FISIOLOGI DAN PENGUKURAN KERJA tutorial 3 BEBAN KERJA …labdske-uii.com/halo/downloadfile/modul/MODUL_BEBAN_KERJA_FISI… · Merancang sistem kerja dengan memanfaatkan hasil pengukuran

tutorial 3

Prodi Teknik IndustriFakultas Teknologi IndustriUniversitas Islam IndonesiaTahun Ajaran2016/2017

BEBAN KERJA FISIK

FISIOLOGI DAN PENGUKURAN KERJA

www.labdske-uii.com

Beban Kerja Fisik 2016

Laboratorium Desain Sistem Kerja & Ergonomi | 1

BEBAN KERJA FISIK

Menurut Tayyari dan Smith (1997) fisiologi kerja sebagai ilmu yang mempelajari tentang

fungsi-fungsi organ tubuh manusia yang dipengaruhi oleh adanya ketegangan pada otot selama

aktivitas kerja. Selain itu Tayyari dan Smith juga mengatakan bahwa seorang ahli fisiologi

merupakan seseorang yang dapat membuat individu dapat menyelesaikan pekerjaan mereka

tanpa mengalami kelelahan yang berlebihan, sehingga saat selesai bekerja mereka tidak hanya

dapat pulih dari kelelahan akibat kerja agar di hari berikutnya mereka dapat bekerja, tetapi

mereka juga dapat menikmati waktu luang dari pekerjaan mereka.

Secara umum, materi fisiologi ini bertujuan untuk :

1. Memahami bahwa perbedaan beban kerja / cara kerja dapat berpengaruh terhadap aspek

fisiologi manusia.

2. Menentukan besar beban kerja, berdasarkan kriteria fisiologi.

3. Merancang sistem kerja dengan memanfaatkan hasil pengukuran kerja dengan metode

fisiologi.

Dalam pokok bahasan fisiologi ini, terdapat beberapa metode yang digunakan untuk

menganalisis perubahan aspek fisiologis pada tubuh manusia yang terjadi akibat pekerjaan yang

dilakukan. Tutorial fisiologi memiliki tujuan:

1. Mampu memahami konsep pengukuran beban kerja fisik dengan metode denyut nadi,

%CVL dan Brouha.

2. Mampu menghitung besar energi yang dikeluarkan (energy expenditure) pada suatu

pekerjaan tertentu berdasarkan intensitas denyut jantung (heart rate).

3. Mampu menentukan waktu istirahat yang ideal berdasarkan besar energi yang

dikeluarkan ketika bekerja.

4. Mampu melakukan klasifikasi beban kerja dengan menggunakan metode brouha.



A. INPUT DAN OUTPUT

Dalam rangka mencapai tujuan diatas, maka input yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:

a) Data denyut nadi istirahat

b) Data denyut nadi kerja

c) Waktu kerja

d) Usia

e) Pekerjaan

f) Data denyut nadi pemulihan

Dari input diatas, data akan diolah dan akan menghasilkan output sebagai berikut:

a) Kalisifikasi %CVL

b) Rekomendari waktu kerja dan jam istirahat berdasarkan hasil %CVL

c) Tingkat konsumsi oksigen dan energy expenditure pekerja/ operator

d) Analisa beban kerja fisik berdasarkan denyut nadi pemulihan



B. PROSEDUR PELAKSANAAN TUTORIAL

Mulai Sesi Tutorial

Teori dalam kelas:

1. Pengarahan Tutorial

2. Postest

Penentuan Operator

Pengambilan data:

1. Menghitung denyut nadi

istirahat

2. Operator melakukan

aktivitas lari / angkat beban


kerja


pemulihan

-HR Rest

-HR Work

-HR Recovery

Pengolahan data

-Klasifikasi %CVL

-Waktu istirahat

-Energy expenditure

-Analisa beban kerja

Acc Asisten

Konsultasi kepada asisten

Acc Asisten

Pengumpulan

laporan

Yes

No

Yes

No

Mulai Sesi Tutorial

Teori dalam kelas:

1. Pengarahan Tutorial

2. Postest

Penentuan Operator

Pengambilan data:


istirahat

2. Operator melakukan

aktivitas lari / angkat beban


kerja


pemulihan

-HR Rest

-HR Work

-HR Recovery

Pengolahan data

-Klasifikasi %CVL

-Waktu istirahat

-Energy expenditure

-Analisa beban kerja

Acc Asisten

Konsultasi kepada asisten

Acc Asisten

Pengumpulan

laporan

Yes

No

Yes

No

Gambar 1.1 Diagram Alir Tutorial



LANDASAN TEORI

Secara garis besar kerja manusia bersifat 2 jenis yaitu mental dan fisik, dimana masing-

masing mempunyai pengaruh yang berbeda-beda. Pemisahan kedua hal tersebut tidak dapat

dilakukan secara sempurna, karena terdapat hubungan yang erat antar satu dengan lainnya. Pada

modul kali ini, kita akan mempelajari lebih dalam terkait beban kerja fisik.

A. DEFINISI

1. Beban Kerja Fisik

Kerja fisik merupakan kerja yang memerlukan energi fisik otot manusia sebagai

sumber tenaganya (power). Dimana ditunjukkan pada gambardibawah ini:

Gambar 2.1 Ilustrasi Kerja Fisik

Kerja fisik akan mengakibatkan beberapa perubahan fungsi pada alat-alat tubuh,

oleh karena itu beban kerja fisik dapat diukur melalui perubahan fungsi pada alat-alat

tubuh. Perubahan tersebut diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Konsumsi oksigen

2. Denyut jantung

3. Peredaran udara dalam paru-paru

4. Temperatur tubuh

5. Konsentrasi asam laktat dalam darah

6. Tingkat penguapan

Denyut nadi yang disebut diatas berkaitan dengan kecepatan denyut nadi dan kecepatan

denyut nadi itu sendiri mempengaruhi beberapa fungsi tubuh seperti :

1. Tekanan darah



2. Aliran darah

3. Komposisi kimia dalam darah

4. Temperatur tubuh

5. Tingkat penguapan

6. Jumlah udara yang dikeluarkan oleh paru-paru

2. Kebutuhan Energi

Pekerjaan fisik merupakan sesuatu yang dapat dilakukan apabila memiliki energi,

karena berguna untuk mendukung kontraksi otot. Tubuh manusia membutuhkan energi

untuk mempertahankan/menjaga fungsi-fungsi dasar kehidupannya meskipun tidak ada

kegiatan yang dilakukan sama sekali. Energy expenditure terendah yang diperlukan

untuk menjaga fungsi-fungsi dasar kehidupan disebut metabolisme basal (basal

metabolism) (Wickens et al., 2004). Setiap individu memiliki tingkat metabolisme basal

yang berbeda-beda, beberapa faktor yang mempengaruhi perbedaan tersebut adalah

jenis kelamin, umur, dan berat badan (Wickens et al., 2004).

Berdasarkan penjelasan yang ada beban kerja fisik dapat dikelompokkan ke

beberapa tingkatan berdasarkan energi yang dikeluarkan (energy expenditure).

Beberapa penelitian fisiologi kerja menunjukkan bahwa energi yang dikeluarkan untuk

bekerja berbanding lurus dengan jumlah konsumsi oksigen dan denyut jantung

(Wickens et al., 2004). Dr. Lucien Brouha telah membuat tabel klasifikasi beban kerja

dalam reaksi fisiologi, untuk menentukan berat ringannya suatu pekerjaan, seperti yang

ditunjukkan pada table berikut :

Tabel 2.1 Klasifikasi Beban Kerja Dan Reaksi Fisiologis

Tingkat

Pekerjaan

Energy expenditure Detak Jantung Konsumsi

Oksigen

Kkal / menit Kkal / 8jam Detak / menit Liter / menit

Unduly Heavy >12.5 >6000 >175 >2.5

Very Heavy 10.0 – 12.5 4800 – 6000 150 – 175 2.0 – 2.5

Heavy 7.5 – 10.0 3600 – 4800 125 – 150 1.5 –2.0

Moderate 5.0 – 7.5 2400 – 3600 100 – 125 1.0 – 1.5

Light 2.5 – 5.0 1200 – 2400 60 – 100 0.5 – 1.0

Very Light < 2.5 < 1200 < 60 < 0.5



3. Kelelahan

Kelelahan yang dimaksud pada modul iniadalah kelelahan yang terjadi pada

syaraf dan otot-otot manusia sehingga tidak berfungsi lagi sebagaimana mestinya. Makin

berat beban yang dikerjakan dan semakin tidak teraturnya pergerakan, maka timbulnya

fatigue akan semakin cepat. Jika seseorang bekerja pada tingkat energi diatas 5,2 kcal

per menit, maka pada saat itu timbul rasa lelah (Grandjean, 1986).

Barnes (1980) menggolongkan kelelahan ke dalam 3 golongan tergantung dari

mana hal ini dilihat yaitu:

1) Merasa lelah,

2) Kelelahan karena perubahan fisiologi dalam tubuh, dan

3) Menurunkan kemampuan kerja.

Ketiga jenis kelelahan tersebut pada dasarnya berkesimpulan sama yaitu bahwa

kelelahan terjadi jika kemampuan otot telah berkurang dan lebih lanjut lagi mengalami

puncaknya bila otot tersebut sudah tidak mampu lagi bergerak (kelelahan sempurna).

2.2 Faktor-Faktor Penyebab Kelelahan

B. PENGUKURAN

Berikut ini beberapa langkah perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui perubahan

fungsi pada tubuh akibat beban kerja fisik:

1. Denyut Nadi

Pengukuran denyut nadi selama bekerja merupakan suatu metode untuk menilai

cardiovascular strain. Salah satu peralatan yang dapat digunakan untuk menghitung



denyut nadi adalah telemetry dengan menggunakan rangsangan ElectroCardio Graph

(ECG). Apabila peralatan tersebut tidak tersedia, maka dapat dicatat secara manual

memakai stopwatch dengan metode 10 denyut (Kilbon, 1992). Dengan metode tersebut

dapat dihitung denyut nadi kerja sebagai berikut:

Gambar 2.3 Jenis Denyut Nadi

Selain itu denyut jantung juga memiliki berbagai macam kondisi kerja,seperti

padagambar dibawah. (Grandjean, 1986):

Gambar 2.4 Siklus Denyut Nadi

2. Cardiovascular Load (CVL)

Peningkatan denyut nadi mempunyai peran yang sangat penting dalam

peningkatan cardiac output dari istirahat sampai kerja maksimum.Manuaba(1996)

menentukan klasifikasi beban kerja berdasarkan peningkatan denyut nadi kerja yang

𝐃𝐞𝐧𝐲𝐮𝐭 𝐍𝐚𝐝𝐢 (𝐃𝐞𝐧𝐲𝐮𝐭 𝑴𝒆𝒏𝒊𝒕⁄ ) = 𝟏𝟎 𝑫𝒆𝒏𝒚𝒖𝒕

𝑾𝒂𝒌𝒕𝒖 𝑷𝒆𝒏𝒈𝒉𝒊𝒕𝒖𝒏𝒈𝒂𝒏 𝒙 𝟔𝟎



dibandingkan dengan denyut nadi maksimum karena beban kardiovaskular

(cardiovascular load = % CVL)yang dihitung dengan rumus sebagai berikut:

%𝐶𝑉𝐿 = 100 𝑥 (𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 − 𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡)

𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚∗ − 𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡 𝑛𝑎𝑑𝑖 𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡

*Laki-laki Denyut Nadi Maksimum = 220 – umur

*Perempuan Denyut Nadi Maksimum = 200 – umur (Tarwaka, 2004)

Dari hasil perhitungan % CVL tersebut kemudian dibandingkan dengan klasifikasi

sebagai berikut:

Tabel 2.2 Klasifikasi CVL

% CVL Penanganan

X ≤30 % tidak terjadi kelelahan

30 <X ≤ 60 % diperlukan perbaikan

60 <X ≤ 80 % kerja dalam waktu singkat

80 <X ≤ 100 % diperlukan tindakan segera

X> 100 % tidak diperbolehkan beraktivitas

3. Waktu Istirahat

Ketika seseorang bekerja, tentunya diperlukan pemberian waktu istirahat yang

bertujuan untuk menghindari terjadinya kelelahan yang berlebihan karena penggunaan

energi yang terlalu besar dan tidak terkendali. Dalam penentuan waktu istirahat yang

diperlukan ketika bekerja, beberapa ilmuwan banyak mengusulkan metode yang dapat

digunakan untuk mengukurnya. Murrel (1965) dalam Tayyari dan Smith (1997)

menjalankan rumusan:

𝑇𝑟 = 𝑇𝑠 |𝑀 − 𝑆

𝑀 − 1,5|

Dengan:

Tr = Waktu istirahat yang diperlukan (menit)

Ts = Total waktu shift kerja (menit)

M = Rata-rata energi yang dikeluarkan (kcal/menit)

S = Energi yang dikeluarkan untuk shift kerja (kcal/menit) 4 atau 5



1,5 = Energi yang diperlukan saat istirahat (kcal/menit)

4. Metode Brouha

Metode Brouha merupakan metode yang digunakan untuk mengestimasi

cardiovascular strain dengan menggunakan denyut nadi pemulihan, metode ini

diusulkan oleh Kilbon (1992) pada Tarwaka dkk (2004). Keuntungan dari metode ini

adalah sama sekali tidak mengganggu atau menghentikan pekerja, karena pengukuran

dilakukan tepat setelah subjek berhenti bekerja. Denyut nadi pemulihan (P) dihitung

pada akhir 30 detik pada menit pertama (P1), kedua (P2) dan ketiga (P3) yang kemudian

hasil denyut nadi yang didapatkan dikalikan dengan dua. Setelah dikalikan dua, maka

nialai P1, P2, dan P3 akan dihubungkan dengan beberapa klasifikasi seperti dalam Tabel

3.2 sebagai berikut:

Tabel 2.3 Tabel Klasifikasi Beban Kerja dengan Metode Brouha

Kriteria Klasifikasi Beban Kerja

P1 – P3 ≥ 10 dpm dan P1, P2, dan P3≤ 90 dpm Normal

P1 - P3≥10 dan P1≤ 110 Tidak Berlebihan

P1 – P3< 10 dpm dan P3> 90 dpm Berat (perlu perancangan system kerja)

Sumber : (Tayyari dan Smith, 1997)

Dalam pengukuran dengan metode brouha sangat dibutuhkan ketelitian ketika

melakukannya, karena terkadang ketika melakukan penelitian menggunakan metode ini

hasilnya bisa berada diluar klasifikasi yang sudah ada. Hal ini disebabkan oleh beberapa

faktor yang mempengaruhi kesehatan dari operator yang diukur. Sehingga diharapkan

untuk mendapatkan keakuratan dalam menggunakan metode ini, operator yang akan di

ambil datanya harus dalam keadaan sehat (Rodahl, 1989).

Laju pemulihan denyut nadi dipengaruhi oleh nilai absolut denyut nadi pada

ketergantungan pekerjaan (the interruption of work), tingkat kebugaran (individual

fitness) dan pemaparan panas lingkungan. Jika nadi pemulihan tidak segera tercapai,

maka diperlukan redesign pekerjaan untuk mengurangi tekanan fisik. Redesign tersebut

dapat berupa variabel tunggal maupun variabel keseluruhan dari variabel bebas (tasks,

organisasi kerja, dan lingkungan kerja) yang menyebabkan beban kerja tambahan.



C. CONTOH SOAL

Seorang mahasiswaberusia 19 tahun melakukan kegiatan lari selama 90 detik.

Setelah dites dengan metode 10 denyut diketahui bahwa orang tersebut memiliki

denyut nadi kerja 175 denyut/menit dan denyut nadi istirahat 78denyut/menit.

1. Berapakah persentase CVL mahasiswi tersebut? Berikan analisis.

2. Hitung energy expenditure mahasiswa tersebut.

3. Berapa waktu istirahat yang ideal untuk mahasiwa tersebut?

(%CVL) lari 1.5 menit

%CVL = 100 𝑥 (𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎−𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡)

𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚−𝑑𝑒𝑛𝑦𝑢𝑡𝑛𝑎𝑑𝑖𝑖𝑠𝑡𝑖𝑟𝑎ℎ𝑎𝑡

= 100 𝑥 (175−78)

201−78

= 78.86 %

60 < X ≥ 80 % (kerja dalam waktu singkat)

Energy expenditure lari 1.5 menit

M175150−175

150−175 =

10−𝑥

10−12.5

−25

−25 =

10−𝑥

−2.5

-250+25x = 62.5

25x = 312.5

X = 312.5

25

X = 12.5 kcal/min (very heavy)

Waktu istirahatideal lari 1.5 menit

Tr = Ts |𝑀−𝑆

𝑀−1,5|

Tr = 1.5|12.5−5

12.5−1,5|

= 1.5 x 0.68

= 1.02 menit



REFERENSI

Grandjean, E., 1986. Fitting The Task to The Man: A Textbook of Occupational

Ergonomics, Taylor & Francis/ Hemisphare.

Hancock, P. A. & Meshkati, N. (1988) Human Mental Workload. Elsevier.

Heller, R., 2001. Motivating People. Dorling Kindersley.

Kilbon, A. 1992. Measurement and Assessment of Dynamic Work. Dalam: Tarwaka, Bakri, S.,

Sudiajeng, L. 2004. Ergonomi untuk Keselamatan, Kesehatan Kerja dan Produktivitas.

Surakarta: UNIBA Press. 102.

Manuaba, A & Vanwonterghem, K., 1996. Improvement of Quality of Life. Determination of

Exposure Limits for Physical Strenuous Jobs under Tropical Conditions. Final Report-

CT-90019. Commission of the European Union.

Murrel, K.F.H., 1965. Human Performance in Industry. Dalam: Tayyari, F. & Smith, J.L.,

1997.Occupational Ergonomics: Principles and applications. London: Chapman & Hall.

Rodahl, Kaare., 1989. The Physiology of Work. London: Taylor & Francis.

Tarwaka, Bakri, S., Sudiajeng, L. 2004. Ergonomi untuk Keselamatan, Kesehatan Kerja dan

Produktivitas. Surakarta: UNIBA Press.

Tayyari, F. & Smith, J.L., 1997. Occupational Ergonomics: Principles and applications.

London: Chapman & Hall.

Wickens, C.D. et al., 1998. Introduction to human factors engineering.

www.labdske-uii.comMODUL 2

-What We Learn withPleasure

We Never Forget-

FISIOLOGI DAN PENGUKURAN KERJA tutorial 3 BEBAN KERJA …labdske-uii.com/halo/downloadfile/modul/MODUL_BEBAN_KERJA_FISI… · Merancang sistem kerja dengan memanfaatkan hasil pengukuran

Documents