Senin, 05 Desember 2011

Sistem, Model dan Simulasi

Pengertian
Simulasi merupakan suatu teknik meniru operasi-operasi atau proses- proses yang terjadi dalam suatu sistem dengan bantuan perangkat komputer dan dilandasi oleh beberapa asumsi tertentu sehingga sistem tersebut bisa dipelajari secara ilmiah (Law and Kelton, 1991).
Dalam  simulasi digunakan komputer untuk mempelajari sistem secara numerik, dimana dilakukan pengumpulan data untuk melakukan estimasi statistik untuk mendapatkan karakteristik asli dari sistem.
Simulasi merupakan alat yang tepat untuk digunakan terutama jika diharuskan untuk melakukan eksperimen dalam rangka mencari komentar terbaik dari komponen-komponen sistem. Hal ini dikarenakan sangat mahal dan memerlukan waktu yang lama jika eksperimen dicoba secara riil. Dengan melakukan studi simulasi maka dalam waktu singkat dapat  ditentukan keputusan yang tepat serta dengan biaya yang tidak terlalu besar  karena semuanya cukup dilakukan dengan komputer.
Pendekatan simulasi diawali dengan pembangunan model sistem nyata. Model tersebut harus dapat menunjukkan bagaimana berbagai komponen dalam sistem saling berinteraksi sehingga benar-benar menggambarkan perilaku sistem. Setelah model dibuat maka model tersebut ditransformasikan ke dalam program komputer sehingga memungkinkan untuk disimulasikan. 

Minggu, 23 Oktober 2011

Klasifikasi Model Simulasi.



Pada dasarnya model simulasi dikelompokkan dalam tiga dimensi yaitu [Law and Kelton, 1991] :

a) 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.

b) 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.

c) 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

Simulasi dan Pemodelan System

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.
Mengamati sistem bukan hanya mendefinisikan komponen-komponen pendukung sistem, tetapi lebih dari dari itu harus pula mengetahui perilaku dan variabel-variabel yang ada di dalamnya. Paling tidak analisis terhadap sistem harus dapat membuat konsepsi tentang sistem itu.
Ada beberapa cara untuk dapat merancang, menganalisis dan mengoperasikan suatu sistem. Salah satunya adalah dengan melakukan pemodelan, membuat model dari sistem tersebut.
Model adalah alat yang sangat berguna untuk menganalisis maupun merancang sistem. Sebagai alat komunikasi yang sangat efisien, model dapat menunjukkan bagaimana suatu operasi bekerja dan mampu merangsang untuk berpikir bagaimana meningkatkan atau memperbaikinya.
Model didefinisikan sebagai suatu deskripsi logis tentang bagaimana sistem bekerja atau komponen-komponen berinteraksi. Dengan membuat model dari suatu sistem maka diharapkan dapat lebih mudah untuk melakukan analisis. Hal ini merupakan prinsip pemodelan, yaitu bahwa pemodelan bertujuan untuk mempermudah analisis dan pengembangannya.
Melakukan pemodelan adalah suatu cara untuk mempelajari sistem dan model itu sendiri dan juga bermacam-macam perbedaan perilakunya.

Eksperimen dengan sistem aktual vs eksperimen dengan model sistem.
Jika suatu sistem secara fisik memungkinkan dan tidak memakan biaya yang besar untuk dioperasikan sesuai dengan kondisi (scenario) yang kita inginkan maka cara ini merupakan cara yang terbaik karena hasil dari eksperimen ini benar-benar sesuai dengan sistem yang dikaji. Namun sistem seperti itu jarang sekali ada dan penghentian operasi sistem untuk keperluan eksperimen akan memakan biaya yang sangat besar. Selain itu untuk sistem yang belum ada atau sistem yang masih dalam rancangan maka eksperimen dengan sistem aktual jelas tidak bisa dilakukan sehingga satu-satunya cara adalah dengan menggunakan model sebagi representasi dari sistem aktual.
Model fisik vs Model Matematis.
Model fisik mengambil dari sebagian sifat fisik dari hal-hal yang diwakilinya, sehingga menyerupai sistem yang sebenarnya namun dalam skala yang berbeda. Walaupun jarang dipakai, model ini cukup berguna dalam rekayasa sistem. Dalam penelitian, model matematis lebih sering dipakai jika dibandingkan dengan model fisik. Pada model matematis, sistem direpresentasikan sebagai hubungan logika dan hubungan kuantitatif untuk kemudian dimanipulasi supaya dapat dilihat bagaimana sistem bereaksi.
Solusi Analitis vs Simulasi.
Setelah model matematis berhasil dirumuskan, model tersebut dipelajari kembali apakah model yang telah dikembangkan dapat menjawab pertanyaan yang berkaitan dengan tujuan mempelajari sistem. Jika model yang dibentuk cukup sederhana, maka relasi-relasi matematisnya dapat digunakan untuk mencari solusi analitis. Jika solusi analitis bisa diperoleh dengan cukup mudah dan efisien, maka sebaiknya diigunakan solusi analitis karena metode ini mampu memberikan solusi yang optimal terhadap masalah yang dihadapi. Tetapi seringkali model terlalu kompleks sehingga sangat sulit untuk diselesaikan dengan metoda-metoda analitis, maka model tersebut dapat dipelajari dengan simulasi. Simulasi tidak menjamin memberikan hasil yang optimal melainkan dijamin bahwa hasilnya mendekati optimal.


pemodelan dan simulasi

Perkembangan Teknologi Informasi

1 Pendahuluan
Simulasi adalah program (software) komputer yang berfungsi untuk menirukan perilaku sistem nyata (realitas) tertentu. Tujuan simulasi antara lain untuk pelatihan (training), studi perilaku sistem (behaviour) dan hiburan / permainan (game).
Beberapa contoh simulasi komputer, antara lain : simulasi terbang ( ight simulation), simulasi sistem ekonomi makro, simulasi sistem perbankan, simulasi antrian layanan bank (service queue), simulasi game strategi pemasaran (market game), simulasi perang (war game simulation), simulasi mobil (car simulation), simulasi tenaga listrik (power plan simulation), simulasi tata kota (sim city).
Simulasi waktu nyata (real time) merupakan bagian dari ilmu informatika (teknologi informasi) yang sedang berkembang sangat pesat saat ini.

2 Pemodelan dan Simulasi Komputer
Studi informatika yang mendukung simulasi komputer, antara lain : pemodelan dan simulasi, teori sistem, rekayasa perangkat lunak dan gra k animasi komputer.
Proses tahapan dalam mengembangkan simulasi komputer adalah sebagai berikut :
a. Memahami sistem yang akan disimulasikan
b. Mengembangkan model matematika dari sistem
c. Mengembangkan model matematika untuk simulasi
d. Membuat program (software) komputer
e. Menguji, memveri kasi dan memvalidasi keluaran simulasi
f. Mengeksekusi program simulasi untuk tujuan tertentu.

3 Beberapa Contoh Simulasi Komputer
Berikut diberikan beberapa contoh simulasi komputer waktu nyata (real - time) antara lain : simulasi terbang (
ight simulation), simulasi sistem ekonomi makro, simulasi sistem perbankan, simulasi permainan (game).
3.1 Simulasi Terbang (Flight Simulation)Peralatan simulator secara umum terdiri dari bagian bagian berikut : sistem komputer (computer system), sistem gambar (visual system), sistem penampil (display system), sistem
gerak (motion system), sistem suara (sound system), sistem rasa (feel system), sistem instruktur (instructor operation station), sistem antarmuka (interface system).

3.2 Simulasi Sistem Ekonomi Makro
Sistem ekonomi makro suatu negara dapat disimulasikan sebagai model persamaan linear variabel keadaan waktu diskret : x(k + 1) = Ax(k) + Bu(k) dan y(k) = Cx(k) + Du(k).
Dimana variabel keadaan (state variable) x(k) pada tahun ke k adalah : belanja konsumtif dan investasi bisnis swasta. Masukan (input) u(k) adalah : pajak dan belanja negara,sedangkan keluaran (output) y(k) adalah : pendapatan nasional.

Perkembangan Teknologi Informasi : Simulasi Komputer 3
3.3 Simulasi Sistem Perbankan
Simulasi sistem perbankan merupakan simulasi antrian layanan. Misalkan model antrian ATM Bank *) : M/M/1. Probabilitas nasabah ke n datang ke ATM Bank Pn adalah Pn = (1�� ) n, dimana n = 0, 1, 2, Jumlah nasabah dalam ATM Bank Ls adalah Ls = =(1�� ).
Jumlah nasabah yang antri dalam ATM Bank Lq adalah Lq = Ls �� = 2=(1�� ). Waktu tunggu layanan nasabah Wq adalah Wq = = (1�� ). Jumlah nasabah yang datang per jam adalah . Jumlah nasabah yang dilayani per jam adalah . Rasio nasabah yang datang dan dilayani adalah = = .
Proses kedatangan dan layanan nasabah terdistribusi eksponensial, jumlah pelayan (ATM) satu.

3.4 Simulasi Permainan (Game) Strategi Pemasaran
Misalkan permainan berjumlah nol dari dua pemain (two players zero sum game) yang bersaing dalam memasarkan mobil. Matrik pay o (hasil riset biro iklan) adalah seperti Tabel 1. Matrik pay o persaingan pasar pemain I (mobil A) dan pemain II (mobil B).
Media Iklan Surat Kabar (mobil B) Radio (mobil B) Televisi (mobil B) Surat Kabar (mobil A) -60 35 30
Radio (mobil A) -20 0 15 Televisi (mobil A) 50 80 20
Penyelesaian dapat dilakukan dengan : metode aljabar, metode gra k, metode program linear. Hasil simulasi strategi campuran optimum mobil A adalah X* = [1/4, 0, 3/4].
Strategi campuran optimum mobil B adalah Y* = [1/12, 0, 11/12]. Nilai Permainan v* = 22,5 (Mobil A akan bertambah pembeli 23 orang dari mobil B).
3.5 Permainan (Game) Komputer
Permainan (game) komputer merupakan salah satu jenis simulasi komputer. Beberapa tipe game komputer antara lain : permainan strategi (strategic game), permainan ketrampilan tangan dan mata, permainan tantangan (adventure game).
Permainan strategi (strategic game) merupakan permainan papan (board), kartu (card) atau permainan yang dimainkan pada suatu grid (biasanya imajiner), dimana kemenangan 4 Bambang Sridadi dihitung berdasarkan aturan tertentu. Contoh : permainan olah yudha (war game), catur (chess), bridge, go-moku, command and conquer generals.
Permainan ketrampilan tangan dan mata adalah permainan yang melibatkan kecepatan dan koordinasi antara ketrampilan tangan dan mata manusia terhadap mesin komputer, umumnya menggunakan tampilan (screen display) resolusi tinggi. Contoh : simulasi mobil (driving game), simulasi terbang (
ight simulation), dxball game.
Dalam permainan tantangan (adventure game), program komputer mentranslasikan tanggapan pemain (player response) terhadap suatu kejadian (event) baik atau buruk dalam menyelesaikan persoalan. Contoh : puzzle, zork, delta force black hawk down, beach head.
Bagian-bagian game komputer terdiri dari : struktur data (data structure), metode evaluasi (evaluation method), dan antarmuka pengguna (user interface). Struktur data
dalam permainan (game) adalah organisasi logis informasi perihal papan (board), potongan
permainan (playing piece), gerakan (move) dan kemenangan (winning) serta kekalahan (losing).
Contoh : representasi agregat (dalam simulasi olah yudha), variabel record (dalam permainan catur).
Metode fungsi evaluasi dalam permainan (game) akan menguji gerakan (move) yang mungkin, memberi nilai (score) gerakan tersebut. Kemampuan melihat ke depan (search) merupakan putusan kritis dalam permainan strategi komputer. Beberapa metode melihat ke depan (looking ahead) : minimax search algorithm, alpha beta search algorithm.
Antar muka pengguna (user interface) dengan komputer (machine) dirancang sedemikian rupa sehingga pemain (player) hanya akan berkonsentrasi pada permainan dan tidak dibebani perihal cara operasi program komputer. Antarmuka pengguna saat ini melibatkan multimedia (suara, gambar dan animasi).

4 Kesimpulan
Simulasi komputer adalah bagian dari teknologi informasi yang sedang berkembang pesat saat ini. Simulasi melibatkan studi informatika : pemodelan dan simulasi, gra  komputer dan animasi, rekayasa perangkat lunak, teori sistem, dll.