Materi Pertemuan 5 Studi Pemodelan dan Simulasi oleh Rasiyah Shafa Azizah

 Studi Pemodelan dan Simulasi

Simulasi Sistem Peristiwa Diskrit

    Pemodelan sistim di mana variabel keadaan berubah pada set waktu yang diskrit .

    Metode: numerik (bukan analitik)

• Analitik: alasan deduktif secara matematis; akurat
• Numerik: prosedur komput asional; aproksi masi

    Model simulasi di-run (bukan di selesaikan (solved)).

• Observasi sistem riil, entitas, interaksi
• Asumsi model
• Pengumpulan data
• Analisis dan estimasi kinerja sistem

Langkah-langkah Studi Simulasi

Langkah-langkah Studi Simulasi

    Adapun langkah-langkah dalam melakukan studi simulasi yaitu:

Formulasi Masalah

• mengidentifikasikan maslah yang akan diselesaikan 
• mendeskripsikan operasi sistim dalam term-term obyek dan aktivitas dalam suatau layout
• mengidentifikasi sistem dalam term-term variabel input (eksogen), dan output (endogen)
• mengkatagorikan variabel input sebagi decision (controllable) dan parameters (uncontrollable)
• mendefinisikan pengukuran kinerja sistim (sebagai fungsi dari variabel endogen) dan fungsi obyek (kombinasi beberapa pengukuran) 
• mengembangkan struktur model awal (preliminary)
• mengembangkan struktur mode lebih rinci yang menidentifikasi seluruh obyek berikut atribut dan interface-nya

Penetapan Tujuan dan Rencana Proyek : Pendekatan yang digunakan untuk menyelesaikan masalah. 

Konseptualisasi Model : membangun model yang masuk akal. 

• Memahami Sistem 
• Pendekata proses (atau pendekatan alarian fisik (physical flow approach)) didasarkan pada tracking flow dari entitas-entitas keseluruhan sistem berikut titik pemorsesan dan aturan keputusan percabangan 
• Pendekatan peristiwa (event) (atau pendekatan perubahan keadaan (state change approach)) didasarkan pada definisi variabel keadaan internal dan events sistim yang mengubahnya, diikuti oleh deskripsi operasi sistim ketika suatu event terjadi
• Konstruksi Model
• Definisi obyek, atribut, metode 
• Flowchart metode yang relevan 
• Pemilihan bahas implemntasi
• Penggunaan random variates dan statistik kinerja 
• Coding dan debugging

Pengumpulan Data : mengumpulkan data yang diperlukan untuk merun simulasi (seperti laju ketibaan, proses ketibaan, displin layanan, laju pelayanan dsb).

• observasi langsung dan perekaman manual variabel yang diseleksi(selected)
• time-stamping untuk men-track aliran suatu entitas keseluruh sistem 
• menyeleksi ukuran sample yang valid secara statistik
• menyeleksi sutau format data yang dapat diproses oleh komputer 
• analisis statistik untuk menetapkan distribusi dan parameter data acak 
• memutuskan data mana yang dipandang sebagai acak dan yang mana diasumsikan deterministik

Penerjemahan Model : konversi model ke dalam suatu bahasa pemrograman,

Verifikasi : Verifikasi model melalui pengecekan apakah program bekerja dengan baik.

Validasi : Check apakah sistim merepresentasi sistim riil secara akurat.

Desain Eksperimen : Berapa banyak runs? Untuk berapa lama? Jenis variasi masukannya seperti apa ? 

• evaluasi statistik output untuk mementapkan beberapa level presisi yang diterima dari pengukuruan kinerja 
• analisi terminasi digunakan jika interval waktu riil tertentu akan disimulasikan 
• steady state analysis digunakan jika obyek of interest merupakan rata-rata long-term 

Produksi Runs dan Analisis : running aktual simulasi, mengumpulkan dan menganalisis keluaran.

Jalankan lagi (More Runs) ? : mengulangi eksperimen jika perlu.

Dokumentasi dan Pelaporan : Dokumen dan laporan hasil.

Implementasi : Terapkan pada sekala dunia nyata.

Verifikasi dan Validasi

    Langkah terpenting dalam studi simulasi: validasi

    Validasi bukan merupakan tugas tersendiri yang mengikuti pengembangan model , namun merupakan satu kesatuan yang terintegrasi dalam pengembangan model.

    

    Verifikasi : Apakah kita membangun model yang benar?

• Apakah model di prorgram secara benar (input parameters dan logical structure)?

    Validasi : 

• Apakah model merupakan representasi akurat dari sistim riil?
• Proses interatif dari pembandingan model terhadap sifat sistem aktual dan memperbaiki model.

Kelebihan, Kekurangan, 'Pitfalls' dari Simulasi

Kelebihan

• Sebagian besar sistem riil dengan elemen-elemen stokastik tidak dapat dideskripsikan secara akurat dengan model matematik yang dievaluasi secara analitik. dengan demikian simulasi seringkali merupakan satu-satunya cara.
• Simulasi memungkinkan estimasi kinerja sistem yang ada dengan beberapa kondisi operasi yang berbeda.
• Rancangan-rancangan sistem alternatif yang dianjurkan dapat dibandingkan via simulasi untuk mendapatkan yang terbaik.
• Pada simulasi bisa dipertahankan kontrol yang lebih baik terhadap kondisi eksperimen.
• Simulasi memungkinkan studi dengan kerangka waktu lama dalam waktu yang lebih singkat atau mempelajari cara kerja rinci dalam waktu yang diperpanjang.

Kekurangan

• Setiap langkah percobaan model simulasi stokastik hanya menghasilkan estimasi dari karakteristik sistem yang sebenarnya untuk parameter input tertentu. Model analitik lebih valid.
• Model simulasi seringkali mahal dan makan waktu lama untuk dikembangkan.
• Output dalam jumlah besar yang dihasilkan dari simulasi biasanya tampak meyakinkan padahal belum tentu modelnya valid.

Pitfalls

• Gagal mengidentifikasi tujuan secara jelas
• Desain dan analisis eksperimen simulasi tidak memadai
• Pendidikan dan pelatihan yang tidak memadai

Fitur-fitur Software Simulasi yang Dibutuhkan

• Membangkitkan bilangan random dari distribusi probabilitas U(0,1).
• Membangkitkan nilai-nilai random dari distribusi probabilitas tertentu, mis. eksponensial.
• Memajukan waktu simulasi.
• Menentukan event berikutnya dari daftar event dan memberikan kontrol ke blok kode yang benar.
• Menambah atau menghapus record pada list.
• Mengumpulkan dan menganalisa data.
• Melaporkan hasil. 
• Mendeteksi kondisi error.

Pertanyaan dan Jawaban

1. Jelaskan pengertian dari simulasi!

Jawab : Simulasi merupakan tiruan dari sebuah sistem dinamis dengan menggunakan model komputer yang digunakan untuk melakukan evaluasi dan meningkatkan kinerja sistem. Simulasi dapat dilakukan secara manual ataupun dengan komputer. Simulasi merupakan prosedur kuantitatif yang menggambarkan sebuah sistem dengan mengembangkan sebuah model dari sistem tersebut dan melakukan sederetan uji coba untuk memperkirakan perilaku sistem pada kurun waktu tertentu.

2. Jelaskan pengertian dari pemodelan!

Jawab : Model adalah representasi dari suatu objek, benda, atau ide-ide dalam bentuk yang  disederhanakan. Model  berisi  informasi-informasi  tentang  suatu  sistem  yang dibuat dengan tujuan untuk mempelajari sistem yang sebenarnya. Model-model tidak harus memiliki seluruh atribut tetapi mereka disederhanakan, dikontrol, digeneralisasi, atau diidealkan. Sebuah model memiliki sifat yang relevant dengan ditetapkan menggunakan cara yang praktis.

3. Jelaskan asumsi-asumsi dalam merancang sistem model!
Jawab: Asumsi-asumsi merupakan hubungan matematik atau logika yang membentuk model sebagai pemahaman hubungan pada sistem. Memang memungkinkan unutk merancang bangun dengan baik berbagai model sistem tanpa matematik atau mengetahui matematika tanpa analisis sistem. Namun, perumusan matematik yang terpilih dapat mempermudah pengkajian sistem yang umumnya merupakan kompleksitas. 

4. Sebutkan permasalahan utama yang menjadi alasan simulasi dijadikan sebuah alat agar bermanfaat!

Jawab : 

• Perancangan dan analisis sistem manufaktur.
• Evaluasi sistem persenjataan militer atau persyaratan militer lainnya.
• Penentuan persyaratan hardware atau protokol untuk jaringan komunikasi.
• Penentuan persyaratan hardware dan software untuk sistem komputer.
• Perancangan dan operasional sistem transportasi seperti bandara udara, jalan tol, pelabuhan laut, dan jalan bawah tanah.
• Evaluasi rancangan pada organisasi jasa seperti call center, restoran cepat saji, rumah sakit dan kantor pos.
• Reenginering pada pemilikan pabrik.
• Penentuan kebijakan pemesanan barang pada sistem inventori.
• Analisis keungan atau sistem ekonomi.

5. Sebutkan tujuan dan simulasi berdasarkan sudut pandang sistem!

Jawab : 

• Studi perilaku sistem kompleks yaitu dimana suatu solusi analitik tidak dapat dilakukan.
• Membandingkan alternatif rancangan untuk suatu sistem yang tidak atau belum ada.
• Studi pengaruh perubahan terhadap sistem yang ada dengan tanpa merubah sistem.
• Memperkuat atau memverifikasi suatu solusi analitik.

6. Sebutkan saat dimana simulasi baik digunakan maupun tidak baik digunakan!

Jawab :

Simulasi cocok digunakan pada :

• Mempelajari interaksi internal (sub)-sistem yang kompleks.
• Mengamati sifat model dan hasil keluaran akibat perubahan lingkuangan luar atau variabel internal.
• Meningkatan kinerja sistem melalui pembangunan/pembentukan model.
• Eksperimen desain dan aturan baru sebelum diimplementasikan.
• Memahami dan memverikasi solusi analitik.
• Mengidentifkasi dan menetapkan persyaratan-persyaratan.
• Alat bantu pelatihan dan pembelajaran dengan biaya lebih rendah.
• Visualisasi operasi melalui anuimasi.
• Masalahnya  sulit,  memakan waktu,  atau  tidak mungkin diselesaikan melalui metode analitik atau numerik konvensional.

    Simulasi tidak cocok digunakan pada :

• Jika masalah dapat diselesaikan dengan metode sederhana.
• Jika masalah dapat diselesaikan  secara analitik.
• Jika eksperimen langsung lebih mudah dilakukan.
• Jika biaya terlalu mahal.
• Jika sumber daya atau waktu tidak tersedia. 
• Jika tidak ada data yang tersedia.
• Jika verifikasi dan validasi tidak dapat dilakukan.
• Jika daya melebihi kapasitas.
• Jika sistem terlalu komoleks atau tidak dapat didefenisikan.

7. Sebutkan dan jelaskan macam-macam tipe dari sebuah model!

Jawab :

• Model  Ikonik:  model yang  mengandung  karakteristik  dan  properti  nyata   dari  suatu sistem yang dimodelkan. Contoh:  bentuk pilot plant dari suatu pabrik.
• Model Analog: model sebagai analogi dari keadaan nyata. Contoh model histogram dimana panjang batang adalah representasi dari frekuensi.
• Model  simbolik/matematis:  menggunakan  simbol  sebagai  properti  dari  sistem  yang dimodelkan. Contoh persamaan s = v . t.
• Model Sistematis. Terbagi dua yaitu:
  - Model matematis deskriptis: model yang mendeskripsikan perilaku dari sistem.
  - Model matematis normatif: Model untuk pengambilan keputusan. Contoh model tata letak sebuah pabrik tekstil.

8. Sebutkan dan jelaskan 3 langkah utama proses iteratif dalam pembangunan sebuah model!

Jawab :

1. Observasi sistem riil dan interaksi komponen dan pengumpulan data.
   - Domain pengetahuan tertentu.
   - Stakeholderrs: operator, teknisi, engineers.
2. Konstruksi model konseptual.
   - Asumsi dan hipotesa komponen dan nilai-nilai parameter.
   - Struktur sistim.
3. Penerjemahan model operasional ke bentuk yang dikenal oleh komputer.

9. Jelaskan pengertian dari sistem!

Jawab : Sistem adalah kumpulan obyek yang saling berinteraksi dan bekerja sama untuk mencapai tujuan logis dalam suatu lingkungan yang kompleks. Obyek yang menjadi komponen dari sistem dapat berupa obyek terkecil dan bisa juga berupa sub-sistem atau sistem yang lebih kecil lagi. Dalam definisi ini disertakan elemen lingkungan karena lingkungan sistem memberikan peran yang sangat penting terhadap perilaku sistem itu. Bagaimana komponen-komponen sistem itu berinteraksi, hal itu adalah dalam rangka mengantisipasi lingkungan.

10. Sebutkan dan jelaskan klasifikasi dari model simulasi!

Jawab : 

• Model Simulasi Statis dengan Model Simulasi Dinamis.

    Model simulasi statis digunakan untuk mempresentasikan sistem pada saat tertentu atau sistem yang tidak terpengaruh oleh perubahan waktu. Sedangkan model simulasi dinamis digunakan jika sistem yang dikaji dipengaruhi oleh perubahan waktu.

• Model Simulasi Deterministik dengan Model Simulasi Stokastik.

    Jika model simulasi yang akan dibentuk tidak mengandung variabel yang bersifat random, maka model simulasi tersebut dikatakan sebagi simulasi deterministik. Pada umumnya sistem yang dimodelkan dalam simulasi mengandung beberapa input yang bersifat random, maka pada sistem seperti ini model simulasi yang dibangun disebut model simulasi stokastik.

• Model simulasi Kontinu dengan Model Simulasi Diskret.

    Untuk mengelompokkan suatu model simulasi apakah diskret atau kontinyu, sangat ditentukan oleh sistem yang dikaji. Suatu sistem dikatakan diskret jika variabel sistem yang mencerminkan status sistem berubah pada titik waktu tertentu, sedangkan sistem dikatakan kontinyu jika perubahan variabel sistem berlangsung secara berkelanjutan seiring dengan perubahan waktu.

Nama : Rasiyah Shafa Azizah

NIM : 1903015159

Artikel ini dibuat sebagai tugas kuliah  sebagaimana yang tertuang dalam Online Learning UHAMKA.