HAND OUT ERGONOMI DAN PERANCANGAN SISTEM KERJA Oleh
advertisement
HAND OUT ERGONOMI DAN PERANCANGAN SISTEM KERJA Oleh : Tim Dosen Ergonomi Dan Perancangan Sistem Kerja Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra 2009 Pendahuluan: Ergonomi & Perancangan Sistem Kerja Ergonomics, n…? ergo (work) + nomics (study of) = ergonomics (the study of work) the science of interaction between the worker and the job.... the science of making the job fit the worker… Discipline to study human characteristics for the appropriate design of the living an work environment Multidisciplinary activity striving to assemble information on people’s capacities and capabilities for use in designing jobs, products, workplaces and equipment -> well designed. .... Blah blah blah.... Arti & Definisi • Ergonomics (Greek/Yunani), ergon = kerja (work), nomos = hukum (law). • Human Factors, Human Factors Engineering, Human Engineering, Engineering Psychology, Bio Mechanics/Bio Engineering, etc. • Human engineered (design for human use) : to describe a design that conforms with human expectations, or which people use without undue stress. • Aktivitas yang berbasiskan pendekatan multi-disiplin (kedokteran, teknik, psikologi, anthropomerty, manajemen, dsb). • Mengaplikasikan segala macam informasi yang berkaitan dengan faktor manusia (kekuatan, kelemahan/keterbatasan) dalam perancangan sistem kerja yang meliputi perancangan produk (man-made objects), mesin & fasilitas kerja dan/atau lingkungan kerja fisik yang lebih efektif, aman, nyaman, sehat dan efisien (ENASE). • The study of the interaction between human beings and the objects they use and the environments in which they function (B.Mustafa Pulat, 1992). • A discipline concerned with designing man-made objects (equipments) so that people can use them effectively and safely and creating environments suitable for human living and work (Sanders & McCormick, 1987). HAKEKAT ERGONOMI • Mempelajari kemampuan dan keterbatasan manusia. • Bagaimana biasanya manusia berkomunikasi secara baik dengan lingkungan kerjanya (mesin/perkakas, peralatan, perlengkapan). • Bagaimana agar manusia dapat hidup aman, tenteram, selamat, sehat dan nyaman dalam ruang kerjanya. Ergonomics Design • Ergonomics is most effective if applied during the design stage • Design activities : (1) work place design, (2) work methods/job design, and (3) products/facilities design must exercise ergonomics approach. Ergonomi untuk Meningkatan Produktivitas Kerja ? GOOD ERGONOMICS = GOOD ECONOMICS Ergonomic Man is a tool-using animal; without tools he is nothing, with tools he is all. Computer-machine is a fast idiot, it has no imagination. It cannot originate action. It is, and will remain, only a tool to man (Jan Noyes, Designing for Humans, 2001) The idealist Ergonomist “adapt to the user ” The dreamer “find a cheap solution and let people adapt” Ergonomi = Kenyamanan ? Ergonomi = Kenyamanan ? Tujuan ilmu ergonomi • Human engineered (design for human use) : to describe a design that conforms with human expectations, or which people use without undue stress. • Mengaplikasikan segala macam informasi yang berkaitan dengan faktor manusia (kekuatan, kelemahan/keterbatasan) dalam perancangan sistem kerja yang meliputi perancangan produk (man-made objects), mesin & fasilitas kerja dan/atau lingkungan kerja fisik yang lebih efektif, aman, nyaman, sehat dan efisien (ENASE). • Memperbaiki performans kerja manusia seperti menambah kecepatan kerja, ketelitian, keselamatan, kenyamanan dan mengurangi penggunaan energi kerja yang berlebihan dan mengurangi kelelahan. • Mengurangi waktu yang terbuang sia-sia untuk pelatihan dan meminimalkan kerusakan fasilitas kerja karena human errors. • Meningkatkan “functional effectiveness” dan produktivitas kerja manusia dengan mesin Tujuan ilmu ergonomi Goal/Objective of Ergonomic • A solution-oriented branch of ergonomics rather than just an evaluation of work-related problems. • To optimize worker well-being and productivity by treatment of the work stressors • Ergonomics interventions are preventive, before injuries occur, thereby avoiding future medical treatments. Pendekatan Ergonomi dan Aplikasinya di Industri • Perancangan, modifikasi, penggantian/perbaikan fasilitas kerja untuk meningkatkan produktivitas, kualitas produk dan lingkungan kerja fisik; • Perancangan, modifikasi area dan tempat kerja, tata-letak (layout) fasilitas produksi untuk memudahkan dan mempercepat operasi kerja, material handling, service dan maintenance; • Perancangan dan modifikasi tata-cara kerja (work metdhods), termasuk dalam hal ini mekanisasi/otomasi proses dan alokasi beban kerja dalam sebuah sistem kerja manusia-mesin; • Perancangan kondisi lingkungan fisik kerja yang mampu memberikan kenyamanan, keamanan/keselamatan dan kesehatan kerja bagi manusia-operator (temperatur, noise, pencahayaan, vibrasi, dll) untuk meningkatkan motivasi kerja, kualitas lingkungan kerja dan produktivitas. KEUNTUNGAN • Meningkatkan produktivitas • Meningkatkan keselamatan dan kesehatan kerja • Meningkatkan kepuasan pekerja Justification of an Ergonomics Programs Konsep Produktivitas • Produktivitas = Keluaran / Masukan • Ergonomi merupakan: Wahana untuk meningkatkan produktivitas. Wahana untuk menciptakan lingkungan kerja yang kondusif sehingga manusia dapat bekerja lebih nyaman. An interdisciplinary area (Faulkner, 1998) Paradigma Penelitian Kerja • Paradigma baru dalam berbagai penelitian kerja dengan fokus pada manusia sebagai penentu tercapainya produktivitas dan kualitas kerja (quality of work life) yang lebih baik lagi. • Menempatkan rancangan produk dan sistem kerja yang awalnya serba rasional-mekanistik tampak lebih manusiawi. • Faktor yang terkait dengan fisik (faal/fisiologi) maupun perilaku (psikologi) manusia baik secara individu pada saat berinteraksi dengan mesin dalam sebuah rancangan sistim manusia-mesin dan lingkungan kerja fisik akan dijadikan pertimbangan utama. Where Are We Going? EVALUASI ERGONOMIS • Peneliti ergonomi bisa menjumpai banyaknya produk dan/atau mesin/peralatan kerja yang digunakan di industri yang tidak tepat/layak dioperasikan karena persoalan ketidaksesuaian dimensi antropometri. Perbedaan antropometri akan memberikan konsekuensi-konsekuensi ergonomi (ergonomic consequences) dan mengakibatkan rendahnya produktivitas, kualitas, K3 dan persoalan serius lainnya. • Diperlukan evaluasi dan intervensi ergonomi untuk merancang ulang (redesigned) atau modifikasi peralatan/produk. • Problem pokok yang dijumpai adalah tidak adanya --kalau sudah ada masih perlu dilakukan updating --referensi yang terkait dengan data antropometri populasi manusia Indonesia. Philosophy Ergonomics Productivity • • • • • Quality of working life Fit the task to the person Safe and hygienic work Minimize physiological Psychological stresses APLIKASI ERGONOMI APLIKASI ERGONOMI Sekian - terimakasih Topik: Sistem Kerangka dan Otot Manusia Mata Kuliah: Ergonomi & Analisa Prancangan Kerja Modul 2 1 Tujuan Modul Sistem Kerangka dan Otot Manusia • Memberikan pengetahuan dasar tentang karakteristik otot & kerangka manusia (dimensi & kapasitasnya) Untuk desain/perancangan produk, pekerjaan, peralatan yang sesuai kebutuhan manusia Sistem Kerangka dan Otot • • • • • • • • • Kerangka dan Sambungan Kerangka Sistem Sambungan Kerangka Otot (Muscle) Aktifitas Otot Sumber Energi bagi Otot Pengaruh dari Berkurangnya Aliran Darah Pembebanan Otot secara Statis Jaringan Penghubung (Connective Tissue) Rasa Nyeri Otot Modul 2 3 Kerangka dan Sambungan Kerangka • Kerangka. – Fungsi: • Menggambarkan dasar bentuk tubuh, • Penentuan tinggi seseorang, • Perlindungan organ tubuh yang lunak (otak, jantung, hati, dll.), • Tempat melekatnya otot-otot, • Mengganti sel-sel yang telah rusak, • Memberikan sistem sambungan untuk gerak pengendali (control), • Menyerap reaksi gaya-gaya/force, atau beban kejut. GH-D0482.HF&E. Modul 2 4 Kerangka dan Sambungan Kerangka • Tulang. – Fungsi: • Sebagai alat untuk meredam dan mendistribusikan gaya/tegangan yang ada padanya. – Evolusi bentuk dan perkembangan tulang dirangsang oleh perkembangan tulang itu sendiri, – Kekuatan tegaknya tulang dipengaruhi oleh peran Otot, yaitu Ligamen dan Cartilage Modul 2 5 Kerangka dan Sambungan Kerangka • Jenis Sambungan Tulang: – Sambungan Cartilagenous (Cartilagenius Joints). • Fungsi: untuk pergerakan yang relatif kecil, misal: – sambungan antara tulang iga (ribs) dengan pangkal tulang iga (sternum). – Sambungan atar ruas tulang belakang (vertebra), bersama-sama dengan ligamen dan otot mengakibatkan fleksibilitas gerakan, membungkuk, mengadah, memutar. – Sambungan Synovial (Synovial Joint). • Fungsi: untuk pergerakan putaran ruas tulang, misal pada ruas tulang tangan dan kaki. • Ujung tulang pada sambungan Modulberupa 2 artikulasi cartigenius (lunak pada permukaan) dan tertutup oleh capsule fibrous/membran 6 Gambar 2.1. Pandangan depan dari sistem Tulang Manusia Modul 2 7 Otot (Muscle) • Jenis: – Otot Sadar (Striated Muscle) – Otot Tak Sadar (Cardiac and Visceral Muscle) • Otot terdiri dari serabut otot (muscle fibre). • Serabut otot (fibre), terdiri dari sel-sel filamen yang terdiri dari: – Molekul Aktin – Molekul myosin Modul 2 8 Gambar 2.4. Struktur Otot Manusia Modul 2 9 Jaringan Penghubung (Connective Tissues) • Ligamen – Fungsi: • Penghubung antara tulang dengan tulang. • Mencegah dislokasi dan membatasi rentang gerakan. – Sifat ligamen: non-elastis, dapat merenggang (strech) dibawah gaya renggang (tension) tertentu. • Tendon. – Penghubung antara otot dengan tulang. • Fasciae. – Pengumpul dan pemisah otot, terdiri dari serabut elastis yang mudah sekali terdeformasi. Modul 2 10 Aktivitas Otot • Kemampuan Otot: – Kontraksi – Relaks • Gerakan antagonis, adalah gerakan otot dengan arah berlawanan terhadap otot yang lain, untuk mengembalikan posisi awal dari otot. • Otot Fixators, berfungsi sebagai pemberi keseimbangan pada saat adanya gerakan. • Otot Synergist, berfungsi untuk mengontrol sambungan-sambungan (joints) sehingga memungkinkan suatu gerakan berjalan secara efisien. Modul 2 11 Sumber Energi bagi Otot • Pemecahan senyawa phosphat (dari kondisi energi tinggi ke rendah) elektron statis Menggerakkan molekul Actin dan Myosin. • ATP ADP + Energy, – ATP = Adenosin Triphosphat – ADP = Adenosin Di Phosphat • AN-AEROBIC – Proses perubahan ATP menjadi ADP tanpa bantuan oksigen. Glikogen dalam otot terpecah menjadi energy dan membentuk Asam Laktat. – Aliran darah yang tidak cukup oksigen dan glikogen, akan melepaskan asam laktat. Modul 2 12 Sumber Energi bagi Otot • AEROBIC – Proses perubahan ATP menjadi ADP dengan bantuan Oksigen yang cukup. – Asam Laktat yang dihasilkan dengan cepat akan diubah menjadi CO2 dan H2O. – Pada kondisi lama bekerja, kadar glikogen menurun dan asam laktat meningkat – Untuk memperlambat proses kelelahan, yang perlu dihindari: • Beban otot statis (statics muscle loads), • Oklusi (penyumbatan aliran darah) karena posisi tubuh, • Bekerja dengan posisi anggota tubuh yang mengakibatkan aliran darah bertentangan dengan gaya gravitasi. Modul 2 13 Gambar 2.5. Beberapa Contoh Pembebanan Otot Statis Reff: Eko Nurmianto (hal. 20.) Modul 2 14 Beberapa Contoh Keluhan Rasa Nyeri yang Disebabkan Pekerjaan • Algias, Osteo Articular Deviation, – Karena postur tubuh yang membungkuk (kifosis), misal: sekretaris, kuli angkut karung, pengantar barang, pembuat roti, tukang cukur, dll. • Nyeri pada Otot dan Tendon (Tenosynovitis), – Penari, drumer, pemoles kaca, pemain piano, tukang kayu, dll. Modul 2 15 THE FACT !! • The average person working at a keyboard can perform 50,000 to 200,000 keystrokes a day • Overexertion, falls are the most common cause of workplace injury • An average of 125,000 back injuries due to improper lifting each year. • Muscles overuse results in tiny tears in the muscles and scarring; these contribute to inflammation and muscle stiffness Back injury research Jeffress (1999) indicated that approximately 650,000 workers every year suffer serious injuries and illnesses caused by overexertion, repetition, and other types of physical stress. Such injuries cost U.S. business between $15 to $20 billion dollars a year in workman compensation. According to US Department of labor, back injuries accounted for nearly 20% of all injuries and illnesses in the work place. In the UK, similar numbers appear with 27% of all reported accidents involving manual handling. Sumber Keluhan Sakit Punggung (Back Injury) Home Coming ???? Correct & Incorrect Techniques Ergonomic Problem in Computer Workstation Kelelahan What to do ?? PREVENT, PREVENT, PREVENT !!! a) Warm up & stretch before activities that are repetitive, static or prolonged. b) Take frequent breaks from any sustained posture every 20-30 minutes. c) Respect pain-positions or stop painful activity d) Recognize early signs of inflammatory process. Lakukan Stretching di selasela kerja Tugas 1 (Tugas Kelompok) • Studi Kasus 1: – Lakukan identifikasi masalah di lingkungan kerja yang terkait dengan topik (kerangka, sambungan tulang, dan otot). – Disampaikan di kelas dalam format presentasi Modul 2 24 Topik: Kerja Manual-Fisik (Kerja Statis & Kerja Dinamis) Ergonomi & Perancangan Sistem Kerja Outline • Sistem Kerja Otot (Faal Kerja) • Kerja Fisik Manusia • Proses Metabolisme & Mekanisme Kerja Otot • Kerja Otot Statis dan Dinamis • Kelelahan, Pengukuran dan Pengaturan Skedul Istirahat (Shift Kerja) KERJA MANUAL = KERJA OTOT Muscular System & Work The muscular system provides power for performing mechanical work. The muscles transform chemical energy stored in the body into physical activities. The mechanical work is of various forms, such as moving parts of the body, carrying loads, and manipulating objects. PHYSIOLOGICAL PRINCIPLES Manusia bisa bergerak karena adanya otot yang terdiri dari serabut-serabut otot (1 otot = 10000 sampai 1 juta serabut otot) Kontraksi otot memendeknya otot dari panjang semula dimana actin dan myosin saling menumpuk. Jumlah serabut otot yang berkontraksi menentukan besarnya energi yang dihasilkan. Kontraksi Otot Glukosa, lemak dan protein adalah sumber energi tidak langsung bagi penggantian energi yang disimpan dalam bentuk ATP (adenosine triphospate) atau senyawa lainnya Peranan oksigen: – O2 tersedia: pyruvic acid → H20 + CO2 + energi – Tanpa O2 pyruvic acid → asam laktat + energi • Energi yang dihasilkan lebih kecil • Timbul kelelahan otot Proses Metabolisme Pada Saat Kerja Otot Kerja Fisik ? Kerja fisik seringkali disebut sebagai kerja berat, kerja kasar, kerja otot atau kerja manual dapat dirumuskan sebagai (1) kegiatan yang memerlukan usaha fisik (otot) yang kuat selama proses kerja berlangsung, dan (2) kerja yang memerlukan konsumsi energi - Kcal/menit (diukur melalui denyut nadi/jantung atau O2 yang dihisap); yang kemudian dijadikan ukuran untuk menetapkan beratringannya aktivitas kerja tersebut. Mekanisasi maupun otomatisasi akan dianggap mampu mempercepat proses kerja, meningkatkan produktivitas dan yang lebih penting mengurangi beban kerja fisik yang harus dilakukan oleh manusia. Proses Metabolisme • Proses metabolisme bisa dianalogikan sebagai proses “pembakaran” yang akan menghasilkan panas dan energi yang diperlukan untuk kerja mekanis melalui sistem otot manusia. • Unit ukuran berupa Kcal. Dalam fisiologi kerja, konsumsi energi ini diukur secara tidak langsung melalui konsumi O2 yang kemudian bisa dikonversikan langsung ke Kcal. Setiap liter O2 yang dihisap oleh tubuh akan menghasilkan energi rata-rata sebesar 4.8 Kcal (nilai kalorifik dari O2). • Konsumsi O2 bisa dikaitkan juga dengan angka pulsa dari detak nadi/jantung; dimana operator laki-laki yang bekerja dengan 75 detak/menit akan ekivalen dengan 0.5 liter O2 atau sepadan dengan pengeluaran energi sebesar 2.5 Kcal/ menit. Dalam kondisi istirahat (tidak melakukan aktivitas fisik) biasanya pulsa nadi akan sebesar 62 detak/menit atau ekivalen dengan 250 ml O2 atau 1.25 Kcal/menit. Basal Metabolisme, Nilai Kalori Kerja dan Norma Pengeluaran Energi Basal metabolisme - pengeluaran energi secara konstan pada saat orang tidak melaksanakan aktivitas apa-apa (kondisi mengaso). Energi yang dikeluarkan sekedar untuk memanaskan badan (36oC), yang besar/kecilnya akan ditentukan oleh berat badan, tinggi dan jenis kelamin (laki-laki dengan berat badan sekitar 70 kg memerlukan energi basal sekitar 1.700 Kcal/24 jam). Energi kerja - kerja fisik akan menyebabkan peningkatan energi. Kenaikan konsumsi energi dalam kerja fisik dinyatakan dalam “kalori kerja” yang nilainya sebesar konsumsi energi dikala melakukan kerja fisik (metabolisme kerja) dikurangi dengan energi dikala istirahat/mengaso (basal metabolisme). Norma pengeluaran energi kerja - basal metabolisme orang (lakilaki) dewasa ± 1.700 kcal/hari. Untuk kegiatan-kegiatan ringan diperlukan tambahan energi sebesar 600-700 kcal/hari. Dari penelitian fisiologi kerja, untuk seorang pekerja kasar akan memerlukan energi sebesar 4.800 kcal/hari. Umur pada dasarnya juga ikut menentukan kapasitas kemampuan untuk menghasilkan energi kerja. Pekerja dengan usia 50 tahun kapasitas energi-nya akan tinggal 80% (usia 60 tahun menurun) Mekanisme Kerja Otot Penggunaan tenaga otot secara optimal. Manusia bisa bergerak karena adanya sistem otot yang tersebar diseluruh tubuhnya (45% dari berat badan). Kemampuan otot untuk mengencang mengendor akan mampu menghasilkan tenaga (muscle power) yang diperlukan untuk kerja. Tenaga otot laki-laki akibat mengencangnya otot --- maksimal sebesar 4 kg/cm2 penampang otot. Luas penampang otot = 2 cm2 akan memberikan kemampuan untuk mengangkat beban maksimum sebesar 12 kg. Tenaga terbesar akan diberikan pada saat otot mulai mengencang. Enersi mekanis disebabkan mengencangnya otot berasal dari enersi kimiawi (glucose) dari zat makanan dan merupakan sumber enersi terpenting (bersama oxygen) bagi bekerjanya sistem otot. Darah dalam hal ini akan merupakan sarana untuk mensuplai glukose dan oksigen ke sistem otot yang bekerja tersebut. Kerja otot dinamik (berirama) dan statik (kerja bersikap). Kerja dinamik, proses mengencang-mengendornya otot terjadi secara bergantian (berirama) yang akan menyebabkan otot bekerja seperti “pompa” dan melancarkan sirkulasi darah yang membawa suplai energi serta membuang sisa-sisa pembakaran (metabolit). Sebaliknya kerja statik menyebabkan darah sulit mengalir; suplai energi (glucose dan O2) terhambat dan metabolit tidak bisa terbuang yang akan menyebabkan rasa sakit dan lelah KERJA OTOT DINAMIS & STATIS Kerja dinamis: – Terjadi pergantian antara kontraksi dan extension, tension dan relaksasi darah dipompa keluar dan darah segar mengalir masuk ke otot – Panjang otot berubah berirama Kerja statis: Terjadi kontraksi dalam waktu panjang pembuluh darah ditekan oleh tekanan internal dari jaringan otot darah tidak mengalir ke otot (tidak ada supply oksigen dan glukosa) asam Aliran Darah pada Kerja Dinamis dan Statis Kerja Dinamis dan Kerja Statis Durasi Maksimum Kerja Otot Statis Dalam Hubungan Dengan Kekuatan Kerja Dinamik & Statik Berdiri – otot kaki, pinggang, bagian belakang dan tengkuk akan mengencang (kerja statik) Duduk – kerja statik otot kaki tidak terjadi dan tegangan otot yang lain juga berkurang Tidur – pengencangan otot akan sangat sedikit, menyebab kan kebutuhan enersi minimal Selama kerja dinamik otot bekerja seperti pompa yang menyebabkan peredaran darah. Disini otot banyak menerima glukose + 02 (sirkulasi terjadi) dan metabolit akan cepat terbuang. Kerja statik menyebabkan darah sulit mengalir, suplai energi (glukose + 02 terhambat dan metabolit tidak bisa terbuang. Berakibat rasa sakit, nyeri dan lelah otot. Some Examples of Static Components of Work Kerja Statis ? Contoh kerja statis : – Memegang benda dengan tangan (holding) – Menyangga beban tubuh pada satu kaki, kaki yang lain mengoperasikan pedal – Mendorong/menarik beban berat – Gerakan-gerakan dengan tangan terentang atau diangkat melebihi tinggi bahu Akibat dari kerja statis bisa dibaca pada tabel berikut : Kerja Statis dan Rasa Sakit Pada Tubuh Pengaruh Kerja Statis, Konsumsi Energi dan Detak Jantung Contoh Kerja Statis Contoh Kerja Statis Contoh Kerja Statis Di Galangan Kapal • Adanya peranca di atas pekerja, tidak diberi penguat peranca pada sambungan • Pekerja memotong pelat/gerinda pada posisi jongkok, melibatkan beban statis pada punggung dan otot bahu dan lengan Contoh Kerja Statis Di Galangan Kapal Pekerjaan penge lasan duduk tanpa pengaman. Melibatkan beban statis besar pd otot punggung, bahu dan lengan Contoh Kerja Statis Di Galangan Kapal Posisi pekerja jongkok (statis) saat tracking tidak effektif/ kelelahan Contoh Kerja Statis Di Galangan Kapal Posisi Pekerja kikir kisi2 sangat dekat dg objek, bahaya percikan gram pada mata. Melibatkan beban statis pada otot punggung dan lengan. Contoh Perbaikan Pada Kerja Statis Pekerja tidak perlu memegang gelas untuk mengisinya dengan minuman, tinggal menekan tombol dan beberapa saat minuman siap diambil (pekerja bisa melakukan hal lain saat proses tsb) Contoh Perbaikan Pada Kerja Statis Adanya penyangga tangan mengurangi kerja statis lebih nyaman bekerja Contoh Perbaikan Pada Kerja Statis Kerja statis memang melelahkan…… ini buktinya! Tugas 2 (Tugas Kelompok) • Lakukan identifikasi masalah di lingkungan kerja yang terkait dengan topik kerja statis • Lakukan usulan perbaikannya • Tugas disampaikan di kelas dalam format presentasi • Selamat belajar Topik: Anthropometri Ergonomi & Perancangan Sistem Kerja Ergonomic Principles in Design Anthropometric Measurements • Anthropometry is the science that measures the range of body sizes in a population. • When designing products it is important to remember that people come in many sizes and shapes. • Anthropometric data varies considerably between regional populations. For example, Scandinavian populations tend to be taller, while Asian and Italian populations tend to be shorter. Ergonomic Principles in Design Anthropometri ? • Mengapa diperlukan suatu desain peralatan atau area kerja yang sesuai dengan ukuran tubuh dan gerakan operator ??? Ergonomic Principles in Design PENDEKATAN ERGONOMIS DALAM PERANCANGAN STASIUN KERJA Sikap dan posisi kerja Antropometri dan dimensi ruang kerja Kondisi lingkungan kerja Efisiensi gerakan kerja Pengaturan fasilitas kerja Energi kerja yang dikeluarkan Ergonomic Principles in Design Pengertian Anthropometri Anthropos = manusia (man, human) Metrein (to measure) berarti ukuran The study of human body dimensions When you can measure what you are speaking about and express it in numbers, you know something about it; but when you cannot express it in numbers, your knowledge is of meager and unsatisfactory kind (Lord Kelvin). Ergonomic Principles in Design Anthropometri • Pengukuran anggota tubuh manusia (berat, volume, dimensi linier, dll). • Manusia memiliki variasi dalam hal bentuk, ukuran, kekuatan (strength) dari anggota tubuh yang dimilikinya. • Data antropometri digunakan untuk berbagai keperluan seperti perancangan tempat/areal kerja (workplaces), perkakas/fasilitas kerja, dll agar diperoleh ukuran-ukuran yang sesuai dan layak dengan dimensi ukuran anggota tubuh manusia yang akan menggunakannya. • Population differences (ethnic, age, gender, dll) Ergonomic Principles in Design Antropometri Perempuan Ergonomic Principles in Design Antropometri Laki-laki Ergonomic Principles in Design Antropometri statis & Antropometri dinamis • Antropometri statis pengukuran dilakukan pada tubuh manusia yang berada dalam posisi diam. Dimensi yang diukur pada Anthropometri statis diambil secara linier (lurus) dan dilakukan pada permukaan tubuh. Agar hasil pengukuran representatif, maka pengukuran harus dilakukan dengan metode tertentu terhadap berbagai individu, dan tubuh harus dalam keadaan diam. • Antropometri dinamis dimensi tubuh diukur dalam berbagai posisi tubuh yang sedang bergerak, sehingga lebih kompleks dan lebih sulit diukur. Ergonomic Principles in Design Dynamic Body Dimensions Ergonomic Principles in Design Faktor-faktor yang mempengaruhi dimensi tubuh manusia • Umur ukuran tubuh manusia berkembang dari saat lahir sampai kira-kira berumur 20 tahun untuk pria, dan 17 tahun untuk wanita. Kemudian manusia akan berkurang ukuran tubuhnya saat manusia berumur 60 tahun. • Jenis Kelamin pria memiliki dimensi tubuh yang lebih besar kecuali dada dan pinggul. • Suku Bangsa (Etnis) variasi dimensi akan terjadi karena pengaruh etnis. • Pekerjaan aktivitas kerja sehari-hari juga menyebabkan perbedaan ukuran tubuh manusia. Ergonomic Principles in Design Variasi Ukuran Tubuh Manusia Ergonomic Principles in Design Variasi Ukuran Tubuh Manusia Ergonomic Principles in Design Variasi Ukuran Tubuh Manusia Ergonomic Principles in Design Variasi Ukuran Tubuh Manusia Ergonomic Principles in Design Manusia Setengah Ton • Patrick Deuel (42 thn, tinggi 180 cm, berat 486 kg) • South Dakota, USA • Juni 2004 Ergonomic Principles in Design Variasi Ukuran Tubuh Manusia • Pegulat sumo kelahiran Hawaii • (juara sumo “asing” pertama) • Ozeki Konishiki (40 tahun), berat 280 kg (tinggi ?) • Chie Ijima (28 tahun) istri dan mantan perawat Ergonomic Principles in Design Beberapa Kondisi Tertentu (khusus) yang Dapat Mempengaruhi Variabilitas Ukuran Dimensi Tubuh Manusia • Cacat tubuh data antropometri akan diperlukan untuk perancangan produk bagi orang-orang cacat. • Tebal/tipisnya pakaian yang harus dikenakan iklim yang berbeda akan memberikan variasi yang berbeda dalam bentuk rancangan dan spesifikasi pakaian. ( dimensi orang pun akan berbeda dalam satu tempat dengan tempat yang lain). • Kehamilan (pregnancy) mempengaruhi bentuk dan ukuran dimensi tubuh (untuk perempuan), memerlukan perhatian khusus terhadap produk-produk yang dirancang bagi segmentasi seperti itu. Ergonomic Principles in Design Metoda Pengukuran Pengukuran bentuk fisik dan fungsi dari anggota tubuh manusia mulai dari ujung kepala sampai ke kaki. Ukuran dalam bentuk dimensi linier berat badan, volume, range of movements, dan sebagainya. Pengukuran diklasifikasikan dalam bentuk (1) structural body dimensions ukuran diambil saat tubuh dalam posisi tetap (fixed/static) & standard, (seperti berdiri tegak, duduk normal, dsb); (2) functional body dimensions diukur pada saat tubuh dalam posisi dan berfungsi untuk melakukan gerakan-gerakan kerja secara dinamis (saat melakukan aktivitas operasional tertentu). Ergonomic Principles in Design Measuring with Anthropometer Ergonomic Principles in Design Structural Body Dimensions Ergonomic Principles in Design Pengukuran Anthropometri statis: #Posisi Berdiri Ergonomic Principles in Design Pengukuran Anthropometri statis: #Posisi Duduk Ergonomic Principles in Design Pengukuran Anthropometri statis: #Posisi Duduk dari belakang Ergonomic Principles in Design Ergonomic Principles in Design Ergonomic Principles in Design Ergonomic Principles in Design Ergonomic Principles in Design Langkah Aplikasi Data Antropometri dalam Perancangan Produk/Fasilitas Kerja Ergonomic Principles in Design Prinsip-Prinsip dalam Penggunaan Data Antropometri • Design for Extreme Individuals. Setiap rancangan produk/fasilitas kerja dibuat untuk memenuhi dua sasaran pokok: (1) sesuai dengan ukuran ekstrim (terbesar atau terkecil) dari anggota tubuh, dan (2) masih tetap bisa digunakan dengan nyaman untuk ukuran mayoritas populasi yang lain. Implementasi ukuran ditetapkan untuk dimensi minimum didasarkan pada nilai “upper percentile” (90-th, 95-th, atau 99- th), seperti penetapan tinggi/lebar pintu darurat, passage ways, dll. Untuk dimensi maksimum fasilitas kerja yang ingin dirancang akan ditetapkan berdasarkan nilai “lower percentile” (1-st, 5-th, atau 10-th) dari distribusi data antropometri yang ingin dipakai, seperti penetapan jarak jangkau dari fasilitas kontrol yang akan dioperasikan oleh seorang operator, dll. Penetapan dimensi maximum/ minimum biasanya menggunakan nilai 5-th dan 95-th percentile. Ergonomic Principles in Design Prinsip-Prinsip dalam Penggunaan Data Antropometri • Design for Adjustable Range. Rancangan bisa dirubah-rubah ukurannya sehingga cukup fleksibel dipakai oleh setiap orang yang memiliki bentuk dan dimensi ukuran yang berbeda. Contoh sederhana adalah dalam rancangan “adjustable automobile seats” (range 5-th s/d 95-th percentile). • Design for the Average. Rancangan menggunakan ukuran rata-rata (50-th percentile) dari populasi data antropometri yang ada. Dalam realitasnya sedikit sekali orang yang memiliki ukuran tubuh rata-rata. Dalam hal ini rancangan peralatan dibuat untuk orang yang berukuran rata-rata, sedangkan ukuran yang ekstrim dibuatkan rancangan tersendiri. Ergonomic Principles in Design Tinggi Tubuh Manusia (cm) Ergonomic Principles in Design Human Variability Ranges (5-th & 95-th Percentiles) Ergonomic Principles in Design Human Variability Range Ergonomic Principles in Design Aplikasi Distribusi Normal Dalam Penetapan Data Antropometri • • • Persoalan antropometri akan terletak pada faktor-faktor : (1) seberapa besar sampel pengukuran yang harus diambil untuk memperoleh data, (2) haruskah setiap sampel dibatasi per kelompok (segmentasi) yang homogen, (3) apakah sudah tersedia data antropometri untuk populasi tertentu yang nantinya akan menjadi target pemakai produk, dan (4) bagaimana toleransi bisa diberikan terhadap perbedaan dari data yang tersedia dengan populasi yang dihadapi ? Variasi ukuran akan memberikan fleksibilitas rancangan dan sifat “mampu suai” (adjustable) dengan suatu rentang ukuran tertentu. 95th percentile, 95% populasi akan berada pada atau dibawah ukuran tersebut; 5th percentile, 5% populasi berada pada atau dibawah ukuran tersebut. 95th percentile, 95% populasi akan berada pada atau dibawah ukuran tersebut; 5th percentile, 5% populasi berada pada atau dibawah ukuran tersebut. Ergonomic Principles in Design Population Percentile Ergonomic Principles in Design Macam Percentile dan Cara Perhitungannya Ergonomic Principles in Design Prinsip Perancangan Tempat Kerja Ergonomic Principles in Design Prinsip Perancangan Tempat Kerja the workplace should be comfortable for users and adapt to their needs as much as possible. Workplace products designed with this in mind can lead to higher worker productivity and lower risk of injury and illnesses. Ergonomic Principles in Design Gerakan-gerakan di Tempat Kerja • The human body has a natural range of motion (ROM). • Movement within the proper ROM promotes blood circulation and flexibility which could lead to more comfort and higher productivity. • users should try to avoid repetitive movements and certain extremes in their ROM over long periods of time. Ergonomic Principles in Design ROM, Good and Bad Zones • Zone 0 (Green Zone) Preferred zone for most movements puts minimal stress on muscles and joints. • Zone 1 (Yellow Zone) Preferred zone for most movements puts minimal stress on muscles and joints. • Zone 2 (Red Zone) More extreme position for limbs puts greater strain on muscles and joints. • Zone 3 (Beyond Red Zone) Most extreme positions for limbs should be avoided if possible, especially with heavy lifting or repetitive tasks. • Zones 0 and 1 include smaller joint movements, while Zones 2 and 3 represent more extreme positions. Ergonomic Principles in Design ROM, Good and Bad Zones Ergonomic Principles in Design Table A3: Range of Motion in Woodson, Design 1992. These are the actual angular Data for this table was modifi edErgonomic from ChaffiPrinciples n, 1999 and measurements of body joints in each of the four Zones for range of motion. All measurements are in degrees. • By considering both ROM and repetitive motion, products can be designed to operate within the optimal ranges to help reduce the occurance of fatigue and muscle disorders. Ergonomic Principles in Design Gerakan-gerakan Repetitif • Minimizing the number of continuous movements can help reduce the risk of injuries. • There is no specific number for minimum daily repetitions. • Decreasing the amount of force required to perform a task will also lower the risk of pain and musculoskeletal disorders. Ergonomic Principles in Design Menjangkau Sebuah Obyek / Benda • Because of the repetitive nature of workplace tasks, it is very important to be aware of how far, how often, and in what posture a person is reaching for an object. Ergonomic Principles in Design Cumulative Trauma Disorders (CTDs) • Cumulative trauma disorders (CTDs) may occur in both office and manufacturing settings. • CTDs are injuries due to repetitive motions, stresses, and actions Ergonomic Principles in Design Some Considerations to help reduce the CTDs : • Eliminate tasks that require fast, highly repetitive arm movements or that impose sustained static postures. • Beware of pressure points where the wrist, forearm, or other parts of the body contact an edge or hard feature on a desk or table. • Minimize shoulder flexion and abduction. • Minimize holding weighted objects in hands. • Reduce or eliminate forceful applications • of heavy peak exertions. • Require workers to take frequent breaks. Ergonomic Principles in Design Rancangan Ergonomi untuk Antropometri Anak-Anak? Ergonomic Principles in Design Rancangan Ergonomi untuk Antropometri Anak-Anak? Ergonomic Principles in Design Rancangan Ergonomi untuk Antropometri Anak-Anak? Ergonomic Principles in Design Hujan, Berteduh Dulu… Kesadaran masyarakat untuk ikut menjaga fasilitas umum agaknya masih rendah. Ergonomic Principles in Design design for the kid? Ergonomic Principles in Design Kid & Computer Ergonomic Principles in Design Which one will you design for the kid? Ergonomic Principles in Design Desain for Children ? Ergonomic Principles in Design Topik: biomekanika ERGONOMI & PERANCANGAN SISTEM KERJA TEKNIK INDUSTRI – UWP SURABAYA HAKEKAT DASAR ERGONOMI Meneliti tentang kemampuan dan keterbatasan manusia secara fisik maupun non-fisik (psikologik). Berkaitan dengan machine interface”. “human- Berkaitan dengan perancangan produk, fasilitas dan area kerja yang efektif, nyaman, aman, sehat dan efisien pada saat dioperasikan. Tentang dimensi fisik tubuh manusia Anthropometric Tentang otot dan jaringan BioMechanic Tentang persepsi dari penangkapan mata Physiology (Fisiologi) Visual Tentang energi tubuh manusia Tentang kajian sistem perusahaan dan sosiomasyarakat Macro Ergonomic Psychology Tentang mental, stress dan prilaku definisi biomekanika Biomekanika adalah bidang ilmu yang memadukan antara bidang ilmu biologi dan mekanika. Biomekanika menggunakan hukum – hukum fisika, mekanika teknik, biologi, dan prinsip fisiologi untuk menggambarkan kinematika dan kinetik yang terjadi pada anggota tubuh manusia. <Kinematika : pergerakan/ motion pada segmen – segmen tubuh. Kinetik : efek dari gaya dan momen yang terjadi pada tubuh> Mekanika digunakan sebagai penyusun konsep, analisa, dan desain dalam sistem biologi makhluk hidup. occupational biomechanics Occupational biomechanics adalah sub – disiplin dalam kerangka besar biomekanika yang mempelajari hubungan antara pekerja dengan alat kerja, workstation, mesin, dan material untuk meningkatkan performa dengan meminimalisasi terjadinya cidera musculoskeletal. Sehingga studi utama tentang Occupational biomechanics berkaitan dengan masalah musculoskeletal. Sistem musculoskeletal terdiri atas tulang, otot, dan jaringan penghubung (ligament, tendon, fascia, dan cartilage). Fungsi utama sistem tersebut adalah mendukung dan melindungi tubuh dan bagian – bagian tubuh, menjaga postur tubuh, produce pergerakan tubuh, serta menghasilkan panas dan mempertahankan suhu tubuh. occupational biomechanics Musculoskeletal... why occupational biomechanics ??? Jeffress (1999) indicated that approximately 650,000 workers every year suffer serious injuries and illnesses caused by overexertion, repetition, and other types of physical stress. Such injuries cost U.S. business between $15 to $20 billion dollars a year in workman compensation. According to US Department of labor, back injuries accounted for nearly 20% of all injuries and illnesses in the work place. In the UK, similar numbers appear with 27% of all reported accidents involving manual handling. biomechanical models The fundamental basis of biomechanical modeling is the set of three Newton’s laws. <1> newton’s first law A particle will move at a constant velocity unless acted upon A mass remains in uniform motion or at rest until acted on by an unbalanced external force. inertia (the tendency) momentum (mv) <2> newton’s second law Force is proportional to the acceleration of a mass. F = m.a Force = mass x acceleration <3> newton’s third law Any action is opposed by reaction of equal magnitude For every action, there is an equal and opposite reaction (on different objects) macam gaya Ada beberapa macam gaya yang bekerja pada saat kita melakukan aktivitas kerja : 1. Gaya isometris/ statis adalah gaya otot yang dikeluarkan tanpa menghasilkan suatu kerja. Terjadi kontraksi dalam waktu panjang pembuluh darah ditekan oleh tekanan internal dari jaringan otot darah tidak mengalir ke otot (tidak ada supply oksigen dan glukosa) asam laktat terkumpul lelah otot. Misal : mengangkat beban yang sangat berat. 2. Gaya isotonis/ dinamis adalah memanjang dan memendeknya otot dengan melakukan suatu kerja (panjang otot berubah berirama) sehingga darah dipompa keluar dan darah segar mengalir masuk ke otot. contoh kerja statis • Contoh kerja statis : – – – – Memegang benda dengan tangan (holding) Menyangga beban tubuh pada satu kaki, kaki yang lain mengoperasikan pedal Mendorong/ menarik beban berat Gerakan-gerakan dengan tangan terentang atau diangkat melebihi tinggi bahu contoh kerja statis Mengangkat Beban dalam Waktu Lama Pekerja harus berdiri lama conditions of static equilibrium When a body or a body segment is not in motion, it is described as in static equilibrium. For an object to be in static equilibrium, two condition must be met : the sum of all external forces acting on an object in static equilibrium must be equal to zero. the sum of all external moments acting on the object must be equal to zero. SF = 0 SM = 0 15 conditions of static equilibrium 20N 10N F 1m 2m 1m What force F is needed to hold in static equilibrium ??? ΣM = 0 + (20N)(1m) + F(2m) – (10N)(3m) = 0 20N + F(2) – 30N = 0 2F = 30N – 20N = 10N F = 5N single-segment planar : static model Ex : a person is holding a load of 20 Kg mass with both hands in front of his body and his forearms are horizontal. Distance between the load and elbow = 36 cm. The load is equally balanced between the two hands. The weight of the forearm-hand segment = 16N Distance between the center of mass of the forearm-hand segment and the elbow = 18 cm single-segment planar : static model WTOTAL = m.g = 20 Kg x 9.8 m/s2 = 196 N W on-each hand = 196 N / 2 = 98 N single-segment planar : static model R elbow must be in the upward direction and large enough to resist the download weight forces of the load and the forearm-hand segment. S (Forces at the elbow) = 0 -16N - 98 N + R elbow = 0 R elbow = 114 N single-segment planar : static model The elbow moment M elbow can be calculated using the second condition of equilibrium. The clockwise moments created by the weight forces of the load and forearm-hand segment must be counteracted by and equalmagnitude, counterclockwise M elbow. S (Moments at the elbow) = 0 (- 16 N x 0.18 m) + (-98 N x 0.36 m) + Melbow = 0 Melbow = 38.16 N-m two segment planar : static model In order to determine the physical stress at the body joints that are more distant from the external load such as the shoulders and the low back. The body segments involved in handling the load can be treated as a chain of links. Distance between the elbow and the shoulder = 34 cm. The weight of the upper arm = 20 N Upper and Low arm are in a horizontal position. two segment planar : static model S (Forces at the shoulder) = 0 - R’ elbow – W upper-arm + R shoulder = 0 R shoulder = R’ elbow + W upper-arm = 114 N + 20 N = 134 N S(Moments at the shoulder) = 0 -38.16 N-m + (-114N x 0.34m) + (-20N x 0.14m) + M shoulder = 0 M shoulder = 79.72 N-m (counterclockwise) two segment planar : static model Karena momen merupakan akibat dari gaya dan jarak yang tegak lurus terhadap titik rotasinya, maka beban yang sama akan mengakibatkan momen yang lebih besar. Karena low back lebih jauh dari beban yang diterima oleh tangan, sehingga low back lebih sering mengalami stress pada proses material handling. Pada material handling, low back merupakan sistem musculoskeletal yang paling peka, karena memiliki jarak yang plaing jauh dari beban yang di handle oleh tangan. Kriteria keselamatan didasarkan pada beban tekan (compression load) pada intervertebral disk antara lumbar nomor 5 dan sacrum nomor 1. klasifikasi dan kodifikasi pada vertebrae L5/S1 lumbosacral disc Herniated disk yang menyebabkan tekanan pada akar syaraf. anulus layer low-back biomechanical model of static coplanar lifting Beban dan upper torso menghasilkan kombinasi momen searah jarum jam : M load & torso = (W load x h) + (W torso x b) M load & torso harus dinetralkan dengan momen berlawanan jarum jam yang dihasilkan oleh back muscles dengan jarak 5 cm : M back-muscle = F back-muscle x 5 (N.cm) S (moments at the L5/S1 disc) = 0 F muscle x 5 = (W load x h) + (W torso x b) F muscle = (W load x h)/5 + (W torso x b)/5 low-back biomechanical model of static coplanar lifting Range kapabilitas kekuatan untuk normal low back 2200 – 5500 N Contoh : Seseorang memiliki berat torso sebesar 350 N dan mengangkat beban sebesar 300N. Misal, h = 40 cm dan b = 20 cm, MAKA : F muscle = (300 x 40)/5 + (350 x 20)/5= = 3800 N low-back biomechanical model of static coplanar lifting compression force ??? Asumsi : mengabaikan FA S (forces at the L5/S1 disc) = 0 F com = (W load x cos ) + (W torso x cos ) + F muscle Contoh : seseorang memiliki berat torso sebesar 350 dan mengangkat beban sebesar 450 N. Sudut antara bidang horisontal dan sacral cutting plane () = 55o. F com = (450 x cos 55o) + (350 x cos 55o) + 5000 F com = 5458 N muscle activity depends on position Correct & Incorrect Techniques NIOSH lifting index The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) developed and equation in 1981 to assist ergonomics and occupational safety and health practitioners analyze lifting demands on low back. TUJUAN : membantu mencegah atau mengurangi terjadinya low – back pain dan injuries <cedera tulang belakang bagian bawah> bagi pekerja dalam melakukan aktivitas pengangkatan beban secara manual. Recommended weight limit (RWL) = nilai beban angkat secara teoritis yang dianjurkan untuk MMH. Lifting Index (LI) = nilai estimasi dari tingkat tegangan dalam suatu kegiatan MMH. NIOSH lifting index RWL = LC x HM x VM x DM x AM x FM x CM LC : Load constant (max recommended weight) HM : Horizontal multiplier VM : Vertical multiplier DM : Distance multiplier AM : asymmetric multiplier FM : Frequency multiplier CM : Coupling multiplier LI = L/ RWL L : Load weight NIOSH lifting index Component Metric System LC <Load Constant> 23 kg HM <Horizontal Multiplier> (25/ H) VM <Vertical Multiplier> (1 - 0.003 I V-75 I) DM <Distance Multiplier> (0.82 + 4.5/D) AM <Asymmetric Multiplier> (1 - 0.0032 A) FM <Frequency Multiplier> from table 1 CM <Coupling Multiplier> from table 2 NIOSH lifting index Horisontal & Vertical Position Asymetry Position NIOSH lifting index Tabel 1. Frequency Multiplier Tabel 2. Coupling Multiplier CASE STUDY BIOMEKANIKA SEHARI - HARI PERBAIKAN APLIKASI BIOMEKANIKA DALAM KESEHATAN : Material APLIKASI BIOMEKANIKA DALAM KESEHATAN: Kinematics APLIKASI BIOMEKANIKA DALAM KESEHATAN: Kinematics APLIKASI BIOMEKANIKA DALAM KESEHATAN : Electro-Mechanics Device APLIKASI BIOMEKANIKA DALAM MILITER: BLEEX (the Berkeley Lower Extremities Exoskeleton) APLIKASI BIOMEKANIKA DALAM OLAH RAGA: Weight Resistance Home Coming ???? Contoh Perbaikan Kerja Statis Operator tidak perlu memegang gelas untuk mengisinya dengan minuman, tinggal menekan tombol dan beberapa saat minuman siap diambil (operator bisa melakukan hal lain saat proses tsb) Contoh Perbaikan Kerja Statis Adanya penyangga tangan mengurangi kerja statis lebih nyaman bekerja [thank you]
