitu mengukur signal elektrik yang diukur dari otot jantung pada permukaan kulit dada.

• Tahap pertama adalah menyetarakan besaran kecepatan denyut jantung ke dalam bentuk energi. Untuk merumuskan hubungan antara Energy expenditure kecepatan denyut jantung dilakukan pendekatan kuantitatif hubungan antara energi expenditure dengan kecepatan denyut jantung dengan analisa regresi. Bentuk regresi hubungan energi dengan kecepatan denyut jantung secara umum adalah regresi kuadratis dengan persamaan sebagai berikut :

• Di mana : Y = Energi (Kilokalori/menit)

X = Kecepatan denyut jantung (denyut per menit)• Lalu ditentukan besarnya konsumsi energi yang ada dengan rumus

matematis :

KE = Et – Ei• Dimana : KE = Konsumsi energi untuk kegiatan tertentu

(Kkal/mnt)

Et = Pengeluaran energi pada waktu kerja tertentu (Kkal/mnt)

Ei = Pengeluaran energi pada waktu istirahat (Kkal/mnt) [Martyaningsih, 2003]

Kebutuhan Energi Manusia

Grandjean (1988) menyatakan pengeluaran energi untuk metabolisme basal selama waktu istirahat dan konsumsi energi untuk keperluan pribadi adalah sekitar 2000 – 2300 Kkal. Ini Berarti dalam bekerja rata-rata dikeluarkan energi sebesar 4,5 – 5 Kkal/menit. Untuk menjaga kebugaran fisik, setiap hari harus dicukupi kebutuhan energi minimal 3000 Kkal untuk pria dan 2400 Kkal untuk wanita.

[Retno Megawati, 2003]

Kebutuhan fisik akan berbeda untuk setiap aktivitas. Semakin tinggi beban fisik, maka semakin tinggi pula kebutuhan energinya. Dr.Lucien Broucha telah membuat tabel klasifikasi beban kerja dalam reaksi Fisiologi, untuk menentukan berat ringannya pekerjaan :

Ada beberapa definisi Muller (1962) sebagai berikut :

a. Denyut jantung selama istirahat (resting pulse) adalah rata-rata denyut jantung sebelum suatu pekerjaan dimulai

b. Denyut jantung selama bekerja (working pulse) adalah rata-rata denyut jantung selama seseorang bekerja

c. Denyut jantung untuk kerja (work pulse) adalah selisih antara denyut jantung selama bekerja dan selama istirahat

d. Denyut jantung selama istirahat total (total recovery cost) adalah jumlah aljabar denyut jantung saat suatu pekerjaan selesai dikerjakan sampai dengan denyut berada pada kondisi istirahatnya

e. Denyut total (total work pulse or cardiac cost) adalah jumlah denyut jantung dari mulainya suatu pekerjaan sampai denyut berada pada kondisi istirahatnya (resting level)

Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang sangat penting di dalam peningkatan cardiac output dari istirahat sampai kerja maksimum. Peningkatan yang potensial dalam denyut nadi dari istirahat sampai kerja maksimum tersebut oleh Rodahl (1989) didefinisikan sebagai Heart Rate Reserve (HR Reserve).

% HR Reserve =

100ker

xistirahatnadiDenyutMaksimumNadiDenyut

istirahatnadiDenyutjanadiDenyut

Lebih lanjut, Manuaba & Vanwonteerghem (1996) menentukan klasifikasi beban kerja berdasarkan peningkatan denyut nadi kerja yang dibandingkan dengan denyut nadi maksimum karena beban kerja kardiovaskuler (cardiovasculair load = %CVL) yang dihitung dengan rumus sebagai berikut

Dimana :

Denyut nadi istirahat = rerata denyut nadi sebelum pekerjaan dimulai

Denyut nadi kerja = rerata denyut nadi selama bekerja

Denyut nadi maksimum = (220 – umur) untuk laki-laki dan (200 – umur) untuk wanita.

istirahatnadiDenyutmaksimumnadiDenyut

istirahatnadiDenyutjanadiDenyutxCVL

)ker(100

%

Dari hasil perhitungan %CVL tersebut kemudian dibandingkan dengan klasifikasi yang telah

ditetapkan sebagai berikut :

< 30% = Tidak terjadi kelelahan

30 s.d. < 60% = Diperlukan perbaikan

60 s.d < 80% = Kerja dalam waktu singkat

80 s.d <100% = Diperlukan tindakan segera

> 100% = Tidak diperbolehkan

beraktivitas

STUDY CASE

Dikarenakan setiap harinya Bapak Ergo diberi target untuk membersihkan seluruh gedung baru sebuah Universitas swasta baru di Dayeuh Kolot, maka beliau bekerja lebih keras dari sebelumnya. Seorang mahasiswa Teknik Industri mencatat denyut istirahat Bapak Ergo sebesar 70 pulse/menit sedangkan denyut kerjanya sebesar 123 pulse/menit. Berapa besar %CVL dari pekerjaan Pak Ergo membersihkan gedung baru tersebut jika umur Pak Ergo saat ini adalah 47 tahun dan berikan rekomendasi! Jika beliau bekerja 11 jam perhari!

Jawaban

istirahatnadiDenyutmaksimumnadiDenyut

istirahatnadiDenyutjanadiDenyutxCVL

)ker(100

%

Denyut nadi istirahat = denyut nadi sebelum = 70 Denyut nadi kerja = denyut kerja = 123Denyut nadi maksimum = (220 – umur) = 173

%CVL = 100 x (123 – 70) / (173 – 70) = 51.46 %

Kesimpulan : Dikarenakan %CVL adalah 51.46 % Sehingga diperlukan perbaikan

Rekomendasi PerbaikanJika dilihat dari segi energi yang dikeluarkan, maka kita bisa melihat bahwa konsumsi energi yang dikeluarkan adalah sebagai berikut :

Energi saat bekerja :

Y = 1,80 – 0,022 (123) + 4,71 x 0,0001 x (123x123)

Y = 6.2198

Energi saat istirahat :

Y = 1,80 – 0,022 (70) + 4,71 x 0,0001 x (70x70)

Y =2.5679

KE = Et – Ei

KE =6.2198 – 2.5679 = 3.6519 Kkal/mnt

Konsumsi energi Pak Ergo adalah 3.7 kkal/mnt.

Jika beliau bekerja selama 11 jam, maka Total energi yang dikeluarkan adalah = 11 x 60 x 3.7 = 2442 kkal

Sedangkan menurut angka kecukupan gizi 2013 menunjukan bahwa nilai gizi seorang laki-laki berusia 47 tahun adalah 2350 kkal (Diasumsikan bahwa energi yang dikonsumsi Pak Ergo sesuai dengan angka kecukupan gizi tersebut).

Karena Energi Output > Energi Input. Maka masalah tersebut tidak bisa diselesaikan hanya dengan memenuhi gizi Pak Ergo

Maka solusi yang disarankan adalah– Perancangan alat bantu

ergonomis, – Faktor lingkungan harus

diperbaiki– Pengurangan pembebanan