PENGANTAR SISTEM Pemodelan & simulasi TM03
Sistem • Mnrt kamus Webster, sistem adalah kumpulan obyek-obyek yang disatukan oleh serangkaian interaksi atau ketergantungan, sekumpulan unit-unit yang dikombinasikan untuk membentuk satu kesatuan, … • Sistem didefinisikan sebagai sekumpulan entitas, misal manusia atau mesin, yang berinteraksi untuk menghasilkan suatu hasil akhir yang logis. • Contoh sistem: – – – – – – – – –
Sistem medisbiologis Sistem sosial-ekomoni Sistem komunikasi dan informasi Sistem tatasurya Sistem lingkungan Sistem produksi/manufaktur Sistem manajemen Sistem transportasi Sistem fisik – elektris, mekanis, termal, hidrolis, dan gabungannya
• Setiap sistem terdiri atas subsistem atau komponen pada level bawah dan supersistem pada level yang lebih tinggi.
• Sistem dicirikan dengan beberapa atribut sebagai berikut. – Batas sistem – Komponen-komponen sistem dan interaksinya – Lingkungan
Kompleksitas Sistem Sistem system etimologi: bahasa Yunani systema: hubungan yang terorganisasi antara komponen/unit fungsional Sebagian besar sistem di sekitar kita adalah sistem yang multidimensi, sangat kompleks, bervariasi terhadap waktu dan nonlinier karena tersusun dari berbagai subsistem yang saling berhubungan secara aktif maupun pasif. Kompleksitas suatu sistem bergantung pada: • Jumlah komponen yg terinterkoneksi • Tipe/sifat komponen • Jumlah interaksi • Kekuatan interaksi • Tipe/sifat interaksi – Statik atau dinamik – Satu arah atau dua arah – Terbatas (constrained) atau tidak terbatas (nonconstrained)
Contoh: Family System
(a) Single
(b) Pasutri
(c) Pasutri + 1 anak
• Semakin banyak jumlah komponen dalam sistem maka semakin banyak pula jumlah interaksi dalam sistem tersebut. • Kadang jumlah komponen dalam sistem menjadi sangat banyak sehingga menyebabkan kesulitan dalam pengaturannya (unmanageable).
• Kompleksitas sistem modern biasanya sangat besar, misalnya dalam bidang: – organisasi industri – sistem teknis (kelistrikan, mekanis, termal, hidrolik, dll) – sistem sosial
• Keinginan untuk dapat menggunakan input yang efisien mendorong usaha pemahaman sistem secara menyeluruh sehingga dapat membangun strategi pengendalian menggunakan bantuan komputer.
• Rekayasa sistem berdasar system thinking dan pendekatan sistem (system approach) dapat digunakan untuk memahami struktur dasar sistem.
Hard & Soft System • Peter Checkland; membangun SSM (Soft System Methodology) yaitu system thinking berbasis metodologi. Ide ini muncul karena kegagalan aplikasi yang disebutnya sebagai rekayasa “hard system” pada permasalahan manajemen yang rumit. • Soft system merupakan bagian dari system thinking yang khusus dirancang untuk penggunaan dan aplikasi dalam berbagai konteks dunia nyata. • David Brown; faktor kunci pembangunan soft system adalah pengetahuan bahwa aktivitas manusia dapat dimodelkan secara sistematis.
• Ide Peter Checkland sangat mempengaruhi pembangunan “soft operation research (OR = Riset Operasi)” yang menggabungkan optimasi, mathematical programming dan simulasi.
Sifat-sifat soft system: • permasalahan tidak terdefinisi dengan pasti (ill-defined) • komponen/sistem-nya nonquantified • solusi tidak definitif • input dan output kualitatif Sifat-sifat hard system: • permasalahan terdefinisi dengan jelas (well-defined) • mempunyai satu solusi optimum • pendekatan ilmiah pada permasalahan dapat bekerja dengan baik • faktor-faktor teknis cenderung mendominasi
• Dalam pendekatan hard system (SSADM: Structured Systems Analysis and Design Methodology), teknik dan prosedur baku digunakan untuk menentukan solusi yang pasti bagi data permasalahan yang juga terdefinisi dengan baik.
• Peter Checkland; 2 paradigma yang menjelaskan sifat dan pentingnya system thinking: – paradigma 1: Dunia ini dianggap sistemik dan dipelajari secara sistematis – paradigma 2 : Dunia ini chaotic (yaitu diinterpretasikan berbeda-beda) dan dipelajari secara sistematis
• Paradigma 1: merefleksikan hard systems thinking, yang dicirikan dengan adanya tujuan (akhir) yang akan dicapai dan sistem dirancang untuk mencapai tujuan tsb. • Paradigma 2: merefleksikan soft systems thinking, yang dicirikan dengan adanya tujuan yang diinginkan namun cara untuk mencapainya dan hasil (outcome) aktualnya tidak dapat diukur (quantified) dengan mudah.
Analisis Sistem Analisis adalah kegiatan untuk menguraikan suatu subyek menjadi bagian-bagian atau elemen-elemen yang menyusunnya dalam usaha untuk mengetahui atau meningkatkan pemahaman terhadap subyek tsb. Sintesis Sistem Sintesis adalah studi terhadap komposisi atau kombinasi bagian-bagian atau elemen-elemen sehingga terbentuk suatu sistem yang dapat berfungsi, bekerja, atau melakukan respon menurut suatu spesifikasi tertentu.
System Philosophy • Secara umum, setiap entitas yang dapat dibagi-bagi menjadi bagian-bagian atau komponen-komponen yang lebih kecil dapat disebut sebagai sebuah sistem. Misalnya: – – – – – – – –
sistem biologis sistem fisik sistem sosial sistem ekologi sistem transportasi sistem ekonomi sistem bahasa (linguistik) sistem perawatan kesehatan, dll
Metode Ilmiah • Science adalah cara untuk memperoleh pengetahuan tentang dunia. • Dicirikan dengan aplikasi pemikiran rasional ke pengalaman yang diperoleh dari observasi dan eksperimen, yang dirancang dengan tujuan untuk membangun hukum-hukum yang mengatur berputarnya dunia, kemudian menyatakannya secara matematis jika mungkin. • Pola aktivitas manusia pada aktivitas tsb dapat dirangkum menjadi 3 sifat penting yaitu 3R: – Reductionism – Repeatability – Refutation
Reductionism Tiga hal yang membuat science adalah sebuah/suatu reductionism: • Dunia ini penuh keragaman, untuk membuat investigasi yang koheren maka perlu dipilih beberapa item saja untuk diuji. Untuk membuat suatu eksperimen tertentu berarti menentukan reduksi terhadap dunia khusus untuk tujuan yang tertentu pula. • Reductionism dapat diartikan sebagai penerimaan penjelasan minimum yang dibutuhkan terhadap suatu fakta. • Memecah permasalahan dan menganalisis satu persatu
Repeatability Repeatability atau perulangan mengacu ke karakteristik sistem dimana jika diberi masukan yang sama maka akan menghasilkan keluaran yang tetap (tidak berubah), tidak tergantung waktu dan tempat.
Refutation Metode ilmiah adalah suatu metode yang seringkali akan mendapat sanggahan (refutation). Sering terjadi juga sanggahan terhadap hipotesis tentang suatu hal dan hal ini yang membuat ilmu selalu berkembang.
Emergence of System Science sukses menyelesaikan masalah-masalah fisik dan materialistik namun sifat reductionism dari science itu sendiri yang menyebabkan kelemahannya. Ilustrasi: gelombang kotak komp_kotak.m Science mengasumsikan bahwa komponen-komponen akan mempunyai sifat yang sama meski diuji dalam isolasi; hal ini menjadi tidak benar lagi jika diterapkan dalam masyarakat sosial, sistem biologi, dll. Kenyataan ini mendorong cara pemikiran yang berbeda: Aristotelian Holistic: “A whole is more than sum of its parts”
System Thinking Hall and Fagan: System thinking adalah seni dan science untuk mengaitkan struktur hingga menghasilkan kinerja, dan kinerja hingga menghasilkan struktur – seringkali perubahan hubungan juga dilakukan dalam upaya meningkatkan kinerja. Bagaimana cara melihat dunia yang sangat kompleks? • Salah satu pendekatan yang dapat dilakukan adalah memecah sesuatu yang kompleks menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga mudah ditangani. • Jika bagian-bagian yang lebih kecil tsb dapat dipahami maka dapat digabungkan untuk memahami keseluruhannya. • Hal inilah yang disebut reductionism atau Cartesian Thinking. • Reductionism dapat bekerja baik untuk hal yang sederhana, namun menjadi lemah saat digunakan untuk hal yang kompleks karena pada saat proses pemecahan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil maka hubungan dan interaksi antar bagian-bagian tsb menjadi hilang.
Ilustrasi 1: Mengurai tembok menjadi bagian-bagian penyusun (a) (b) (c)
tembok asli bagian-bagian tembok batu bata hasil rekontruksi
Ilustrasi 2: Mengurai manusia sebagai suatu sistem menjadi bagian-bagiannya
Bagian-bagian tsb adalah: • organ-organ dalam • tulang • otot • dll Dapatkan anda menggabungkannya kembali menjadi manusia kembali? Bagaimana hasilnya? Mengapa?
Manusia
sistem yang sangat kompleks bergantung pada interaksi antar bagian sifatnya mutually dependent manusia harus dilihat secara utuh
tidak bisa melakukan eksperimen pada manusia
• Dengan demikian dibutuhkan untuk dapat melihat sesuatu yang kompleks karena: – metode Cartesian tidak dapat digunakan karena tidak mungkin melakukan reduksi pada hal tsb – tidak mungkin melakukan eksperimen pada hal tsb
• Jay Forrester: system thinking merupakan cara memandang suatu permasalahan bukan sebagai satu kejadian yang terisolasi tetapi sebagai bagian-bagian dari struktur yang saling terhubung satu sama lain. • Tidak mungkin memahami keseluruhan hanya dengan mempelajari bagian-bagiannya saja. Pendekatan holistik untuk menjelaskan bagaimana sistem bekerja menjadi sangat penting. – Bagaimana mempelajari mobil? – Cukupkah hanya mempelajari mesin, roda, karburator, transmisi, dll saja? – Bagaimana bisa mobil berjalan?
• System thinking is a conseptual framework, a body of knowledge and tools, developed over the past many years, to explicitly underlie the effects of emergent properties and visualize this implicit and explicit effect. • System thinking dapat digunakan untuk memahami sistem yang sangat kompleks.
Ilustrasi 1: sistem untuk program mengurangi berat badan Variabel yang terlibat: o unhappiness with weight o jumlah makanan yang dikonsumsi o derajat rasa lapar
Bagaimana hubungan antara variabel-variabel tsb?
Keinginan mengurangi berat badan?
Mengubah kebiasaan makan / mengurangi makan?
Makan lebih banyak?
Rasa lapar?
Ilustrasi 2: sistem untuk program mengurangi biaya produksi Variabel yang terlibat: o o o o
Biaya produksi Pengurangan tenaga kerja Menyewa tenaga dari luar (misal: outsourcing) Beban kerja
Bgmn hubungan antara variabel-variabel tsb? Biaya Produksi? Outsourcing?
Mengurangi pegawai? Beban kerja?
Large & Complex Applied System Engineering: Generic Modeling • Dunia nyata yang dihadapi sekarang sangat besar dan kompleks sebagai hasil bervariasinya aktivitas manusia dalam ilmu pengetahuan, teknologi, ekonomi, ekologi, manajemen, psikologi, sosiologi, geografi, matematika, etika, dll. • Bidang analisis dan desain sistem berfokus dengan masalah perindustrian dan pemerintahan yang biasanya tak terstruktur, bersifat multidisiplin, dan berskala besar. – butuh banyak disiplin ilmu – butuh metode matematis, ekonomis, tingkah laku (behavioral), teknik – butuh banyak informasi tentang sistem dan komponen-komponennya, mengamati pengaruh perubahan dan mengevaluasi efeknya.
• Contoh: masyarakat industri berubah menjadi masyarakat informasi. Model sistem untuk analisis masyarakat informasi dirancang sebagai suatu sistem yang antisipasif, mengapa?
Atribut sistem skala besar: • Biasanya mewakili sistem yang kompleks dalam kehidupan nyata • Hirarkis multilevel dan struktur informasi terdesentralisasinya menggambarkan bahwa sistem berkaitan dengan masyarakat, bisnis dan manajemen organisasi, ekonomi, lingkungan, jaringan data, tenaga listrik, transportasi, penerbangan, sumber daya air, energi, dll.
Filosofi sistem menurut Bahm (1981): 1. Atomism (dunia adalah agregasi elemen-elemen) 2. Holism (ultimate reality is a whole without parts) 3. Emergentism (bagian-bagian itu ada, hubungan dan organisasi antar bagian membentuk keseluruhan, pertama dipahami secara analitis kemudian secara sintesis) 4. Structuralism (dunia adalah satu kesatuan dimana didalamnya semua sistem beserta prosesnya berlangsung sebagai bagian yang saling bergantung satu sama lain) 5. Organicism; setiap sistem mempunyai bagian dan kesatuan (parts and whole) dan merupakan bagian dari kesatuan yang lbh besar lagi
Quiz •
Menggambar lingkaran dengan r = 2 Persamaan lingkaran:
y2 x2 r 2
Carilah kelilingnya. Keliling = 2r
•
Menggambar ellips dengan radius-minor=a=2 dan radius-mayor=b=3 Persamaan ellips:
2
2
x y 1 a b
Carilah kelilingnya.
a2 b2 Keliling 2 2
Tugas Anda • Jelaskan apa maksud dari kalimat: “A whole is more than sum of its parts” Berikan penjelasan dengan lebih detail terkait dengan pengertian sistem. • Masyarakat industri yang mulai berkembang saat revolusi industri kini telah berubah menjadi masyarakat informasi. Model sistem untuk melakukan analisis pada masyarakat informasi harus dirancang sebagai suatu sistem yang antisipasif. Jelaskan mengapa harus demikian?
