Post on 17-Jan-2016
KONSEP DASAR MODEL SIMULASI
Model Sistem
Model merupakan suatu rekayasa sistem untuk menentukan penggambaran optimal
tentang suatu obyek tertentu. Secara sederhana model adalah contoh, yaitu sesuatu yang
mewakili atau menggambarkan yang dicontoh. Jadi model meliputi contoh sederhana dari
sistem dan menyerupai sifat-sifat sistem yang dipertimbangkan, tetapi tidak sama dengan
sistem. Model dikembangkan dengan tujuan untuk studi tingkah-laku sistem melalui analisis
rinci tentang komponen sistem dengan interaksi antara satu dengan yang lain.
Sistem adalah suatu kumpulan elemen atau unsur sebagai penyusun dunia nyata
dengan pengelompokkan studi yang saling berhubungan. Seleksi dilakukan terhadap unsur
penyusun sistem berdasarkan tujuan studi, karenanya sistem hanya merupakan wakil dari
bentuk sederhana realita. Model dapat dibatasi sebagai konsep (matang atau masih dalam
tahap pengembangan) dari sistem yang disederhanakan. Jadi model dapat dianggap sebagai
substitusi (pengganti) untuk sistem yang dipertimbangkan dan digunakan apabila lebih mudah
bekerja dengan substitut tersebut dari sistem sesungguhnya.
Model yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari biasanya adalah model informal.
Suatu pekerjaan pasti selalu didahului dengan konsep dalam pikiran (khayalan/imajinasi)
sebagai representasi sederhana dari suatu sistem yang kompleks. Dalam kayalan tersebut,
beberapa perhitungan sederhana dapat terlibat. Tetapi pada hakekatnya, model tidak harus
kuantitatif dengan melibatkan banyak rumus matematika, tapi dapat berupa model mental.
Senge (1990) menguraikan model mental sebagai “generalisasi asumsi yang melekat secara
mendalam (deeply ingrained), atau bahkan gambaran serta bayangan yang mempengaruhi
bagaimana cara memahami dunia dan bagaimana bertindak”.
Simulasi dan Program Komputer
Simulasi adalah perancangan suatu obyek diam/bergerak dengan parameter yang
mendekati nilai sebenarnya. Sehingga simulasi merupakan proses yang diperlukan untuk
operasionalisasi model, atau penanganan model untuk meniru tingkah-laku sistem yang
sesungguhnya. Ini meliputi berbagai kegiatan seperti penggunaan diagram alir dan logika
komputer, serta penulisan kode komputer dan penerapan kode tersebut pada komputer untuk
Pemodelan dan Simulasi 1-1
DISKUSI 01 – Model Dan Simulasi
menggunakan masukan dan menghasilkan keluaran yang diinginkan. Pada prakteknya,
modeling dan simulasi adalah proses yang berhubungan sangat erat, maka batasan simulasi
juga mencakup modeling.
Program komputer adalah perangkat lunak yang tersedia dalam komputer untuk
mengolah data masukan menjadi keluaran melalui proses tertentu. Proses tersebut dinyatakan
dalam bentuk perintah (instruksi) yang dipahami oleh komputer. Langkah utama yang
diperlukan untuk membuat model adalah penulisan perintah untuk masukan data, pengolahan
data dan keluaran dari hasil pengolahan data. Bahasa yang dapat digunakan untuk menulis
perintah dalam komputer dapat dibagi dua jenis yaitu bahasa tingkat rendah dan tinggi. Bahasa
program tingkat rendah berorientasi pada mesin dengan penggunaan kode 0 dan 1, sedang
bahasa program tingkat tinggi lebih berorientasi pada bahasa manusia yang cenderung lebih
mudah diterapkan dan dikembangkan, seperti BASIC (QBASIC), PASCAL dan FORTRAN.
Jika model yang akan disimulasikan lebih banyak berhubungan dengan persamaan angka,
substitusi dan rumus-rumus matematis dapat menggunakan program MATLAB, LabView, dan
sejenisnya.
Jenis Model
Model Matematik
Model matematik adalah salah satu jenis model yang banyak dicirikan oleh persamaan
matematik yang terdiri dari peubah dan parameter.
Model Kontinyu dan Diskret
Model ini biasanya diklasifikasikan sebagai model kontinyu dengan ciri peubah
keadaan yang berubah secara perlahan dalam selang waktu relatif pendek dan tidak terbatas
pada bilangan bulat (integer). Di lain pihak, model diskret adalah model dengan peubah yang
menggambarkan keadaan sistem dengan bilangan bulat. Model diwakili oleh serangkaian
persamaan diferensial yang diturunkan dari struktur sistem dan saling berhubungan di antara
komponennya.
Modeling sistem kontinyu adalah suatu pendekatan yang berorientasi proses dalam
penggambaran tingkah-laku suatu sistem. Proses dapat dibagi dalam tiga bagian, yaitu
transport atau alairan (flow), transformasi dan simpanan (storage atau stock). Proses ini
digambarkan oleh dua kelas peubah yang kadang-kadang disebut peubah ekstensif (extensive
Pemodelan dan Simulasi 1-2
variables) dan peubah intensif (intensive variables). Peubah ekstensif dicirikan oleh aliran
kuantitas seperti aliran massa, volume, muatan listrik, dan panas. Peubah intensif merupakan
ukuran dari intensitas energi atau potensial, mewakili tenaga penggerak peubah ekstensif
seperti tekanan, suhu, voltase dan kecepatan (velocity). Identifikasi peubah ekstensif dan
intensif serta komponen sistem perlu dilakukan secara cermat, sehingga suatu diagram
difungsikan untuk menurunkan persamaan atau model matematik dari sistem. Karena
kesamaan peubah ekstensif dan intensif di antara sistem, metode yang sama dapat digunakan
untuk membentuk model pada masing-masing sistem, dan kemiripan model matematik dari
suatu sistem juga dapat digunakan pada sistem lain.
Model Empiris dan Mekanistik
Model empiris diperoleh biasanya dari pengalaman, seperti hasil pengamatan, dan
digunakan untuk menggambarkan suatu atau sebagaian tingkah-laku sistem yang dipelajari.
Sedangkan model mekanistik mendeskripsikan sistem berdasarkan pemahaman tingkah-laku
dari sistem tersebut atau mekanisme yang dipertimbangkan. Umumnya, orang yang
mengembangkan model empiris bekerja hanya pada satu tingkat hirarkhi organisasi sistem
keseluruhan, lalu menurunkan persamaan yang menghubungkan satu komponen dengan
komponen lain pada tingkat yang sama dalam sistem tersebut. Sebaliknya, model mekanistik
dikembangkan untuk menggambarkan tingkah-laku dari komponen sistem (attributes) pada
tingkat hirarkhi yang berbeda seperti komponen pada tingkat i dengan komponen pada tingkat
i-1. Kedua tingkatan tersebut dihubungkan oleh proses analisis dan resintesis yang diikuti
dengan asumsi dan hipotesis. Deskripsi tingkah-laku pada tingkat i-1 dapat murni empiris
(berdasarkan pengalaman) dan tidak mengandung unsur yang berada pada tingkat hirarkhi
lebih bawah (i-2), atau sebagian empiris dan sebagian lagi mekanistik. Salah satu fakta
menyatakan bahwa model mekanistik jarang secara murni mekanistik dan lebih sering
sebagian didasarkan atas model empiris. Kenyataan lain adalah bahwa model empiris dapat
memberikan hasil lebih baik dari model mekanistik. Ini terjadi karena model empiris lebih
mudah diturunkan dengan hanya sedikit kendala dibandingkan dengan model mekanistik.
Pemodelan dan Simulasi 1-3
Model Statis dan Dinamis
Model statis adalah model yang tidak melibatkan waktu sebagai peubah, sehingga
perubahan sistem dengan waktu tidak diketahui. Karena hampir tidak ada aspek yang tidak
berubah dengan waktu, betapapun kecil tingkat perubahannya, suatu model statis hanya
bersifat aproksimasi. Sakalipun demikian aproksimasi yang sangat baik dapat diperoleh karena
sistem yang dipelajari cukup mendekati keadaan setimbang (equilibrium), atau skala waktu
dalam sistem sedemikian pendek dibandingkan cuplikan waktu dari lingkungan.
Model Deterministik dan Stokastik
Model deterministik menghasilkan penaksiran kuantitas defenitif yang tidak disertai
dengan informasi mengenai peluang. Model stokastik mengandung unsur acak atau distribusi
peluang, sehingga tidak hanya membuat penaksiran keluaran yang definitif tapi juga disertai
dengan deviasi (variance). Semakin besar ketidak-pastian akan tingkah-laku suatu sistem,
semakin penting penerapan model stokastik. Tingkah-laku sistem dapat menjadi deterministik
apabila kuantitas besar dilibatkan, artinya variasi yang sangat kecil tidak begitu berarti dalam
taksiran yang dihasilkan model.
Model Deskriptif
Suatu model deskriptif membatasi tingkah-laku atau tabiat suatu sistem dalam suatu
cara sederhana, dan mengandung sedikit mekanisme yang menyebabkan perubahan tingkah-
laku tersebut. Pembentukan dan penggunaan model agak bersifat langsung dan sering terdiri
dari satu atau lebih persamaan matematik.
Model Eksplanatori
Suatu model eksplanatori terdiri dari deskripsi kuantitatif dari mekanisme dan proses
yang menyebabkan tingkah-laku suatu sistem. Deskripsi ini merupakan pernyataan eksplisit
(tegas) dari teori ilmiah dan hipotesis. Untuk menciptakan suatu model eksplanatori, suatu
sistem dianalisis dan proses serta mekanismenya dikuantifikasi secara terpisah. Model
dibangun dengan mengintegrasikan keseluruhan deskripsi dari sistem tersebut
Pemodelan dan Simulasi 1-4
SIMULASI KOMPUTER.
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 (flight 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.
Pemodelan dan Simulasi Komputer
Studi informatika yang mendukung simulasi komputer, antara lain : pemodelan dan
simulasi, teori sistem, rekayasa perangkat lunak dan grafik 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, memverifikasi dan memvalidasi keluaran simulasi
f. Mengeksekusi program simulasi untuk tujuan tertentu.
Beberapa Contoh Simulasi Komputer
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).
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).
Pemodelan dan Simulasi 1-5
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.
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 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. Ex: simulasi mobil (driving game), simulasi terbang (flight 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). Misal: 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).
Pemodelan dan Simulasi 1-6
Pemodelan dan Simulasi 1-7