Perancangan Dan Pembuatan Aplikasi Penjadwalan Perkuliahan Menggunakan Algoritma Genetik Dan...

5/22/2018 Perancangan Dan Pembuatan Aplikasi Penjadwalan Perkuliahan Menggunakan A...

http:///reader/full/perancangan-dan-pembuatan-aplikasi-penjadwalan-perkuliahan-menggu

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5

AbstrakAplikasi yang dibuat pada artikel ini

merupakan aplikasi penyusunan jadwal kuliah secara otomotis

berdasarkan dengan jadwal kuliah kampus Teknik Informatika

ITS. Jadwal akan disusun berdasarkan sumber daya kampus

dengan data batasan yang telah dimasukkan sebelumnya.

Sumber daya yang dimaksud seperti ruang kelas, pengajar, dan

peserta kuliah. Metode yang digunakan untuk penyusunan

jadwal adalah algoritma Genetika. Algoritma ini merupakan

salah satu algortima pencarian untuk mencari optimasi dari

suatu masalah yang diberikan dengan cara membentuk sebuah

populasi kasus dan menerapkan hukum teori alam sehingga

algoritma ini dapat menghasilkan individu terbaik pada generasi

terakhir. Aplikasi penjadwalan ini berbasis web dan dibangun

menggunakan kerangka kerja Vaadin. Selain itu dibuat pula

sebuah aplikasi pada platform Android untuk melihat jadwal

yang tersimpan. RaspinDroid mengambil data dari server

menggunakan Web Service yang dibuat menggunakan JAX-WS.

JAX-WS terhubung langsung ke dalam basis data server untuk

mengolah data langsung ke bentuk XML dan siap dikirimkan keaplikasi RaspinDroid. Fitur-fitur yang ada pada aplikasi

RaspinWeb selain penyusunan jadwal, terdapat fitur pemesanan

kelas, dan fitur pengaturan jam permohonan mengajar dari

pengajar. Evaluasi yang akan dilakukan terhadap aplikasi ini

akan dilakukan apakah Algoritma Genetik yang digunakan

dapat mencapai hasil optimum sesuai dengan jadwal yang telah

dibangun secara manual. Hasil evaluasi yang didapatkan bahwa

sesuai data daftar kelas tahun ajaran genap 2011/2012,

Algoritma Genetik dapat menempatkan kelas pada jadwal

dengan nilai fitness sesuai dengan yang diharapkan.

Kata Kunci Algoritma Genetik, Android, Jadwal, JAX-WS.

I. PENDAHULUANekerjaan menyusun suatu penjadwalan, terutama

penjadwalan kuliah mungkin terlihat mudah, akan tetapi

ketika sumber daya yang ada semakin terbatas, tentunya

membuat sebuah jadwal mata kuliah akan menjadi pekerjaan

yang cukup memakan waktu yang lama. Beberapa sumber

daya yang biasanya dibutuhkan seperti ketersediaan ruangan,

apakah ruangan tersebut memiliki kriteria yang cukup untuk

mengadakan sebuah kelas, jumlah kursi, dan kebutuhan

penunjang lainnya, seperti ruangan laboratorium atau ruangan

aula. Lalu pengajar, apakah pengajar mampu mengajar pada

semua jam, apakah pada waktu tersebut pengajar tertentu jug

mengajar di kelas lainnya. Setelah itu tentu peserta kelas

apakah mereka juga dapat menghadiri kelas tersebut, ata

mereka bisa saja memiliki jadwal lain pada waktu yang samaMaka dari itu dibutuhkannya sebuah perangkat lunak yan

mampu untuk menyusun sebuah jadwal, dimana jadwa

tersebut sudah dioptimalisasi sehingga sumber daya yan

terbatas tidak lagi menjadi suatu permasalahan dalam

penyusunan jadwal kuliah.

Selain itu pengembangan perangkat telepon pintar kin

mampu membantu penerimaan dan pengiriman jalur informas

digital ketika kita tidak sedang menggunakan kompute

Telepon pintar mampu untuk bertukar informasi denga

perangkat digital lainnya pada jaringan dengan menggunaka

internet. Teknologi ini sangat membantu untuk mendapatka

informasi yang lebih aktual dan dapat meningkatkan efisiens

tempat dan waktu. Salah satu pengaplikasian dalam kasupenyusunan jadwal kuliah ketika pengajar membutuhka

adanya kelas diluar jadwal tetap, atau kelas pengganti, hal in

tentunya perlu adanya komunikasi antara pengajar, penjag

ruangan, dan peserta kelas. Mungkin jika pengaja

sebelumnya sudah membicarakannya kepada peserta kulia

dan meminjam ruangan jauh hari, hal ini tidak akan menjad

masalah. Akan tetapi jika hal ini tidak terencanakan, mak

dibutuhkan sebuah alat yang dapat menyampaikan permintaa

dan informasi secara cepat.

Dengan dibuatnya sebuah aplikasi penyusunan jadwa

kampus ini, diharapkan memudahkan para pengguna dalam

mengatur penyusunan jadwal kuliah sesuai dengan sumbe

daya dan batasan yang ada. Dengan aplikasi ini puldiharapkan memudahkan komunikasi antara pengajar da

peserta kelas dalam mengatur jadwal kelas.

II. URAIANPENELITIANA. Algoritma Genetik

Algoritma Genetik merupakan salah satu algoritma optima

yang kuat dan bisa digunakan pada berbagai macam stud

kasus karena menggunakan prinsip teori evolusi. Algoritm

ini sering digunakan untuk mencari solusi optimal baik pad

Perancangan dan Pembuatan Aplikasi Penjadwalan

Perkuliahan Menggunakan Algoritma Genetik dan

Teknologi Java API for XML Web Service pada

Platform AndroidNanda Bagus Pradnyana, Dwi Sunaryono, dan Abdul Munif

Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

(ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected]

P




kasus yang sederhana sampai kasus yang rumit. Algoritma

genetik bekerja pada suatu populasi yang dibentuk oleh

sebuah kasus yang direpresentasikan sebagai kromosom dan

akan dievaluasi untuk memperoleh seberapa nilai optimalnya

[1]. Apabila pada generasi tersebut belum ditemukan kasus

yang memiliki nilai paling optimal, maka akan dibentuk

populasi baru dengan cara melakukan seleksi kepada individu

yang nilai optimalnya kecil dan digantikan dengan individu

baru melalui proses reproduksi. Berikut akan dijelaskanbeberapa aspek yang digunakan pada Algoritma Genetik.

Inisialisasi

Inisialisasi kromosom ini dilakukan hanya sekali pada

populasi pertama dibentuk. Setiap gen dari kromosom

merupakan nilai real yang dihasilkan secara acak. Jarak nilai

acak tersebut merepresentasikan waktu dan ruangan dari

sebuah jadwal kelas.

Crossover

Crossover merupakan salah satu operator Algoritma

Genetik yang digunakan untuk menghasilkan solusi baru dari

dua buah solusi pada generasi sebelumnya. Operator inibekerja pada dua buah kasus yang dianggap mampu

menghasilkan kasus baru yang memiliki nilai kemampuan

yang baik. Nantinya, solusi ini akan digabungkan untuk

menghasilkan sebuah solusi baru yang memiliki kemiripan

bentuk dari kedua kasus yang digabungkan. Solusi yang

dihasilkan nantinya memiliki nilai kemampuan yang tidak

berbeda jauh dengan nilai kemampuan induknya[2].

Mutasi

Mutasi dilakukan dengan memberikan gaussian noise

kepada satu gen atau lebih yang merupakan bilangan real [2].

Pada awalnya dipilih gen dari suatu kasus secara acak,

selanjutnya nilai tersebut diberi nilai yang berbeda dengannilai sebelumnya. Mutasi dilakukan untuk memperluas area

pencarian kasus agar dapat mencapai nilai kemampuan yang

lebih optimal.

Nilai Kemampuan

Setiap individu yang dibuat akan dievaluasi untuk dicari

nilai kemampuannya. Nilai ini digunakan untuk melakukan

seleksi terhadap individu dalam populasi dimana individu

yang nilai kemampuannya tidak memenuhi persyaratan akan

dihapus dari populasi [3].

B. Android

Android merupakan sebuah sistem operasi, perangkatperantara, dan beberapa aplikasi kunci. Sistem operasi

Android khusus dikembangkan oleh Open Handset Alliance

untuk perangkat tablet maupun ponsel pintar. Sumber kode

pada sistem operasi Android bersifat terbuka. Android

menggunakan kernelyang berbasis kernelLinux dan memiliki

perangkat perantara dan pustaka yang ditulis dalam bahasa C.

Perangkat lunak aplikasi yang berjalan pada kerangka aplikasi

mencakup pustaka Java-Compatible yang berbasis pada

Apache Harmony [4].

Android telah melakukan sejumlah perubahan sejak rili

aslinya, masing-masing memperbaiki bug dan menamba

berbagai fitur baru [4].

C. JAX-WS

Web service adalah aplikasi berbasis web yan

menggunakan basis XML (Ekstensible Markup Language

standar dan transportasi protokol untuk saling bertukar dat

dengan klien [5]. JAX-WS (Java API for XML Web Serviceadalah ekstensi standar dari Java yang digunakan untu

membangun sebuah web service berbasis Java menggunaka

pendekatan interface POJO (Plain Old Java Object) da

WSDL (Web Service Definition Language) [6].

III. PENERAPANTEORIA. Algoritma Genetik

Representasi Kromosom

Bentuk kromosom yang digunakan adalah sebuah Vecto

yang menyimpan daftar jadwal kelas. Kromosom yang dibua

sebenarnya merupakan tabel jadwal yang disusun secara sat

baris. Baris ini disusun dengan urutan jumlah hari, yandidalamnya berisi urutan kelas yang ada, lalu berisi jumla

jam pada satu hari. Maka ukuran dari Vector ini adalah jumla

hari dikalikan dengan jumlah ruangan dikali dengan jumla

jam yang ada. Gambar 1 akan menggambarkan bagaiman

bentuk kromosom yang akan dibuat.

Flowchart Program

Flowchartyang dapat dilihat pada Gambar 2 ini terdiri dar

tiga proses utama, satu input data, dan dua percabangan

Untuk proses pertama, Inisialisasi Populasi Awalmerupaka

proses dimana populasi generasi pertama dibentuk untu

memulai pencarian kasus terbaik. Proses selanjutnya adala

Evaluasi Nilai Kemampuan, proses ini menghitun

kemampuan suatu kasus dalam mengatasi batasan-batasa

yang diberikan. Setiap batasan memiliki nilai bobot yan

berbeda, sesuai dengan seberapa pentingnya batasan tersebu

untuk dipenuhi. Proses ketiga adalah proses Reproduk

Kromosom Baru, proses ini melakukan seleksi berdasarka

nilai kemampuan yang sudah diberikan pada setiap individu

Setiap individu akan diurutkan berdasarkan nila

kemampuannya. Individu yang berada pada kelompok uruta

bawah akan dihilangkan dan diganti dengan individu bar

dengan cara membuat kromosom baru yang berbeda denga

induknya. Proses terakhir adalah proses Mutasi, proses in

mengambil suatu kelas dari jadwal secara acak da

ditempatkan ke jadwal yang berbeda. Mutasidilakukan untu

memperluas area pencarian dan mendapatkan nila

0 1 13 14 82 83 418 419

Senin

Kelas 1

27

Kelas 2

26

Jadwal

... ... ... ...

Gambar 1. Bentuk Kromosom Jadwal Kuliah. Gambar ini menunjukan

suatu kromosom yang memiliki lima hari waktu mengajar, enam ruangan

kelas, dan 14 jam waktu mengajar tiap harinya.




kemampuan yang lebih baik. Untuk input data, ada tiga

masukan yang dibutuhkan yaitu, Tabel Dosen, Tabel Mata

Kuliah, dan Tabel Kelas. Tabel Kelas dibentuk berdasarkan

data pada Tabel Mata Kuliah dan Tabel Dosen. Tabel Kelas

berisi daftar kelas yang akan dijadwalkan dengan Algoritma

Genetik. Informasi yang disimpan seperti nama mata kuliah,

identitas dosen pengajar, sampai kuota kelas. Untuk

percabangan, terdapat percabangan apabila nilai kemampuan

sudah mencapai batas maksimal atau jumlah generasi yangsudah melampui batas generasi, maka proses pencarian kasus

dianggap selesai dan individu terbaik akan diambil sebagai

solusi dari kasus yang diberikan.

Input Data

Terdapat tiga input data yang dibutuhkan untuk

menjalankan algoritma ini, yaitu:

1. Tabel Mata Kuliah2. Tabel Dosen3. Tabel Kelas

Tabel Mata Kuliah berisikan semua data yang berhubungan

dengan kurikulum mata kuliah yang bersangkutan seperti

semester, jumlah SKS, sampai jenis mata kuliah. Tabel Dosen

menyimpan data identitas dosen yang mengajar pada kampus.

Identitas yang disimpan seperti NIP, nama, bidang minat,

sampai alamat e-maildosen tersebut. Sedangkan Tabel Kelas

berisi daftar kelas yang akan dibuat jadwalnya. Tabel ini

berisikan nama, dosen, mata kuliah, sampai durasi kelas yang

didaftarkan.

Inisialisasi Populasi Awal

Pada proses inisialiasi awal ini akan dibuat sepuluh

kromosom berdasarkan bilangan acak. Bilangan yang diacak

adalah indeks hari dan indeks ruangan yang akan ditempati

oleh kelas. Untuk nilai waktu, akan di set pada indeks nol

dimana dilakukan perulangan sejumlah jam perkuliahan

apakah kelas tersebut dapat diletakan sesuai pada kolom

jadwal yang tersedia.

Evaluasi Nilai Kemampuan

Evaluasi ini dilakukan setiap adanya individu baru yang

berhasil terbentuk. Perhitungan nilai kemampuan berdasarkan

dengan batasan penyusunan jadwal yang sudah ditentukan

pada awal pembuatan aplikasi ini. Tabel 1 menjelaskan

batasan yang ada beserta bobot yang diberikan. Dengan data

ini semua daftar kelas yang digunakan dalam pembuatan

jadwal akan dievaluasi apakah kelas tersebut melanggar

batasan yang diberikan apa tidak. Jika kelas tersebut

memenuhi suatu batasan, maka nilai kemampuan individu

tersebut akan ditambahkan. Semakin tinggi nilai kemampuan

suatu individu akan menandakan bahwa kelas-kelas pada

jadwal tersebut sudah dialokasikan ke dalam jadwal yang

baik.

Setelah didapatkan semua nilai dari semua kelas, maka

dapat dihitung nilai kemampuan kromosom dengan rumusan:

54321

5544332211

BBBBB

xBKxBKxBKxBKxBKpuanNilaiKemam

++++

++++

= (1)

B1= Batasan kelas tidak menempati jadwal yang suda

ditempati kelas lain.

B2 = Batasan ruangan yang ditempati sudah sesuai denga

ruangan kebutuhan kelas.

B3= Batasan pengajar dapat mengajar pada waktu tersebut

B4 = Batasan kelas tidak beririsan dangan kelas lain yan

memiliki semester yang sama.

B5 = Batasan kelas tidak beririsan dengan kelas lain yan

memiliki semester yang berbeda satu tahun ajaran.

K1= Jumlah kelas yang memenuhi batasan B1




Start

Input Data

Inisialisasi

Populasi Awal

Evaluasi Nilai

Kemampuan

Nilai Kemampuan

Optimal Terpenuhi

Jumlah GenerasiMelewati Batas

Generasi

Tidak

Reproduksi

Kromosom Baru

Tidak

Mutasi

Finish

Ya

Kromosom Terbaik

pada Populasi

Gambar 2. Flowchart dari Algoritma Genetik. Terdapat satu proses

masukan, empat proses utama, dua percabangan, dan satu hasil keluaran

an di unakan ada a likasi ini.





Dapat dilihat pada Tabel 1 urutan bobot disusun

berdasarkan kemungkinannya diadakan kelas pada ruangan

dan jadwal yang sudah ditentukan. Apabila suatu ruangan

terdapat dua kelas yang berbeda tentu tidak memungkinankedua kelas tersebut dapat diadakan, untuk itu bobot terbesar

diberikan kepada batasan ini. Selanjutnya apakah ruangan

tersebut memiliki kebutuhan yang dibutuhkan oleh kelas,

seperti jumlah kursi dan fasilitas yang diberikan. Batasan

ketiga diberikan untuk mengatasi jadwal pribadi yang dimiliki

oleh dosen. Bisa saja dosen sudah memiliki jadwal lain seperti

tugas belajar, atau sedang mengajar pada kelas yang lain.

Untuk dua batasan selanjutnya diberi bobot yang relatif kecil

dari bobot yang lainnya. Hal ini dikarenakan batasan ini dapat

diatasi dengan menambah kelas baru dengan mata kuliah yang

sama.

Reproduksi Kromosom Baru

Proses ini merupakan pembuatan kromosom baru sama

seperti proses Inisialiasi Populasi Awal. Pembuatan

kromosom baru ini dimaksudkan untuk mencari kasus dengan

nilai kemampuan yang lebih baik dan menjaga jumlah

individu populasi pada jumlah yang tetap.

Mutasi

Proses Mutasi dilakukan dengan memindahkan suatu

jadwal kelas yang dipilih secara acak ke jadwal kelas yang

lain. Jadwal kelas akan dipindahkan dengan mengacak indeks

hari dan indeks ruangan yang baru. Dilakukan perulangan

sampai kelas mendapatkan jadwal baru sesuai dengan bentuk

kromosom. Apabila secara kebetulan kelas diletakan kembali

ke dalam jadwal yang sama, pengacakan ruangan dan hari

akan dilakukan kembali.

B. Android dan JAX-WS

Aplikasi RaspinDroid merupakan aplikasi untuk melihat

jadwal secara mobile. RaspinDroid terhubung langsung

dengan jaringan internetuntuk mengambil data jadwal kuliah

yang terlah disimpan pada basis data server. Pada

RaspinDroid dibuat beberapa fitur untuk dosen seperti fitur

peminjaman ruangan kelas untuk kelas pengganti. Selain itu

juga dosen juga dapat memasukkan jadwal pribadi sebaga

masukan untuk penyusunan jadwal berikutnya.

Platform Android tidak bisa terhubung langsung denga

basis data server. Diperlukan sebuah aplikasi web servic

untuk menjembatani hubungan antara basis data server da

klien Android. Gambar 3 menunjukan penggalan sumber kod

dari endpoint interfacepada JAX-WS.

Setiap method diatas akan diimplementasikan pada kela

endpoint implementation. Setiap method yang mengembalika

hasil query dari basis data, akan diolah terlebih dahulu k

dalam bentuk XML dengan bantuan library JDOM2. Has

query sengaja dirubah ke dalam XML untuk memudahka

pengiriman data berupa Stringdan ketika sampai pada klie

dapat dirubah kembali menjadi bentuk objek.

IV. HASILPENGUJIANAlgoritma Genetik ini diuji dalam penjadwalan mata kulia

kampus Teknik Informatika ITS pada tahun ajaran semeste

genap 2011/2012. Uji coba ini melibatkan 83 kelas dengarincian 3 kelas semester 1, 20 kelas semester 2, 1 kela

semester 3, 28 kelas semester 4, 2 kelas semester 5, 22 kela

semester 6, dan 7 kelas semester 8. Melibatkan juga

angkatan mahasiswa, 6 ruangan kelas biasa dan 1 ruanga

laboratorium.

Pada hasil akhir iterasi diperoleh hasil penjadwalan yan

memiliki nilai kemampuan 0,888608 dimana semua kela

memiliki jadwal masing-masing tanpa adanya jadwal kela

yang menempati ruangan dan pada waktu yang sama. Hasil in

sudah cukup baik dan menunjukan bahwa Algoritma Geneti

dapat digunakan untuk melakukan penyusunan jadwal mat

kuliah kampus Teknik Informatika ITS. Gambar menampilkan jadwal yang sudah tersusun dengan tampila

menggunakan kerangka kerja Vaadin.

importjavax.jws.WebMethod;

importjavax.jws.WebService;

@WebServicepublicinterfaceWebService {

@WebMethod String getRuangan();@WebMethod String reqJadwal(String tipe, String id,

String nip, String tanggal, String ruangan,String jam);

@WebMethod String login(String username, Stringpassword);

}

Gambar 3. Endpoint Interface pada JAX-WS. Terdapat beberapa web

method yang akan melakukan query pada basis data dan mengirimkan

hasilnya ke klien RaspinDroid.

Tabel 1.

Tabel ini berisi batasan yang diberikan pada penyusunan jadwal kuliah

menggunakan Algoritma Genetik.

No

.

Batasan Bobot

1 Kelas tidak menempati jadwal yang sudah

ditempati kelas lain.

30

2 Ruangan yang ditempati sudah sesuai

dengan ruangan kebutuhan kelas.

20

3 Pengajar dapat mengajar pada waktu

tersebut.

20

4 Kelas tidak beririsan dangan kelas lain

yang memiliki semester yang sama.

15

5 Kelas tidak beririsan dengan kelas lain

yang memiliki semester yang berbeda satu

5




V. SIMPULANDengan bantuan Algoritma Genetik, penyusunan

penjadwalan kuliah dapat dilakukan dan dioptimalkan.

Aplikasi dapat mencari solusi dari populasi kasus yang

diberikan berdasarkan sumber daya dan batasan yang

diberikan. Selain itu, aplikasi mencegah adanya kelas ataupun

jadwal dosen yang saling bertumpukan dan jugameminimalisir adanya irisan kelas yang memiliki semester

yang sama atau selang satu tahun ajaran.

Penggunaan Android sebagai media penerimaan data dapat

membantu pengguna untuk mendapatkan informasi yang

dibutuhkan secara aktual. Selain itu, fitur pada RaspinDroid

memudahkan dosen untuk memesan kelas tambahan dengan

mengirimkan informasi yang dibutuhkan server melalui web

service JAX-WS. Untuk kedepannya diharapkan tidak hanya

platform Android saja sebagai media penerimaan data pada

aplikasi penjadwalan ini. Diharapkan pula dibuat pada

platformlainnya seperti iOS ataupun Blackberry.

DAFTARPUSTAKA

[1] B. Edmund, E. David, W. Rupert,A Genetic Algorithm Based UniversityTimetabling System. Department of Computer Science, University of

Nottingham, University of Park, Nottingham, NG7 2RD.

[2] J. Holland,Adaptation in Natural and Artificial Systems.University ofMichigan Press, Ann Arbor, Michigan. 1975.

[3] M. Aria,Aplikasi Algoritma Genetik untuk Optimasi Penjadwalan MataKuliah. Universitas Komputer Indonesia, 2006.

[4] Android Developers. 2010. What is Android?, [Online]. Available:(http://developer.android.com/guide/basics/what-is-android.html

[5] Oracle WebPage. Metro Web Service Overview, [Online]. Available:http://www.oracle.com/technetwork/java/index-jsp-137004.html

[6] Eclipse Wiki WebPage. JAXWS JAXWS Tools Component, [Online].Available: http://wiki.eclipse.org/JAXWS

Gambar 4. Hasil Penyusunan Jadwal Menggunakan Algoritma Genetik.

Perancangan Dan Pembuatan Aplikasi Penjadwalan Perkuliahan Menggunakan Algoritma Genetik Dan...

Documents

Transcript of Perancangan Dan Pembuatan Aplikasi Penjadwalan Perkuliahan Menggunakan Algoritma Genetik Dan...