jurnalbiomekanika

RACHMAD HIDAYAT, BIOMEKANIKA, ERGONOMI DAN DESAIN PRODUK

JURNAL ILMIAH TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI 78

ANCANGAN BIOMEKANIKA DAN ERGONOMI DALAM MENDESAIN PRODUK YANG SESUAI DENGAN BENTUK TUBUH

Rachmad Hidayat Jurusan Teknik Industri - Universitas Trunojoyo

ABSTRAK

Penelitian ini untuk menjelaskan suatu metodologi mangenai data biomikanika dan ergonomi tentang distribusi tekanan antara manusia dan suatu produk yang di desain dan dikonsep ke dalam komputer. Walaupun dengan menggunakan komputer untuk mendesain namun faktor-faktor ergonomi tetap diperhatikan sehingga akan di hasilkan suatu rancangan yang ergonomik, cocok dengan bentuk tubuh manusia, dan tidak mengakibatkan kecelakaan bagi pemakainya. Dan pada akhirnya hasil produk tersebut akan lebih optimum dalam perancangannya.

Kata Kunci : Biomekanika, Ergonomi dan Desain Produk

PENDAHULUAN

Ergonomi mungkin dapat dikatakan sebagai desain dari hubungan antara manusia dengan mesin, sehingga manusia dan mesin dapat berfungsi lebih efektif dan efisien sebagai sistem yang terintegrasi.Aspek-aspek ergonomi dalam suatu proses perancangan fasilitas kerja adalah merupakan suatu faktor penting dalam menunjang peningkatan pelayanan jasa produksi. Sehingga diperoleh hasil yang sesuai dengan yang diingankan. Perlunya memperhatikan faktor ergonomi dalam proses rancang bangun fasilitas dalam dekade sekarang ini adalah merupakan sesuatu yang tidak dapat ditunda lagi. Hal tersebut tidak akan terlepas dari pembahasan mengenai ukuran anthropometri tubuh operator maupun penerapan data-data anthropometri-nya. Dalam rangka untuk mendapatkan suatu perancangan yang optimum dari suatu ruang dan fasilitas akomodasi maka hal-hal yang harus diperhatikan adalah faktor-faktor seperti panjang dari suatu dimensi tubuh manusia baik dalam posisi statis maupun dinamis.

Dengan semakin berkembangnya teknologi di dalam dunia industri menyebabkan semakin pesatnya persaingan dari segala aspek khususnya dalam melakukan aktivitas kerja guna mencapai efektivitas dan efisiensi waktu kerja, dengan harapan aktivitas yang dilakukan sesuai dengan aturan atau metode ergonomic, untuk mencapai tujuan tersebut perlu dilakukan suatu perubahan terhadap aktivitas-aktivitas yang dapat menimbulkan kecelakaan kerja, dalam industri (Industrial Accident) yang disebut sebagai '' over Exection Lifting and Carriying " yaitu kerusakan jaringan tubuh yang diakibatkan oleh beban angkat yang berlebih. Kecelakaan kerja ini rata-rata disebabkan oleh strain (rasa nyeri yang berlebihan) sebagian besar rasa nyeri tersebut timbul pada bagian punggung, selain itu kecelakaan kerja juga disebabkan oleh hernia. Rasa nyeri yang kronis (injury) ini membutuhkan penyembuhan yang cukup lama. Disamping itu biaya yang dikeluarkan merupakan bagian yang dominan dari keseluruhan biaya kecelakaan kerja.

Kebutuhan untuk mengangkat material secara manual (tanpa alat) harus benar-benar diteliti secara ergonomis. Penelitian ini akan mengakibatkan adanya standarisasi dalam melakukan aktivitas angkat yang dilakukan oleh manusia. Standart kemampuan angkat tidak hanya meliputi arah beban akan tetapi berisi tentang ketinggian dan jarak



operator terhadap beban yang akan diangkat sehingga nantinya dapat dirancang suatu sistem kerja yang memperhatikan prinsip-prinsip kesehatan dan keselamatan kerja (k3) berdasarkan tinjauan biomekanika. Tujuan dari penelitian ini antara lain: (1) Mengumpulkan data biomekanika dari populasi yang ditinjau yang dapat dipergunakan sebagai bahan perancangan berbagai macam peralatan dan fasilitas industri. (2) Melakukan operasi penanganan material secara manual dan merancang sistem kerja penanganan material secara manual dengan memperhatikan prinsip-prinsip kesehatan dan keselamatan biomekanika. (3) Mengetahui manfaat perancangan yang ergonomis untuk menghindari kecelakan dan rasa sakit pada saat kerja.

KAJIAN PUSTAKA

Rancang bangun ergonomic adalah disiplin ergonomi yang mempersembahkan hubungan teknologi dengan operator. Disiplin ergonomi secara khusus akan mempelajari keterbatasan dari kemampuan manusia dalam berinteraksi dengan teknologi dan produk-produk buatannya. Disiplin ini berangkat dari kenyataan bahwa manusia memiliki batas-batas kemampuan baik jangka panjang maupun jangka pendek. Pada saat menghadapi lingkungan kerja, pada prinsipnya displin ergonomi akan mempelajari akibat-akibat jasmani, kejiwaan, dan sosial. Aspek-aspek ergonomi dalam rancang bangun adalah merupakan suatu faktor yang penting dalam menunjang dalam pembuatan suatu proses dan produk. Perlunya memperhatikan faktor ergonomi dalam dekade saat ini meru[pakan suatu yang tidak boleh ditunda lagi. Hal tersebut tidak akan terlepas dari ukuran antroprometri tubuh operator maupun data-data antroprometrinya.

Kaitan dengan ini maka adanya desain ergonomik yang digunakan untuk efisiensi dan keselamatan yang mempertimbangkan karakteristik manusia dan operator dan perancangan sistem. Perubahan teknologi yang cepat dan persaingan produktivitas yang semakin ketat maka SMIS berperan penting dalam memaksimalkan daya saing dan produktivitas, misalnya dalam penanganan material fasilitas yaitu pemindahan bahan dan masalah-masalah yang berkaitan dengan material yang sering tidak diperhatikan oleh pemilik perusahan atau perusahaan. Dalam sistem pemindahan bahan membutuhkan alat manual yang baik atau lengkap (Marras et a 2000).

Kasus sakit punggung, kronis dan luka-luka dan macam-macam penyakit, kesalahan manusia, permasalahan keselamatan, kelelahan yang akan mempengaruhi kemampuan manusia (Marras et a 2001). Sebagai konsekwensi yang banyak mempengaruhi pada produktivitas dan kekacauan dalam melakukan kerja. Oleh karena itu diperlukan untuk mendisaine peralatan yang pelengkap untuk memindahkan suatu material. CATIA adalah model ergonomi disaine yang digunakan untuk menganalisa tempat kerja beserta faktor-faktor ergonomiknya. Banyak Catatan dari efek tentang intervensi ergonomic untuk mengurangi kegelisahan yang banyak dialami oleh operator yang sedang melakukan operasi kerja. Penilaian Lift/Lower analisa dan RULA dilakukan dengan menaksir derajat tingkat kegelisahan para pekerja sebelum dan setelah intervensi ergonomi.

Anthropometri merupakan bidang ilmu yang berhubungan dengan dimensi-dimensi tubuh manusia. Dimensi ini dibagi kedalam kelompok dan ukuran persentil. Stevenson (1989) dan Nurmianto (1991) menyatakan Anthropometri adalah satu kumpulan data numerik yang berhubungan dengan karakteristik fisik tubuh manusia. Ukuran, bentuk dan kekuatan serta penerapan dari data tersebut untuk penanganan masalah desain. Dalam rangka melakukan perancangan fasilitas kerja yang optimum dari suatu ruang dan akomodasi maka hal-hal yang diperhatikan adalah adalah faktor-faktor seperti panjang dari suatu dimensi tubuh manusia baik dalam posisi statis maupun dinamis. Faktor yang perlu diamati adalah seperti berat dan pusat massa dari suatu



segmen/bagian tubuh, bentuk tubuh, jarak untuk pergelangan melingkar dari tangan kaki dan lain-lain. Selain itu harus didapatkan pula data-data yang sesuai dengan tubuh manusia.

Penerapan data anthropometri ini akan dapat dilakukan jika tersedia nilai mean (rata-rata) dan SD (standar deviasi) nya dari suatu distribusi normal. Distribusi normal itu sendiri ditandai dengan adanya nilai mean (rata-rata) dan SD (standar deviasi). Sedangkan percentil adalah suatu nilai yang menyatakan bahwa persentase tertentu dari sekelompok orang yang dimensinya sama dengan atau lebih rendah dari nilai tersebut. Misalnya: 95 % populasi adalah sama dengan atau lebih rendah dari 95 percentil, 5 % dari populasi berada sama dengan atau lebih rendah dari 5 percentil. Besarnya nilai percentil dapat ditentukan dari tabel probabilitas distribusi normal. Dalam pokok bahasan anthropometri, 95 percentil menunjukkan tubuh berukuran besar, sedangkan 5 percentil menunjukkan tubuh berukuran kecil.

TABEL 1 DISTRIBUSI NORMAL DAN PERHITUNGAN PERCENTIL

PERCENTIL CALCULATION

1 st X - 2.325 X

2.5 th X - 1.960 X

5 th X - 1.645 X

10 th X - 1.280 X

50 th X

90 th X + 1.280 X

95 th X + 1.645 X

97.5 th X + 1.960 X

99 th X + 2.325 X

1. Beberapa Sumber Variabilitas

Perbedaan antara satu populasi dengan populasi yang lain adalah dikarenakan

oleh faktor-faktor sebagai berikut (Stevenson,1989; Nurmianto, 1991) :

a. Keacakan atau Random Sumber ini telah terdapat dalam satu kelompok populasi yang sudah jelas sama jenis kelamin, suku atau bangsa, kelompok usia dan pekerjaannya, namun masih akan ada perbedaan yang cukup signifikan antara berbagai macam masyarakat. Distribusi frekuensi secara statistik dapat diaproksimasikan dengan distribusi normal dengan menggunakan data percentil dan jika mean dan SD nya telah dapat diestimasi.

b. Jenis kelamin Secara distribusi statistik ada perbedaan yang signifikan antara dimensi tubuh pria dan wanita pada mean (rata-rata). Pria dianggap lebih panjang dimensi segmen badannya dari pada wanita. Oleh karena itu data anthropometri untuk kedua jenis kelamin tersebut selalu disajikan secara terpisah.

c. Suku bangsa Variasi diantara kelompok suku bangsa telah meningkat yang diketahui dari meningkatnya jumlah angka migrasi dari satu negara ke negara yang lain untuk mengisi jumlah satuan angkatan kerja, maka akan mempengaruhi anthropometri secara nasional.

d. Usia Usia digolongkan atas beberapa kelompok usia yaitu balita, anak-anak, remaja, dewasa, dan lanjut usia. Desain yang akan diaplikasikan disesuaikan dengan usia.



e. Jenis pekerjaan Jenis pekerjaan juga menuntut adanya persyaratan dalam seleksi karyawan atau stafnya. Misalnya : buruh dermaga harus mempunyai postur tubuh yang relatif lebih besar dibandingkan dengan karyawan perkantoran lainnya.

f. Pakaian Pakaian merupakan sumber variabilitas yang disebabkan oleh bervariasinya iklim atau musim yang berbeda dari satu tempat ke tempat yang lainnya terutama untuk daerah dengan empat musim.

g. Faktor kehamilan pada wanita Faktor ini jelas akan mempunyai pengaruh perbedaan yang berarti kalau dibandingkan dengan wanita yang tidak hamil, terutama yang berkaitan dengan analisis perancangan produk (APP) dan analisis perancangan kerja (APK).

h. Cacat tubuh secara fisik. Suatu perkembangan yang mengembirakan pada dekade terakhir dengan diberikannya skala prioritas pada rancang bangun untuk penderita cacat tubuh secara fisik sehingga mereka dapat merasakan “kesamaan” dalam penggunaan jasa dari hasil ilmu ergonomi didalam pelayanan untuk masyarakat. Masalah yang sering timbul antara lain keterbatasan jarak jangkauan, dibutuhkan ruang kaki untuk desain meja kantor, lorong jalur khusus untuk keluar masuk perkantoran, kampus, hotel, restoran, super market dan lain-lain.

2. Penggunaan Data Anthropometri

Dalam penggunaan data antropometri dikenal The Fallacy of The Average Man or Average Women. Istilah ini mengatakan bahwa suatu kesalahan dalam perancangan suatu tempat kerja ataupun produk. Jika berdasar pada dimensi yang hipotesis yaitu menganggap bahwa semua dimensi adalah merupakan rata-rata. Walaupun hanya dalam pengunaan satu dimensi saja, seperti misalnya jangkauan kedepan (forward reach), maka penggunaan rata-rata (50 percentil) dalam penyesuaian pemasangan suatu alat kontrol akan menghasilkan bahwa 50 % populasi akan tidak mampu menjangkaunya. Jika dimensi tubuh yang diperlukan untuk perancangan belum tersedia dalam tabel, maka kita akan dapat mencarinya dengan cara menghitung secara teliti dari dimensi lain yang telah diketahui. Misalnya, kita ingin menghitung jarak jangkauan genggam kedepan maka harus diukur dari depan perut, bukannya dari punggung. Jika kita namakan dimensi ini adalah Xf

maka : Xf = X26 - X 18 Persamaan ini dapat dipakai untuk rata-rata Xf, yaitu :

Xf = X26 - X 18

= 780 – 270 = 510 mm

Kesalahan dalam menghitung percentil Xf dengan cara mengurainya dari percentil dimensi 26 dan percentil dimensi 18. Metode yang benar adalah dengan cara memperkirakan nilai standart deviasi dari dimensi yang baru dan kemudian menghitung percentilnya dengan cara seperti diatas. Nilai standart deviasi tersebut dapat diperkirakan dengan menggunakan koefisien variansi yang telah diperkirakan relatif terhadap sejumlah dimensi yang lain. a. Anthropometri Tubuh

Dimana X = Nilai rata-rata, Gx = Nilai standart Deviasi ( SD ), 5% = Nilai 5 percentil, 95 % = Nilai 95 percentil



TABEL 2 ANTHROPOMETRI TUBUH ORANG INDONESIA

No

DIMENSI TUBUH

PRIA WANITA

5 % X 95 % S.D 5 % X 95 % S.D

1 Tinggi tubuh posisi berdiri tegak

1.532 1.632 1.732 61 1.464 1.563 1.662 60

2 Tinggi mata

1.425 1.320 1.615 58 1.350 1.446 1.342 38

3 Tinggi bahu

1.247 1.338 1.429 55 1.184 1.272 1.361 34

4 Tinggi siku

932 1.003 1.074 43 886 957 1.028 43

5 Tinggi genggaman tangan ( knuclee ) pada posisi relaks kebawah

655 718 782 39 646 798 771 58

6 Tinggi badan pd posisi duduk

809 864 919 35 775 434 893 36

7 Tinggi mata pd posisi duduk

694 749 804 33 666 721 766 33

8 Tinggi bahu pd posisi duduk

523 572 621 30 501 530 599 30

9 Tinggi siku pd posisi duduk

181 231 282 31 175 229 283 35

10 Tebal paha

117 140 163 14 115 140 165 15

11 Jarak dari pantat ke lutut

500 545 590 27 488 537 586 30

12 Jarak dari lipat lutut ke pantat

405 450 495 27 488 537 586 30

13 Tinggi lutut

448 496 544 29 428 472 516 27

14 Tinggi lipat betis

361 403 445 26 337 382 428 28

15 Lebar bahu

382 424 466 26 342 385 428 25

16 Lebar panggul

291 331 371 24 298 345 492 29

17 Tebal dada

174 212 250 23 174 228 278 30

18 Tebal perut

174 228 282 33 175 231 287 34

19 Jarak dari siku ke ujung jari

405 439 473 21 374 209 287 34

20 Lebar kepala

140 150 160 6 135 146 157 7

21 Panjang tangan

161 176 191 9 153 168 183 4

22 Lebar tangan

71 79 87 3 64 68 76 4

23 Jarak bentang dari ujung jari tangan ke kanan ke kiri

1.520 1.665 1.806 87 1.400 1.323 1.646 25

24

Tinggi pegangan tangan pada posisi tangan vertikal ke atas dan berdiri tegak

1.795 1.923 2.051 78 1.715 1.847 1.969 29

25 Tinggi pegangan tangan pada posisi tangan vertikal ke atas dan duduk

1.065 1.169 1.275 63 945 1.050 1.115 32

26 Jarak genggaman tangan ke punggung pada posisi tangan ke depan

694 708 767 57 610 661 712 31

( Sumber data : Pheasant, 1986; Stevenson, 1989; Nurmianto,1991) b. Anthropometri Telapak Tangan

Dimana X = Nilai rata-rata, Gx = Nilai standart Deviasi ( S.D ), 5% = Nilai 5 percentil, 95 % = Nilai 95 percentil



TABEL 2 ANTHROPOMETRI TELAPAK TANGAN

No

DIMENSI TUBUH

PRIA WANITA

5 th 50 th 95 th S.D 5 th 50 th 95 th S.D

1 Panjang tangan

163 176 189 8 155 168 181 8

2 Panjang telapak tangan

92 100 108 5 87 94 101 4

3 Panjang ibu jari 45 48 51 2 42 45 48 2

4 Panjang jari telunjuk 62 67 72 3 60 65 70 3

5 Panjang jari tengah 70 77 84 4 69 74 79 3

6 Panjang jari manis

62 67 72 3 59 64 69 3

7 Panjang jari kelingking 48 51 54 2 45 48 51 2

8 Lebar ibu jari 19 21 23 1 16 18 20 1

9 Tebal ibu jari 19 21 23 1 15 17 19 1

10 Lebar jari telunjuk 18 20 22 1 15 17 19 1

11 Tebal jari telunjuk 16 18 20 1 13 15 17 1

12 Lebar telapak tangan 74 81 88 4 68 73 78 3

13 Lebat telapak tangan ( sampai ibu jari ) 88 98 108 6 82 89 96 4

14 Lebar telapak tangan ( minimum ) 68 75 82 -4 64 59 74 3

15 Tebal telapak tangan 28 31 34 2 25 27 29 1

16 Tebal telapak tangan ( sampai ibu jari ) 41 48 47 2 41 44 47 2

17 Diameter genggam 45 48 51 2 43 46 49 2

18 Lebar maksi (ibu jari ke jari kelingking ) 177 192 206 9 169 184 199 9

19 Lebar fungsional maksimum (ibu jari ke jari lain) 122 132 142 6 113 123 134 6

20 Segi empat minimum yang dapat dilewati telapak tangan

57 62 67 3 51 56 61 3

( Sumber data : Pheasant, 1986; Stevenson, 1989; Nurmianto,1991) c. Varian Dan Kovarian Koefisien Variansi (kofarian), V, didefinisikan sebagai berikut : V = σx . 100 % x

Jika titik-titik (X, SD) dari sejumlah besar dimensi maka akan nampak jelas adanya

korelasi yang signifikan (berarti), terutama jika dimensi-dimensi tersebut dipisahkan dalam kelompok tertentu. Hal ini menunjukkan pula bahwa nilai v dapat dianggap sebagai konstan (tetap) untuk berbagai macam dimensi lainnya. Kovarian antara 2 peubah acak adalah ukuran sifat asosiasi atau hubungan antara keduanya. Bila nilai x yang besar sering berkaitan dengan nilai y yang besar atau nilai x yang kecil berkaitan dengan nilai yang kecil. Kovarian dua peubah acak x dan y dengan rataan masing-masing μ x dan μ y diberikan oleh :

σ x y = E (x y ) - μ x / μ y Sedangkan varian dapat dirumuskan : σ2

= ∑ (X1 – X)2

i=1 n



Dimensi statis adalah dimensi dalam perancangan yang telah mempunyai nilai konstan (tetap) sehingga dapat dijadikan acuan. Dimensi dinamis adalah dimensi dalam perancangan yang mempunyai nilai yang dapat berubah maksudnya adalah dimensi dapat dimunculkan apabila diperlukan dengan menghitung nilainya dari dimensi lain yang telah diketahui.

PEMBAHASAN

1. Batasan Fisiologi (Physiological Limitations) Model pendekatan ini dengan mempertimbangkan rata-rata beban metabolisme

dari aktivitas angkat yang berulang (Repetitiv lifting),Sebagaimana dapat juga ditentukan dari jumlah konsumsi oksigen.Hal ini harus benar-benar diperhatikan terutama dalam rangka menentukan batasan angkat.Kelelahan kerja yang terjadi akibat dari aktivitas yang berulang akan meningkatkan rasa nyeri pada tulang belakang (back injuries). Metode lain secara fisiologi adalah dengan cara pengukuran langsung terhadap tekanan yang ada dalam perut atau IAP (Intra Abdominal Pressure) selama aktivitas angkat.

2. Batasan Biomekanika (Biomechanical limitations)

Nilai dari analisa ini adalah rentang postur atau posisi aktivitas kerja,ukuran beban dan ukuran manusia yang dievaluasi. Sedangkan kriteria keselamatan adalah berdasarkan pada beban tekan (compression load) pada interval disk antara lumbar nomor lima dan sacrum nomor satu (L5 / S1). Evan dan Lissner (1962) dan Sonoda (1962) melakukan penelitian dengan uji tekan pada tulang belakang. Mereka menemukan bahwa tulang belakang yang sehat tidak mudah terkena hernia, akan tetapi mudah rusak / retak jika disebabkan oleh beban yang ditanggung oleh segmen tulang belakang (spinal) dan yang terjadi dengan diawali oleh rusaknya bagian atas atau bawah segmen tulang belakang (the castilage end-plates in the vertebrate).

Batasan angkat maksimum yang diijinkan dan direkomendasikan oleh NIOSH (1981) dalah berdasarkan gaya tekan sebesar 6500 N pada L5/S1. Namun hanya 25%



pria dan 1% wanita yang diperkirakan mampu melewati batas ini. Batasan angkat normal diberikan oleh NIOSH dan berdasar gaya tekan sebesar 3500 N pada L5/S1. Ada 99% pria dan 75% wanita yang mampu mengangkat beban diatas batasan angkat ini.

Batasan ini tergantung pada (1) Berat beban (2) Jarak horizontal antara beban pekerja. Perhitungan yang dapat digunakan untuk menghitung batasan angkat yang lain: a. Dalam satuan metric = AL (Kg) = 40(15/H) (1 – 0.004/V – 75) (0.7 + 7.5/D) (1 – F/Fmax) b. Dalam satuan lain = AL (lb) = 90(6/H) (1 – 0.01/V – 30) (0.7 + 3/D) (1 – F/Fmax) c. MPL = 3 (AL) Dimana: H = Posisi horizontal,arah titik tengah antara mata kaki pada tempat asal sebelum beban

diangkat. V = Posisi vertical pada tempat asal sebelum beban diangkat D = Jarak angkat vertical.antara tempat asal dan tujuan dari beban yang diangkat Fmax = Frekuensi maksimum yang dapat dilaksanakan. Sebagai informasi tambahan bahwa variabel – variabel tersebut diatas diasumsikan mempunyai batasan – batasan sebagai berikut : a. H adalah antara 15 cm (6 in) dan 80 cm (32 in) suatu beban tidak dapat lebih dekat

dari 15 cm (6 in) tanpa bersentuhan dengan badan operator sedangkan beban yang berposisi lebih jauh dari 80 (32 in) akan sulit dijangkau oleh kebanyakan orang.

b. V adalah diasumsikan antara 0 cm dan 175 cm (70) yang menggambarkan rentang jarak untuk aktivitas angkat vertikal pada pada kebanyakan orang.

c. D adalah diasumsiakan antara 25 cm (10 in) dan (200-V) cm [ (80-V)in].Untuk jarak perpindahan vertikal yang kurang dari 25 cm gunakan D = 2

d. F adalah diasumsikan antara 0.2 (satu aktivitas angkat setiap 5 menit) dan F max sedangkan aktivitas angkat yang kurang dari satu angkat per 5 menit gunakan F =0

3. Batasan Psikofisik (Psikofisical limitations)

Metode ini berdasarkan pada jumlah eksperimen yang berupaya untuk mendapatkan berat pada berbagai keadaan dan ketinggian beban yang berbeda-beda. Metode ini dirangkum oleh Snook (1978) dan dikatakan bahwa : Para pekerja memonitor perasaanya masing-masing dan mengatur berat beban sampai menunjukkan kemampuan angkat maksimum. Ada tiga macam kategori posisi angkat yang di dapatkan:



a. Dari permukaan lantai ke ketinggian genggaman tangan (knuckle height) b. Dari ketinggian genggaman tangan (knuckle height) ke ketinggian bahu (Shoulder

height) c. Dari ketinggian bahu (Shoulder height) ke maksimum jangkauan tangan vertical

(vertical arm reach)

TABEL 3 BATASAN BERAT BEBAN DENGAN METODE BERAT BEBAN YANG DAPAT DI TOLERIR UNTUK DIANGKAT (KG)

Jarak antara pusat

gravitasi beban Dan

pekerja

Berat yang diijinkan

Jarak antara tinggi lantai

sampai tinggi genggaman

tangan

Jarak antara genggaman

tangan sampai bahu

Jarak antara

tinggi bahu sampai

jangkauan tangan

PRIA

380 OPTIMUM

MAKSIMUM 23 29

19 24

18 23

250 OPTIMUM

MAKSIMUM 26 34

19 24

18 23

180 OPTIMUM

MAKSIMUM 79 37

20 26

19 24

WANITA

380 OPTIMUM

MAKSIMUM 17 20

13 15

12 14

250 OPTIMUM

MAKSIMUM 20 24

13 15

12 14

180 OPTIMUM

MAKSIMUM 22 26

14 17

13 15

Semua maksimum ketinggian angkat adalah 760 mm,satu kali dalam 8 jam Sumber data : Snook,S.H (1978)



TABEL 4 BERAT BEBAN YANG DAPAT DITOLERIR UNTUK AKTIVITAS ANGKAT YANG SERING (DALAM PROSENTASE BERAT YANG DAPAT DITERIMA)

Frekuensi angkat Prosentase berat yang boleh

diangkat

Satu kali dalam 30 menit Satu kali dalam 5 menit Satu kali dalam 1 – 2 menit Satu kali dalam 10 – 15 menit Satu kali dalam 5 menit

95 85 66 50 33

4. Posisi Tangan dan Kaki (limbs) Yang Optimal UntuK Aplikasi Gaya / Force dan

Perancangan Kerja

Dalam rangka meminimumkan kelelahan dan resiko terhadap rusaknya tulang dan otot dalam kondisi kerja yang berulang (repetitive),maka dalam penempatan dan pengoperasiannya posisi pengendali (control) harus seergonomis mungkin sehingga pengoperasiannya dalam keadaan yang paling efisien.Disamping itu untuk mendapatkan inklinasi (kemiringan) sudut posisi kaki atau tangan relative terhadap horizontal agar gaya maksimum dapat diterapkan maka kondisi berikut haruslah dapat dipenuhi: a. Analisa Biomekanika secara global dengan mempertimbangkan kondisi masing-

masing otot. b. Penyederhanaan model Biomekanika yang berdasarkan pada sistem sambungan

tulang untuk memprediksi beban pada ruas tulang belakang untuk mengangkat benda kerja.

c. Metode Empiris untuk pengukuran langsung terhadap kekuatan (strength) otot. Dalam gerakan pada sistem kerangka-otot, otot bereaksi terhadap tulang untuk

mengendalikan gerak rotasi disekitar sambungan tulang. Dalam sistem ini otot bertindak sebagai sistem mekanis yang berfungsi untuk suplai energi kinetik dan gerakan anguler. Untuk mendapatkan gambaran tentang pengaruh dari sudut fleksi dari siku yang dapat dihasilkan pada saat fleksi. Diasumsikan bahwa gaya otot F adalah konstan ( tetap ). Sedangkan Ft adalah komponen momen gaya yang tegak lurus terhadap ulna. Hal tersebut dapat dianalisa dengan mengamatipengaruh dari sudut siku ( elbow angel ) pada besarnya gaya momen yang diaplikasikan untuk gerakan fleksi pada siku ( gerakan membengkokan siku ). Besarnya momen tersebut akan berbanding lurus terhadap komponen tegangan otot branchialis.

Komponen yang lain yaitu FR adalah sejajar dengan ulna, berfungsi sebagai faktor untuk menjaga kestabilan otot sendi. Dengan mengasumsikan jarak dari sendi siku terhadap melekatnya otot brachialis pada tulang ulna adalah konstan sebesar r, maka besarnya komponen gaya Ft adalah ekuivalen dengan besarnya momen gaya. Panjang otot brachialis bervariasi secara nyata sebagai fungsi dari sudut siku ( elbow angel ). Panjang otot telah memberikan pengaruh kuat terhadap gaya kontraksi. Komponen dasar myofibril adalah merupakan satuan otot yang disebut sebagai sarcomeres yang mana filament-filamen dari molekul-molekul myosin. Dua tipe filament ini berinteraksi untuk menghasilkan tegangan otot dengan perantaraan jembatan lintang (cross-bridge) yang timbul dari molekul-molekul myosin. Tegangan yang bisa dihasilkan tergantung dari filament. Sejalan dengan memanjangnya otot, overlapping otot dapat berkurang dan mengurangi jembatan lintang ( cross-bridge ) diantara molekul-molekul dan karenanya akan mengurangi tegangan potensial.

Menegangnya otot diluar batas istirahatnya juga menghasilkan respon (tanggapan) yang elastis pada jaringan-jaringan penyambung (connective tissues) pada sekeliling serabut otot. Jika tidak ada pengaruh gravitasi, otot akan cenderung kembali pada keadaan panjang otot istirahat. Sedangkan gaya yang tersimpan dari jaringan ini



ditunjukkan sebagai FP, sebaliknya jika digabungkan dengan gaya kontraktil maka menghasilkan suatu kurva untuk gaya otot total F sebagai fungsi dari panjang otot. Pengaruh adanya gaya mekanik dan panjang otot dapat dikombinasikan. Jika diasumsikan panjang otot istirahat terjadi pada sudut siku ( elbow angel ) 900 dan anggaplah gaya otot pada posisi ini adalah 100%, maka panjang otot pada sudut siku yang lainnya dapat diselesaikan dan gaya potensial pada sudut ini diperkirakan sebagai prosentase dari panjang otot pada saat istirahat.Besarnya momen pada setiap sudut didapat dengan mengalikan besarnya gaya mekanik dengan prosentasenya. Hal ini akan menghasilkan kurva yang meliputi nilai untuk panjang otot istirahatnya.

Modifikasi dari kurva mempunyai titik optimum pada saat 900, Akan tetapi sudut optimum ini tergantung pada asumsi besarnya sudut dimana panjang otot istirahat terjadi. Jika lebih besar dari 900 maka hanya optimumnya yang akan bergeser kearah sudut yang lebih besar. Posisi titik optimum akan menjadi lebih sulit dihitung jika ada interaksi otot lain. Dari sini dapat dipahami bahwa momen optimum berada pada rentang pergerakan siku dan hal haruslah diteliti dengan eksperimen langsung. Suatu contoh yang lain dari posisi tangan optimum adalah lebar optimum untuk gaya genggam tangan ( hand grip force ).

Analisis diatas merupakan penerapan untuk gaya momen yang terjadi pada siku. Beberapa contoh adalah gerakan rotasi ditempat setinggi pinggang ( waist level ) ataupun pengambilan suatu objek dari bangku kerja (working bench). Jika seseorang menjinjing sesuatu dengan posisi sudut siku 900, maka akan menghasilkan gaya angkat yang kurang optimum. Beban apa saja yang harus dibawa adalah lebih baik dengan posisi lengan atas ( upperarm ) posisi siku 1800. oleh karena berat dari lengan bawah ( forearm ) dan beban lain yang berada ditangan akan memberikan sedikit momen pada siku. Ototnya perlu untuk menopang ( counteract ) gaya vertikal langsung agar posisi lengan atas, lengan bawah dan siku tetap seimbang.

Besar dan arah efek yang ditimbulkan oleh suatu garis bidang bergantung pada

letak garis kerja gaya itu. Garis gaya yang dapat diperinci dengan menentukan jarak tegak lurus antara sebuah titik patokan (reference point) dengan garis kerja tersebut yang akan banyak kita pelajari ialah garis benda yang berputar bebas terhadap suatu sumbu dan pada benda tersebut bekerja gaya-gaya sebidang yang semuanya berada dalam bidang yang tegak lurus pada sumbu itu. Oleh karena itu yang paling penting ialah memilih titik pusat koordinat, yaitu tidak dimana sumbu memotong bidang gaya-gaya itu. Jarah tegak lurus dari titik ini ke garis kerja suatu gaya disebut lengan gaya atau lengan moment gaya itu terhadap sumbu. Hasil kali besar suatu gaya dengan lengan gaya tersebut gaya putar (torque).



Bahwa jika pada sebuah benda bekerja sejumlah gaya sebidang maka jumlah gaya-gaya ini dapat bagi 2 saja. Jika benda itu dalam keadaan setimbang, maka gaya-gaya tersebut haruslah sama berat dan berlawanan dan harus mempunyai garis kerja yang sama.

00 yx FF

dimana : Fx = gaya pada sumbu x Fy = gaya pada sumbu y

Berdasarkan moment gaya

Jika benda tersebut dalam keadaan setimbang F1 dan F2 besarnya sama, keduanya mempunyai garis kerja yang sama dan karena itu menpunyai lengan moment OA yang sama panjangnya L, terhadap sebuah sumbu tegak lurus berbanding dengan benda kerja lewat sembarang titik O. sebab itu moment-momentnya terhadap sumbu tadi sama besarnya dan berlawanan tandanya dan jumlah aljabarnya sama dengan nol. Karena itu syarat yang perlu dan cukup supaya 2 gaya sama besarnya dan berlawanan arahnya serta menpunyai garis kerja yang sama ialah jumlah aljabarnya moment-momentnya terhadap sembarang suatu harus sama = 0.

0

dimana : = moment gaya yang bekerja pada keadaan setimbang

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian di atas maka dapat ditarik kesimpulan antara lain : 1. Bahwa dalam perancangan suatu desain produk, maka harus diperhatikan aspek –

aspek ergonomi agar dapat menghasilkan suatu rancang bangun yang optimal dan ergonomis.

2. Dengan mengumpulkan data biomekanika dan data ergonomi secara lengkap sehingga dalam melakukan perancangan suatu produk akan lebih mudah dan hasilnya akan sesuai dengan data yang telah dikumpulkan.

3. Perancangan produk yang ergonomis sangat berpengaruh terhadap keselamatan bagi pemakainya. Sehingga tidak menimbulkan kecelakaan ataupun rasa sakit pada saat kerja.

DAFTAR PUSTAKA

Brider, R.S. 1995, Introduction to Ergonomics, McGraw Hill, Inc. Singapore.

Drury CG and BG Coury. 1982. A Methodology for Chair Evalution. Appl, Ergonomic. 1:195

Galer IAR. 1987, Applied Ergonomic Handbook. Buterworth & Co publ Ltd. London

Granjen E. 1986. Fitting In The Task In The Man. Taylor & Francis Press

Karsh, B.T, Moro & Smith,2001, The efficacy of work place ergonomic interventions to control musculoskeletal disorder: a critical analisys of the peer- reviewed literature, vol 2. 23-96

NIOSH, 1989. NIOSH criteria for a recommended standard: Occupational exposure to hand-arm vibrations. Technical Report, National Institute for Occupational Safety and Health, Cincinnati, OH, DHHS-NIOSH Publ.



Nurmianto. E 2003. Ergonomic: Konsep Dasar dan Aplikasinya. Guna Wijaya Surabaya

Orkenstam, U.C., Westberg, S.K.E. 1997. Genaral cubic curve fitting algorithm using stiffness coefficients. Computer-Aided Design. Vol. 19, No. 3,1987, pp. 58–64.

Pualat and Alxander DC. 1991. Industrial Ergonomic Case Studi

Wignyosoebroto, Sritomo.1992. Ergonomi : Analisa Gerak dan Waktu . Penerbit Guna Widya.

jurnalbiomekanika

Documents

Transcript of jurnalbiomekanika