PERANCANGAN PRODUK SECARA ERGONOMI

Ergonomi

1. Definisi

Ergonomi berasal dari bahasa Yunani yang terdiri atas dua kata yaitu ergon yang berarti kerja dan nomos yang berarti hukum (Kroemer, dkk. 2001). Penuilis lainnya mendefinisikan ergonomi sebagai berikut.

v  Ergonomi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari manusia dalam kaitannya dengan pekerjaannya (Wignjosoebroto, 2000, hal 54)

v  Ergonomi merupakan aplikasi prinsip keilmuan, metode dan data yang didapatkan dari disiplin ilmu yang bervariasi untuk membangun suatu sistem keteknikan dimana manusia terkait didalamnya (Kroemer & Kroemer, 2001, hal 1)

Dari dua definisi diatas, terdapat beberapa kata kunci. Pertama, terdapat kata “manusia”. Seperti diketahui bahwa dalam ergonomi, aspek manusia mendapatkan perhatian. Hal ini dikarenakan pada perancangan peralatan maupun perancangan sistem kerja, aspek manusia menjadi faktor yang dipertimbangkan. Kata kunci kedua yaitu “pekerjaan”. Dalam ergonomi, dibicarakan tentang bagaimana manusia berinteraksi dengan pekerjaannya. Oleh karena itu sama seperti manusia, pekerjaan juga merupakan faktor yang dipertimbangkan. Kata kunci selanjutnya yaitu menggunakan displin ilmu yang beragam. Pengkajian suatu permasalahan dengan menggunakan ilmu ergonomi tidak lepas dari disiplin ilmu lain yang terkait. Menurut Kroemer & Kroemer (2001)

            Terdapat beberapa disiplin ilmu yang dapat digunakan dalam pengkajian permasalahan dengan menggunakan ilmu ergonomi diantaranya yaitu Psikologi, Anthropometri, Fisiologi, Biomekanik, Ilmu kognitif dan Ilmu keteknikan terkait sistem industri. Lebih dari pada disiplin ilmu yang telah disebutkan, tidak menutup kemungkinan digunakannya disiplin ilmu lainnya dalam pengkajian permasalahan melalui ilmu ergonomi.

Dengan mengacu pada dua definisi ergonomi diatas, maka dapat disimpulkan bahwa dalam ergonomi dikaji hal-hal terkait dengan manusia dalam hubungannya/interaksinya dengan pekerjaan dimana kajian ini melibatkan disiplin ilmu lainnya seperti Anthropometri, Fisiologi, Biomekanik dan disiplin ilmu lainnya.

Ergonomi merupakan suatu cabang ilmu yang secara sistematis memanfaatkan informasi-informasi mengenai sifat, kemampuan dan keterbatasan manusia untuk merancang sistem kerja sehingga orang dapat hidup dan bekerja pada sistem itu dengan baik yaitu mencapai tujuan yang diinginkan melalui pekerjaan itu dengan efektif, aman, nyaman, sehat dan efisien. Ergonomi dapat didefinisikan melalui pendekatan yang lebih komprehensif dan membaginya atas tiga pokok pendekatan yang dijelaskan

sebagai berikut :

1.    Fokus utama, yaitu mempertimbangkan manusia dalam perancangan benda,prosedur kerja dan lingkungan kerja. Fokus dari ergonomi adalah manusiadan interaksinya dengan produk, peralatan, fasilitas, prosedur, dan lingkungan dari pekerjaan sehari-hari. Penekanannya terdapat pada factor manusia, tidak seperti dalam ilmu-ilmu teknik yang lebih menekankan pada pertimbangan faktor-faktor teknis.

2.    Ergonomi mempunyai 2 tujuan utama, yaitu meningkatkan efektivitas dan efisiensi dari pekerjaan dan aktivitas-aktivitas yang lain serta meningkatkan nilai-nilai tertentu yang diinginkan dari pekerjaan tersebut, termasuk memperbaiki keamanan, mengurangi kelelahan dan stress, meningkatkan kenyamanan, penerimaan pengguna yang lebih besar, meningkatkan kepuasan kerja dan memperbaiki kualitas hidup.

3.    Pendekatan utama, yaitu aplikasi sistematik dari informasi yang relevan tentang kemampuan, keterbatasan, karakteristik, motivasi manusia, perilaku manusia terhadap desain produk dan prosedur yang digunakan serta lingkungan tempat menggunakannya.

Pada ilmu ergonomi, manusia dipandang sebagai adalah satu komponen sentral dalam suatu sistem kerja, disamping komponen-komponen bahan, mesin, dan peralatan kerja serta lingkungan kerjanya. Dengan demikian manusia berperan sebagai perencana, perancang, sekaligus sebagai pengendali sistem kerja tersebut.

Inti dari ergonomi adalah suatu prinsip fitting the task to the man, yang artinya adalah pekerjaan harus disesuaikan dengan kemampuan dan keterbatasan yang dimiliki oleh manusia. Hal ini berarti dalam merancang suatu jenis pekerjaan, perlu diperhitungkan faktor-faktor yang menjadi kelebihan dan keterbatasan manusia sebagai pelaku kerja.

2. Bidang Kajian Ergonomi

Pada penerapan ergonomi, diperlukan informasi yang lengkap mengenai kemampuan manusia dengan segala keterbatasannya. Salah satu usaha untuk mendapatkan informasi tersebut adalah dengan melakukan penyelidikan-penyelidikan. Berkaitan dengan bidang penyelidikan yang dilakukan, ergonomi dikelompokkan atas 4 bidang penyelidikan, yaitu :

1.    Penyelidikan tentang tampilan (display)

Tampilan (display) adalah suatu perangkat antara (interface) yang menyajikan informasi tentang keadaaan lingkungan dan kemudian mengkomunikasikannya pada manusia dalam bentuk tanda-tanda, angka-angka, lambang dan sebagainya. Informasi tersebut dapat disajikan dalam bentuk dinamis yang menggambarkan perubahan menurut waktu sesuai dengan variabelnya, misalnya speedometer.

2.    Penyelidikan tentang kekuatan fisik manusia

Penyelidikan tentang kekuatan fisik manusia dilakukan ketika manusia mulai melakukan aktivitas kerja dan kemudian dipelajari cara mengukur aktivitas-aktivitas tersebut. Penyelidikan ini juga mempelajari perancangan objek serta peralatan yang sesuai dengan kemampuan fisik manusia pada saat melakukan aktivitasnya.

3.    Penyelidikan tentang ukuran tempat kerja

Penyelidikan tentang ukuran tempat kerja bertujuan untuk mendapatkan rancangan tempat kerja yang sesuai dengan ukuran (dimensi) tubuh manusia, agar diperoleh tempat kerja yang baik yang sesuai dengan kemampuan dan keterbatasan manusia.

4.    Penyelidikan tentang lingkungan kerja

Penyelidikan tentang lingkungan kerja meliputi kondisi fisik tempat kerja dan fasilitas kerja, seperti pengaturan cahaya, kebisingan, temperatur, getaran, dan lain-lain yang dianggap dapat mempengaruhi tingkah laku manusia.

3. Anthropometri

Istilah Anthropometri berasal dari kata “anthro” yang berarti manusia dan “metri” yang berarti ukuran. Dengan demikian anthropometri memiliki arti telaah tentang ukuran tubuh manusia dan mengupayakan evaluasi untuk melaksanakan kegiatannya dengan mudah dan gerakan-gerakan yang sederhana.

Anthropometri adalah satu kumpulan data numerik yang berubungan dengan karakteristik fisik ukuran tubuh manusia dan bentuk serta penerapan dari data tersebut untuk penanganan masalah desain. Data anthropometri berguna untuk perancangan berbagai peralatan agar dapat digunakan secara optimal dan pemakai dapat bekerja dengan aman dan nyaman. Meskipun demikian, dalam proses pengukuran tersebut akan ditemui berbagai kesulitan, misalnya karena adanya variasi dalam pengukuran oleh beberapa faktor antara lain:

1.    Umur

Pada umumnya dimensi tubuh meningkat mulai dari lahir sampai sekitar usia duapuluhan. Manusia akan mulai menyusut ketinggiannya (shrink) sekitar usia empat puluh tahun.

2.    Jenis kelamin

Dimensi tubuh antara pria dan wanita memiliki perbedaan-perbedaan. Pada umumnya pria memiliki dimensi tubuh yang lebih besar daripada wanita, kecuali pada bagian pinggul dan paha.

3.    Posisi tubuh

Sikap (posture) akan berpengaruh terhadap ukuran tubuh. Oleh karena itu dalam suatu penelitian harus dipakai posisi standar.

4.    Cara berpakaian

Pakaian menambah ukuran tubuh sehingga dalam merancang area kerja harus disesuaikan dengan pakaian yang digunakan.

5.    Suku/bangsa (ethnic)

Setiap suku, bangsa, ataupun ethnic mempunyai karakteristik fisik yang akan berbeda satu dengan yang lainnya.

Disebabkan karena banyaknya keragaman ukuran manusia, untuk memecahkan masalah tersebut maka kebanyakan data anthropometri disajikan dalam bentuk persentil. Untuk tujuan penelitian, suatu populasi dibagi-bagi berdasarkan kategori-kategori dengan jumlah keseluruhan 100% dan diurutkan mulai dari populasi yang terkecil hingga yang terbesar berkaitan dengan beberapa pengukuran tubuh tertentu.

Beberapa faktor lain yang mempengaruhi variabilitas ukuran tubuh manusia seperti :

1.    Cacat tubuh, dimana data anthropometri disini akan diperlukan untuk perancangan produk bagi orang-orang cacat (kursi roda, alat bantu jalan, dll).

2.    Tebal/tipisnya pakaian yang harus dikenakan, dimana faktor lingkungan yang berbeda akan memberikan variasi yang berbeda-beda pula dalam bentuk rancangan dan spesifikasi pakaian.

3.    Kehamilan (pregnancy), dimana dalam kondisi semacam ini jelas akan mempengaruhi bentuk dan ukuran tubuh (khusus perempuan).

Ada dua cara melakukan pengukuran yaitu anthropometri statis dan anthropometri dinamis. Anthropometri statis sehubungan dengan pengukuran keadaan dan ciri-ciri fisik manusia dalam keadaan diam atau dalam posisi yang dibakukan. Sedangkan anthropometri dinamis sehubungan dengan pengukuran keadaan dan ciri-ciri fisik manusia dalam keadaan bergerak atau memperhatikan gerakan-gerakan yang mungkin terjadi saat pekerja tersebut melaksanakan kegiatannya.

4. Desain dan Ergonomi

Desain dapat diartikan sebagai salah satu dari aktivitas luas dari inovasi desain dan teknologi yang digagaskan, dibuat, dipertukarkan (malaui transaksi jual beli) dan fungsional. Desain merupakan hasil kreativitas budidaya ( man made object) manusia yang mewujudkan untuk memenuhi kebutuhan manusia, yang memerlukan perencanaan, perancangan maupun pengembangan desain, yaitu mulai dari tahap menggali ide atau gagasan, dilanjutkan dengan tahap pengembangan, konsep rancangan, sistem dan details, pembuatan prototype dan proses produksi, evaluasi dan berakhir dengan tahap pendidtribusian. Jadi dapat disimpulkan bahwa desain selalu berkaitan dengan pengembangan ide dan gagasan, pengembangan teknik, proses produksi serta peningkatan pasar.

Untuk menilai hasil akhir dari produk sebagai katagori nilai desain yang baik biasanya ada 3 unsur yang mendasari yaitu :

1.    Fungsional

2.    Estetika,

Unsur fungsional dan estetika sering pula disebut dengan  fit-form function

3.    Ekonomi

Unsur ekonomi dipengaruhi harga dan daya beli masyarakat.

Kriteria pemilihannya adalah ;

1.    Function and purpose

2.    Utility and economic

3.    Form and style

4.    Image, and

5.    Maening

            5. Perancangan Produk Secara Ergonomi

Dalam hal desain produk bila kita lihat dari sisi pemakainya yang langsung barangkali kita dapat membagi peran ergonomik ini ke dalam 2 kelompok yaitu :

1.    Dari sisi operator / perakit.

Pada saat suatu produk sedang berada pada tahap-tahap pembuatannya, komponen-komponen atau produk setengah jadinya mungkin hampir sama persis. Dalam hal ini, waktu perakitannya mungkin berbeda-beda pula akibat cara kerja dan urutan kerja yang berbeda dalam tahap perakitan produk tersebut. Dengan bantuan ergonomik, mungkin kita dapat menyederhanakan dan mendesain bentuk-bentuk (komponen) yang lebih mudah, lebih aman, lebih cepat dibuat/dirakit.

2.    Dari sisi komsumen produk jadi

Para ahli manajemen pemasaran sering mengemukakan bahwa ada hal-hal yang berada dalam pengendalian perusahaan yang sangat berperan dalam keberhasilan memasarkan suatu produk yang disebut sebagai bauran pemasaran 4P (product, price, place, promotion).

Gambar 14.2. berikut ini menunjukkan permasalahan, sistem dan ergonomi

Gambar 14.2. permasalahan, sistem dan ergonomi (Sumber : Wicken dkk, 2004, hal 3 dalam “An Introduction to Human Factors Engineering”)

            6. PENGUJIAN ERGONOMI DALAM PERANCANGAN PRODUK

Esensi dasar dari pengujian ergonomi dalam proses perancangan produk adalah sedini mungkin mencoba memikirkan kepentingan manusia agar bisa terakomodasi dalam setiap kreativitas dan inovasi sebuah ‘man made object’ (Sritomo, 2000). Fokus perhatian dari sebuah kajian ergonomis akan mengarah ke upaya pencapaian sebuah perancanganan desain suatu produk yang memenuhi persyaratan ‘fitting the task to the man’ (Granjean, 1982), sehingga setiap rancangan desain harus selalu memikirkan kepentingan manusia, yakni perihal keselamatan, kesehatan, keamanan maupun kenyamanan. Sama seperti yang diungkapkan Sritomo (2000), desain sebelum dipasarkan sebaiknya terlebih dahulu dilakukan kajian/evaluasi/pengujian yang menyangkut berbagai aspek teknis fungsional, maupun kelayakan ekonomis seperti analisis nilai, reliabilitas, evaluasi ergonomis, dan marketing. Untuk melaksanakan kajian atau pengujian bahwa produk sudah memenuhi persyaratan ergonomis adalah dengan mempertimbangkan faktor manusia, dalam hal ini ada empat aturan sebagai dasar perancangan produk, yakni :

1.    Memahami bahwa manusia merupakan fokus utama perancangan produk, sehingga hal-hal yang berhubungan dengan struktur anatomi (fisiologik) tubuh manusia harus diperhatikan, demikian juga dengan dimensi ukuran tubuh (anthropometri).

2.    Menggunakan prinsip-prinsip kinesiologi dalam perancangan produk (studi mengenai gerakan tubuh manusia dilihat dari aspek biomechanics), tujuannya untuk menghindarkan manusia melakukan gerakan kerja yang tidak sesuai, tidak beraturan dan tidak memenuhi persyaratan efektivitas efisiensi gerakan.

3.    Pertimbangan mengenai kelebihan maupun kekurangan (keterbatasan) yang berkaitan dengan kemampuan fisik yang dimiliki oleh manusia di dalam memberikan respon sebagai kriteria-kriteria yang perlu diperhatikan pengaruhnya dalam perancangan produk.

4.    Mengaplikasikan semua pemahaman yang terkait dengan aspek psikologik manusia sebagai prinsipprinsip yang mampu memperbaiki motivasi, attitude, moral, kepuasan dan etos kerja.

Selain hal-hal tersebut di atas, unsur lain yang juga penting untuk diperhatikan dalam perancangan produk adalah hubungan antara lingkungan, manusia, alat-alat atau perangkat kerja, dengan produk fasilitas kerjanya. Satu sama lain saling berinteraksi dan memberi pengaruh signifikan terhadap peningkatan produktivitas, efisiensi, keselamatan, kesehatan, kenyamanan maupun ketenangan orang bekerja sehingga menghindarkan diri dari segala bentuk kesalahan manusiawi (human error) yang berakibat kecelakaan kerja

Lingkungan fisik tempat kerja bagi manusia dipengaruhi antara lain oleh :

1.    Cahaya. Dalam faktor cahaya, kemampuan mata untuk melihat obyek dipengaruhi oleh ukuran obyek, derajat kontras antara obyek dan sekelilingnya,luminensi (brightness), lamanya melihat, serta warna dan tekstur yang memberikan efek psikologis pada manusia. Mata diharapkan memperoleh cahaya yang cukup, pemandangan yang menyenangkan, menenangkan pikiran, tidak silau, dan nyaman. Pencahayaan yang kurang dapat mengakibatkan kelelahan pada mata.

2.    Kebisingan. Aspek yang menentukan tingkat gangguan bunyi terhadap manusia adalah lama waktu bunyi terdengar, intensitas (dalam ukuran desibel/dB, besarnya arus energi per satuan luas), dan frekuensi (dalam Hertz/Hz, jumlah getaran per detik). Usaha-usaha pengurangan kebisingan dapat dilakukan dengan pengurangan kegaduhan pada sumber, pengisolasian peralatan penyebab kebisingan, tata akustik yang baik/memberikan bahan penyerap suara, memberikan perlengkapan pelindung.

3.    Getaran mekanis Getaran mekanis dapat diartikan sebagai getarangetaran yang ditimbulkan oleh alatalat mekanis. Biasanya gangguan yang dapat ditimbulkan dapat mempengaruhi kondisi bekerja, mempercepat datangnya kelelahan dan menyebabkan timbulnya beberapa penyakit. Besaran getaran ditentukan oleh lama, intensitas, dan frekuensi getaran. Sedangkan anggota tubuh mempunyai frekuensi getaran sendiri sehingga jika frekuensi alami ini beresonansi dengan frekuensi getaran mekanis akan mempengaruhi konsentrasi kerja, mempercepat kelelahan, gangguan pada anggota tubuh seperti mata, syaraf, dan otot.

4.    Temperatur. Temperatur yang terlalu panas akan mengakibatkan cepat timbulnya kelelahan tubuh, sedangkan temperatur yang terlalu dingin membuat gairah kerja menurun. Kemampuan adaptasi manusia dengan temperatur luar adalah jika perubahan temperatur luar tersebut tidak melebihi 20 % untuk kondisi panas dan 35 % untuk kondisi dingin (dari keadaan normal tubuh). Dalam kondisi normal, temperatur tiap anggota tubuh berbedabeda. Tubuh manusia bisa menyesuaikan diri karena kemampuannya untuk melakukan proses konveksi, radiasi dan penguapan. Produktivitas manusia paling tinggi pada suhu 24– 27° C.

5.    Kelembaban Kelembaban diartikan sebagai banyaknya air yang terkandung dalam udara, biasanya dinyatakan dalam persentase. Jika udara panas dan kelembaban tinggi, terjadi pengurangan panas dari tubuh secara besar-besaran dan denyut jantung makin cepat.

6.    Warna. Permainan warna dalam desain memberi dampak psikologis bagi pengamat dan pemakainya, misalnya warna merah memberi kesan merangsang, kuning memberi kesan luas dan terang, hijau atau biru memberi suasana sejuk dan segar, gelap memberi kesan sempit, permainan warna-warna terang memberi kesan luas. Selain hal-hal tersebut di atas, kemampuan untuk meningkatkan produktivitas kerja manusia dipengaruhi pula oleh sikap, gerakan, aktivitas, struktur fisik tubuh manusia, struktur tulang, otot rangka, sistem saraf dan proses metabolisme. Sikap yang tidak tepat menyebabkan gangguan, stress, rasa malas bekerja, ketidaknyamanan dan kelelahan (kelelahan pada seluruh tubuh, mental, urat syaraf, bahkan menyebabkan rasa sakit dan kelainan pada struktur tubuh manusia.

Aktivitas kerja manusia, baik fisik maupun mental mempunyai tingkat intensitas yang berbeda. Intensitas tinggi berarti energi tinggi, intensitas rendah berarti energi rendah. Mengeluarkan energi dalam jumlah besar untuk periode yang lama bisa menimbulkan kelelahan fisik dan mental, sedangkan kelelahan mental lebih berbahaya dan kadang-kadang menimbulkan kesalahan-kesalahan kerja yang serius. Selain itu, posisi tubuh yang tidak alami atau sikap yang dipaksakan berakibat pada pengurangan produktivitas manusia, hal ini berkaitan dengan dengan sejumlah tenaga yang harus dikeluarkan akibat beban tambahan.

Contoh perancangan Produk Secara Ergonomi :

            Pada Produk Minuman mineral yaitu Aqua gelas, mereka merancang sedemikian rupa sehingga produk tersebut mudah di genggam pada saat memakai, sehingga nyaman pada saat menggenggam produk tersebut. 

“SISTEM OTOT DAN RANGKA MANUSIA”

“SISTEM OTOT DAN RANGKA MANUSIA”

            Ergonomi terkait dengan karakteristik fungsional dari manusia, seperti kemampuan penginderaan, respon, daya ingat, posisi optimum tangan dan kaki, dll. Ergonomi membutuhkan pemahaman ilmu-ilmu terapan yang banyak berhubungan dengan fungsi tubuh manusia seperti anatomi dan fisiologi.

Sistem kerangka otot manusia, yang meliputi:

– Kinesiologi

» Mekanika pergerakan manusia (mechanics of human movement).

– Biomekanika,

» Aplikasi ilmu mekanika teknik untuk analisis sistem kerangka-otot manusia.

Contoh kasus Studi Perancangan Sistem Kerja, untuk kasus design interior kendaraan bermotor, diantaranya:

-        Acces (getting in and out)

-        Resistant

-        Visibility

-        Seating

-        Displys (visibility lighting, spidometer, gas-meter, temperatur)

-        Controls (mudah dijangkau, kemudahan identifikasi dan operasi, posisi, pergerakan standar)

-        Lingkungan (ventilasi, panas langsung, sharp-countur unt panel)

           
A. Kerangka

            Kerangka berfungsi untuk menggambarkan bentuk tubuh, penentuan tinggi seseorang, perlindungan organ tubuh yang lunak (otak, hati dan jantung), sebagai tempat melekatnya beberapa otot-otot, menggantikan sel-sel yang rusak, memberikan sistem sambungan gerak pengendali (control), dan untuk menyerap reaksi dari gaya atau force serta beban kejut. Susunan kerangka terdiri dari berbagai macam tulang-tulang, banyaknya kira-kira 206 buah tulang yang satu sama lain saling berhubungan. Tulang berfungsi sebagai alat untuk meredam dan mendistribusikan gaya atau tegangan yang ada pada kerangka. Tulang manusia tidak akan berdiri tegak tanpa peran serta otot, ligamen dan cartilago yang mengkombinasikan dan memegang sambungan tulang secara bersama-sama. Otot juga amat penting untuk menjaga posisi tubuh agar tetap tegak sikap sempurna (Nurmianto, 2003).

B. Otot.

            Bagian otot yang dibahas adalah otot striatik (striated muscle) yaitu otot sadar dengan megabaikan otot kardiak dan viseral (cardiac dan visceral muscle) yaitu otot tak sadar. Otot terbentuk atas serabut yang berukuran 0.01 sampai 0.1 mm (Nurmianto, 2003).
            Serabut otot (muscle fibre) bervariasi antara satu otot dengan yang lainnya. Beberapa diantaranya mempunyai gerakan yang lebih cepat dari yang lainnya dan hal ini terjadi pada otot yang dipakai untuk mempertahankan kontraksi badan seperti misalnya otot pembentuk postur tubuh. Otot yang pucat adalah menggambarkan kontraksi otot yang cepat. Perbandingan antara otot merah dan otot putih adalah merupakan indikasi untuk menunjukkan daya potensial bagi para olahragawan. Beberapa jenis otot disebut fiksator karena berfungsi sebagai pemberi keseimbangan pada saat melakukan suatu gerakan, dan sinergis karena berfungsi untuk mengontrol sambungan-sambungan sehingga memungkinkan suatu gerakan berjalan secara efisien.
            Suatu hal yang penting bagi para ergonom untuk mengetahui jenis otot yang sesuai untuk menopang beban statis. Beban statis yang terjadi pada semua otot harus diminimumkan. Gaya yang digunakan untuk kontraksi otot adalah sebanding dengan penampang melintangnya. Pelatihan yang cukup akan dapat meningkatkan luasan penampang melintang dari serabut otot, tanpa meningkatkan jumlah serabut otot nya.

            Kaki berfungsi sebagai organ penyangga tubuh, pengatur keseimbangan dan untuk mobilitas. Seringkali tanpa disadari, kita telah menuntut kaki untuk selalu dapat melakukan fungsinya tanpa adanya perawatan yang cukup. Ribuan urat saraf dan sensor terdapat pada telapak kaki, sehingga butiran kecil pasir pun dapat kita rasakan , kalau sekiranya ini masuk ke dalam sepatu yang sedang kita pakai.

            Hampir 30 tulang, 30 sambungan, 60 otot, lebih dari 100 ikatan dan lebih dari 200 jaringan terdapat pada telapak kaki. Ini merupakan konstruksi yang sangat komplek, yang membuat kaki menjadi suatu sistem yang teramat istimewa.

C. Klasifikasi Tulang

            Terdapat berbagai bentuk dan saiz tulang. Ini membolehkan tulang-tulang memenuhi keperluan khusus bagi tulang tersebut. Tulang-tulang diklasifikasikan berdasarkan kepada empat bentuknya

1. Tulang panjang

            Tulang-tulang dalam kumpulan ini secara umumnya lebih panjang, lebar dan berfungsi sebagai tuas. Kebanyakan dari pada tulang-tulang panjang adalah tulang-tulang mampat. Contoh Tulang pada tangan (humerus, radius, ulna, metakarpal dan falanges) dan kaki (femur, tibia, fibula, metatarsal, falangus) kecuali pergelangan tangan dan pergelangan kaki.

2. Tulang pendek

            Secara umumnya tulang-tulang pendek berbentuk kiub dan didapati di ruang-ruang yang tertutup. Tulang-tulang ini berperanan memindahkan daya. Tulang tulang ini berongga. Contoh Tulang-tulang pergelangan tangan (karpal) dan pergelangan kaki (tarsal).

3. Tulang pipih

            Tulang-tulang ini berbentuk pipih, tipis dan melengkung. Tulang-tulang ini berfungsi sebagai tempat pelekatan otot-otot dan melindungi organ-organ di bawahnya. Contoh Tulang-tulang kranium, rusuk dan sternum.

4. Tulang tak sama bentuk

            Tulang-tulang tak sama bentuk berfungsi sebagai tempat pelekatan otot atau artikulasi. Contoh tulang-tulang vertebra (servikel, torasik, lumbar, sekrum dan koksiks) dan tulang telinga tengah (stapes, inkus, maleus).

D. Kerangka

            Kerangka berfungsi untuk menggambarkan bentuk tubuh, penentuan tinggi seseorang, perlindungan organ tubuh yang lunak (otak, hati dan jantung), sebagai tempat melekatnya beberapa otot-otot, menggantikan sel-sel yang rusak, memberikan sistem sambungan gerak pengendali (control), dan untuk menyerap reaksi dari gaya atau force serta beban kejut. Susunan kerangka terdiri dari berbagai macam tulang-tulang, banyaknya kira-kira 206 buah tulang yang satu sama lain saling berhubungan. Tulang berfungsi sebagai alat untuk meredam dan mendistribusikan gaya atau tegangan yang ada pada kerangka. Tulang manusia tidak akan berdiri tegak tanpa peran serta otot, ligamen dan cartilago yang mengkombinasikan dan memegang sambungan tulang secara bersama-sama. Otot juga amat penting untuk menjaga posisi tubuh agar tetap tegak sikap sempurna (Nurmianto, 2003).

E. Susunan Kerangka

            Kerangka manusia tersusun atas tulang-tulang yang berjumlah 206 buah. Tulang-tulang itu dapat dibedakan menjadi tiga kelompok, yaitu. tulang tengkorak (kepala), tulang badan, dan tulang anggota gerak (kaki dan tangan).

            Kerangka tubuh manusia terbagi atas tiga bagian yaitu kerangka axial (tulang kerangka kepala) dan appendikuler atau tulang anggota gerak. Beberapa fungsi sistem rangka adalah sokongan tulang rangka membentuk kerangka tegar bagi pelekatan ligament lembut dan organ-organ tubuh. Contohnya adalah. otot rangka dilekatkan pada tulang-tulang rangka. Perlindungan tengkorak, kolum vertebra, sangkar rusuk dan kaviti pelvik melingkari dan melindungi organ-organ penting. Misalnya tengkorak melindungi otak, pergelangan tulang-tulang bertindak sebagai tuas apabila otot-otot yang melekat padanya menguncup lalu menghasilkan gerakan berpaksi pada sendi.

            Tulang belakang (kolumna vertebralis) adalah sebuah struktur lentur yang dibentuk oleh sejumlah tulang yang disebut vertebra atau ruas tulang belakang. Seluruhnya terdapat 33 buah ruas tulang belakang. Vertebra dikelompokkan dan dinamai sesuai dengan daerah yang ditempatinya, yaitu .

• 7 vertebra servikal . ruas tulang bagian leher membentuk tengkuk
• 12 vertebra torakalis . ruas tulang punggung membentuk bagian belakang
• 5 vertebra lumbalis . ruas tulang pinggang membentuk daerah pinggang
• 5 vertebra sarkalis . ruas tulang kelangkang membentuk sakrum (tulang kelangkang)
• 4 vertebra kosigeus . ruas tulang tungging membentuk tulang koksigeus
  (tulang tungging).

            kerangka dibentuk oleh susunan tulang-tulang yang melindungi rongga dada yang terdiri dari.

1. Tulang dada (sternum) banyaknya 1 buah, terdiri atas 3 bagian . Manubrium sterni, bagian tulang dada sebelah atas yang membentuk persendian dengan tulang selangka (klavikula) dan tulang iga Korpus sterni, bagian terbesar dari tulang dada dan membentuk persendian dengan tulang-tulang iga Prosesus xipoid, bagian ujung dari tulang dada dan pada bayi masih berbentuk tulang rawan
2. Tulang iga (kosta) banyaknya 12 pasang, bagian depan berhubungan dengan tulang dada dengan perantaraan tulang rawan, bagian belakang berhubungan dengan ruas-ruas vertebra torakalis yang memungkinkan tulang iga dapat bergerak kembang kempis menurut irama pernapasan.
3. Vertebra torakalis banyaknya 12 buah ruas.

F. Kerangka Appendikuler

            Rangka appendikuler terdiri atas pinggul, bahu, telapak tangan, tulang-tulang lengan, tungkai, dan telapak kaki. Secara umum rangka apendikuler menyusun alat gerak, yaitu tangan dan kaki yang dibedakan atas rangka bagian atas dan rangka bagian bawah. Tulang rangka apendikuler bagian atas terdiri atas beberapa tulang sebagai berikut.

1. Tulang selangka atau leher membentuk bagian depan bahu.
2. Tulang belikat terdapat dibagian atas sendi bahu dan merupakan bagian pembentuk bahu.
3. Tulang pangkal lengan, pengumpil dan hasta menyusun anggota gerak yaitu tangan.

Tulang tangan tersusun atas tulang-tulang pergelangan tangan, telapak tangan, dan jari tangan. Tangan disusun oleh karpal skafoid, lunate, triquetrum, pisiform, trapesium, trapesoid, kapitatum, hamate. Telapak tangan (metakarpal) terdiri dari bagian dasar, batang, dan kepala. Jari tangan terdiri dari tiga ruas, kecuali ibu jari yang mempunyai dua ruas.

G. Fungsi Kerangka

Kerangka tubuh manusia mempunyai banyak fungsi. Fungsi-fungsi tersubut antara lain adalah sebagai berikut.

1. Sokongan

Tulang rangka membentuk kerangka tegar bagi pelekatan tisu-tisu lembut dan organ-organ tubuh. Contoh . Otot rangka dilekatkan pada tulang-tulang rangka.

2. Perlindungan

Tengkorak, kolum vertebra, sangkar rusuk dan kaviti pelvik melingkari dan melindungi organ-organ penting. Contoh . Tengkorak melindungi otak.

3. Pergerakan

Tulang-tulang bertindak sebagai tuas apabila otot-otot yang melekat padanya menguncup lalu menghasilkan gerakan berpaksi pada sendi. Contoh . Sendi siku ulna dan humerus

4.  Pembentukan sel-sel darah

            Sumsum merah tulang orang dewasa menghasilkan sel-sel darah merah, putih dan platlet. Tulang-tulang yang terlibat adalah sternum, sebagian dari pada pelvis, femur dan humerus

5. Penyimpanan mineral

            Sebagian besar dari matriks tulang terdiri dari pada kalsium dan fosforus. Mineral ini menjadikan tulang-tulang tegar dan rintang terhadap tekanan. Mineral-mineral ini boleh dikeluarkan untuk kegunaan bagian lain tubuh apabila diperlukan. Contohnya. Kekurangan kalsium dalam diet, menyebabkan kalsium dikeluarkan untuk kegunaan bagian tulang yang lain seperti untuk pengecilan otot.

H. Sambungan Kerangka

            Tulang yang besar dan panjang selalu mempunyai bentuk berlubang yang berfungsi untuk memberikan perbandingan yang seimbang terhadap beban yang terjadi pada tulang tersebut. Bentuk tulang juga telah mengalami evolusi dalam perkembangannya untuk tempat melekatnya otot.

            Tubuh manusia tidak akan mempunyai bentuk yang indah tanpa peran serta tulang belulang ini. Sebaliknya, tulang pun juga tidak akan berdiri tegak tanpa peran serta otot, ligamen dan cartilage yang mengkombinasi dan memegang sambungan tulang secara bersamaan

1. Sambungan Cartilagenous (Cartilagenous joint)

            Adalah sambungan yang berfungsi untuk pergerakan yang relatif kecil, seperti misalnya sambungan antara tulang iga (ribs) dan pangkal tulang iga (sternum). Disamping itu terdapat pula sambungan cartilagenous khusus diantara vertebrae (ruas-ruas tulang belakang) yang dikenal sebagai intervertebral discs yang terdiri dari pembungkus intervertebral disc (outer fibrous ring) yang dikelilingi oleh inti intervertebral disc (pulpy core). Disc tersebut berfungsi sebagai peredaran getaran pada saat manusia bergerak baik translasi maupun rotasi.

2. Sambungan Synovial (Synovial joints)

            Adalah sambungan yang terdapat paling banyak pada tangan dan kaki dan berfungsi untuk pergerakan/perputaran bebas, walaupun tangan dan kaki tersebut amat terbatas pergerakannya. Misalnya arah dan rentang gerakannya.

3. Ligamen

            Ligamen adalah tisu berfiber yang menyambungkan dua atau lebih tulang atau rawan yang boleh bergerak. Ligamen memberi sokongan dan kekuatan kepada sendi. Berfungsi untuk membentuk bagian sambungan dan menempel pada tulang. Ligamen juga berfungsi untuk mencegah adanya dislokasi dan sekaligus berfungsi untuk membatasi rentang gerakan. Hal tersebut disebabkan sifat ligamen yang tidak elastis dan dapat meregang (stretch) dibawah gaya regang (tension) tertentu.

d. Sendi

            Sendi adalah tempat pertemuan dua tulang yang bersebelahan. Terdapat tiga jenis sendi pada manusia yaitu sendi tanpa gerak (synarthroses) sendi yang mempunyai gerakan terhad (amphiarthroses) dan sendi yang boleh bergerak bebas (diathroses).

I.    Sistem Sambungan Kerangka

            Panjang tulang, menentukan tinggi badan (stature) seseorang. Sedangkan batas jangkauan dapat menentukan ruang gerak, selain itu dimensi ruang yang terbentuk tersebut amat penting untuk penempatan pengendali (control) dan desain stasiun kerja. Sifat masing-masing sambungan tulang pada pergerakan adalah sangat kompleks. Contoh sambungan tulang yang sederhana ada pada siku dan lutut.

            Siku adalah merupakan sambungan yang membatasi gerakan fleksi disamping itu sambungan siku memberikan kebebasan gerak pada tulang tangan berupa gerak supinasi dan pronasi. Bahu dan pinggul merupakan sambungan bola dan soket yang memberikan kebebasan gerak secara tiga dimensi meskipun dalam rentang gerak yang relatif kecil. Lengan dan tungkai merupakan sambungan yang kompleks, yang mampu untuk mengadakan gerakan tiga dimensi. Misalkan pada gerakan mengangkat tangan dari permukaan meja ke arah mulut (Nurmianto, 2003).

IDENTIFIKASI MASALAH

            Para insinyur telah mendesain berbagai objek yang kita kagumi, baik mesin-mesin pabrik ataupun alat-alat berguna. Semua itu sebenarnya mencontoh konstruksi rangka dari tubuh. Gerakan tubuh dimungkinkan karena adanya kerjasama antara tulang dan otot. efisien dalam bekerja.

            Seperti pada contohnya pada alat pertanian yaitu alat penyemprotan untuk pembasmi hama ataupun buat nutrisi tanaman yang sering kita lihat. Alat tersebut sudah di desain sedemikian rupa untuk si pengguna berikut gambarnya

Gambar petani dan alat semprot yang sedang di gunakan

            Pada gambar tersebut alat yang di gunakan petani sudah cukup ergonomis, tuas pompa yang digunakan sudah di ukur sedemikian rupa sehingga petani tersebut menggunakannya nyaman, akan tetapi pada saat memompa dan tentunya ada otot yang bekerja, jika melakukan kegiatan tersebut dengan jangka waktu yang cukup lama, maka akan terjadi kelelahan pada otot tangan tersebut.

           

PENYELESAIAN MASALAH

            Sehingga para perusahaan membuat inovasi baru untuk mengatasi kelelahan pada saat penyemprotan jangka waktu yang lama, dengan contoh membuat produk baru yaitu mesin penyemprot berikut ini gambarnya :

            Pada gambar alat semprot diatas petani hanya memegang kendali semprotannya saja tidak perlu untuk memompanya kembali, dan hasil daya sembuaran airnya juga jauh sehinnga petani tidak perlu susah untuk turun kearea sawah sehinnga pertumbuhan tanaman tidak terganngu.