RANCANGAN FASILITAS KERJA AKIBAT PANAS UNTUK MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS DI PABRIK TAHU TUGAS SARJANA Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat-Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Oleh William NIM. 070403095 DEPARTEMEN TEKNIK INDUSTRI F A K U L T A S T E K N I K UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas Rahmat dan Karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan baik. Tugas Sarjana ini berjudul Rancangan Fasilitas Kerja Akibat Panas Untuk Meningkatkan Produktivitas di Pabrik Tahu. Tugas Sarjana ini merupakan sarana bagi penulis untuk melakukan studi terhadap salah satu permasalahan nyata dalam perusahaan. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Sarjana ini belum sepenuhnya sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Tugas Sarjana ini. Akhir kata, penulis berharap agar Tugas Sarjana ini bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya. Medan, September 2011 PENULIS
UCAPAN TERIMA KASIH Dalam penulisan Tugas Sarjana ini, penulis telah mendapatkan bimbingan dan dukungan yang besar dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Ir. Khawarita Siregar, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Industri Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Ir. Ukurta Tarigan, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Industri Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Poerwanto, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing I atas bimbingan, pengarahan, dan masukan yang diberikan dalam penyelesaian Tugas Sarjana ini. 4. Ibu Dr. Eng. Ir. Listiani Nurul Huda, MT, selaku Dosen Pembimbing II sebagai dosen pembimbing yang paling banyak memberikan masukan dan arahan dalam penyusunan Tugas Sarjana ini. Terima kasih juga kepada Ibu yang telah berbagi cerita tentang pengalaman semasa di Jepang yang membuat penulis menjadi termotivasi. 5. Ibu Ir. Elisabeth Ginting, MSi, selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan banyak masukan-masukan positif dalam penyelesaian laporan Tugas Sarjana ini.
6. Bapak Buchari, ST, M.Kes selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan banyak masukan-masukan positif dalam penyelesaian laporan Tugas Sarjana ini. 7. Ibu Tuti Sarma Sinaga, ST, MT selaku Dosen Penguji III yang telah memberikan banyak masukan-masukan positif dalam penyelesaian laporan Tugas Sarjana ini. 8. Bapak Ponimin selaku Pimpinan UD. Ponimin yang memberikan izin melakukan penelitian ini. 9. Orang tua dan Adik tersayang (Theresia) yang telah memberikan dukungan sepenuhnya kepada penulis baik doa, moral maupun materi dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 10. Semua teman angkatan 2006 dan 2007 di Departemen Teknik Industri USU yang telah memberikan banyak masukan kepada penulis. 11. Rekan seperjuangan penyelesaian Tugas Sarjana, Fahri Zulmy dan Eveleen. 12. Ketua Laboratorium Ergonomi dan Perancangan Sistem Kerja, Ir. Dini Wahyuni, MT dan teman-teman serekan kerja di Laboratorium (Bang Andi, Bang Zuhri, Irwan, Nanda, Eka, Ajeng, Ira, Kristoffel, Marta, Clara, Silvia, Suriadi, Uci, Hasianna, Vachiona, Poppy, dan Donny) yang mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini. 13. Sahabat penulis, Jimmi Yapper, Endy, Yessi, Reny, Liske, Lany, Lisabella, Juliana, Fensi, Suhartono, Anni. ST, Susanto, Anton, Hendro Jensen, Steven Yawin, Jose, Meity, Tommy. ST, Willy, Thahar. ST, Aidil, Jurista, Andri, Aulia, Firdaus, Gudiman, Lukman, Bang Habib, dan lain-lain.
14. Bang Nurmansyah, Bang Mijo, Kak Dina, Kak Ani, dan Bang Ridho atas bantuan dan tenaga yang telah diberikan dalam memperlancar penyelesaian Tugas Sarjana ini. Kepada semua pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaian laporan ini dan tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis mengucapkan terima kasih. Semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua Medan, September 2011 PENULIS
DAFTAR ISI BAB LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... UCAPAN TERIMA KASIH... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... ii iii iv vi xii xiv DAFTAR LAMPIRAN... xvii I PENDAHULUAN... I-1 1.1. Latar Belakang Permasalahan... I-1 1.2. Perumusan Masalah... I-3 1.3. Tujuan Penelitian... I-3 1.4. Manfaat Penelitian... I-4 1.5. Batasan dan Asumsi Masalah... I-4 1.6. Sistematika Penulisan Tugas Akhir... I-5 II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN... II-1 2.1. Sejarah Perusahaan... II-1 2.2. Ruang Lingkup Bidang Usaha... II-2 2.3. Lokasi Perusahaan... II-2 2.4. Daerah Pemasaran... II-2
DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB 2.5. Organisasi dan Manajemen... II-3 2.5.1. Struktur Organisasi... II-3 2.5.2. Uraian dan Tanggung Jawab... II-3 2.5.3. Jumlah Tenaga Kerja dan Jam Kerja... II-5 2.5.3.1. Jumlah Tenaga Kerja... II-5 2.5.3.2. Jam Kerja... II-5 2.5.4. Sistem Pengupahan... II-5 2.6. Proses Produksi... II-5 2.6.1. Standar Mutu Produk... II-6 2.6.2. Bahan yang Digunakan... II-6 2.6.2.1. Bahan Baku... II-6 2.6.2.2. Bahan Penolong... II-7 2.6.2.3. Bahan Tambahan... II-7 2.6.3. Uraian Proses Produksi... II-8 2.7. Mesin dan Peralatan... II-10 2.7.1. Mesin Produksi... II-10 2.7.2. Peralatan (Equipment)... II-10 III LANDASAN TEORI... III-1 3.1. Lingkungan Termal Manusia... III-1 3.1.1. Suhu Radiasi... III-2 3.1.2. Suhu Udara (T)... III-3
DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB 3.1.3. Kecepatan Udara (v)... III-4 3.1.4. Kelembaban (RH)... III-5 3.2. Keseimbangan Panas... III-6 3.3. Keseimbangan Panas dalam Tubuh Manusia... III-10 3.3.1. Metabolisme Tubuh Manusia (Metabolic Rate)... III-11 3.3.2. Luas Permukaan Tubuh (Body Surface Area)... III-12 3.3.3. Perpindahan Panas dari Tubuh ke Kulit... III-13 3.3.4. A Simple Clothing Model... III-13 3.4. Kenyamanan Termal... III-16 3.5. Parameter Tekanan Panas... III-17 3.6. Effective Temperature (ET)... III-19 3.7. Pengendalian Lingkungan Kerja Panas... III-21 3.8. Pengaruh Fisiologis Akibat Tekanan Panas... III-23 3.9. Psychrometric dan Psychrometric Chart... III-25 3.10. Jenis Alat Ukur... III-36 IV METODOLOGI PENELITIAN... IV-1 4.1. Objek dan Waktu Penelitian... IV-1 4.2. Sifat Penelitian... IV-1
DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB 4.3. Subjek Penelitian... IV-1 4.4. Kerangka Konseptual... IV-2 4.5. Tahapan Penelitian... IV-2 4.6. Penentuan Variabel Penelitian... IV-4 4.7. Definisi Operasional... IV-5 4.8. Instrumen Penelitian... IV-6 4.9. Metode Pengumpulan Data... IV-12 4.10. Instalasi Peralatan Pengukuran di Lantai Produksi... IV-12 4.11. Metode Pengolahan Data... IV-14 4.12. Analisis Pemecahan Masalah... IV-15 4.13. Kesimpulan dan Saran... IV-15 V PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA... V-1 5.1. Pengumpulan Data... V-1 5.1.1. Pengumpulan Data Ketinggian Terhadap Suhu Lantai Produksi... V-1 5.1.2. Pengumpulan Data Kecepatan Angin... V-3 5.1.3. Pengumpulan Data Kelembaban... V-4 5.1.4. Pengumpulan Data Suhu Basah, Suhu Kering, dan Suhu Globe... V-5 5.1.5. Pengumpulan Data Pribadi Operator... V-6 5.1.6. Pengumpulan Data Denyut Nadi Operator... V-6
DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB 5.1.7. Data Suhu Tubuh Operator... V-7 5.1.8. Thermal Insulation Clo (I Clo ) Operator... V-8 5.1.9. Data Sensasi Termal dan Preferensi Termal... V-9 5.1.10. Data Sensasi Aliran Udara dan Preferensi Aliran Udara... V-10 5.1.11. Data Kondisi Termal dan Efek Lingkungan Kerja.. V-11 5.1.12. Data Kelelahan Tangan, Kelelahan Bahu, Kelelahan Punggung, dan Kelelahan Kaki... V-13 5.2. Pengolahan Data... V-15 5.2.1. Penentuan Kategori Beban Kerja... V-15 5.2.2. Perhitungan ISBB (Indeks Suhu Bola Basah)... V-16 5.2.3. Perhitungan Persentasi Jam Kerja dan Jam Istirahat V-18 5.2.4. Perhitungan Dubois Area... V-19 5.2.5. Perhitungan Keseimbangan Termal... V-20 5.2.6. HSI (Heat Stress Index)... V-27 5.2.7. Effective Temperature (ET)... V-27 5.2.8. Psychrometric Chart... V-27 VI ANALISA DAN PEMBAHASAN... VI-1 6.1. Analisa... VI-1 6.1.1. Analisis Pengaruh Ketinggian Terhadap Suhu Lantai Produksi... VI-2
DAFTAR ISI (LANJUTAN) BAB 6.1.2. Analisis Pengaruh Kecepatan Angin Terhadap Suhu Lantai Produksi... VI-2 6.1.3. Analisis Pengaruh Kelembaban Terhadap Suhu Lantai Produksi... VI-3 6.1.4. Analisis Fisiologis Pekerja... VI-3 6.1.5. Analisis ISBB (Indeks Suhu Bola Basah)... VI-5 6.1.6. Analisis Keseimbangan Panas, Heat Stress Index (HSI), dan Psychrometric Chart... VI-5 6.1.7. Analisis Effective Temperature (ET)... VI-6 6.2. Evaluasi... VI-8 6.2.1. Evaluasi Fasilitas Kerja... VI-8 6.2.2. Evaluasi Rancangan Pakaian Kerja... VI-14 6.2.3. Evaluasi HSI (Heat Stress Index)... VI-23 6.2.4. Evaluasi Effective Temperature (ET)... VI-29 6.2.5. Evaluasi Psychrometric Chart... VI-39 VII KESIMPULAN DAN SARAN... VII-1 7.1. Kesimpulan... VII-1 7.2. Saran... VII-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL TABEL 2.1. Peralatan yang Digunakan... II-11 3.1. Aktivitas dan Kecepatan Metabolisme... III-11 3.2. Nilai Insulasi Panas (I Clo ) untuk Setiap Jenis Pakaian... III-14 3.3. Bilangan Serap... III-15 3.4. Kep-51 Men/1999 Tentang NAB Iklim Kerja yang Diperkenankan. III-18 3.5. Kaitan ET dengan Loss in Output dan Loss in Accuracy... III-20 5.1. Data Rata-Rata Gradien Tingkat Suhu Dikaitkan dengan Ketinggian... V-2 5.2. Data Rata-Rata Kecepatan Angin di Lantai Produksi... V-3 5.3. Data Rata-Rata Kelembaban di Lantai Produksi... V-4 5.4. Data Rata-Rata Suhu Basah, Suhu Kering, dan Suhu Globe... V-5 5.5. Data Operator... V-6 5.6. Data Rata-Rata Denyut Nadi Operator Sebelum dan Sesudah Bekerja... V-6 5.7. Data Rata-Rata Suhu Tubuh Pekerja Sebelum dan Sesudah Bekerja V-7 5.8. Jenis Pakaian dan Thermal Insulation Clo (I Clo ) Pekerja... V-8 5.9. Data Sensasi Termal dan Preferensi Termal... V-9 5.10. Data Sensasi Aliran Udara dan Preferensi Aliran Udara... V-10 5.11. Data Kondisi Termal dan Efek Lingkungan Kerja... V-12 5.12. Data Kelelahan Tangan, Kelelahan Bahu, Kelelahan Punggung, dan Kelelahan Kaki... V-13
DAFTAR TABEL (LANJUTAN) TABEL 5.13. Hasil Perhitungan Beban Kerja Untuk Setiap Operator... V-16 5.14. Hasil Perhitungan ISBB... V-17 5.15. Nilai Ambang Batas Sesuai Dengan Keputusan Mentri Tenaga Kerja Nomor: Kep/51/51MEN/1999... V-18 5.16. Hasil Perhitungan Dubois Area Tiap Operator... V-19 5.17. Hasil Perhitungan Iterasi untuk Nilai hr dan t cl... V-23 6.1. Korelasi Antarfaktor... VI-2 6.2. Hubungan ET dengan Output dan Akurasi... VI-7 6.3. Perbandingan ISBB Sekarang dengan Usulan... VI-15 6.4. Nilai I Clo yang Ditentukan untuk Selisih Nilai ISBB... VI-15 6.5. Daftar Harga yang Harus Dikeluarkan UD. Ponimin... VI-16 6.6. Hasil Perhitungan Iterasi untuk Nilai hr dan t cl... VI-25 6.7. Hasil Perhitungan HSI dengan Perubahan Mean Radiant Temperature... VI-29 6.8. Peningkatan Produktivitas Karena Penurunan Effective Temperature... VI-30
DAFTAR GAMBAR GAMBAR 2.1. Struktur Organisasi UD. Ponimin... II-3 3.1. Pertukaran Panas Tubuh Ke Lingkungan... III-1 3.2. Thermal Comfort... III-2 3.3. Keseimbangan Pans Antara Panas yang Dihasilkan dengan Panas yang Dikeluarkan... III-6 3.4. Model Perpindahan Panas Sederhana dengan Insulasi Pakaian... III-13 3.5. Respon Penghuni Terhadap Energi yang Diterima dan Energi yang Hilang... III-16 3.6. Representasi Yagloulo Terhadap Suhu Efektif... III-19 3.7. Psychrometric Chart... III-25 4.1. Kerangka Konseptual... IV-2 4.2. Blok Diagram Metodologi Penelitian... IV-3 4.3. Thermohygrometer... IV-6 4.4. Black Globe Termometer... IV-7 4.5. Anemometer... IV-8 4.6. Automatic Blood Pressure... IV-9 4.7. Termometer Telinga... IV-9 4.8. Kuesioner Penelitian Lingkungan Kerja... IV-11 4.9. Layout dan Titik-Titik Pengukuran Termal... IV-13 4.10. Langkah-Langkah Pengolahan Data... IV-14 5.1. Grafik Tingkat Gradien Suhu Dikaitkan dengan Ketinggian... V-2
DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN) GAMBAR 5.2. Grafik Kelembaban di Lantai Produksi... V-4 5.3. Grafik Suhu Basah, Suhu Kering, dan Suhu Globe... V-5 5.4. Fluktuasi Denyut Nadi Operator Sebelum dan Sesudah Bekerja.. V-7 5.5. Grafik Peningkatan Suhu Tubuh Operator Sebelum dan Sesudah Bekerja... V-8 5.6. Grafik Sensasi Termal... V-9 5.7. Grafik Preferensi Termal... V-10 5.8. Grafik Sensasi Aliran Udara... V-11 5.9. Grafik Preferensi Aliran Udara... V-11 5.10. Grafik Efek Kondisi Termal... V-12 5.11. Grafik Efek Lingkungan Kerja... V-13 5.12. Kelelahan Anggota Tubuh Sebelum dan Sesudah Bekerja... V-14 5.13. Psychrometric Chart... V-28 6.1. Langkah-Langkah Analisis... VI-1 6.2. Turbin Ventilator... VI-9 6.3. Layout Hasil Pemasangan Turbin (Tampak Atas)... VI-13 6.4. Hasil Perancangan Turbin Pada Lantai Produksi... VI-14 6.5. Hasil Simulasi untuk Nilai Clo = 0 s/d 0,1... VI-17 6.6. Hasil Simulasi untuk Nilai Clo = 0,2 s/d 0,3... VI-18 6.7. Hasil Simulasi untuk Nilai Clo = 0,4... VI-19 6.8. Hasil Simulasi untuk Nilai Clo = 0,5 s/d 0,6... VI-20
DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN) GAMBAR 6.9. Hasil Simulasi untuk Nilai Clo = 0,7 s/d 1,4... VI-21 6.10. Hasil Simulasi untuk Nilai Clo = 1,5 s/d 2,2... VI-22 6.11. Hasil Simulasi untuk Nilai MRT = 32 o C... VI-31 6.12. Hasil Simulasi untuk Nilai MRT = 31 o C... VI-32 6.13. Hasil Simulasi untuk Nilai MRT = 30 o C... VI-33 6.14. Hasil Simulasi untuk Nilai MRT = 29 o C... VI-34 6.15. Hasil Simulasi untuk Nilai MRT = 28 o C... VI-35
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN L.1. Perhitungan Pengujian Kecukupan Data... L-1 L.2. Uji Validitas Kuesioner... L-6 L.3. Uji Reliabilitas... L-9 L.4. Perhitungan Regresi Ketinggian Terhadap Temperatur... L-12 L.5. Perhitungan Regresi Kecepatan Angin Terhadap Temperatur... L-16 L.6. Perhitungan Regresi Kelembaban Terhadap Temperatur... L-18 L.7. Spesifikasi Cooler Turbin Ventilator... L-20 L.8. Tabel Nilai r Product Moment... L-21 L.9. Tabel Harga Kritik Untuk t... L-22 L.10. NASA CR-1205-1... L-23