Simulasi Sistem Konsep Sistem Model dan Pengantar Simulasi

Simulasi Sistem Konsep Sistem, Model dan Pengantar Simulasi (Pertemuan 1) Dani Leonidas S, MT

Sistem Apa yang dimaksud dengan Sistem ? ? 2

Definisi Sistem Kumpulan elemen yang bekerja bersama untuk mencapai tujuan yang diharapkan (Blanchard, 1991) 3

Apakah sistem itu? Karakteristik atau ciri-ciri sistem : • Sistem terdiri dari berbagai elemen yang membentuk satu kesatuan • Adanya interaksi, saling ketergantungan dan kerjasama antar elemen • Sebuah sistem ada untuk mencapai tujuan tertentu • Memiliki mekanisme / transformasi • Memiliki lingkungan yang mengakibatkan dinamika sistem 4

Elemen, atribut, dan Relasi • Elemen, merupakan bagian dasar sistem yang membentuk sistem tersebut • Atribut, Sifat atau perwujudan yang dapat dilihat dari elemen. Atribut ini yang membentuk ciri suatu sistem • Relasi, keterkaitan antar elemen dan atribut 5

Model Sistem Sederhana 6

Sub sistem • Tiap sistem dibentuk oleh elemen • Tiap elemen dapat dipecah dalam elemen yang lebih kecil • Dalam dua tingkat hirarki suatu sistem, sistem yang lebih rendah disebut subsistem • Contoh: sistem transportasi udara, subsistem-nya adalah: ruang pengendali, peralatan, pesawat, terminal 7

8

Lingkungan • Lingkungan adalah segala sesuatu yang ada di luar batas sistem • Sistem tertutup: tidak dipengaruhi oleh lingkungan • Sistem terbuka: dipengaruhi oleh lingkungan • Input: sifat lingkungan yang mempengaruhi sistem • Output: sifat sistem yang mempengaruhi lingkungan • Sifat menentukan dan membentuk batas sistem 9

10

Klasifikasi sistem • Sistem Alam dan Buatan Manusia • Sistem Fisik dan Konseptual • Sistem Statik dan Dinamik • Sistem Tertutup dan Terbuka 11

Permasalahan mengenai sistem • Untuk sistem yang belum ada: strukturnya dirancang agar sesuai dengan tujuan yang diharapkan › sintesis sistem • Untuk sistem yang telah ada dengan struktur yang diketahui: perilaku ditentukan pada basis struktur yang telah diketahui tersebut › analisis sistem • Untuk sistem yang sudah ada, tapi tidak kita ketahui strukturnya: perilaku dan struktur sistem › black box 12

Model Definisi model ? ? 1/1/2022

Model • Rencana, representasi, atau deskripsi yang menjelaskan suatu objek, sistem, atau konsep, yang seringkali berupa penyederhanaan atau idealisasi • Bentuknya dapat berupa model fisik (maket, prototype) model citra (gambar rancangan, citra komputer), atau rumusan matematis 1/1/2022

Tujuan Model Tujuan model: Akademik: Ø untuk menjelaskan sekumpulan fakta karena belum ada Teori ØUntuk mencari konfirmasi, bila telah ada teori Manajerial: Ø Alat pengambilan keputusan Ø Proses belajar Ø Alat komunikasi 15

Pemodelan sistem Keuntungan menggunakan model: §Dapat melakukan percobaan pada situasi kompleks §Hemat biaya §Hemat waktu §Fokus pada karakteristik penting dari permasalahan 16

Klasifikasi model: 1. Berdasarkan fungsi: • Deskriptif: kondisi nyata • Prediktif: meramalkan • Normatif: seharusnya 2. Berdasarkan struktur/morfologi: • Ikonik: sama dengan sistem nyata, skala berbeda • Analog: fisik berbeda, perilaku sama • Simbolik 17

Klasifikasi model 3. Berdasarkan dimensi: • Satu dimensi: satu variabel • Multi dimensi: lebih dari dua variabel 4. Berdasarkan waktu: • Statik • Dinamik 5. Berdasarkan aspek informasi: • Deterministik • Probabilistik • Model tak pasti 18

Klasifikasi Model 6. Berdasarkan generalisasi • Khusus • Umum 7. Berdasarkan derajat keterbukaan • Terbuka • Tertutup 8. Berdasarkan derajat kuantifikasi • Mental: kualitatif, masih ada dalam pemikiran seseorang • Verbal: model kualitatif yang telah dirumuskan secara tertulis • Kuantitatif: statistik, optimasi, heuristik, simulasi 19

Simulasi • Apakah yang dimaksud dengan Simulasi ? • Mengapa kita menggunakan Simulasi ? • Bagaimana simulasi dilakukan ? • Pada sistem seperti apa, dan pada tahapan pengembangan sistem yang mana simulasi sebaiknya kita gunakan? • Apa klasifikasi / keahlian yang diperlukan untuk melakukan simulasi ? 1/1/2022

Pengantar Simulasi Apa yang dimaksud dengan simulasi ? 21

Simulasi The Oxford American Dictionary (1980): ◦ Simulation is a way “to reproduce the conditions of a situation, as by means of a model, for study or testing or training, etc. ” • Tujuan simulasi disini adalah mereproduksi perilaku operasional sistem dinamis. • Model yang akan digunakan adalah komputer. • Simulasi dapat didefinisikan sebagai imitasi dari sistem dinamis dengan menggunakan komputer. 22

Schriber (1987) ◦ Simulation is “the modeling of a process or system in such a way that the model mimics the response of the actual system to events that take place over time. ” ◦ Dengan mempelajari perilaku model, dapat diperoleh wawasan mengenai perilaku sistem yang sebenarnya. 23

Dalam prakteknya, o. Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak simulasi komersial. o. Statistik kinerja dikumpulkan selama simulasi o. Perangkat lunak simulasi modern menyediakan animasi, grafis yang realistis dari sistem yang dimodelkan. o. Selama simulasi, pengguna secara interaktif dapat mengatur kecepatan animasi dan mengubah model nilai parameter untuk melalukan analisis “What-if” selama proses simulasi berjalan 24

Why simulate ? • Simulasi menyediakan cara untuk memvalidasi apakah keputusan terbaik sedang dibuat. • Simulasi menghindari sifat mahal, memakan mengganggu dari teknik trial-and-error tradisional. waktu, dan • Kekuatan simulasi terletak pada kenyataan bahwa ia menyediakan sebuah metode analisis yang tidak hanya formal dan prediktif, tetapi mampu memprediksi kinerja sistem secara akurat. • Dengan menggunakan komputer untuk memodelkan sistem sebelum sistem dibangun atau untuk menguji kebijakan operasi sebelum diterapkan, banyak hal-hal yang tidak diinginkan dapat dihindari. 25

Karakteristik dari simulasi yang membuatnya menjadi alat perencanaan dan pengambilan keputusan yang baik : • Menangkap saling ketergantungan sistem • Dapat menggambarkan variabilitas dalam sistem • Cukup fleksibel untuk memodelkan sistem apapun • menunjukkan perilaku dari waktu ke waktu • lebih murah, tidak memakan waktu, dibandingkan dengan sistem aktual • memberikan informasi mengenai beberapa ukuran kinerja dari sistem • secara visual menarik • Menyediakan hasil yang mudah dipahami • Memaksa kita untuk memeriksa secara detail sistem yang akan dibuat 26

• Simulasi hampir selalu dilakukan sebagai bagian dari proses dari desain sistem yang lebih besar atau perbaikan proses. • Alternatif solusi dihasilkan dievaluasi, dan solusi terbaik dapat dipilih dan dilaksanakan. • Simulasi termasuk dalam fase evaluasi. • Simulasi adalah alat eksperimen di mana suatu model dari sistem baru atau yang sudah ada diciptakan untuk tujuan melakukan eksperimen. 27

Simulasi memberikan metode virtual untuk melakukan eksperimen pada sistem 28

Doing Simulation …. . • Melakukan simulasi berbicara tentang "proses merancang sebuah model sistem nyata dan melakukan eksperimen dengan model”. • Melakukan percobaan pada model mengurangi waktu, biaya, dan gangguan bereksperimen pada sistem yang sebenarnya. • Simulasi adalah alat prototipe untuk mendemonstrasikan bukti dari konsep. 29

Doing Simulation …. . Prosedur untuk melakukan simulasi mengikuti metode ilmiah, yaitu : ◦ formulating a hypothesis, ◦ setting up an experiment, ◦ testing the hypothesis through experimentation ◦ drawing conclusions about the validity of the hypothesis. 30

The process of simulation experimentation FORMULATE A HYPOTHESIS START DEVELOP A SIMULATION MODEL RESUME A SIMULATION EXPERIMENT STOP 31 YES HYPOTHES IS CORRECT? NO

Use of Simulation began to be used in commercial applications in 1960 s. ◦ Initial models were usually programmed in FORTRAN. Only in the last couple of decades has simulation gained popularity as a decision-making tool in manufacturing and service industries 32

Gelombang popularitas simulasi komputer : ØPeningkatan kesadaran dan pemahaman teknologi simulasi. ØPeningkatan ketersediaan, kemampuan, dan kemudahan penggunaan perangkat lunak simulasi. ØPeningkatan memori komputer, pengolahan kecepatan, khususnya pc. ØSemakin murahnya harga hardware dan software untuk komputer 33

Typical Applications of Simulation Work-flow planning Capacity planning Cycle time reduction Staff and resource planning Work prioritization Bottleneck analysis Quality improvement Cost reduction Inventory reduction Throughput analysis Productivity improvement Layout analysis Line balancing Batch size optimization Production scheduling Resource scheduling Maintenance scheduling Control system design 34

When Simulation is Appropriate • Tidak semua masalah sistem yang bisa diselesaikan dengan masalah simulasi harus digunakan menggunakan simulasi. • Penting untuk memilih alat yang tepat untuk tugas yang tepat. • Simulasi memiliki keterbatasan tertentu yang harus disadari sebelum membuat keputusan untuk menerapkannya pada situasi tertentu. 35

When Simulation is Appropriate Sebagai pedoman umum, simulasi tepat jika : • Keputusan (logis atau kuantitatif) operasional sedang dibuat. • Proses yang dianalisis didefinisikan dengan baik dan berulang. • Kejadian-kejadian dan aktifitas yang saling tergantung (interdependent) • Dampak Biaya keputusan lebih besar dari biaya melakukan simulasi. • Biaya pengujian sistem aktual lebih besar dari biaya simulasi. 36

Qualification for Doing Simulation Participants in the simulation project include modeler, decision maker, and process owner. A certain degree of knowledge and skill: ◦ ◦ ◦ ◦ 37 Project management Communication System engineering Statistical analysis and design of experiments Modeling principles and concepts Basic programming and computer skills Training on one or more simulation products Familiarity with the system being investigated

Qualification for Doing Simulation • Biaya selalu menjadi masalah penting ketika kita harus mempertimbangkan untuk menggunakan Software komersial, begitu juga dengan mempertimbangkan untuk melakukan simulasi • Simulasi sebaiknya tidak dilakukan jika biaya yang timbul untuk melakukan simulasi lebih besar dari keuntungan yang didapat • Artinya bahwa biaya yang diperlukan dan keuntungan yang diperoleh sebaiknya perlu diselidiki secara hati-hati. 38

• Penghematan dari melakukan simulasi bisa diraih dengan mengidentifikasi dan mengeliminasi masalah-masalah dan ineffisiensi • Pengurangan biaya dilakukan dengan mengeliminasi overdesign dan menghilangkan faktor keselamatan • Salah satu kesulitan dalam mengembangkan justifikasi ekonomis untuk simulasi adalah ketidak tahuan sebarapa besar penghematan yang akan bisa dicapai • Salah satu cara untuk mengetahui keuntungan ekonomi dari simulasi adalah dengan mengetahui resiko dan konsekuensinya dari membuat rancangan dan membuat keputusan operasional yang buruk 39

Economic Justification of Simulation …… • Penghematan nyata dari simulasi datang dari masih diperbolehkannya kita untuk melakukan kesalahan dengan menggunakan model, dibandingkan dengan melakukan kesalahan pada sistem aktual. • Simulasi dapat membantu untuk menghindari terjadinya biaya-biaya yang terkait dengan pengambilan keputusan yang tidak tepat yang dibuat di awal. 40

Cost of making changes at subsequent stages of system development 41

Comparison of cumulative system costs with and without simulation 42