STUDI POSTUR DAN GERAK DINAMIS MENGGUNAKAN PERMODELAN DAN SIMULASI GERAK 3D BERBASIS SKELETAL SYSTEM

Transkripsi

1 STUDI POSTUR DAN GERAK DINAMIS MENGGUNAKAN PERMODELAN DAN SIMULASI GERAK 3D BERBASIS SKELETAL SYSTEM Widya Ramadhan Bhaskara dan Arief Rahman Jurusan Teknik Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Kampus ITS Sukolilo Surabaya ; Abstrak Pemindahan barang secara manual (manual material handling) melibatkan kekuatan fisik dan otot manusia dan gerakan manual tersebut dapat menimbulkan bahaya Ergonomis. Pemilihan postur dan gerak yang sesuai dengan prinsip-prinsip Ergonomi dapat mengurangi munculnya Musculoskeletal Disorder (MSD) khususnya keluhan pada bagian tulang belakang. Studi dan simulasi gerakan kerja manual sangat diperlukan untuk mengetahui dan mengevaluasi postur kerja pada aktivitas mengangkat (lifting), membawa (carrying), dan menurunkan (lowering). Studi postur kerja dapat dilakukan dengan menampilkan postur kerja amatan dalam bentuk model 3D yang berbasis skeletal system dan melakukan simulasi gerak 3D. Perhitungan beban kerja dilakukan dengan pendekatan biomekanika yang dapat menunjukkan gaya tekan maksimal yang mampu ditahan oleh tiap segmen tubuh manusia. Permasalahan yang dapat muncul ketika melakukan analisis biomekanika pada aktivitas manual material handling antara lain proses deteksi sudut segmen tubuh yang kurang fleksibel dan efektif karena dilakukan oleh manusia, lain halnya jika dilakukan dengan melakukan permodelan 3D. Hasil akhir dari penelitian ini adalah mampu menampilkan grafik total beban kerja pada segmen tubuh manusia terhadap fungsi waktu, yang menunjukkan bahwa pada beberapa titik dari salah satu aktivitas manual material handling yang diamati melebihi batas aman gaya tekan yang direkomendasikan oleh NIOSH. Setelah dilakukan skenario perbaikan dengan mengubah sudut dari postur kerja tersebut terjadi penurunan beban kerja sebesar 23,39% dari kondisi eksisting. Kata kunci : Biomekanika, Skeletal System, Studi Postur Kerja, Studi Gerak Kerja ABSTRACT Manual material handling involves human muscle and physical strength, where those manual movements could triggers so called ergonomic danger. Choosing the posture and movement which suitable to ergonomic principles could reduces the possibility of musculoskeletal disorder (MSD), especially on back bone area. A study and simulation of manual working movement is severely needed to acknowledge and evaluate working posture on lifting, carrying and lowering activity. Working posture study can be conducted by displaying the object working posture in a 3D model based on skeletal system and by simulate 3D movement. The calculation of the working load is conducted using biomechanics approach which is capable to show a maximum pressure force that can be sustained by each segment of the human body. There are some problems that can be occurs when conducting biomechanics analysis, such as ineffective and inflexible human segment angle detection process, which could be reduced by the implementation of 3D modeling. The result of this research is the capability of showing the total working load graphs on each human body segment towards time function, which shows that on several point in one of the manual material handling activity exceeds the pressure force safety zone recommended by NIOSH. After conducting improvement scenario by changing the angle of the working posture, the working load is reduced as much as 23,39% compared to existing condition. Keywords : Biomechanics, Skeletal System, Working Posture Study, Working Motion Study 1. Pendahuluan Aktivitas memindah barang yang sering dilakukan oleh manusia dari satu tempat ke tempat yang lain berkaitan erat dengan postur tubuh manusia pada saat melakukan gerakan tersebut. Gerakan memindah bahan melibatkan kekuatan fisik dan otot manusia secara langsung. Aktivitas manual material handling sendiri dapat dijabarkan ke dalam beberapa aktivitas seperti mengangkat, mendorong, dan menarik beban. Permasalahan yang timbul ketika aktivitas tersebut dilakukan secara repetitive atau 1

2 berulang-ulang adalah sering munculnya keluhan rasa sakit pada bagian tubuh yaitu khususnya tulang belakang (back pain injury). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) menyatakan bahwa 60% penderita cedera tulang belakang disebabkan oleh pengeluaran tenaga yang berlebihan. NIOSH menguraikan bahwa 60% tenaga dikeluarkan untuk mengangkat beban, 20% untuk mendorong dan menarik beban, dan 20% untuk membawa beban. Di Amerika Serikat, nyeri punggung bawah (low back pain) selanjutnya disebut NPB berada pada peringkat ke-5 dalam daftar penyebab seorang pasien berkunjung ke dokter yaitu 12 juta kunjungan per tahun. Namun, untuk angka pasti kejadian NPB di Indonesia belum diketahui, namun diperkirakan angkanya berkisar antara 7,6% hingga 37% (Prodia, 2010). Permodelan postur tubuh dalam melakukan aktivitas mengangkat beban dapat dilakukan dengan bantuan perangkat lunak HumanCAD. Pada perangkat lunak HumanCAD ini, masih terdapat beberapa kekurangan yaitu tidak terdapat menu atau tools yang memungkinkan mannequin tersebut untuk digerakkan secara dinamis dan 3D, kemudian masih terdapat keterbatasan postur kerja yang jumlahnya hanya 37 postur, dan tidak terdapat konsep skeletal system dalam software tersebut. Melihat banyaknya kasus mengenai NPB di Indonesia dalam kegiatan sehari-hari masyarakat, maka dalam penelitian ini akan mempelajari serta membuat postur dan gerak tubuh yang nyaman dan ergonomis dengan simulasi gerak 3D menggunakan perangkat lunak 3ds Max. Sehingga, ketika seseorang melakukan aktivitas yang membutuhkan kekuatan fisik dan otot manusia secara langsung dapat digambarkan dengan bentuk 3D berbasis skeletal system (sistem rangka) pada manusia. Pada penelitian ini diharapkan dapat melakukan perbaikan dengan cara mengubah setiap sudut, postur, dan gerak dari skeletal system pada manusia dengan menggunakan perangkat lunak 3ds Max, sehingga dapat diketahui perubahan postur dan gerak dimana beban kerja yang terjadi seharusnya lebih kecil nilainya dibandingkan dengan sebelumnya. Proses perhitungan beban kerja pada masing-masing posisi menggunakan pendekatan biomekanika. Maka dapat diketahui perbedaan beban kerja yang terjadi antara kondisi eksisting dengan perubahan postur dan gerak menggunakan simulasi gerak 3D berbasis skeletal system, kemudian digambarkan dengan grafik yang menunjukkan perbedaan total beban kerja tersebut terhadap fungsi waktu. Sehingga, kasus terjadinya NPB di Indonesia dapat diminimalisir karena masyarakat dapat mengetahui postur kerja seperti apa yang paling baik itu dalam penelitian ini. 2. Penelitian Terdahulu Dalam melakukan penelitian ini penulis melakukan review terhadap penelitian yang telah dilakukan sebelumnya dalam bentuk tugas akhir, prosiding yang dimuat dalam seminar nasional, jurnal internasional, dan buku-buku mengenai materi terkait. Penelitian mengenai postur tubuh manusia telah dilakukan oleh Menegaldo, et al (2003) yang membahas tentang permodelan biomekanik pada postur tubuh manusia serta mendapatkan posisi optimal ketika mulai berjongkok hingga posisi berdiri dengan memperhatikan multibody system. Multi-body system sendiri dapat dikatakan sebagai prinsip dalam gerakan tubuh manusia, yaitu gerakan yang dibatasi untuk rotasi murni dari segmen sekitar lutut, pergelangan kaki dan pinggul pada bidang sagital. Pada penelitian lain, Azmi, Cuanda, & Cholis (2006) melakukan analisis ergonomi dan perbaikan postur tubuh pekerja menggunakan Simulated Annealing Algorithm khususnya untuk pekerjaan pengelasan dan pengecatan. Perbaikan yang dilakukan dengan Simulated Annealign Algorithm menghasilkan perubahan-perubahan postur tubuh operator dengan sudut tertentu yang dapat mengurangi momen awal tubuh. Penelitian tersebut juga menghasilkan usulan perbaikan pada stasiun kerja pengelasan dan pengecatan, yaitu perubahan tinggi meja pengelasan agar posisi pekerja tidak terlalu membungkuk dan perubahan tinggi gantungan yang ada pada konveyor di departemen pengecatan agar posisi pekerja tidak mengangkat benda kerja yang berat terlalu tinggi. Sedangkan penelitian mengenai postur dan gerakan kerja yang bersinggungan dengan kegiatan repetitive dilakukan oleh Perdana (2010) yang menggunakan metode Occupational Repetitive Action (OCRA) 2

3 dengan studi kasus pada PT. Samidi Glass and Craft, Baki, Sukoharjo. Penelitian tersebut membahas tentang pekerjaan berulang yang tidak dilakukan dengan nyaman, sehat, dan ergonomis, sehingga dapat menyebabkan gangguan muskoloskeletal dan semua pekerjaan tidak berjalan dengan efektif dan efisien. Metode OCRA sendiri merupakan metode kuantitatif untuk mengidentifikasi cara kerja yang digunakan dalam pekerjaan berulang khusus alat gerak tubuh bagian atas. Penelitian-penelitian di atas memberikan pengetahuan bagi peneliti dalam membuat sebuah penelitian yang mempelajari tentang postur dan gerak tubuh seorang manusia dalam melakukan sebuah aktivitas pekerjaan dengan memperhatikan aspek ergonomis serta pendekatan biomekanika untuk mengetahui beban kerja yang terjadi pada saat melakukan aktivitas tersebut. Penelitian-penelitian di atas membawa pengaruh signifikan pada penelitian ini karena bersinggungan langsung secara parsial dengan topik yang akan diteliti. Diharapkan penelitian-penelitian di atas dapat menjadi referensi yang berharga dalam menyelesaikan penelitian ini. 3. Metodologi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan melakukan beberapa metode sebagai berikut, yang pertama adalah studi literatur yaitu kegiatan mencari teori-teori pendukung yang berkaitan dengan topik penelitian yaitu tentang konsep biomekanika, manual material handling, studi postur dan gerak, dan skeletal system (sistem rangka) pada manusia. Teoriteori tersebut bisa didapatkan dari tugas akhir, jurnal, artikel, dan buku yang dinilai relevan dengan permasalahan yang akan diteliti dan masih relevan untuk digunakan sebagai referensi. Identifikasi kondisi eksisting pada saat obyek amatan (personil) tersebut melakukan aktivitas yang diamati. Postur dan gerak dari kondisi eksisting didokumentasikan dalam bentuk gambar dan video. Mendokumentasikan postur dari aktivitas manual material handling dengan tiga buah skenario, yaitu aktivitas manual material handling pada bidang datar, aktivitas manual material handling pada bidang datar dengan kemiringan sudut tertentu, dan aktivitas manual material handling pada saat naik dan turun anak tangga. Tahap awal dari pengolahan data adalah menggunakan hasil dari tahap pengumpulan data sebagai input awal berupa video gerakan pada saat melakukan kerja amatan. Seluruh postur dan gerak pada video tersebut divirtualisasikan menjadi model 3D menggunakan perangkat lunak 3ds Max. Proses mendeteksi besarnya sudut pada tiap segmen tubuh yang ada dengan menggunakan perangkat lunak AutoCAD Setelah didapatkan besarnya sudut pada tiap segmen tubuh manusia, maka dapat dihitung beban kerja yang terjadi dengan menggunakan pendekatan biomekanika. Analisis biomekanika yang dilakukan terhadap batas angkat dari gaya anggota gerak atas dengan melihat tubuh manusia sebagai suatu sistem joint dan link, dimana tiap link memiliki beberapa segmen tubuh tertentu dan joint yang menggambarkan sistem persendian yang ada pada tubuh. Perancangan dan pengembangan aplikasi untuk menghitung beban secara dinamis dilakukan pada tahap ini oleh peneliti menggunakan Visual Basic Application for Excel untuk memudahkan perhitungan beban kerja dan melakukan skenario perbaikan, kemudian digambarkan dalam bentuk grafik hubungan antara beban kerja yang terjadi terhadap fungsi waktu. 4. Perancangan dan Pengujian Sistem 4.1 Identifikasi Kerja Amatan Eksisting Hasil identifikasi kerja amatan eksisting untuk tahapan awal dari penelitian ini adalah tiga buah video kerja amatan seseorang melakukan aktivitas manual material handling dengan membawa beban seberat 20 kg dalam tiga kondisi yang berbeda. Pada aktivitas kerja amatan yang pertama, seorang manusia melakukan aktivitas manual material handling dengan membawa beban seberat 20 kg pada bidang datar. Hasil identifikasi untuk kerja amatan eksisting aktivitas 1 selama 79 detik dapat dilihat pada Gambar 1 sebagai berikut : Gambar 1 Cuplikan Video Kerja Amatan Aktivitas 1 3

4 Pada aktivitas kerja amatan yang kedua, seorang manusia melakukan aktivitas manual material handling dengan membawa beban seberat 20 kg pada bidang datar dengan kemiringan sudut sebesar 16 seperti gambar di bawah ini. Hasil identifikasi untuk kerja amatan eksisting aktivitas 2 selama 138 detik dapat dilihat pada Gambar 2 dan 3 sebagai berikut : dengan hasil dokumentasi video amatan. Dapat dilihat pada Gambar 5 berikut ini adalah permodelan 3D hasil visualisasi proses dan gerak kerja amatan ketika melakukan aktivitas manual material handling. 16 Gambar 2 Bidang Datar dengan Kemiringan Sudut 16 Gambar 3 Cuplikan Video Kerja Amatan Aktivitas 2 Pada aktivitas kerja amatan yang ketiga, seorang manusia melakukan aktivitas manual material handling dengan membawa beban seberat 20 kg pada saat naik dan turun anak tangga. Hasil identifikasi untuk kerja amatan eksisting aktivitas 3 selama 144 detik dapat dilihat pada Gambar 4 sebagai berikut : Gambar 5 Visualiasi 3D untuk Masing-masing Aktivitas Manual Material Handling 4.3 Simulasi Gerak 3D Simulasi gerak 3D berbasis skeletal system untuk masing-masing aktivitas, seluruh postur dan gerakannya dibuat semirip mungkin dengan video kerja amatan eksisting. Perangkat lunak 3ds Max yang digunakan sebagai tools untuk menghasilkan sebuah render file berupa video animasi dalam format AVI file (.avi) dengan durasi waktu sesuai dengan video kerja amatan eksisting. Pada Gambar 6, 7, dan 8 ini berikut adalah video animasi untuk masing-masing aktivitas : Gambar 4 Cuplikan Video Kerja Amatan Aktivitas Permodelan 3D Postur dan Gerak Proses pembuatan model 3D ini sendiri dirancang berdasarkan skeletal system menggunakan perangkat lunak 3ds Max, agar menyerupai kondisi asli manusia pada saat melakukan aktivitas manual material handling. Hasil visualisasi 3D dilakukan terhadap masing-masing aktivitas dengan kondisi yang berbeda-beda. Hasil dokumentasi untuk proses dan gerak kerja amatan yang telah didapatkan sebelumnya, kemudian dilakukan visualisasi 3D sesuai Gambar 6 Simulasi Gerak 3D untuk Aktivitas 1 Gambar 7 Simulasi Gerak 3D untuk Aktivitas 2 4

5 α6 (sudut pada segmen telapak kaki terhadap sb. y) = 53 Gambar 8 Simulasi Gerak 3D untuk Aktivitas Proses Deteksi Sudut Postur Tubuh Model 3D Proses deteksi sudut dilakukan setiap satuan waktu yang telah ditentukan, yaitu per 5 detik dari video animasi. Simulasi gerak 3D dalam bentuk video kemudian di-capture tiap 5 detik untuk mendapatkan dokumen gambar yang akan dikenai proses deteksi atau menghitung besarnya sudut dari masingmasing segmen tubuh. Adapun salah satu proses deteksi sudut pada saat melakukan aktivitas manual material handling menggunakan bantuan perangkat lunak AutoCAD 2004, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9 sebagai berikut : Gambar 9 Proses Deteksi Sudut menggunakan Perangkat Lunak AutoCAD 2004 Contoh hasil proses deteksi besarnya sudut pada segmen tubuh tersebut adalah sebagai berikut : α 1 (sudut pada segmen lengan bawah terhadap sb. y) = 10 α2 (sudut pada segmen lengan atas terhadap sb. y) = 11 α3 (sudut pada segmen punggung terhadap sb. y) = 68 α4 (sudut pada segmen paha terhadap sb. y) = 50 α5 (sudut pada segmen betis terhadap sb. y) = Perancangan Aplikasi Pada bagian ini akan dirancang flowchart yang berguna untuk menjelaskan desain alur kerja aplikasi Biodynamic Posture, adapun penjelasan langkah-langkah kerja dalam menggunakan aplikasi Biodynamic Posture ini adalah sebagai berikut : 1. Memasukkan data dari obyek amatan. Data yang diinputkan adalah tinggi badan (cm), berat badan (kg), dan berat beban angkat (kg). 2. Melakukan perhitungan untuk panjang segmen, berat segmen, dan pusat massa segmen berdasarkan inputan data sebelumnya yaitu tinggi badan, berat badan, dan berat beban angkat. 3. Memilih gambar hasil capture tiap 5 detik dari video simulasi gerak 3D pada masing-masing aktivitas. 4. Memasukkan besarnya sudut dari capture image yang sudah dipilih sebelumnya. Sudut yang diinputkan sudah diukur sebelumnya menggunakan bantuan perangkat lunak AutoCAD Menghitung total beban kerja yang terjadi setiap 5 detik. Perhitungan total beban kerja menggunakan pendekatan Biomekanika. 6. Menampilkan hasil perhitungan total beban kerja dalam bentuk grafik. Grafik yang ditampilkan adalah grafik beban kerja eksisting terhadap fungsi waktu. 7. Menentukan apakah beban kerja melebihi batas aman yang ditentukan oleh NIOSH, yaitu sebesar N atau masih aman. Batas aman dapat dilihat pada grafik, jika beban kerja melebihi garis pada angka N, maka posisi tersebut dapat dikatakan tidak aman. 8. Menampilkan gambar yang menunjukkan posisi atau postur tubuh yang akan dihitung kembali beban kerjanya, karena melebihi batas aman N. 9. Memasukkan kembali besarnya sudut dari posisi skenario perbaikan. Besar sudut yang diinputkan, dihitung 5

6 terlebih dahulu menggunakan bantuan perangkat lunak AutoCAD Menghitung total beban kerja skenario perbaikan setiap 5 detik, termasuk perubahan sudut yang sudah dilakukan sebelumnya. Perhitungan total beban kerja menggunakan pendekatan Biomekanika. 11. Menampilkan hasil perhitungan total beban kerja dalam bentuk grafik. Grafik yang ditampilkan adalah grafik beban kerja skenario perbaikan terhadap fungsi waktu. 4.6 Implementasi Aplikasi Pada bagian ini akan dibahas mengenai proses perancangan aplikasi Biodynamic Posture untuk menghitung total beban kerja pada seorang manusia ketika melakukan aktivitas manual material handling. Terdapat tampilan utama pada aplikasi Biodynamic Posture berikut ini, yaitu tercantum judul tugas akhir yang berkaitan dengan aplikasi Biodynamic Posture dan perancang dari aplikasi Biodynamic Posture tersebut. Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 10 berikut ini: Gambar 11 Tampilan Form Input Data Tahapan selanjutnya adalah menghitung berat dari masing-masing segmen tubuh manusia. Pada tahapan ini, data berat badan digunakan sebagai dasar perhitungan. Hasil dari perhitungan ini nantinya akan digunakan untuk menghitung beban kerja yang terjadi pada masing-masing segmen tubuh. Adapun dasar perhitungan dalam penentuan berat segmen tubuh dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Dasar Perhitungan Berat Segmen Tubuh Segmen Tubuh Berat Segmen Lengan bawah (fore arm) Lengan atas (upper arm) 2,3% dari berat badan 2,8% dari berat badan Punggung (trunk) Paha (thigh) Betis (shank) Telapak kaki 58,4% dari berat badan 10% dari berat badan 4,3% dari berat badan 1,4% dari berat badan Gambar 10 Tampilan Utama Aplikasi Biodynamic Posture Langkah pertama yang dilakukan dalam proses pengoperasian aplikasi Biodynamic Posture adalah memasukkan tinggi badan dan berat badan obyek amatan, serta berat beban angkat yang digunakan pada saat melakukan aktivitas manual material handling. Satuan data yang diinputkan ke dalam form input data adalah centimeter (cm) untuk tinggi badan dan kilogram (kg) untuk berat badan dan berat beban angkat. Tampilan form input data dapat dilihat pada Gambar 11 berikut ini : Tampilan form perhitungan berat segmen tubuh dapat dilihat pada Gambar 12 sebagai berikut : Gambar 12 Tampilan Form Hasil Perhitungan Berat Segmen Tubuh 6

7 Setelah itu dilakukan proses input besarnya sudut pada masing-masing segmen tubuh manusia terhadap sumbu y. Sudut pada masing-masing segmen dapat diketahui jika sudah memilih gambar postur dan posisi tubuh manusia yang akan dihitung beban kerjanya. Proses pemilihan capture image yang telah disimpan sebelumnya, dapat dilakukan dengan menggunakan fitur Pilih Gambar pada form tersebut, seperti ditunjukkan pada Gambar 13. Segmen Lengan Bawah Gambar 14. Free Body Diagram untuk Segmen Lengan Bawah Segmen Lengan Atas Gambar 13 Tampilan Fitur Pilih Gambar pada Aplikasi Biodynamic Posture 4.7 Perhitungan Beban Kerja Perhitungan beban kerja pada tahapan ini menggunakan pendekatan Biomekanika. Inputan data yang telah didapatkan sebelumnya digunakan sebagai dasar dalam perhitungan beban kerja pada masing-masing segmen tubuh. Terdapat beban kerja atau gaya yang terjadi pada saat seorang manusia melakukan aktivitas manual material handling. Maka dari itu, perhitungan beban kerja dilakukan pada masing-masing segmen tubuh, yaitu segmen lengan bawah, segmen lengan atas, segmen punggung, segmen paha, segmen betis, dan segmen telapak kaki. Menurut hukum kesetimbangan, Hukum Newton I dimana : Gambar 15 Free Body Diagram untuk Segmen Lengan Atas Segmen Punggung ΣF x = 0 (1) ΣFy = 0 (2) ΣMA = 0 (3) Berikut ini adalah free body diagram untuk beberapa segmen tubuh manusia : Gambar 16 Free Body Diagram untuk Segmen Punggung 7

8 4.8 Grafik Total Beban Kerja Perhitungan total beban kerja yang telah didapatkan sebelumnya dengan menggunakan pendekatan Biomekanika kemudian diolah oleh aplikasi Biodynamic Posture untuk mendapatkan grafik total beban kerja terhadap fungsi waktu. Batas aman gaya tekan yang direkomendasikan oleh NIOSH (1989) sebesar N juga disertakan pada grafik beban kerja guna mengetahui apakah beban kerja yang terjadi melebihi batas atau tidak. Output yang ditampilkan dalam grafik berupa resultan gaya atau gaya aksial pada punggung khususnya pada bagian L5/S1 setiap 5 detik. Gambar 19 Tampilan Form Input Data Skenario Perbaikan Berdasarkan hasil perhitungan beban kerja pada masing-masing segmen tubuh, kemudian didapatkan grafik total beban kerja yang terjadi pada punggung, lutut, dan telapak kaki. Berikut ini adalah ada grafik hasil perhitungan beban kerja pada ketiga segmen tubuh untuk aktivitas 1 : Aktivitas 1 Aktivitas manual material handling pada bidang datar. Gambar 17 Tampilan Form Grafik Beban Kerja pada Punggung terhadap Fungsi Waktu 4.9 Input Skenario Perbaikan Proses pertama pada tahap skenario perbaikan ini adalah menentukan segmen dari tubuh yang ingin diperbaiki atau diubah besar sudutnya pada aplikasi Biodynamic Posture. Kedua, memasukkan pilihan pada waktu tertentu untuk menentukan pada saat kapan harus dihitung beban kerja dari segmen tubuh tersebut. seperti yang ditunjukkan pada Gambar 18 dan 19. Gambar 20 Grafik Beban Kerja pada Punggung terhadap Fungsi Waktu untuk Aktivitas 1 Gambar 21 Grafik Beban Kerja pada Lutut terhadap Fungsi Waktu untuk Aktivitas 1 Gambar 18 Tampilan Form untuk Skenario Perbaikan Gambar 22 Grafik Beban Kerja pada Telapak Kaki terhadap Fungsi Waktu untuk Aktivitas 1 8

9 5. Interpretasi dan Analisis 5.1 Skenario Perbaikan Berdasarkan hasil dari perhitungan beban kerja pada segmen tubuh manusia yang dilihat pada aktivitas manual material handling dan hasil analisis terhadap aktivitas tersebut, terdapat beberapa posisi atau postur tubuh manusia yang memiliki risiko cukup tinggi akan terjadi cedera pada tulang belakang (low back pain). Maka dari itu, pada penelitian kali ini perlu dilakukan skenario perbaikan untuk mengetahui seperti apa postur kerja yang baik dan aman ketika melakukan aktivitas manual material handling. Pada aktivitas 1 dan 3 dilakukan skenario perbaikan dengan mengubah sudut dari segmen punggung menjadi 40 dan menurunkan berat beban angkat menjadi 10 kg. Sedangkan untuk aktivitas 2 dilakukan skenario perbaikan dengan mengubah sudut dari segmen punggung menjadi 45 dan menurunkan berat beban angkat menjadi 10 kg. Berikut ini adalah postur kerja skenario perbaikan pertama untuk ketiga aktivitas : Gambar 23 Postur Kerja Skenario Perbaikan untuk Aktivitas 1, 2, dan 3 Hasil dari skenario perbaikan tersebut dapat dilihat pada grafik total beban kerja skenario perbaikan terhadap fungsi waktu, sebagai berikut : Gambar 25 Grafik Beban Kerja Skenario II untuk Aktivitas Analisis Perbedaan Kondisi Kerja Amatan Eksisting dengan Skenario Perbaikan Berdasarkan hasil pengolahan data atau perhitungan beban kerja pada masing-masing segmen tubuh yang telah dilakukan, aplikasi Biodynamic Posture yang telah dirancang telah dapat menghasilkan hasil perhitungan yang cukup akurat dan praktis. Dengan menggunakan aplikasi yang telah dirancang untuk melakukan studi postur dan gerak dalam aktivitas manual material handling, khususnya kegiatan mengangkat (lifting), membawa (carrying), dan menurunkan (lowering), maka dalam perhitungan beban kerja tidak akan lagi terjadi kesalahan dalam pengukuran sudut yang biasanya dilakukan secara manual oleh manusia. Selain itu, untuk melakukan analisis biomekanika untuk aktivitas manual material handling secara konvensional, dalam hal ini seorang manusia langsung dijadikan sebagai obyek amatan yang diuji coba. Hal tersebut dapat mengakibatkan kelelahan pada obyek amatan, karena harus berkali-kali mencoba melakukan aktivitas manual material handling yang baik dengan posisi yang benar dan aman. Tabel 2. Kelebihan dan Kekurangan Aplikasi Gambar 24 Grafik Beban Kerja Skenario I untuk Aktivitas 1 9

10 5. Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan beberapa kesimpulan antara lain : 1. Aktivitas kerja yang diamati dalam hal ini adalah aktivitas manual material handling. Postur dan gerak tubuh yang kurang nyaman dari hasil perhitungan beban kerja yang dikeluarkan pada segmen punggung adalah postur kerja yang posisi punggungnya tegak lurus atau memiliki sudut untuk segmen punggung yang kecil. Hal tersebut dikarenakan, hanya sudut dari segmen punggung saja yang merupakan salah satu faktor penting dalam perhitungan beban kerja yang dikeluarkan oleh punggung. 2. Skenario perbaikan dilakukan sebanyak dua kali, untuk mendapatkan hasil perhitungan beban kerja pada segmen punggung. Skenario perbaikan I yaitu melakukan perubahan sudut dari model 3D yang telah dibuat Skenario perbaikan II, yaitu menurunkan berat beban yang diangkat pada aplikasi Biodynamic Posture agar beban kerja yang ada pada punggung lebih kecil dari sebelumnya. 3. Postur kerja yang baik dari aktivitas manual material handling yang diamati dalam penelitian ini, setelah dilakukannya skenario perbaikan adalah posisi punggung yang sebaiknya agak membungkuk atau merunduk ketika mengangkat beban yang cukup berat dan pada bidang datar yang naik atau menaiki anak tangga. Berbeda, ketika akan melakukan kegiatan lifting dan lowering posisi yang direkomendasikan adalah jongkok dengan posisi punggung yang membungkuk karena lebih nyaman untuk menggapai beban tersebut. Dibandingkan dengan posisi jongkok dan posisi punggung yang tegak, dimana beban kerjanya pada punggung akan jauh lebih besar nilainya. 4. Berdasarkan hasil perhitungan beban kerja dari ketiga aktivitas manual material handling yang diamati, didapatkan grafik total beban kerja pada punggung terhadap fungsi waktu, grafik total beban kerja pada lutut terhadap fungsi waktu, grafik total beban kerja pada telapak kaki terhadap fungsi waktu, serta grafik total beban kerja untuk skenario perbaikan. 5. Perhitungan total beban kerja pada setiap segmen tubuh dapat dihitung dengan menggunakan aplikasi Biodynamic Posture (Biomechanics for Dynamic Posture) yang telah dirancang berbasis Visual Basic Application for Excel. Perancangan aplikasi Biodynamic Posture ini berfungsi untuk memudahkan perhitungan beban kerja secara dinamis, sehingga mendapatkan grafik total beban kerja yang dikeluarkan terhadap fungsi waktu. Daftar Pustaka Andrian, M., & Cooper, J. (1989). The Biomechanics of Human Movement. Indianapolis, Indiana, USA: Benchmark Press. Azmi, N., Cuanda, H., & Cholis, B. (2006). Analisa Ergonomi dan Perbaikan Postur Tubuh Pekerja Menggunakan Simulated Annealing Algorithm. Seminar Nasional Ergonomi - K3 (hal. D 12-2). Surabaya: PT. Guna Widya. Chaffin, D B; Andersson, G B J. (1991). Occupational Biomechanics, Second Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc. Fatmawati, V. (2009). Pengaruh Terapi Transcutaneus Electrical Nerve Stimulation dan Ultrasound Pada Low Back Pain Kinetik. Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Menegaldo, L. L., Fleury, A. d., & Weber, H. I. (2003). Biomechanical modeling and optimal control of human posture. Journal of Biomechanics. Nurmianto, E. (2004). Ergonomi Konsep Dasar dan Aplikasinya (Edisi Kedua ed.). Jakarta: PT. Guna Widya. Perdana, N. A. (2010). Analisis Postur dan Gerakan Kerja dengan Menggunakan Metode Occupational Repetitive Action (OCRA). Universitas Muhammadiyah Surakarta, Jurusan Teknik Industri, Surabaya. Phillips, C. A. (2000). Human Factors Engineering. New York: John Wiley & Sons, Inc. 10

11 Prodia. (2010, Agustus 3). Nyeri Punggung Bawah. Dipetik Maret 1, 2011, dari Prodia Occupational Health Institute: nyeri-punggung-bawah.html Sistem Rangka. (2006). Dipetik Februari 28, 2011, dari ScumDoctor.com: ian/anatomy/skeletal-system/what- Are-The-Major-Components-Of- The-Skeletal-System.html Suhartono. (2006). Analisis Biomekanika pada Aktivitas Pelintingan Rokok Kretek. Seminar Nasional Ergonomi dan K3 (hal. D 10-1). Surabaya: PT. Guna Widya. Wignjosoebroto, S. (2008). Ergonomi Studi Gerak dan Waktu. Jakarta: PT. Guna Widya. 11