EVALUASI ERGONOMI BIOMEKANIKA TERHADAP KENYAMANAN KERJA PADA PERAJIN GERABAH KASONGAN YOGYAKARTA

EVALUASI ERGONOMI BIOMEKANIKA TERHADAP KENYAMANAN KERJA PADA PERAJIN GERABAH KASONGAN YOGYAKARTA Sritomo Wignjosoebroto, Dyah Santhi Dewi dan Muhammad Yusuf Teknik Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Abstrak Peralatan kerja yang kurang memperhatikan kenyamanan akan sangat berpengaruh terhadap produktivitas kerja manusia. Untuk merancang peralatan kerja harus memperhatikan peranan fungsi dan komponen sistem kerja yang terlibat yaitu manusia, mesin/peralatan kerja dan lingkungannya. Proses pembuatan gerabah yang dilakukan perajin di Kasongan Yogyakarta dalam melakukan kerjanya tidak sesuai dengan prinsip-prinsip ergonomi. Dalam pengujian awal diperoleh hasil energi expenditure berada dalam kondisi menengah (ringan/moderat) sehingga perlu dilakukan analisis biomekanika untuk melihat seberapa besar gaya tekan pada tulang belakang khususnya L5/S1, selain itu dari Nordic Body Map diketahui ada banyak keluhan rasa sakit pada beberapa bagian anggota tubuh perajin. Setelah dilakukan perbaikan peralatan kerja serta hasil uji analisis diketahui bahwa kondisi kerja setelah perbaikan jauh lebih baik dan nyaman dari pada sebelumya, karena peralatan kerja telah sesuai data anthropometri perajin selain itu energi yang dikeluarkan juga relatif lebih kecil. Hasil yang diperoleh ini selain penurunan tingkat keluhan rasa sakit juga dapat meningkatkan produktivitas kerja. Kata kunci : Ergonomi, Energi Expenditure, Biomekanika 1. PENDAHULUAN Dusun Kasongan Yogyakarta merupakan sentra industri gerabah, membuat aneka ragam guci serta asesoris lain terbuat dari tanah liat yang dibentuk dan dibakar pada suhu dan waktu tertentu kemudian dilakukan finishing dengan cara diberi warna. Dari observasi awal diperoleh informasi bahwa umumnya para perajin gerabah dalam melakukan aktivitas pembuatan guci dilakukan dengan posisi yang kurang nyaman, karena posisi kerja mereka adalah duduk dilantai dengan salah satu atau kedua kaki dilipat dengan posisi salah satu kaki memutar perboard dalam posisi seperti ini sering terjadi keluhan sakit pada bagian leher, punggung dan pinggang. Kondisi seperti ini kalau dibiarkan dapat menurunkan tingkat efektivitas dan efisiensi kerja, dalam jangka waktu 1

2 yang lama akan berakibat turunnya produktivitas kerjanya, serta dapat berakibat kecacatan pada tubuh. Keluhan rasa sakit terjadi karena saat tubuh manusia mengangkat beban maka terjadilah kerja fisik dimana seluruh otot tubuh akan mengalami kontraksi. Otot-otot tubuh pada dasarnya berfungsi untuk menegakkan tubuh manusia. Dan jika otot ini diberi beban kerja tambahan maka dampaknya akan segera terasa karena otot-otot tubuh akan meregang dan pembuluh darah menjadi mengecil (strain). Sehingga mengurangi aliran darah yang membawa oksigen dan gula keseluruh tubuh, dan menghambat terbuangnya metabolisme (sisa pembakaran) dalam tubuh. Akibatnya akan merasa letih sehingga tulang belakang bagian bawah ototnya akan terasa sakit. Pada gerakan mengangkat atau menarik beban, bagian tubuh yang paling terpengaruh mengalami cedera adalah tulang belakang bagian bawah. Hal ini disebabkan karena adanya gaya tekan pada tulang belakang bagian bawah khususnya pada lempeng Lumbar nomor 5 (L5) dan Sacrum nomor 1 (L5/S1). Akibat dari cedera pada lempeng ini adalah rasa sakit pada tulang belakang bersifat permanen, bahkan akibat yang lebih buruk adalah bisa menyebabkan kelumpuhan. 2. PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH 2.1. Ergonomi Untuk menghindari terjadinya kecelakaan akibat kerja, manusia harus diberikan alat kerja/mesin dan atau lingkungan kerja yang berada dalam batas kemampuan, kebolehan dan keterbatasannya (Wignjosoebroto,2000) Sehingga nantinya diharapkan akan terjadi proses kerja yang efektif, nyaman, aman, sehat dan efisien (ENASE). Disiplin Human Engineering atau ergonomi banyak diaplikasikan dalam berbagai perancangan produk (man-made objects) ataupun operasi kerja sehari-harinya, merupakan suatu pengetahuan yang utuh tentang permasalahan interaksi manusia dengan teknologi dan produknya, sehingga dimungkinkan adanya suatu rancangan sistem manusia-mesin (teknologi) yang optimal. Disiplin ergonomi khususnya berkaitan dengan pengukuran dimensi tubuh manusia

3 (anthropometri) telah menganalisa, mengevaluasi dan membakukan jarak jangkau yang memungkinkan manusia untuk melaksanakan kegiatannya dengan mudah dan dengan gerakan yang sederhana. Melalui pendekatan ergonomi dapat dilihat bahwa kondisi perajin saat ini melakukan aktifitas pembuatan gerabah dengan menggunakan meja perboard terlihat sangat tidak nyaman, sehingga perlu dibuat rancangan peralatan kerja yang lebih sesuai dan nyaman digunakan. Pada rancangan peralatan yang baru perajin dalam melakukan aktifitasnya menggunakan kursi yang bisa disesuaikan (adjustable) dan meja perboard yang telah dipasang dinamo mesin jahit sehingga untuk memutar meja cukup dengan menekan pedal dan perajin tidak perlu lagi memutar menggunakan tangan atau kaki lagi (lihat gambar 1). Nantinya dari hasil implementasi diharapkan secara mayoritas perajin menyatakan kesenangannya atas kemudahan dan kenyamanan dalam melakukan kerja, karena tidak perlu mengeluarkan tenaga untuk memutar meja perboard namun cukup menekan pedal saja serta tidak ada gangguan anggota tubuh berupa rasa nyeri terutama pada leher, punggung dan pinggang saat melakukan kerja. 20 cm. 34 cm. Adjustable 38-44 cm. 30 cm. 29 cm. 42,4 cm. Besi ulir 48 cm. mur baut Meja perboard diameter 40 cm. Dinamo mesin jahit Pedal mesin jahit AC 220 Volt Gambar 1 Detail Desain Rancangan 2.2 Nordic Body Map Adanya keluhan otot skeletal yang terkait dengan ukuran tubuh manusia lebih disebabkan oleh tidak adanya kondisi keseimbangan struktur rangka di dalam menerima beban, baik beban berat tubuh maupun beban tambahan lainnya. Misalnya tubuh yang tinggi rentan terhadap beban tekan dan tekukan, oleh sebab itu mempunyai resiko yang lebih tinggi terhadap terjadinya keluhan otot skeletal. Melalui pendekatan Nordic Body Map dapat diketahui bagianbagian otot yang mengalami keluhan dengan tingkat keluhan mulai dari rasa tidak nyaman (agak sakit) sampai sangat sakit (Corlett, 1992). Dengan melihat dan menganalisis peta tubuh

4 maka dapat diestimasi jenis dan tingkat keluhan otot skeletal yang dirasakan oleh pekerja. Untuk menekan bias yang mungkin terjadi, maka sebaiknya pengukuran dilakukan sebelum dan sesudah melakukan aktivitas kerja (pre and post test). Pada gambar 2 terlihat bahwa keluhan utama yaitu nyeri pada leher, punggung, pinggang dan pergelangan kaki sebelum dan sesudah perbaikan peralatan kerja terjadi banyak penurunan. sudut pandangn ergonomi, setiap beban kerja yang diterima oleh seseorang harus sesuai atau seimbang baik terhadap kemampuan fisik, kemampuan kognitif maupun keterbatasan manusia yang menerima beban tersebut. Menurut Suma mur (1984) bahwa kemampuan kerja seseorang akan berbeda dengan lainnya dan sangat tergantung pada tingkat ketrampilan, kesegaran jasmani, keadaan gizi, jenis kelamin, usia dan ukuran tubuh pekerja yang 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Leher Punggung Pinggang Pergelangan kaki sebelum sesudah bersangkutan. Kerja fisik seringkali juga dikonotasikan sebagai kerja berat atau kasar, sehingga kerja fisik dapat dirumuskan sebagai kegiatan yang memerlukan usaha fisik manusia selama periode kerja berlangsung, sedang energi pada dasarnya berasal dari makanan yang disantap. Setelah melewati berbagai tahap metabolisme Gambar 2 Keluhan rasa nyeri sebelum dan sesudah perlakuan 2.3 Konsumsi Energi Tubuh manusia dirancang untuk dapat melakukan aktivitas pekerjaan sehari-hari, dengan bekerja berarti tubuh akan menerima beban baik fisik maupun mental dari luar tubuhnya. Dari pada sistem pencernaan, zat-zat yang mengandung energi disimpan dalam bentuk lemak dan glikogen. Dalam hal kerja fisik ini maka konsumsi energi merupakan faktor utama yang menjadi tolok ukur. Dalam kedaan istirahat yaitu diam secara fisik pada keadaan duduk, tubuh membutuhkan sekitar 1,5 kilokalori

5 setiap menitnya. Pada saat tubuh mulai terbebani dengan pekerjaan, energi yang dikeluarkan naik mengikuti kebutuhannya. Akibatnya pada saatsaat yang sama kebutuhan O 2 naik dengan sendirinya menyebabkan sistem pernafasan dan peredaran darah bekerja lebih keras. Gejalanya terlihat dalam bentuk pernafasan dan denyut jantung yang lebih cepat. Besarnya energi yang dihasilkan/dikonsumsikan akan dinyatakan dalam unit/satuan kilo kalori atau Kcal atau Kilojoules (KJ) bilamana akan dinyatakan dalam satuan Standard Internasional (SI); dimana : 1 Kilocalorie (Kcal) = 4,2 kilojoules (KJ) Nilai konsumsi tersebut dapat digunakan apabila nilai konsumsi energi dalam satuan watt (1 watt = 1 joule/detik). Dalam fisiologi kerja konsumsii energi diukur secara tidak langsung melalui konsumsi oksigen. Hubungan energi dengan kecepatan jantung merupakan regresi kuadratis (Sutalaksana, 1985), Y = 1,80411 0,0229038 X + 4,71733.10 4. X 2 Dengan : Y = Energi (kkal / menit) X = Kecepatan denyut jantung (denyut / menit) Setelah besaran kecepatan denyut jantung dikonversikan ke kkal/menit, maka pengeluaran energi untuk kerja dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Ke = Et Ei Dengan : Ke = Konsumsi energi (kkal/menit) Et = Pengeluaran energi setelah kerja (kkal/menit) Ei = Pengeluaran energi saat istirahat (kkal/menit) Selain mengukur dnyut jantung, besarnya energi selama melakukan aktifitas dapat diprediksi berdasarkan jumlah oksigen yang dikonsumsi seorang pekerja, dengan menggunakan spirometer atau menggunakan respirometer Max-Planck. Secara praktis diasumsikan hubungan antara energi yang dikeluarkan dengan konsumsi oksigen adalah, jumlah energi yang dikeluarkan (kkal/menit) = 5 x konsumsi oksigen (liter/menit). Energi yang dikeluarkan meningkat secara linier sesuai dengan

6 berat badan. Karena itu pengeluaran energi umumnya berdasarkan pada standar manusia dengan berat badan rata-rata 70 kg. (Pheasan, 1986). 2.4 Biomekanika Biomekanika adalah suatu ilmu pengetahuan yang merupakan kombinasi dari ilmu fisika (khususnya mekanika) dan teknik, dengan berdasar pada biologi dan juga pengetahuan lingkungan kerja. Oleh Winter (1990), mendefinisikan bahwa biomekanika dari gerakan manusia adalah ilmu yang menyelidiki, menggambarkan dan menganalisis gerakan manusia. Biomekanika umum adalah bagian dari biomekanika yang berbicara mengenai hukum-hukum dasar yang mempengaruhi tubuh organik manusia baik dalam posisi diam maupun bergerak. Biostatik adalah bagian dari biomekanika umum yang hanya menganalisa bagian tubuh dalam keadaan diam maupun bergerak pada garis lurus dengan kecepatan seragam (uniform). Biodinamik adalah bagian dari biodinamika umum yang berkaitan dengan gerakan-gerakan tubuh tanpa mempertimbangkan gaya yang terjadi (kinematik) dan gaya yang disebabkan gaya yang bekerja dalam tubuh (kinetik). Occupational Biomechanics didefinisikan sebagai bagian dari mekanik terapan yang mempelajari interaksi fisik antara pekerja dengan mesin, material, dan peralatan dengan tujuan untuk meminimumkan keluhan pada sistem kerangka otot agar produktivitas kerja dapat meningkat (Chaffin & Anderson, 1984). Pendekatan Biomekanika memandang tubuh sebagai suatu sistem yang terdiri dari elemen-elemen yang saling berkaitan dan terhubung satu sama lain melalui sendi-sendi dan jaringan otot yang ada. Prinsip-prinsip fisika digunakan untuk menyatakan tegangan mekanik pada tubuh dan gaya otot yang diperlukan untuk mengimbangi tegangan-tegangan tersebut. Dalam melakukan analisis biomekanik, tubuh manusia dipandang sebagai suatu sistem yang terdiri dari link (penghubung) dan joint (sambungan). Tiap link mewakili segmen tubuh tertentu dan tiap joint menggambarkan sendi yang ada. Menurut Chaffin & Anderson (1984), tubuh manusia terdiri dari link, yaitu : 1. Link lengan bawah yang dibatasi joint telapak tangan dan siku

7 2. Link lengan atas yang dibatasi joint siku dan bahu 3. Link punggung yang dibatasi joint bahu dan pinggul 4. Link paha yang dibatasi joint pinggul dan lutut 5. Link betis yang dibatasi joint lutut dan mata kaki 6. Link kaki yang dibatasi joint mata kaki dan telapak kaki Analisis biomekanika ada 2 (dua) yaitu secara statis berupa analisis besarnya gaya dan momen yang terjadi pada bagian-bagian tubuh tertentu, saat tubuh dalam kondisi tanpa gerakan. Sedangkan analisis biomekanika secara dinamis adalah analisis besarnya gaya dan momen yang terjadi pada bagian-bagian tubuh tertentu saat tubuh dalam kondisi bergerak. Menurut Winter (1990), terhadap tiga jenis gaya bekerja di dalam tubuh manusia, yaitu : 1. Gaya Gravitasi yaitu gaya yang melalui pusat massa dari segmen tubuh manusia dengan arah ke bawah. Besar gayanya adalah massa di kali percepatan gravitasi (F = m.g). 2. Gaya Reaksi yaitu gaya yang terjadi akibat beban pada segmen tubuh atau berat segmen tubuh itu sendiri. 3. Gaya Otot yaitu gaya yang terjadi pada bagian sendi, baik akibat gesekan sendi atau akibat gaya pada otot yang melekat pada sendi, dan gaya ini menggambarkan besarnya momen otot. Dengan mendefinisikan jenis pekerjaan dan postur tubuh didalam melakukan pekerjaan tersebut, dapat dihitung besarnya gaya dan momen yang terjadi pada setiap link dan sendi melalui analisa mekanik. Baik pada saat tubuh dalam posisi diam (biostatic) maupun pada saat bergerak (biodynamic). Hukum Kesetimbangan Gaya menyatakan bahwa penjumlahan aljabar dari semua gaya yang bekerja pada suatu benda dalam keadaan kesetimbangan statis adalah sama dengan nol ( F = 0). Untuk mendapatkan kesetimbangan gaya secara keseluruhan, maka gaya-gaya dibedakan sedikitnya dalam dua arah, yaitu vertikal dan horizontal. Sehingga diperoleh rumus kesetimbangan gaya sebagai berikut : F x = 0 ; untuk arah horizontal F y = 0 ; untuk arah vertikal

8 Kemudian dari Hukum Kesetimbangan Momen menyatakan bahwa penjumlahan aljabar momenmomen dari semua gaya yang bekerja pada satu suatu benda dalam keadaan kesetimbangan statis adalah sama dengan nol ( M = 0). Prinsip-prinsip dasar yng diaplikasikan pada mekanika di atas, dapat dilakukan analisis biomekanika pada berbagai segmen tubuh manusia dengan memandang tubuh sebagai sistem multiple link, maka hasil perhitungan gaya dan momen pada suatu link akan dipengaruhi link sebelumnya dan akan mempengaruhi link selanjutnya. Oleh sebab itu link terakhir (link kaki) akan menahan beban yang berasal dari berat seluruh link sebelumnya, baik beban eksternal maupun beban link itu sendiri. Dalam menganalisis biomekanika khususnya pada perajin gerabah perlu digambarkan secara diagram segmentsegment tubuh yang akan dianalisis yaitu pada bagian lengan yang bertujuan memudahkan dalam menentukan gaya-gaya yang berpengaruh pada sistem anatomi tubuh manusia dibagi beberapa organ sesuai dengan fungsinya (lihat Tabel 1) sebagai berikut : Tabel 1 Data Model Antrophometri Segment Tubuh (digunakan dalam contoh kerja) Segment Panjang (Fraksi H*) Segment Berat (Fraksi W*) Kepala dan leher 0.17 0.08 Lengan bawah 0.20 0.02 Lengan atas 0.20 0.03 Tangan 0.40 0.05 Kepala, leher dan kedua lengan - 0.18 Thorax dan perut 0.30 0.36 Panggul - 0.16 Kaki dan betis 0.29 0.05 Paha 0.24 0.10 Kaki 0.53 0.15 Kepala, leher, kedua lengan, thorax, perut, - 0.60 dan panggul tiga per delapan Satu kaki dan panggul lima perdelapan - 0.25 Dimana : *H = total tinggi badan, tegap dan berdiri (meter) *W= Total berat badan (Newton) Sumber : Pheasant (1988), Body Space,Anthropometry, Ergonomics and Design

9 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Perajin dalam melakukan kerja menggunakan peralatan baru sebelumnya perlu dilakukan pelatihan dan sosialisasi agar nantinya diharapkan dapat menerima serta memahami untuk bekerja secara nyaman dan lebih ergonomis. Biaya untuk membuat satu prototype peralatan meja putar perboard yang dilengkapi motor penggerak beserta kursi fleksibel sekitar Rp 350.000,- serta diperlukan bahan dan komponen yang harus dimodifikasi sedemikian rupa, karena tidak dijual secara bebas dipasaran. Perbandingan kondisi kerja perajin gerabah dalam melakukan aktivitas pembuatan guci dapat dilihat pada tabel 2, terlihat data hasil analisis Nodic Body Map adanya perubahan berupa penurunan tingkat keluhan rasa sakit pada anggota tubuh, juga konsumsi energi menjadi lebih efisien. Beban yang ditahan untuk analisis biomekanik juga mengalami penurunan. Hal ini berakibat pada kenaikan produktifitas kerja para perajin gerabah. Tabel 2 Perbandingan Kondisi Kerja Sebelum dan Sesudah Menggunakan Peralatan Baru No. Atribut Sebelum Sesudah Perbaikan Perbaikan 1 Nordic Body Map Leher 29 orang 3 orang Punggung 45 orang 2 orang Pinggang 46 orang 1 orang Pergelangan kaki 33 orang 2 orang 2 Denyut Jantung Saat bekerja (Beats/minute) 115,54 100,76 Saat istirahat (Beats/minute) 68,42 70,58 Konsumsi energi (Kkal/menit) 3,0098 1,7482 3 Biomekanika Beban yang ditahan (Σy) 1757,844 N 1407,199 N 4 Produktivitas Waktu standar 38,73 menit 26,80 menit Output standar 12 buah/hari 18 buah/hari

10 4. KESIMPULAN Setelah dilakukan perbaikan peralatan kerja dapat dilihat dari Nordic Body Map terjadi penurunan keluhan rasa sakit dan dari analisis biomekanik didapat hasil sebelum perbaikan beban yang ditahan Fy = 1757,844 N dan sesudah perbaikan diperoleh beban yang ditahan Fy = 1407,199 N. Dengan menggunakan peralatan kerja yang diusulkan, terjadi penurunan energi Expenditure dari 3,0098 Kkal/menit menjadi 1,74482 Kkal/menit, serta peningkatan produktivitas sebesar 44,5 %. Suma mur, P.K. (1984), Higene Perusahaan dan Kesehatan Kerja, Cetakan 4, Penerbit PT. Gunung Agung, Jakarta. Sutalaksana, Iftikar, (1985), Pengukuran Kerja, TI ITB Bandung. Wignjosoebroto, S., (2000), Ergonomi, Studi Gerak, dan Waktu, Guna Widya, Jakarta. Winter, D. A., (1990), Biomechanics and Motor Control of Human Movement 2 ed., John Willey & Sons DAFTAR PUSTAKA Chaffin, D.B. and Andersson, G, (1984), Occupational Biomechanics, John Willey & Sons Corlett, E.N., (1992), Static Muscle Loading and the Evaluation of Posture. Edited by Wilson. J.R. & Corlett, E.N. 1992. Evaluation of Human Work a Practical Ergonomics Methodology, Tailor & Francis. London. Pheasant, Stephen, (1986), Body Space, Anthropometry, Ergonomics and Design, Taylor and Francis, London-New York- Philadelphia.

11 Lampiran : Gambar sebelum perbaikan Gambar sesudah perbaikan Gambar Peralatan Kerja Sebelum dan Sesudah Perbaikan