Pertemuan 5 PDS : Studi Pemodelan dan Simulasi Oleh Dian Ainurafik Afnan S

 

Studi Pemodelan dan Simulasi

Langkah - langkah studi simulasi:

1. Formulasi Masalah
2. Penetapan tujuan dan rencana proyek: pendekatan yang digunakan untuk menyelesaikan masalah
3. Konseptualisasi model: membangun model yang masuk akal
4. Pengumpulan data: mengumpulkan data yang diperlukan untuk merun simulasi (seperti laju ketibaan, proses ketibaan, disiplin layanan, laju pelayanan, dsb)
5. Penerjemahan model: konversi model suatu bahasa pemograman
6. Verifikasi: verifikasi model melalui pengecekan apakah program bekerja dengan baik
7. Validasi: check apakah sistem merepresentasi sistem riil secara akurat
8. Desain Eksperimen: berapa banyak runs? Untuk berapa lama? Jenis variasi masukannya seperti apa?
9. Produksi runs dan analisis: running aktual simulasi, mengumpulkan dan menganalisis keluaran
10. Jalankan lagi (More runs)? : mengulangi eksperimen jika perlu
11. Dokumentasi dan pelaporan: dokumen dan laporan hasil
12. Implementasi

Berikut adalah gambar langkah - langkah studi simulasi :

1. Formulasi Masalah

• Mengidentifikasikan masalah yang akan diselesaikan
• Mendeskripsikan operasi sistem dalam term-term obyek dan aktivitas dalam suatu layout
• Mengidentifikasikan sistem dalam term-term variabel input (eksogen) dan output (endogen)
• Mengkategorikan variabel input sebagai decision (controllable) dan parameters (uncontrollable)
• Mendefinisikan pengukuran kinerja sistem (sebagai fungsi dari variabel endogen) dan fungsi obyek (kombinasi beberapa pengukuran)
• Mengembangkan struktur model awal (preliminary)
• Mengembangkan struktur mode lebih rinci yang mengidentifikasi seluruh obyek berikut atribut dan interfacenya

2. Penetapan tujuan dan rencana proyek

Pendekatan yang digunakan untuk menyelesaikan masalah

3. Konseptualisasi model 

Membangun model yang masuk akal.

• Memahami sistem

1. Pendekatan proses (atau pendekatan aliran fisik (physical flow approach)) didasarkan pada tracking flow dari entitas-entitas keseluruhan sistem berikut titik pemrosesan dan aturan keputusan percabangan
2. Pendekatan peristiwa (event) atau pendekatan perubahan keadaan (state change approach) didasarkan pada definisi variabel keadaan internal dan event sistem yang mengubahnya, diikuti oleh deskripsi operasi sistem ketika suatu event terjadi

• Konstruksi model
• Definisi obyek, atribut, metode

1. Flowchart metode yang relevan
2. Pemilihan bahas implementasi 
3. Penggunaan random variates dan statistik kinerja
4. Coding dan debugging

4. Pengumpulan data

Mengumpulkan data yang diperlukan untuk merun simulasi (seperti laju ketibaan, proses ketibaan, disiplin layanan, laju pelayanan, dsb).

• Observasi langsung dan perekaman manual variabel yang diseleksi (selected)
• Time-stamping untuk mentrack aliran suatu entitas keseluruhan sistem
• Menyeleksi suatu 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

5. Penerjemahan model

Konversi model suatu bahasa pemograman

6. Verifikasi

Verifikasi model melalui pengecekan apakah program bekerja dengan baik

7. Validasi

Check apakah sistem merepresentasi sistem riil secara akurat

8. Desain Eksperimen

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

-Evaluasi statistik output untuk menetapkan beberapa level presisi yang diterima dari pengukuran kinerja

-Analisis termisi digunakan jika interval waktu riil tertentu akan disimulasikan 

-Steady state analysis digunakan jika obyek of interest merupakan rata-rata log-term

9. Produksi runs dan analisis

Running aktual simulasi, mengumpulkan dan menganalisis keluaran

10. Jalankan lagi (More runs)? 

Mengulangi eksperimen jika perlu

11. Dokumentasi dan pelaporan

Dokumen dan laporan hasil

12. Implementasi

Terapkan pada sekala dunia nyata.

Kelebihan Simulasi

1. 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
2. Simulasi memungkinkan estimasi kerja sistem yang ada dengan beberapa kondisi operasi yang berbeda
3. Rancangan-rancangan sistem alternatif yang diajunjurkan dapat dibangdingkan via simulasi untuk mendapatkan yang terbaik
4. Pada simulasi bisa dipertahankam kontrol yang lebih baik terhadap kondisi eksperimen Simulasi memungkinkan studi sistem dengan kerangka waktu lama dalam waktu yang lebih singkat, atau mempelajari cara kerja rinci dalam waktu yang diperpanjang

Kelemahan Simulasi

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

Jebakan/simulasi

1. Gagal mengidentifikasi tujuan secara jelas
2. Desain dan analisis eksperimen simulasi tidak memadai
3. Pendidikan dan pelatihan yang tidak memadai

Fitur-fitur software simulasi yang dibutuhkan

1. Memabangkitkan bilangan random dari distribusi probabilitas U(0,1)
2. Membangkitkan nilai-nilai random dari distribusi probabilitas tertentu, mis : eksponensial
3. Memajukan waktu simulasi
4. Menentukan event berikutnya dari daftar event dan memberikan kontrol ke blok kode yang benar
5. Menambah atau menghappus record pada list
6. Mengumpulkan dan menganalisa data
7. Melaporkan hasil
8. Mendeteksi kondisi error

10 Pertanyaan dari materi 4 :

1. Apa yang dimaksud dengan pemodelan?

Pemodelan adalah suatu representasi sederhana dari sebuah sistem (proses atau teori), bukan sistem itu sendiri.

    2.  Apa arti dari Simulasi ?

Simulasi diartikan sebagai teknik menirukan atau memperagakan kegiatan berbagai macam  proses atau fasilitas yang ada di dunia nyata.  Fasilitas atau proses tersebut disebut dengan sistem, yang mana didalam keilmuan digunakan untuk membuat asumsi-asumsi bagaimana sistem tersebut bekerja. asumsi-asumsi tersebut biasanya berbentuk hubungan matematik atau logika yang akan membentuk model yang digunakan untuk mendapatkan pemahaman bagaimana perilaku hubungan dari sistem tersebut. hubungan tersebut bisa menggunakan metode matematik (seperti aljabar, kalkulus atau teori probabilitas) untuk mendapatkan informasi yang jelas setiap permasalahan tertentu, sistem ini disebut dengan solusi analitik.

     3. Sebutkan komponen dari sistem ?

• Entitas merupakan obyek dalam sistem. Contoh: customer pada suatu bank
• Atribuut merupakan suatu sifat dari suatu entitas. Contoh: Pengecekan neraca rekening customer.
• Aktivitas merepresentasikan suatu periode waktu dengan lama bertentu. Periode waktu sangat penting karena biasanya simulasi menyertakan besaran waktu. Contoh: deposito uang ke rekening pada waktu dan tanggal tertentu.
• Keadaan sistem didefinisikan sebagai kumpulan variabel-variabel yang diperlukan untuk menggambarkan sistem kapanpun, relatif terhadap obyektif dari studi. Contoh: Jumlah teller yang sibuk, jumlah customer yang menunggu dibaris antrian.
• Peristiwa didefinisikan sebagai kejadian sesaat yang dapat mengubah keadaan sistem. Contoh: kedatangan customer, penjumlahan jumlah teller, keberangkatan customer

    4. Ada 2 kategori sistem, sebutkan apa saja !

• Sistem Diskrit : Variabel-variabel keadaan hanya berubah pada set titik waktu yang diskrit. Contoh: Jumlah customer yang meunggudiantrian
• Sistem Kontinyu : Variabel-variabel berubah secara kontinyu menurut waktu. Contoh: arus listrik

    5. Dalam kondisi apa pemodelan dibutuhkan ? 

• Mempelajari Interaksi internal (sub)-sistem yang kompleks.
• Meningkatkan kinerja sistem melalui pembangunan/pembetukan model.
• Eksperimen desain dan aturan baru sebelum diimplementasikan.
• Kondisi yang tidak memerlukan Simulasi : 
• Jika masalah dapat diselesaikan dengan metode sederhana.
• Jika masalah dapat diselesaikan secara analitik.
• Jika biaya simulasi dianggap terlalu mahal.

    6. Sebutkan 3 klasifikasi model simulasi

• Model Simulasi Statik vs. Dinamik
• Model Simulasi Deterministik vs. Stokastik
• Model Simulasi Kontinyu vs. Diskrit

    7. Pengertian sistem secara sederhana

Secara sederhana Sistem dapat diartikan sebagai sekumpulan obyek yang dihubungkan satu sama lain melalui beberapa interaksi reguler atau secara bebas untuk mencapai suatu tujuan.

    8. Definisi sistem menurut Schmidt dan Taylor (1970)

Sistem didefinsikan sebagai suatu kumpulan satu kesatuan, seperti manusia dan mesin yang aktif dan berinteraksi bersama-sama untuk mendapatkan penyelesaian akhir pokok pikiran. (definisi ini diajukan oleh Schmidt dan Taylor (1970)). 

    9.  Sebutkan beberapa kondisi yang tidak memerlukan simulasi 

• Jika masalah dapat diselesaikan deng metode sederhana.
• Jika masalah dapat diselesaikan secara analitik,
• Jika eksperimen langsung lebih mudah dilakukan.
• Jika biaya simulasi dianggap terlalu mahal.
• Jika sumber daya atau waktu idak tersedia.
• Jika tidak ada data yang tersedia.
• Jika verifikasi dan validasi tidak dapat dilakukan.
• Jika daya melebihi kapasitas (overestimed).
• Jika sistem terlalu kompleks atau tidak dapat didefinisikan.

    10.  Jelaskan yang dimaksud sistem diskrit dan sistem kontinyu !

• Sistim Diskrit : variabel-variabel keadaan hanya berubah pada set titik waktu yang diskrit.
• Sistem Kontinyu : variabel-variabel berubah secara kontinyu menurut waktu.

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