Pemodelan dan Simulasi -

Pendahuluan

IE3353 – Pemodelan dan Simulasi

OUTLINE

• Definisi

• Konsep dasar pendekatan sistem

• Pemodelan dan simulasi

• Langkah-langkah dasar dalam pemodelan sistem dan simulasi

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Memahami ruang lingkup mata kuliah, pengertian, dan batasan pemodelan dan simulasi.

• Memahami dasar dan konsep dasar pendekatan sistem.

• Memahami tujuan pemodelan dan simulasi sebagai alat untuk analisis, pengujian, dan pencarian solusi masalah-masalah kajian teknik industri.

• Memahami langkah-langkah dasar pemodelan dan simulasi.

Sistem, Model dan Simulasi

Sistem

EksperimenDengan

Sistem Aktual

EksperimenDengan Model

Model Fisik

ModelMatematik

Solusi Analitikal

Simulasi

Definisi Sistem

Sistem didefinisikan sebagai kumpulan elemen yang secara bersama-sama menjalankan fungsinya untuk mencapai sebuah tujuan tertentu (Blanchard, 1991).

Karakteristik dari sebuah sistem:

• Kelompok/Kumpulan

• Elemen

• Interaksi

• Interdependen

• Dinamis

• Lingkungan

• Tujuan

Definisi Model

• Model adalah representasi dari sebuah situasi permasalahan (problem situation).

• Model dapat digunakan untuk menggambarkan (describe), menjelaskan (explain) atau untuk memperkirakan dan memproyeksikan (predict) karakteristik dan perilaku dari suatu sistem alami atau buatan (man made).

• Model diperlukan karena:

• Eksperimen secara langsung mahal, sulit dan bahkan tidak mungkin.

• Memungkinkan proses analisis dan manipulasi.

Representasi

Simplifikasi

Abstraksi

• Pemodelan sistem adalah sebuah studi mengenai bagaimana menciptakan atau mengembangkan model dari sebuah situasi permasalahan

Definisi Pemodelan Sistem

Situasi Permasalahan

Model

Implementasi

Ukuran performansi

Alternatif Desain:• Representativeness• Usefulness• Useability• Pertimbangan Biaya• Kerangka Waktu

Karakteristik Model Yang Baik

1. Tingkat generalisasi yang tinggi Contoh : St = Vo t

2. Transparansi, mekanisme yang jelas Bisa diterangkan kembali

3. Potensial untuk dikembangkan Membuka kemungkinan pengembangan menjadi model yang lebih kompleks

4. Peka terhadap perubahan asumsi

Tujuan dan Manfaat ModelTujuan model:

• Pola/kerangka pikir

• Komunikasi

• Alat prediksi

• Kontrol

• Latihan dan pendidikan.

Manfaat model:

• Meminimumkan kejadian yang tidak diinginkan

• Mampu melihat kompleksitas

• Meminimumkan dampak negatif

• Mampu mengikuti perubahan

• Meminimumkan penalaran intuitif.

Klasifikasi Model

Model dapat diklasifikasikan berdasarkan:1. Fungsi (deskriptif, prediktif, normatif)2. Struktur (ikonik, analog, simbolik)3. Referensi waktu (statis, dinamis)4. Derajat ketidakpastian (deterministik, probabilistik,

uncertainty)5. Derajat generalisasi (spesifik, umum)6. Lingkungan (tertutup, terbuka)7. Derajat kuantifikasi (kualitatif, kuantitatif)8. Dimensi (tunggal, majemuk)

Mengapa Pendekatan Sistem Diperlukan?

• Meningkatnya kompleksitas masalah organisasi, rumit, dan terstruktur• Berkembangnya ilmu-ilmu yang bisa diterapkan dalam manajemen• Kebutuhan akan metode baru untuk problem solving• Perlunya pemahaman sistem untuk pengendalian dan antisipasi perubahan• Dalam masyarakat industri, sistem sudah mendominasi kehidupan.

Definisi Pendekatan Sistem

• Pendekatan terpadu yang memandang suatu persoalan sebagai sistem sebab sifat masalah yang kompleks dan antar disiplin

• Pengelolaan fungsi-fungsi dan elemen-elemen sistem sebagai kesatuan yang terpadu

• Identifikasi sifat-sifat sistem dan usulan perubahan-perubahan untuk perbaikan sistem

• Membantu sistem mencapai efek sinergistik

Proses Pendekatan Sistem

Merumuskan masalah dalam

definisi yang jelas

Tujuan study

Menempatkan masalah dalam

dunia nyata

Kenali elemen-elemen yang saling berinteraksi dalam

mencapai tujuan

Deskripsi sistem

Kenali kendala- kendala yang membatasi perilaku sistem serta

respon tiap elemen

start

selesai

Batasan Sistem

INPUT PROSES OUTPUT = TUJUAN

TUJUAN BATASAN

KRITERIA

Hasil Akhir dari Pendekatan Sistem

• Elemen sistem dan hubungan antar elemen• Atribut dari elemen• Hierarki sistem dan feedback (jika ada)• Aktivitas, kondisi dan kejadian• Batasan sistem.

Prinsip Pendekatan Sistem

• Holistik (menyeluruh)

• Teleologik (dilihat pada konteks/tujuan tertentu)

• Dinamis

Metode Pendekatan Sistem

• Pendekatan Kotak Hitam

• Pendekatan Teori Status

• Pendekatan Integrasi Komponen

• Pendekatan Proses Keputusan

The Art of Modelling

Situasi Permasalah

an

Formulasi Permasalahan

KreatifAnalitikan

SOLUSI (MODEL)

Proses Kreativitas

INKUBASI

INFORMASI ILUMINASI

REALISASI

Kreativitas

Beberapa hambatan kreativitas:

• Hambatan Persepsi (perceptual block)

• Hambatan Emosional (emotional block)

• Hambatan Kultural (cultural block)

Karakteristik berfikir kreatif:

• Imajinatif

• Divergen

• Lateral

• Provokatif

• Generatif (cross fertilization)

Metode Kreatif

Metode kreatif:

• Analisis Morfologi (Zwicky, 1969)

• Brainstorming (Osborn, 1963)

• Synectics (Gordon, 1961)

• Nominal group technique

Analisis Morfologi

• Analisis morfologi melibatkan proses pendekomposisian masalah ke dalam elemen-elemen, mengidentifikasi sejumlah alternatif untuk setiap elemen, dan mensintesis solusi alternatif dengan cara mengkombinasikan atribut-atribut tersebut dengan berbagai cara.

• Untuk menyederhanakan proses, atribut-atribut tersebut dapat dituliskan dalam bentuk matriks.

Brainstorming

• Brainstorming adalah sebuah proses kelompok, dimana anggota-anggotanya biasanya memiliki keragaman latar belakang dan merespon sebuah pertanyaan atau permasalahan.

• Penekanan brainstorming adalah pada proses pembangkitan sejumlah ide dengan mengabaikan proses kritik dan evaluasi.

• Peraturan:- Tidak boleh ada kritik di awal pembangkitan ide- Memfasilitasi cross-fertilization- Bebas, tidak ada paksaan (free wheeling)

Synectics

• Synectics adalah proses identifikasi solusi yang mungkin dari sebuah permasalahan

• Pada synectics dimungkinkan proses infusi, yaitu menanamkan cara berfikir yang baru pada sebuah teknologi yang diadaptasi atau ditransfer dari teknologi lain.

• Synectics menggunakan empat metode analogi, yaitu:

- Analogi personal

- Analogi langsung

- Analogi simbolis

- Analogi fantasi

Nominal Group Technique• Nominal group technique adalah sebuah proses

kelompok dimana anggota kelompok bekerja secara independen tetapi tetap dalam satu kelompok.

• Prosedur teknik ini:

- Sebuah pertanyaan dipaparkan pada kelompok.

- Setiap anggota menuliskan tanggapan sebanyak-banyaknya.

- Pemimpin kelompok meminta setiap anggota untuk menyatakan ide dari daftar yang telah mereka buat dan menuliskannya dalam sebuah flip chart.

- Tidak ada diskusi hingga setiap ide awal dituliskan.

- Setiap item di flipchart didiskusikan.

- Setiap partisipan mengungkapkan preferensinya pada setiap item yang dianggap penting.

Prinsip Dasar Pemodelan

• Prinsip elaborasi

Start simple!• Prinsip analogi (prinsip synectics)

Use similarity!• Prinsip iteratif

Refine it again and again!

Prinsip Elaborasi

• Gunakan asumsi ketat dalam hal jumlah, sifat, fan hubungan antar variabel.

• Asumsi harus konsisten, independen, ekuivalen dan relevan.

Model Sederhana

Model RepresentatifDielaborasi

Prinsip Elaborasi

Contoh : Nilai sahamAsumsi :

• Investor bersifat rasional dan mempunyai world view : maximizing economic gain.

• Investor mempunyai ekspektasi return yang konstan selama periode investasi.

• Perusahaan tumbuh dengan laju konstan selama periode investasi.

• Periode investasi tidak terbatas.

Prinsip Analogi/Synectics

• Pemecahan masalah dilakukan dengan mentransfer hukum, prinsip atau teori dari suatu fenomena atau sistem yang sudah dikenal/diketahui.

Contoh: Time-cost trade offSistem yang sudah dikenal

F

x

F = k.x

• Dengan analogi, dihasilkan kesetaraan (equivalence) dari kedua sistem (struktur atau perilaku)

Ekivalensi Sistem

PEGAS TIME-COST TRADE OFF

Gaya Tarik (F) Biaya percepatan (TC)

Konstanta pegas (k) Biaya percepatan kegiatan per satuan waktu (C)

Regangan (x) Waktu percepatan (t)

F = k.x TC = C.t

Prinsip Analogi/Synectics

Prinsip Iterasi

• Pengembangan model adalah proses iteratif, bukan proses linear dan mekanistik.

• Tiga komponen utama prinsip ini adalah:- Pengembangan model awal- Model yang memadai- Tingkat kompleksitas yang diinginkan sebagai

dasar penghentian proses iteratif.

Simulasi

“A simulation is the imitation of the operation of a real-world process or system over time. Whether done by hand or on a computer…” (Banks, Discrete Event System Simulation)

Keuntungan dari simulasi:• Kebijakan baru, prosedur operasional, keputusan atau

aturan dapat diuji coba tanpa mengganggu kegiatan operasional yang sedang berlangsung.

• Rancangan hardware, layout fisik dan sistem transportasi dapat diuji tanpa menggunakan sumber daya yang nyata.

• Dapat mengontrol skala waktu.

• Studi simulasi dapat membantu memahami bagaimana sistem beroperasi.

• Dapat menjawab pertanyaan ‘what-if”.

Simulasi

Kekurangan simulasi:

• Pengembangan model memerlukan training khusus

• Pengembangan model simulasi dapat menghabiskan waktu dan biaya yang tidak sedikit

• Sulit untuk meng-generalisir hasil

• Sulit untuk memvalidasi model dan menganalisis output

Tipe Simulasi

Statis vs Dinamis

• Statis : simulasi montecarlo (tidak berdasarkan waktu)

• Dinamis : simulasi bank (dari 09.00 sampai 16.00)

Deterministik vs Stokastik

• Deterministik : kedatangan pesawat sesuai schedule

• Stokastik : simulasi bank (kedatangan nasabah dalam 1 hari)

Diskret vs Kontinu

• Diskret : jumlah pelanggan per periode waktu

• Kontinu : permukaan air bendungan.

Tipe Simulasi

DeterministikStokastik

Tahapan dalam Studi Simulasi

Proses Pemodelan

Proses pemodelan:

• Identifikasi permasalahan

• Karakteristik sistem

• Formulasi model

• Estimasi parameter dan solusi

• Analisis model

• Validasi model

• Implementasi

Tahapan Dalam Pemodelan Sistem

Teori, Prinsip, Hukum, Konsep, Asumsi, Postulat,

Pengalaman,Lingkup Observasi

Masalah

Sistem Nyata

Tujuan Studi

Model Konseptual

Formulasi Model

Parameterisasi

Validasi Model

Implementasi Model

Pendekatan Sistem

Pengumpulan Data

1-Definisi Permasalahan

• Pendefinisian permasalahan adalah tahap awal yang kritis, karena akan mempengaruhi kesuksesan langkah selanjutnya • Definisikan tujuan yang jelas dari model• Membuat daftar pertanyaan, pertanyaan tersebut tidak boleh terlalu umum atau terlalu menyempit• Langkah umum :1. Penetapan gejala2. Identifikasi masalah3. Pernyataan masalah

INGAT : Kesalahan dalam mendefinisikan permasalahan akan menimbulkan kesalahan penetapan solusi.

2-Model Konseptual

• Menunjukkan keterkaitan antar variabel yang menentukan perilaku sistem

• Menguraikan hubungan masalah, sistem, dan tujuan

• Tujuanmemberikan indikasi performansi yang ingin dicapai

• Model Konseptualmemberikan kerangka apa yang membentuk kinerja itu

• Model Konseptual kadang terlalu luas dan belum operasional sehingga perlu pengidealan dan penciutan

• Idealisasi dan penyederhanaan inilah yang disebut karakterisasi sistem

3-Formulasi Model

Tahapan:

1. Pemilihan variabel yang dilibatkanpilih var. yg relevan

2. Tingkat agregasi dan kategorisasitergantung tujuan model, perlu detail atau agregat

3. Perlakuan terhadap waktu dinamis atau statik4. Spesifikasi modelbuat model5. Kalibrasi Modelcocokkan dengan kondisi nyata

4-Analisis Model dan Solusi

• Pemahaman suatu model dapat ditingkatkan dengan melakukan analisis model

• Solusi yang baik dapat dilihat dari derajat sensitivitas fungsi tujuan terhadap perubahan-perubahan variabel bebas dan parameter model

• Kekurangsesuaian antara hasil pengujian dengan data yang nyata dapat menimbulkan proses siklus reformulasi model (kalau dapat ditoleransi)

Kriteria Evaluasi Model

• Tingkat kepresisian

• Validitas

• Ketetapan (constancy)

• Ketersediaan taksiran untuk variabel

• Interpretasi dan implementasi model

Thanks For Your Attention