Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
5.2.3. Penentuan Kriteria Usulan Fasilitas Kerja yang Baru Berdasarkan Pendekatan Biomekanika
Beberapa hal yang akan dipertimbangkan untuk meminimalkan beban kerja beradasarkan pendekatan biomekanika, yaitu:
a. Pemasangan empat roda sebagai tumpuan pada rancangan gerobak sorong, sehingga dapat menghilangkan beban operator untuk mengangkat.
Beban untuk mengangkat ataupun menyeimbangkan beban tumpukan kayu pada gerobak sorong dapat dihilangkan dengan menggunakan tumpuan 4 roda,
sehingga operator hanya menanggung beban untuk mendorong saja dan tidak ada lagi beban operator untuk menyeimbangkan gerobak sorong, sebab beban pada
gerobak sorong sudah terbagi rata pada masing-masing roda, sehingga beban operator hanyalah berupa mendorong saja, hal ini juga dapat meminimalkan rasa
sakit pada lengan dan bahu, sebab beban angkat sudah dihilangkan. Contoh perhitungan beban yang dialami operator jika menggunakan 4 roda adalah sebagai
berikut:
Gambar 5.10. Gaya-gaya yang bekerja pada roda
40 cm 40 cm
120 meter N
4
N
1
N
2
N
3
Kayu 100 kg
B A
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Keterangan N
1,2,3,4
: Gaya normal yang bekerja pada roda 1, 2, 3, dan 4 Newton. A
: Titik tengah antara roda 1 dan roda 2 B
: Titik tengah antara roda 3 dan 4 Untuk membagi rata beban yang dialami oleh roda, maka jarak masing-
masing roda harus sama dengan titik pusat beban. Adapun jumlah beban yang dialami oleh masing-masing roda adalah sebagai berikut:
M =
Σ
Mengacu kepada titik A, maka: M
A
= Σ
-100 kg 40 cm + B 80 cm = 0
B = cm
80 cm
40 kg
100
= 50 kg = 500 N sehingga N
1,2
= 250 N
MB =
Σ
-100 kg 40 cm + A 80 cm = 0
A = cm
80 cm
40 kg
100
= 50 kg =500 N sehingga N
3,4
= 250 N
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Masing-masing roda menanggung beban yang sama, yaitu 250 N, sehingga gaya minimal untuk menggerakkan ataupun mendorong beban kayu tersebut
adalah : F : µ
k
N
1
+ N
2
+ N
3
+ N
4
F : 0,4 4 x 250 N F : 400 N
Nilai ini jauh lebih kecil dari gaya yang dibutuhkan oleh operator untuk mendorong gerobak sorong yang ada di lapangan yaitu sebesar 1948,4 N,
selisihnya adalah sebesar : = 1948,4 N - 400 N
= 1548,4 N Dengan menggunakan empat tumpuan roda ini, jumlah beban yang
diminimalkan adalah sebesar : = 1548,4 N + 1122,2 N x 17,1 m
= 2670,6 N
= 45667.26 J = 10,87 kkal
b. Handles dipasang sejajar dengan siku, karena dengan posisi yang sejajar dengan siku, tangan akan menghasilkan kekuatan yang lebih besar
Reisnick dan Chaffin 1995 menemukan bahwasanya kekuatan pada tangan untuk mendorong ataupun menarik suatu objek akan menjadi sangat besar jika
benda tersebut digerakkan secara horizontal oleh kekuatan tangan. Pernyataan
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
tersebut juga didukung oleh penelitian Ayub dan McDaniels, bahwasanya siku tangan diusahakan lurus untuk menghasilkan gaya, penelitian mereka
menghasilkan sebuah rekomendasi bahwasanya tinggi optimal dari sebuah handles yang akan didorong ataupun ditarik sebaiknya berkisar 91 cm-114 cm
antropometri; tinggi siku pria Amerika dari atas lantai. Dengan sejajarnya tinggi handles dengan siku berdiri, maka sakit pada bagian lengan dan bahu dapat
diminimalkan, sebab tidak ada lagi beban angkat.
c. Penggunaan rel untuk roda, sehingga beban yang dihasilkan oleh blocking berupa lubang, batu dan relief jalan yang tidak datar dapat dihilangkan.
Hambatan dari jalan yang berlubang, berbatu dan relief yang tidak datar akan dapat dihilangkan, dengan demikian beban dan rasa sakit pada lengan juga akan
dapat diminimalkan. Contoh perhitungan jika operator melewati relief yang tidak datar dengan sudut 18
67 cm 35 cm
100 kg
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Gambar 5.11. Operator membawa gerobak sorong melintasi relief tanah dengan sudut 18
Mb = 0 0 = -C 102 cm + 100 kg sin7267 cm
C102 cm = 6372 kg cm C = 6372 kg cm 102 cm
C= 62,5 kg
Fx = 0 0 = 62,5 kg cos72 - Bx
Bx = 19,31 kg
Fy = 0 0 = 62,5 kg sin72 -100 kg + By
By = -59,44 kg + 100 kg = 40,56 kg
B =
2 2
By Bx
+ =
2 2
kg 40,56
kg 19,31
+ B = 45 kg
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Berat yang ditanggung oleh operator di titik B adalah sebesar 45 kg, sehingga masing-masing lengan akan menanggung beban sebesar 22,5 kg. Nilai
ini memiliki selisih sekitar 10 kg dari keadaan awal dengan relief datar sudut 0 sebesar 34,31 kg tanpa blocking, maka sebaiknya digunakan rel sebagai lintasan
gerobak yang baru, karena hambatan ataupun blocking akan menambah beratnya beban kerja operator. Jumlah beban yang dialami oleh operator saat membawa
gerobak sorong melewati relief 20 adalah sebagai berikut
Perhitungan beban angkat pada relief 18
Perhitungan W
F-H
dan W
UA
W
F-H
merupakan gaya yang diperlukan untuk mengangkat berat lengan bawah dan telapak tangan, sedangkan W
UA
merupakan gaya yang diperlukan untuk mengangkat lengan atas. Berdasarkan Tabel Caffin dan Anderson, maka
dapat dihitung nilai dari W
F-H
dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Berat lengan bawah dan telapak tangan
= 33,33 x berat 1 Tangan + 11,8 x berat 1 Tangan
Dimana : Berat 1 Tangan = 5,1 x berat badan
Berat 1 Tangan = 5,1 x berat badan = 5,1 x 61,5 kg = 3,14 kg
Untuk perhitungan berat lengan bawah dan telapak tangan = [33,33 x berat 1 Tangan + 11,8 x berat 1 Tangan]
= 33,33 x 3,14 kg + 11,8 x 3,14 kg
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
= 1,42 kg Gaya yang diperlukan untuk mengangkat lengan bawah tersebut adalah
W
F-H
= m.g W
F-H
= 1,42 kg . 10 ms
2
W
F-H
= 14,2 N Untuk perhitungan berat lengan atas
Berat lengan atas = 54,9 x 3,14 kg = 1,72 kg
Maka W
UA
= 1,72 kg X 10 ms
2
= 17,2 N
Perhitungan Gaya Reaksi Siku
Untuk mengetahui besarnya gaya yang diperlukan operator untuk membawa tumpukan kayu dengan menggunakan gerobak sorong atau geobak
sorong maka dapat diketahui dengan menghitung gaya reaksi siku dan gaya yang diperlukan lengan. Saat operator membawa gerobak sorong, sudut yang dibentuk
antara lengan bawah dengan beban yang ada di tangan adalah 0 maka . free body
diagram dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 5. 12 Free body diagram dengan sudut 0
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Ket : R
E :
Gaya reaksi siku W
F-H :
Berat lengan bawah dan telapak tangan. W
l
: berat beban. W
L
: Berat beban.
Gaya reaksi siku yang dihitung hanya pada salah satu lengan, sebab dianggap beban yang ditanggung oleh ke dua lengan adalah sama.
W
L
= m . g M = massa beban Kg
g = percepatan gravitasi ms
2
maka: W
L
= 22,5 Kg . 10 ms
2
= 225 N, untuk kedua telapak tangan adalah 450 N ∑ Fy = 0
-Re – W
F-H
– W
L
= 0 Re = - W
F-H
– W
L
= – 14,2 N – 225 N = - 239,2 N tanda negatif menunjukkan arah R
E
ke atas Maka jumlah gaya reaksi siku yang digunakan oleh ke dua lengan adalah
= 239,2 N x 2
= 478,4 N
Perhitungan Gaya Reaksi Bahu
R
E
W
U-A
= 17,6 N Rs
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Gambar 5. 13. Gaya-gaya yang bekerja pada lengan
Dengan menerapkan kesetimbangan gaya pada salah satu lengan, maka :
= ∑ F
-
R
E
‘ + R
S
- W
UA
= 0 -
239,2 N + R
S
– 17.6 N = 0 R
S
= 256,8 N , gaya reaksi yang dialami oleh kedua bahu adalah 513,6 N Maka gaya yang ditanggung oleh tubuh operator adalah sebagai berikut:
Gaya pada telapak tangan, W
L
= 450 N Gaya pada siku , R
E
= 478,4 N Gaya pada bahu , Rs = 513,6 N
Total gaya yang dialami oleh operator adalah : = W
L
+ R
E
+ Rs = 450 N + 478,4 N + 513,6 N
= 1442 N Beban dapat dinyatakan dalam satuan Joule satuan usaha, maka beban
yang dialami oleh operator untuk mengangkat beban pada handles sejauh 17,1 m adalah
W = F .s W = 1442 N. 17,1 m
R
E
’
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
= 24658,2 Joule = 24,7 KJ = 5,9 kkal
Beban yang dialami operator untuk mengangkat gerobak jika relief tanah 18
adalah sebesar 5,9 kkal.
Beban yang Dialami Operator saat Mendorong pada relief tanah 18
Arah gaya dan gaya gesek kinetik saat mendorong kayu dengan gerobak sorong dapat dlihat pada gambar 5.14 dibawah ini
Gambar 5.14. Arah gaya gesek kinetik
Keterangan Noperator : Gaya normal tubuh N
F
k
: Gaya gesek kinetik N W
: Berat beban pada gerobak sorong Kg m
: Massa Kg N
: Gaya normal N g
: Gaya gravitasi ms
2
W
Operator
f
k
roda
f
k
Operator Noperator
100 kg N roda
F
Operator
W pada roda
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
F : Jumlah gaya yang diperlukan untuk mendorong N
Gaya normal N
roda
dapat dihitung dengan cara: ∑ Fy = 0
N
roda
– Wroda = 0 N
W
= m.g. sin 72
N
W
= 62,5 kg + 100 kg x 10 ms
2
x sin 72 = 1543,75 N
Gaya normal pada operator dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: ∑ Fy = 0
N
operator
– W
operator
= 0 N
operator
= 61,5 kg x 10 ms
2
= 615 N
F
k operator
=
k
µ x N
Operator
x cos 18 = 0,4 x 615 N x 0,95
= 233,7 N
Gaya gesek kinetik pada roda F
k roda
= 0,4 x 1543,75 N x cos 18 = 586,625 N
F = m gerobak sorong + m kayu x 10 ms
2
= 21,6 kg + 100 kg x 10 ms
2
= 1216
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Jumlah beban yang dialami oleh operator saat mendorong gerobak sorong yang diberi beban 100 kg adalah:
W = F.s = F + f
koperator
+ f
K pada roda
x 17,1 m = 1216 N + 233,7 N + 586,625 N x 17,1 m
34821,2 Joule = 34,8 KJ = 8.3 kkal
Total beban yang dialami untuk membawa gerobak pada relief 18 adalah
= 5,9 kkal + 8.3 kkal = 14,2 kkal
Karena nilai kalori yang dihasilkan pada relief 18 lebih besar dari pada
kalori pad relief 0 tidak ada hambatan, hal ini terbukti bahwa hambatan
mempengaruhi jumlah beban bagi operator saat melewati relief yang tidak datar.
d. Menaikkan alas gerobak sorong, untuk meminimalkan beban dan rasa sakit saat memasukkan dan mengeluarkan kayu dari gerobak sorong, sehingga operator
tidak perlu untuk membungkuk, sehingga rasa sakit operator pada bagian punggung dan pinggang dapat diminimalkan. Tinggi alas yang digunakan
adalah 50 cm dari permukaan lantai.
80 cm Kayu. Diameter 32.3 cm
Alas bak
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
Gambar 5. 15. Tinggi alas dari permukaan lantai
Ketinggian alas bak yang digunakan adalah 60 cm dari permukaan lantai, sedangkan ketinggian siku terhadap lantai adalah 80 cm, dengan demikian
operator tidak perlu membungkuk untuk menjangkau kayu tersebut, operator bisa menggunakan lengan bawahnya untuk menjangkau kayu tersebut. Keadaan ini
bisa meminimalkan rasa sakit pada bagian punggung. Jika dibandingkan dengan keadaan semula saat operator memasukkan
ataupun mengeluarkan, operator selalau dalam keadaan membungkuk, hal ini disebabkan karena alas bak pada gerobak sorong yang digunakan terlalu rendah,
sehingga tubuh membungkuk agar kayu dapat diletakkan ataupun dikeluarkan, dapat dilihat pada gambar 5.16 di bawah ini.
Gambar 5.16. Operator membungkuk saat meletakkan kayu
Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas, maka material handling yang baru memilki karakteristik sebagai berikut:
60 cm
Armensius Purba : Usulan Perbaikan Fasilitas Kerja Dengan Menggunakan Pendekatan Biomekanika Untuk Meminimalkan Beban Kerja, 2008.
USU Repository © 2009
1. Handles sejajar dengan siku operator 2. Jumlah tumpuan roda pada bak gerobak sorong nantinya adalah empat
3. Menggunakan rel sebagai lintasannya 4. Alas gerobak sorong dinaikkan setinggi 60 cm dari atas lantai.
5.2.4. Dimensi Bak Gerobak Sorong