Model dan Simulasi oleh Firdaus, S.Kom, M.Kom Yayasan Perguruan Tinggi Komputer Universitas Putra Indonesia “ YPTK” Padang FILKOM Model dan Simulasi oleh Firdaus, S.Kom, M.Kom (dikirim ke WA masing2)

SILABUS PERKULIAHAN Pengenalan Model & Simulasi Sistem dan Lingkungan Sistem Konsep Model Hubungan Sistem, Model, dan Simulasi Simulasi Sistem Antrian Probabilitas Teknik Simulasi Bilangan Random Metode Monte Carlo

Pengenalan Model & Simulasi MODEL DAN SIMULASI Pengenalan Model & Simulasi

Model & Simulasi Simulasi adalah program (software) komputer yang berfungsi untuk menirukan prilaku sistem nyata (realitas) tertentu.Tujuan dari simulasi antara lain adalah untuk pelatihan (training), studi prilaku sistem (behaviour), dan hiburan/permainan (game). Permodelan dan simulasi merupakan salah satu alat yang sering digunakan oleh manajemen dalam mempelajari atau menganalisis prilaku kerja dari prilaku sistem atau proses.

Matematika Diskrit, Probabilitas dan Statistik Jaringan Komputer Persamaan Differensial dan Integral Sistem Informasi Manajemen Permodelan dan Simulasi Fisika Dasar, Ekonomi, Sosial Rekayasa Perangkat Lunak Struktur Data dan Algoritma Sistem Waktu-Nyata (Real Teme) Bahasa Komputer, Pascal, C Grafik dan Animasi Komputer

Tujuan Model & Simulasi Secara umum ada tiga (3) tujuan dari permodelan dan simulasi adalah : Untuk pelatihan (Training) Studi prilaku sistem (Behaviour) Hiburan/Permainan (Game)

Dalam pandangan sistem, permodelan dan simulasi dapat digunakan untuk tujuan berikut: Studi prilaku sistem kompleks, yaitu sistem dimana suatu solusi analitik tidak dapat dilakukan. Membandingkan alternatif rancangan untuk suatu sistem yang tidak ada atau belum ada. Studi pengaruh perubahan terhadap sistem yang ada dengan tanpa merubah sistem. Memperkuat atau menverifikasi suatu solusi analitik. Simulasi tidak digunakan jika asumsi model adalah sederhana sedemikian rupa sehingga metode matematika dapat digunakan untuk mendapatkan jawaban eksak (solusi analitik)

Keuntungan & Kerugian Simulasi Beberapa keuntungan simulasi adalah sebagai berikut: Simulasi mengizinkan keluwesan besar dalam permodelan sistem komplek, sehingga model simulasi yang didapat sangat valid. Mudah membandingkan berbagai alternatif. Kendali kondisi eksperimental. Dapat mempelajari sistem dengan bingkai waktu yang sangat panjang.

Beberapa kerugian simulasi adalah sebagai berikut: Simulasi hanya menghasilkan dugaan. Model simulasi dapat menjadi mahal untuk pengembangan. Simulasi umumnya menghasilkan volume besar keluaran sehingga perlu untuk meringkaskan sesuai analisis statistik. Tingkat rincian yang tidak sesuai pada awalnya. Analisis dan rancangan yang tidak sesuai dari eksperimen simulasi. Pendidikan dan latihan yang tidak sesuai.

Bagian-bagian Utama Suatu Simulator Bagian-bagian utama suatu peralatan simulasi (simulator) secara umum terdiri dari perangkat keras sebagai berikut : Sistem komputer (host computer), sistem gambar (visual system), sistem gerak (motion system), sistem suara (aural cue system), sistem antarmuka (interface system), sistem infrastruktur (instructor operation station).

Beberapa Contoh Simulasi Dalam Praktik Beberapa contoh simulasi komputer, antara lain : simulasi pelayaran, simulasi terbang (flight simulation), simulasi sistem ekonomi makro, simulasi sistem perbankkan, simulasi antrian layanan bank, simulasi game strategi pemasaran, simulasi perang, simulasi mobil, simulasi tenaga listrik, simulasi tata kota, dll. Beberapa aplikasi simulasi dalam praktik, antara lain :

Perancangan dan aplikasi unjuk kerja sistem komputer, menentukan kebutuhan perangkat keras atau protokol untuk jaringan komunikasi. Perancangan dan analisa sistem manufaktur. Operasi jalur produksi. Evaluasi rancangan untuk organisasi layanan. Studi call center, restoran cepat saji, rumah sakit dan kantor pos. Evaluasi sistem senjata militer atau kebutuhan logistik. Perancangan dan operasi sistem transportasi. Analisa sistem ekonomi atau finansial Pelatihan seorang pilot atau pengemudi baru. Permainan untuk hiburan anak-anak atau orang dewasa.

Beberapa peralatan simulasi yang ada di Indonesia: Simulasi pesawat terbang CN235 milik PT. Merpati Nusantara di Surabaya: Untuk melatih keterampilan pilot Merpati, baik pada kondisi normal maupun darurat. Simulasi pesawat terbang N250 milik PT. Dirgantara Indonesia di Bandung : Untuk melatih pilot, menambah kepercayaan dalam terbang perdana pesawat N250. Simulasi pesawat terbang Boeing 747 milik PT. Garuda Indonesia di Jakarta : Untuk melatih keterampilan pilot garuda, baik pada kondisi normal maupun darurat. Simulasi Helikopter Nbell 412 milik TNI AD di Semarang : Untuk melatih keterampilan pilot helikopter TNI AD, baik pada kondisi normal maupun darurat. Simulasi pesawat tempur F16 milik TNI AU di Madiun : Untuk melatih keterampilan Pilot TNI AU, baik pada kondisi normal maupun darurat.

Simulasi tempur (perang) milik Kodiklat TNI AD di Bandung : Untuk melatih keterampilan personil TNI AD dalam mengambil keputusan taktis dalam operasi tempur. Simulasi tenaga listrik milik PT. PLN di Surabaya Banten : Untuk melatih keterampilan karyawan PLN dalam mengendalikan pembangkitan dan beban sistem tenaga listrik. Simulasi permainan Robocop didunia fantasi : Untuk hiburan Simulasi kapal laut, milik sekolah pelayaran di jakarta : Untuk melatih siswa pelayaran dalam praktek mengemudikan kapal laut. Simulasi ATC (Air Traffic Control) milik sekolah penerbang di Curug Tangerang : Untuk melatih siswa sekolah penerbang dalam praktek mengendalikan sistem lalu lintas udara pada suatu bandara tertentu. Dll

Sistem & Lingkungan Sistem Kemampuan analisa sistem kunci keberhasilan dari implementasi model Konsep Sistem Sistem menjadi bagian yang harus dihadapi manusia sejak diciptakan : sistem tata surya, sistem bumi, sistem alam, dsb. s/d saat ini sistem menjadi bagian yang tidak terpisahkan untuk mencapai kemajuan strata berpikir & strata pelaksanaannya Komputer dibuat sesuai tatacara & kaidah kerja otak manusia : ada tempat simpan data, ada proses pengolahan data, dsb Telaah manusia terhadap persoalan  pemikiran ke-sistem-an Pemikiran ini sejak 1940  system thinking Penelitian operasional, management science atau analisa sistem telah menggunakan  pemikiran ke-sistem-an ini Interaksi antar bagian sistem sering dinyatakan dlm terminologi kuantitatif  ekspresi matematika UPI YPTK - Padang

Sistem & Lingkungan Sistem Konsep Sistem (2) Ekspresi matematika sangat membantu analis untuk mendalami persoalan yang kompleks  solusi / kompromi terbaik  jawaban pertanyaan 3 kemampuan kodrat manusia : 1. Kecerdasan  menemukan solusi, derajat berbeda-2 2. Persepsi thdp masalah  bersama dgn kecerdasan mampu menganalisa & memecahkan masalah 3. Falsafah hidup  pengaruh terhadap keputusan yang berbeda dalam persoalan yang sama  Manusia memiliki kelebihan dibanding makhluk lain Kompleksitas masalah  tidak cukup sifat & sikap naluriah, tetapi perlu telaah mendalam  agar tepat UPI YPTK - Padang

Sistem & Lingkungan Sistem Mengapa Perlu Pemikiran Sistem Metode analisis tradisional tidak bertambah penyelesaian solusinya, karena : Meningkatnya kompleksitas masalah  perlu koordinasi dgn baik Kebutuhan akan efisiensi & efektivitas  lama penyelesaian Sering intuitif & tidak terencana  salah sasaran UPI YPTK - Padang

Sistem & Lingkungan Sistem Apa Itu Sistem Sekumpulan objek yang tergabung dalam suatu interaksi atau kesalingtergantungan (interpedensi) yang teratur. Manusia terus berada dlm sistem transportasi, sistem kesehatan, sistem produksi, sistem distribusi, dll Sistem keluarga memiliki elemen : suami, istri, anak, mertua, pembantu, dsb. Elemen perlu saling interaksi untuk mencapai tujuan Contoh sistem : sistem lalulintas, sistem politik, sistem ekonomi, sistem manufaktur, sistem layanan, dsb. Pemodel perlu pengetahuan yang cukup terhadap sistem yang akan ditelaah Analis hanya bisa mempelajari perilaku dari sistem, tetapi tidak memodelkan bagian dari sistem itu Model yang baik, bukan semata mengambil semua bagian sistem Tetapi perlu menelaah, mengkaji, membuat prediktif dari kejadian yang mungkin UPI YPTK - Padang

Sistem & Lingkungan Sistem 4 Ciri Sistem Adanya sekumpulan elemen Adanya interaksi di antara elemen tersebut Mempunyai tujuan yang hendak dicapai Situsi dan kondisi yang kompleks Beberapa definisi sistem yang ada tetap berada dalam lingkup point-point di atas Blanchard (2000) : sekumpulan elemen-2 yang mempunyai fungsi bersama untuk mencapai suatu tujuan Law (2004) : sekelompok komponen yang beroperasi secara bersama-2 untuk mencapai tujuan tertentu atau sekumpulan entitas yang bertindak dan berinteraksi bersama-2 untuk memenuhi suatu tujuan akhir yang logis UPI YPTK - Padang

Elemen dari Sistem a. Entitas & Atribut Entitas : item-item yang akan diproses oleh sistem Proses bisa benda konkrit, maupun abstrak Karakteristik khas : biaya, bentuk, prioritas, kualitas & kondisi Atribut : segala sesuatu yang menjadi properti dari entitas Misal : kasir (entitas), skill kasir (atribut) Bentuk-bentuk Entitas : Bernyawa, tidak bernyawa, tidak dapat diraba (abstrak) UPI YPTK - Padang

b. Aktivitas & Delay Aktivitas : kejadian yang dilakukan sistem baik langsung/tidak dlm memproses entitas Contoh aktivitas : melayani pelanggan, dsb Delay : keadaan dimana durasi proses tidak diketahui Contoh delay : menunggu untuk dilayani di dalam suatu sistem antrian, menunggu diproses pada manufaktur Delay akan terlihat pada saat melihat kesimpulan dari proses yang berlangsung Aktivitas merupakan bagian dari perencanaan model UPI YPTK - Padang

Sumber daya : segala sesuatu yang dapat membantu aktivitas c. Sumber Daya & Kontrol Sumber daya : segala sesuatu yang dapat membantu aktivitas Contoh sumberdaya : fasilitas pendukung, peralatan, personel, dsb Karakteristik : kapasitas, kecepatan, waktu siklus, reliabilitas Kategori : manusia/bernyawa (operator, dokter, perawat, dsb.), tidak bernyawa (peralatan, lantai produksi, dsb.), tidak dapat diraba (informasi, tenaga elektrik, dsb.) Kontrol mengatur bagaimana, kapan dan dimana aktivitas dilaksanakan Pada tingkat tinggi  penjadwalan, perencanaan dan kebijaksanaan Pada tingkat rendah  pengendalian dlm bentuk prosedur tertulis dan logika Pada semua level  pengendalian menyediakan informasi & logika keputusan bagaimana sistem dioperasikan UPI YPTK - Padang

Utilisasi (Pemanfaatan/penggunaan) Nilai Waktu Waktu Tunggu Ukuran Kinerja Sistem Aliran Waktu Utilisasi (Pemanfaatan/penggunaan) Nilai Waktu Waktu Tunggu Rata-rata Aliran Tingkat Antrian Produksi Variansi UPI YPTK - Padang

Variabel-Variabel Sistem Variabel Keputusan : Variabel yang independent / tdk tergantung Perubahan nilai akan memberi efek perilaku dari sistem Variabel Respon : Mengukur performansi dari sistem untuk memberikan respon pada variabel keputusan tertentu Contohnya : jumlah entitas yang diproses untuk waktu tertentu, rata-rata penggunaan sumberdaya Pada simulasi, merupakan variabel yang dependen / tergantung pada nilai dari variabel independen Eksperimen tidak dapat memanipulasi variabel dependen / variabel keputusan UPI YPTK - Padang

Variabel-Variabel Sistem Variabel State Variabel yang menandai status dari sistem pada saat tertentu Merupakan variabel dependen seperti variabel respon dimana tergantung pada variabel independen Sering tidak diketahui pada saat percobaan, sehingga tidak dapat langsung dikontrol seperti pada variabel keputusan Pendekatan sistem berkaitan dengan bagaimana masing-2 unsur berhubungan satu dengan lainnya menjadi 1 kesatuan pendekatan “integratif “ desain sistem UPI YPTK - Padang

Variabel-Variabel Sistem Entitas Sumber Atribut Aktivitas Kontrol Kejadian ATM Nasabah Mesin Jumlah uang yang diambil Pengeluaran uang Status mesin (rusak, sibuk) atau panjang antrian Kedatang-an & keluarnya Nasabah SPBU Pelanggan (kendaraan) Tangki Minyak Jumlah Minyak Pengisian minyak Status tangki (kosong /tidak) Kedatang-an & keluarnya kendaraan SMS Pesan Kesibuk- an Server Panjang & tujuan Pengirim-an Pesan Pesan menunggu Pesan sampai ke tujuan Pangkas Potong Rambut Rambut Panjang Menggun-ting rambut Tukang cukur sibuk Kedatang-an & keluarnya pelanggan UPI YPTK - Padang

Konsep Model Model : proses penggambaran operasi sistem nyata untuk menjelaskan atau menunjukkan relasi-relasi penting yang terlibat Sistem nyata biasanya bersifat kompleks 4 karakteristik model : Punya tingkat generalisasi yang tinggi Punya mekanisme yang transparan Punya potensi untuk dikembangkan Punya kepekaan terhadap perubahan asumsi UPI YPTK - Padang

Konsep Model Jenis-jenis Model Model Stokastik Model Deterministik Model Statis Model Dinamis UPI YPTK - Padang

Konsep Model Jenis-jenis Model Model Stokastik : mencakup distribusi kemungkinan untuk input & memberikan serangkaian nilai dari sekurang-kurangnya 1 variabel output dgn probabilitas yang berkaitan pada tiap nilai Contoh : waktu kedatangan pelanggan, waktu antrian pelanggan Model Deterministik :Model yang dipergunakan untuk memecahkan suatu persoalan dalam situsai yang pasti Contoh : proses kimia, peta, dsb. UPI YPTK - Padang

Konsep Model Model Statis : yang berhubungan dengan keadaan sistem pada suatu saat tidak mempertimbangkan perubahan waktu, biasa hanya melibatkan pembangkitan bil.random untuk simulasi Contoh : penganggaran keuangan univ., penentuan jumlah persediaan gudang, dsb. Model Dinamis : yang berkaitan dgn keadaan sistem pada waktu berkelanjutan, mengandung proses perubahan setiap saat akibat suatu aktivitas Contoh : Simulasi layangan perbankan yang buka dari jam 08.00-15.00 UPI YPTK - Padang

Hubungan Sistem, Model & Simulasi Konsep Simulasi Simulasi Mengapa Simulasi ? Kapan Simulasi Digunakan ? Kapan Simulasi Tidak Digunakan ? Kegunaan & Kesulitan dari Simulasi Hubungan Sistem, Model dan Simulasi UPI YPTK - Padang

Hubungan Sistem, Model & Simulasi Konsep Simulasi : Alat bantu untuk memahami masalah yang akan dipecahkan Dirancang untuk membantu pemecahan masalah yang berhubungan dgn sistem yang dioperasikan secara alamiah Simulasi Diawali dgn pemahaman atas sistem & pembangunan modelnya Model yang baik  pemahaman sistem yang baik Mengapa Simulasi ? Mengurangi biaya, waktu, tenaga, tidak merusak Mampu memberikan kapabilitas & akurasi dari penilaian performance pada sistem yang kompleks Keunggulan sbg alat pengambil keputusan Kebebasan pada perencana sistem yang tak terbatas untuk mencoba berbagai gagasan, demi peningkatan hasil, minimasi resiko-waktu. UPI YPTK - Padang

Hubungan Sistem, Model & Simulasi Kapan Simulasi Digunakan ? Kapan Simulasi Tidak Digunakan ? Kegunaan & Kesulitan dari Simulasi Hubungan Sistem, Model dan Simulasi UPI YPTK - Padang

Kapan Simulasi Digunakan ? Suatu keputusan operasional sdg dibuat Proses yg sdg dianalisa mudah digambarkan & berulang Peristiwa & aktivitas memperlihatkan bbrapa interdependensi & variabilitas Biaya berdampak pd keputusan & lebih besar ongkos daripada melakukan simulasi Beban yang diberikan untuk mengadakan percobaan pada sistem nyata lebih besar dibanding memberi beban kepada dilakukannya simulasi

Kapan Simulasi Tidak Digunakan ? Permasalahan bisa diselesaikan dg penyelesaian analisis Permasalahan bisa diselesaikan dg akal sehat Permasalahan lebih mudah jika dilakukan dg eksperimen langsung Biaya-biaya yang akan digunakan melebihi anggaran yg ada Perilaku sistem ekstrem kompleks atau tdk dapat didefinisikan Ekspektasi terhadap persoalan tdk dapat dinalar Sumber daya & waktu tdk tersedia Jika perilaku sistem sangat kompleks atau tdk bisa digambarkan

Kegunaan/keunggulan dari Simulasi Sebagian besar sistem riil dg elemen2 stokastik tdk dapat dideskripsikan secara akurat dg model matematik yg dievaluasi secara analitik. Dgn demikian simulasi seringkali merupakan satu satunya cara Simulasi memungkinkan estimasi kinerja sistem yang ada dgn beberapa kondisi operasi yang berbeda Rancangan-rancangan sistem alternatif yg dianjurkan dapat dibandingkan via simulasi untuk mendapatkan yang terbaik Pada simulasi bisa dipertahankan kontrol yang lebih baik terhadap kondisi eksperimen Simulasi memungkinkan studi sistem dgn kerangka waktu lama dlm waktu yg lebih singkat, atau mempelajari cara kerja rinci dlm waktu yg diperpanjang

Kesulitan Pelaksanaan dari Simulasi Hasil simulasi seringkali bersifat “individual”, tdk bisa jadi solusi umum Hasil simulasi sangat “hard to interpret result”, mengingat hasil simulasi merupakan rangkaian skenario Membutuhkan waktu yg lama untuk menghasilkan suatu solusi, krn harus mempelajari sistem secara tepat Membutuhkan biaya yg cukup tinggi, walaupun jika dibandingkan dgn percobaan langsung masih lebih rendah biaya & resikonya Setiap langkah percobaan model simulasi stokastik hanya menghasilkan estimasi dari karakteristik sistem yg sebenarnya untuk parameter input tertentu. Untuk kasus tersebut model analitik lebih valid Model simulasi yg sempurna, seringkali mahal & makan waktu lama untuk dikembangkan Output dlm jumlah besar yg dihasilkan dari simulasi biasanya tampak meyakinkan, padahal belum tentu modelnya valid

Hubungan Sistem, Model & Simulasi Keberhasilan simulasi ditentukan oleh : bagaimana menghasilkan model yg baik ?? Ciri model yg baik dicirikan oleh :  keterwakilan & pengetahuan analis dlm mempelajari sistem ?? Contoh : Simulasi kebakaran oleh tim pemadam kebakaran Dibuat kondisi (model) yg mewakili sistem nyata Simulasi yg baik membutuhkan building model yg baik Model yg baik akan dihasilkan melalui pengamatan sistem yg cermat & komprehensif UPI YPTK - Padang

Contoh Simulasi Pada Kasir Supemarket X Supermarket X Pintu Masuk SERVER K A S I R Antrian ..... UPI YPTK - Padang

Waktu kedatangan & waktu pelayanan Pada Kasir Supemarket X Pelanggan ke Waktu kedatangan di kasir Waktu pelayanan kasir 1 3.2 3.8 2 10.9 3.5 3 13.2 4.2 4 14.8 3.1 5 17.7 2.4 6 19.8 4.3 7 21.5 2.7 8 26.3 2.1 9 32.1 2.5 10 36.6 3.4

Nilai antrian pada kasir Pada Kasir Supemarket X Pelanggan ke Waktu kedatangan di kasir Waktu pelayanan kasir Waktu keluar Waktu tunggu Waktu di super-market 1 3.2 3.8 2 10.9 3.5 3 13.2 4.2 4 14.8 3.1 5 17.7 2.4 6 19.8 4.3 7 21.5 2.7 8 26.3 2.1 9 32.1 2.5 10 36.6 3.4

Latihan : Nilai antrian Pada Teller Bank X Pelanggan ke Waktu kedatangan di bank Waktu pelayanan teller Waktu keluar Waktu tunggu Waktu di bank 1 4.6 3.8 2 12.3 3.5 3 14.9 4.2 4 15.5 3.1 5 18.7 2.4 6 22.3 4.3 7 24.9 2.7 8 26.4 2.1 9 29.8 2.5 10 34.4 3.4

Rincian proses simulasi berorientasi pada event Waktu pelanggan datang / keluar Pelanggan ke Tipe Kejadian Pelanggan di antrian Pelanggan di supermarket Status kasir Lama Kasir menganggur 0.0 - Mulai Menganggur Rincian proses simulasi berorientasi pada event

Rincian proses simulasi berorientasi pada event Waktu pelanggan datang / keluar Pelanggan ke Tipe Kejadian Pelanggan di antrian Pelanggan di supermarket Status kasir Kasir menganggur 0.0 - Mulai Menganggur 3.2 1 Datang Sibuk 7.0 Keluar 10.9 2 3.9 13.2 3 14.4 14.8 4 17.7 5 18.6 19.8 6 21.5 7 21.7 24.1 26.3 8 28.4 31.1 32.1 9 datang 33.2 35.7 36.6 10 0.9 40.0 Rincian proses simulasi berorientasi pada event

Tugas individu (1) Cari jurnal tentang simulasi lalu buat ringkasan (resum) dari jurnal yang ditemukan. (jurnal tidak boleh sama). Jurnal yang diperolah dan resum diprint. Tugas dikumpul saat ujian SK. UPI YPTK - Padang

Model & Simulasi REFERENSI : Law, A. and Kelton W., 2000, “Simulation Modelling and Analysis”, 3rd, Mc Graw-Hill Harrel, C., Gjosh, K.B, and Bowden R, 2000, “Simulation using ProModel”, 2nd, Mc Graw-Hill Kreutzer, W., 1986, “System Simulation”, Addison Wesley Arifin, M., 2009, “Simulasi Sistem Industri”, Graha Ilmu UPI YPTK - Padang

TERIMA KASIH ATAS PERHATIAN ANDA