Pemodelan Dan Simulasi Sistem

Tentang Pemodelan dan Simulasi

pemodelan dan simulasi,simulasi dan pemodelan

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

Gambar 1. Hubungan Pemodelan dan Simulasi dengan Studi Informatika yang lain

Simulasi waktu nyata (real time) merupakan bagian dari ilmu informatika (teknologi informasi) yang sedang berkembang sangat pesat saat ini. Studi informatika yang mendukung dan berhubungan dengan pemodelan dan simulasi komputer, antara lain : pemodelan dan simulasi, teori sistem, rekayasa perangkat lunak, grafik animasi kmputer, dan perangkat keras sistem komputer seperti pada gambar 1 diatas. Matematika diskret, probalitas dan statistik, kalkulus persamaan diferensial, integral, transformasi Laplace, dan transformasi z yang diperlukan karena sebagian besar model sistem dinyatakan dalam bentuk persamaan matematika. Ilmu fisika, ekonomi dan sosial diperlukan karena sebelum memodelkan suatu sistem tertentu maka perlu memahami cara kerja dan perilaku sistem yang bersangkutan. Struktur data dan algoritma serta bahasa pemrograman komputer diperlukan pada dasarnya hasil akhir keluaran pemodelan dan simulasi adalah berupa program (software) komputer.

Saat ini, implementasi simulasi untuk ukuran besar berupa suatu konfigurasi sistem jaringan komputer. Perkembangan program simulasi ukuran besar memerlukan kerja tim (team work ) dengan menerapkan prinsip-prinsip rekayasa perangkat lunak. Beberapa simulasi waktu-nyata seperti simulasi pesawat terbang memerlukan pengetahuan tentang sistem waktu-nyata (real – time system). Agar lebih menarik bagi pengguna (user), keluaran hasil perhitungan simulasi disajikan dalam bentuk grafik dan animasi komputer. Dalam bidang sosial dan ekonomi serta perbankan, hasil keluaran simulasi dapat menambah informasi bagi manajemen dalam mengambil keputusan optimal.

Pemodelan dan simulasi didasari oleh pengetahuan komputer, matematika serta propabilitas dan statistik, walaupun tidak disangkat bahwa prosesnya sering dilakukan sebagai proses yang instingtif. Karena untuk membangun suatu model dari sistem dan melakukan simulasi tidak ada rumus-rumus eksak, maka yang dapat diberikan hanyalah petunjuk-petunjuk secara garis besar dalam bidang tersebut. Suatu model dan simulasi yang spesifik harus dilakukan terhadap suatu sistem yang bersangkutan, tetapi suatu analogi dapat diambil terhadap model yang telah ada sebagai acuan.

Tujuan Pemodelan dan Simulasi

Sudah disebutkan bahwa secara umum ada tiga tujuan dari pemodelan dan simulasi yaitu antara lain pelatihan (training), studi perilaku sistem (behaviour) dan hiburan / permainan (game). Seorang pilot baru, sbelum diperbolehkan menerbangkan pesawat sebenarnya terlebih dahulu diharuskan latihan terbang di simulator dengan berbagai kondisidan manuver terbang. Pilot lama juga perlu terbang di simulator untuk latihan terbang dalam kondisi darurat, sepertia adanya kerusakan mesin, cuaca buruk dan lain-lain. Simulasi diperlukan untuk memahami perilaku sistem tertentu misalnya : sistem transportasi darat, sistem lalu lintas udara dekat bandara, sistem kebijakan ekonomi, sistem antrian perbankan, dan lain-lain. Dalam dunia hiburan (entratainment), seorang anak dapat memainkan game simulasi berjam-jam di depan komputer sampai lupa belajar.

Simulasi sistem merupakan konsekuensi hasil dari tiga hal tersebut, Pertama kebutuhan terhadap suatu studi biaya-rendah atau perancangan sistem yang mempunya sifat alamiah kompleks sebagai pembuka arah pengembangan dalam suatu eksperimen atau sebagai suatu model skala. Kedua, kebutuhan untuk memverifikasi bahwa suatu sistem persamaan matematika pemodelan yang digunakan dalam suatu sistem kendali adalah valid. Ketiga, kebutuhan untuk meralamal (forecast) tanggapan suatu sistem terhadap kebijakan atau kendali kompleks sebagai suatu alat evaluasi konsekuensi dari alternatif atau kendala tertentu yang dipilih.

Dalam pandangan sistem, pemodelan dan simulasi dapat digunakan untuk tujuan berikut :

Studi sistem komplek, yaitu sistem di mana suatu solusi analitik tidak dapat dilakukan.
Membandingkat alternatif rancangan untuk sistem yang tidak atau belum ada
Studi pengaruh perubahan terhadap sistem yang ada dengan tanpa merubah sistem
Memperkuat atau memverifikasi suatu slolusi analitik.

Simulasi tidak digunakan sebagai berikut. Simulasi mengizinkan keluwesan besar dalam pemodelan sistem komplek, sehingga model simulasi dapat sangat valid. Mudah membandingkan berbagai alternatif. Kendala kondisi eksperimental. Dapat mempelajari sistem dengan bingkai waktu yang sangat panjang. Beberapa kerugian simulasi sebagai berikut. Simulasi stokastik hanya menghasilkan dugaan (estimate) dengan noise. Model simulasi dapat menjadi mahal untuk pengembangan. Simulasi umumnya menghasilkan volume besar keluaran sehingga perlu untuk meningkatkan, sesuai analisis statistik. Kesukaran tersembunyi adalah sebagai berikut : Gagal untuk mengidentifikasi tujuan secara jelas. Tingkat rincian yang tidak sesuai pada awalnya. Analisis dan rancangan yang tidak sesuai dari ekspterimen simulasi. Pendidikan dan latihan yang tidak sesuai.

Penerapan Simulasi

Contoh :

Memperkirakan permintaan pada bisnis produksi

Menghitung keuntungan penjualan

Perancangan dan analisis sistem manufacturing.

Evaluasi persyaratan hardware dan software untuk sistem komputer.

Evaluasi sistem senjata atau taktik militer yang baru.

Perancangan sistem komunikasi dan message protocol.

Perancangan dan pengoperasian fasilitas transportasi, mis. jalan tol, bandara, rel kereta, atau pelabuhan.

Evaluasi perancangan organisasi jasa, mis. rumah sakit, kantor pos, atau restoran fast food

Implementasi Pemodelaan dan Simulasi

Simulasi Monte Carlo

Merupakan bentuk simulasi probabilistik dimana suatu solusi dari suatu masalah diberikan berdasarkan proses randomisasi ( acak). Proses acak ini melibatkan suatu distribusi probabilitas dari variable data yang dikumpulkan berdasarkan data masa lalu maupun distribusi probabilitas teoritis.

Langkah-langkah utama dalam simulasi Monte Carlo:

Mendefinisikan distribusi probabilitas yang diketahui secara pasti dari data yang didapatkan dari pengumpulan data di masa lalu. Variabel yang digunakan dalam distribusi harus disusun distribusi probabilitasnya.

Mengkonversikan distribusi probabilitas ke dalam bentuk frekuensi kumulatif. Distribusi probabilitas kumulatif ini akan digunakan sebagai dasar pengelompokan batas interval dari batasan acak.

Menjalankan proses simulasi dengan menggunakan bilangan acak. Faktor-faktor yang sifatnya tidak pasti sering sekali menggunakan bilangan acak untuk menggambarkan kondisi yang acak akan memberikan gambaran dari variasi yang sebenarnya.

Analisis yang dilakukan dari keluaran simulasi sebagai masukan bagi alternatif pemecahan permasalahan dan pengambilan kebijakan. Pihak manajemen dapat melakukan evaluasi terhadap kondisi yang sedang terjadi dengan hasil simulasi.

Download Soal + Jawaban Simulasi Monte Carlo dalam format M.Excel Disini

Download Soal + Jawaban Simulasi Sistem Antrian Tunggal dalam format M.Excel Disini

Berikut beberapa contoh source code Sistem Pemodelan dan Simulasi dengan menggunakan Delphi :

Simulasi Dasar equation of motion

Gambar 2. Tampian Awal pada saat dijalankan

Gambar 3. Setelah dilakukan proses Hitung dan animasi