Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

32
yanto@2009 OCCUPATIONAL BIOMECHANICS Biomekanika Kerja (Bgn I) TKI 222 DPSK&E JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIKA ATMA JAYA JAKARTA Yanto, ST. MSc.

Transcript of Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

Page 1: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

OCCUPATIONAL BIOMECHANICS – Biomekanika Kerja (Bgn I)

TKI 222 DPSK&E

JURUSAN TEKNIK INDUSTRIFAKULTAS TEKNIKUNIKA ATMA JAYA JAKARTA

Yanto, ST. MSc.

Page 2: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

PENGANTAR

Biomekanika merupakan bidang ilmu yang multidisiplin dimana informasi mengenai biologi dan mekanika digunakan untuk mempelajari fungsi tubuh manusia (Marras, 2004).

Bagian dari bidang ilmu biomekanika yang berkaitan dengan persoalan ergonomi disebut dengan occupational ergonomics atau dalam hal ini kita sebut biomekanika kerja.

Chafin dan Anderson (1991) mendefinisikan occupational biomechanics sebagai kajian mengenai interaksi fisik pekerja dengan peralatan, mesin dan material yang digunakan untuk meningkatkan performansi kerja pekerja sekaligus meminimasi resiko penyakit pada otot sebagai akibat dari pekerjaan yang dilakukan.

Asumsi dasar yang digunakan dalam biomekanika kerja adalah bahwa tubuh bergerak menurut hukum mekanika Newton (aksi – reaksi).

3.1

Page 3: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

PENGANTAR

Konsep dasar dalam biomekanika kerja adalah bahwa stasiun kerja hrs dirancang sedemikian sehingga beban yg dikenakan kepada struktur tubuh tidak melampaui toleransi kekuatan struktur tubuh tersebut.

Oleh karena itu, pengetahuan mengenai struktur tubuh manusia sangat penting dalam mempelajari Biomekanika Kerja.

Untuk itu, terlebih dahulu akan diberikan pengetahuan mengenai struktur tubuh manusia – yaitu mengenai sistem rangka dan otot manusia dan hubungan dengan aktivitas fisik yg dilakukan.

Page 4: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Kerangka dan sambungan kerangka

Tubuh manusia terdiri dari suatu sambungan struktur solid yang terhubung satu sama lain pada bagian sambungan yang dapat digerakkan dengan sudut tertentu; bagian-bagian tubuh ini diperkuat oleh otot yg melekat ke rangka tubuh.

Kerangka manusia berfungsi sebagai tempat melekatnya otot tubuh, memberikan gambaran dasar bentuk tubuh, melindungi organ tubuh yang lunak (otak, jantung, hati), memberikan sistem sambungan untuk gerak pengendali dan menyerap reaksi dari gaya atau beban.

3.2

Page 5: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Tulang

Sistem tulang rangka manusia terdiri dari 206 tulang (bones) beserta jaringan-jaringan penghubungnya.

Fungsi utama tulang rangka manusia adalah memberikan gambaran dasar bentuk seluruh tubuh (internal framework) – lihat Gambar.

Page 6: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Jaringan penghubung

Otot (muscles) adalah organ yang berfungsi mengeluarkan tenaga dan memungkinkan gerakan antar sambungan tulang.

Tendons, merupakan jaringan yang kuat dan elastis yang menghubungkan tulang dengan otot.

Ligamen yang berfungsi membentuk bagian sambungan dan penghubung antar tulang.

Beberapa jaringan penghubung (connective tissue) menghubungkan bagian-bagian tubuh satu sama lainnya.

Page 7: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem Sambungan Kerangka Tubuh Sistem tulang rangka

manusia terdiri dari tulang-tulang beserta jaringan-jaringan penghubungnya yang menghubungkan satu sama lainnya.

Sifat masing-masing sambungan tulang pada pergerakan manusia saat dia melakukan aktifitas fisik sangatlah kompleks.

3.3

Page 8: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem Sambungan Kerangka Tubuh – gerakan maksimal pd sambungan

Sambungan pada siku memberikan kebebasan gerak pada tulang tangan seperti gerakan supinasi dan pronasi (gerakan bolak balik lengan bawah) – lihat Gambar.

Page 9: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem Sambungan Kerangka Tubuh – gerakan maksimal pd sambungan

Page 10: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem Sambungan Kerangka Tubuh Sistem sambungan tulang kerangka tubuh ini

mempengaruhi fleksibilitas manusia dalam melakukan aktivitas fisik.

Misalnya pada saat makan (memasukkan makanan di atas permukaan meja ke mulut), sistem sambungan kerangka tubuh yang terlibat adalah sistem sambungan pada bahu, lengan dan pergelangan tangan.

Pada saat menyetir mobil, sistem sambungan yang terlibat adalah lutut dan ankle pada bagian kaki dan sistem sambungan pada bahu, lengan dan pergelangan tangan pada bagian tangan.

Page 11: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem Sambungan Kerangka Tubuh Dalam konsep biomekanika kerja, panjang

tulang dan sambungan menentukan keterbatasan gerakan seseorang.

Misalnya panjang tulang dan sistem sambungan pada tangan mempengaruhi jangkauan tangan seseorang saat bekerja; panjang tulang pada tubuh mempengaruhi tinggi badan seseorang sehingga juga mempengaruhi kemampuan gerakan tubuh lainnya.

Page 12: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem tulang belakang (The Spinal Column)

Tulang belakang merupakan struktur yang kompleks yang terdiri dari 24 ruas tulang meliputi 7 ruas cervical, 12 thoratic dan 5 lumbar dan masing-masing ditambah satu sacrum dan coccyx.

Tulang belakang menyalurkan beban atau gaya dari kepala dan bahu ke bagian tulang pinggul (pelvis).

3.4

Page 13: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem tulang belakang (The Spinal Column) Berbagai penelitian

menunjukkan bahwa rasa sakit atau nyeri sebagai akibat dari pekerjaan atau aktivitas fisik yang berat terjadi banyak pada bagian lumbar 5 dan sacrum (L5/S1) – lihat Gambar.

Page 14: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem tulang belakang (The Spinal Column)

Tulang belakang belakang merupakan sumber lokasi nyeri, cedera dan ketidaknyamanan (discomfort) pada manusia selama melakukan aktivitas fisik karena secara kontinu menyalurkan tekanan eksternal dan internal pada pekerjaan - lihat Gambar.

Bekerja dengan tangan

Pekerja berdiri/duduk

Page 15: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Sistem tulang belakang (The Spinal Column)

Low Back Pain (LBP) merupakan salah satu penyakit nyeri pada bagian tulang belakang yang paling sering diderita oleh manusia.

Dilaporkan bahwa LBP sudah ditemukan sejak 5.000 tahun yang lalu di Mesir (Kroemer et al., 2001) dan mulai dikaji secara mendalam mulai 1690 oleh Bernadino Ramazzini.

Banyaknya aktivitas fisik yang dilakukan secara berlebihan akan menyebabkan LBP seperti mengangkat beban yang berat atau terlalu lama, duduk yang terlalu lama dengan postur duduk yang kurang baik, duduk pada kursi tanpa sandaran pada waktu yang lama dan sebagainya.

Page 16: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Konsep Biomekanika Kerja – Beban dan toleransi

Konsep dasar dalam biomekanika kerja adalah bahwa stasiun kerja dirancang shg beban yg dikenakan kpd struktur tubuh tdk melampaui toleransi kekuatan struktur tubuh tsb. Konsep dasar ini diilustrasikan pd Gambar.

Pola beban yang dipikul oleh tubuh terjadi secara berulang sebagai akibat dari pekerjaan yang dilakukan.

Jika pola beban tdk melebihi toleransi yg ditetapkan, maka pekerjaan tsb aman bg pekerja. Sebaliknya jk pola beban melebihi batas toleransi, mk pekerjaan tsb rentan thd kesehatan pekerja.

3.5

Page 17: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Konsep Biomekanika Kerja –Beban dan toleransi Karena pekerjaan fisik banyak yang bersifat

terulang dan dalam jangka waktu yang lama, maka kajian terbaru menyarankan batas toleransi yang makin rendah jika pekerjaan berlangsung semakin lama (lihat ilustrasi pada Gambar).

Page 18: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Konsep Biomekanika Kerja –Acute Vs Cumulative Trauma Dalam pekerjaan, dua jenis trauma dapat

mempengaruhi tubuh dan menyebabkan penyakit pada otot yaitu acute trauma dan cumulative trauma.

Acute trauma terjadi jika tubuh melakukan aktifitas dengan beban yang melampaui batas toleransi.

Biasanya acute trauma dihubungkan dengan pengangkatan beban yang terlalu berat yang dilakukan sekali-sekali (infrequent).

Page 19: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Konsep Biomekanika Kerja –Acute Vs Cumulative Trauma

Cumulative trauma terjadi jika tubuh melakukan aktivitas fisik yang berulang-ulang dalam jangka waktu yang lama sehingga pola beban kerja tubuh melebihi batas toleransi (yang menurun sebagai akibat dari penurunan kemampuan kerja).

Penurunan ini sebagai akibat dari kelelahan dan keausan yang terjadi pada struktur tubuh.

Page 20: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Konsep Biomekanika Kerja –Pembebanan Eksternal dan Internal

Dua macam gaya dapat membebani tubuh pada saat bekerja yaitu beban eksternal dan beban internal.

Beban eksternal merupakan gaya yang membebani tubuh sebagai akibat dari objek eksternal yang dipegang atau diberi perlakuan oleh pekerja.

Sebagai contoh jika ada objek yang dipegang oleh pekerja mengakibatkan adanya beban kepada tangan pekerja. Untuk menjaga kesetimbangan (equilibrium) benda yang dipegang, beban eksternal ini harus diimbangi oleh suatu beban internal yang dilakukan oleh otot-otot tubuh.

Secara mekanika, gaya internal harus lebih besar daripada gaya eksternal supaya otot-otot tubuh mampu menjaga kesetimbangan objek yang diangkat. Prinsip ini harus dipertimbangkan oleh perancang dlm merancang suatu stasiun kerja bagi pekerja.

Page 21: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Model-Model Biomekanika

Model-model biomekanika merupakan persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung beban atau gaya pada otot tubuh. Dengan demikian, potensi kondisi-kondisi berbahaya terhadap kesehatan pekerja dapat diminimasi.

Beberapa model yang dapat dipakai adalah back model, single-segment static model dan two segment static model. Beberapa model ini dikembangkan oleh Chaffin dan Anderson.

3.6

Page 22: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Model biomekanika - Back compression force (MacLeod, 2000).

Model dasar biomekanika yang dikembangkan oleh Bloswick (1999) dapat digunakan untuk mengestimasi beban/gaya tekan pada bgn bawah tulang belakang sebagai akibat dari aktivitas pengangkatan yang dilakukan.

Model ini dikembangkan berdasarkan tiga jenis beban yaitu back muscle force reacting to upper body weight (A), back muscle force reacting to load (B), direct compressive component of upper body weight (C).

Page 23: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Model dasar biomekanika untuk beban pada tulang belakang (Bloswick, 1999)

Data-data yang diperlukan meliputi: BW : Body Weight (dalam pounds). L : Load (dalam pounds). HB : Hand to Back Distance (dlm inches). Cos (theta) = Torso angle with horizon.

gunakan panduan berikut:

Page 24: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Worksheet untuk perhitungan gaya pada tulang belakang

Page 25: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Model dasar biomekanika untuk beban tekan pd tulang belakang (Bloswick, 1999) - Guidelines

Jika hasil perhitungan menunjukkan bahwa total compression forces melebihi 750 lbs, maka pekerjaan tsb cukup beresiko bagi sebagian pekerja.

Jika hasil perhitungan menunjukkan bahwa total compression forces melebihi 1500 lbs, maka pekerjaan tsb cukup beresiko bagi hampir semua pekerja.

Model ini cukup sederhana digunakan untuk mengestimasi dampak dalam aktivitas pengangkatan beban tanpa hrs melakukan perhitungan yg rumit sebagaimana model2 yg telah dikembangkan.

Page 26: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

20 inches

Contoh Kasus

Dalam suatu industri, pekerjaan yang dilakukan oleh pekerja adalah menata benda kerja yg beratnya 20 kg ke dalam box.

Berat pekerja adalah 60 kg sedangkan jarak dari tangan ke bgn belakang tubuh adalah 20 inches (lihat ilustrasi pd Gambar).

Hitunglah beban/gaya tekan pada bgn bawah tulang belakang sbg akibat dari aktivitas pengangkatan yang dilakukan!

Berikan rekomendasi anda jika diperlukan!

Page 27: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Pembahasan

Data-data yang diperlukan meliputi:

BW : Body Weight = 60 kg = 120 pounds. L : Load = 20 kg = 40 pounds. HB : Hand to Back Distance= 20 inches. Cos (theta) = 1 (bent horizontal).

gunakan panduan berikut:

Page 28: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Pembahasan – Hasil Perhitungan

Page 29: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Pembahasan – Interpretasi

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa beban/gaya tekan pada bgn bawah tulang belakang sbg akibat dari aktivitas pengangkatan yg dilakukan sebesar 840 lbs!.

Angka ini diatas batas750 lbs (sesuai rekomendasi Bloswick, 1999) sehingga pekerjaan ini beresiko bagi kesehatan sebagian besar pekerja.

Perbaikan kondisi kerja harus dilakukan untuk mengurangi beban pada bagian bgn bawah tulang belakang pekerja.

Page 30: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Pembahasan – Interpretasi

Untuk memperbaiki kondisi biomekanika saat ini yg menyebabkan resiko kesehatan bagi sebagian besar pekerja, perbaikan dapat difokuskan thd jarak tangan ke bgn tulang belakang yg mengangkat beban dan sudut yang dibentuk oleh badan dengan garis horizontal.

Perbaikan dilakukan dengan menambahkan alat bantu sebagaimana diilustrasikan pada Gambar.

Hasil perhitungan beban yang baru sebagai berikut:

16 inches

Page 31: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Pembahasan – Hasil Perhitungan(setelah perbaikan)

Page 32: Pertemuan 4 Occupational Biomechanics - Part i

yanto@2009

Pembahasan – Interpretasi stl perbaikan Hasil perhitungan menunjukkan bahwa

beban/gaya tekan pada bgn bawah tulang belakang sbg akibat dari aktivitas pengangkatan yg dilakukan sebesar 536.8 lbs (berkurang 303.2 lbs atau 36%)!.

Angka ini sudah dibawah batas 750 lbs (sesuai rekomendasi Bloswick, 1999) sehingga pekerjaan ini tidak beresiko bagi kesehatan pekerja.