Prosedur Pengoperasian dan Bentuk Operasi Maya pada Sistem Simulasi Komputer Beserta Validasi Simulasi

Prosedur Pengoperasian Sistem Simulasi Maya

Simulasi komputer dijalankan dengan menggunakan program simulasi pada komputer. Program simulasi sistem berfungsi untuk menghadirkan komponen-komponen suatu sistem maya dan untuk mengoperasikan sistem maya yang terbentuk. Program simulasi sistem yang tersusun dalam bentuk rangkaian perintah-perintah dan ekspresi merupakan prosedur pengoperasian sistem maya.

Dengan penggunaan variabel sebagai komponen sistem maya, operasi maya dapat disusun dalam bentuk rangkaian ekspresi dan model-model simbolik yang menyatakan bentuk dan fungsi proses serta hubungan input-output. Ekspresi-ekspresi pada program dapat disusun sebagai rangkaian pernyataan yang berfungsi untuk mengendalikan jalannya operasi maya sehingga proses pengolahan data dapat menirukan proses dan interaksi pada sistem ril.

Program komputer khusus untuk suatu simulasi sistem dapat disusun dengan menggunakan bahasa program tertentu, antara lain bahasa C++ dan bahasa Visual Basic. Program simulasi juga dapat disusun dalam bentuk worksheet aplikasi ataupun dengan menggunakan perangkat lunak sistem simulasi seperti ProModel, PowerSim dan lain sebagainya. Perangkat lunak sistem simulasi berfungsi dengan mengoperasikan model sistem dan menggunakan data input tiruan. Untuk itu diperlukan penyusunan model sistem dan model operasi sistem, penentuan karakteristik data input serta penyusunan ekspressi-ekspressi pengoperasian sistem maya sesuai dengan bentuk operasi pada sistem ril yang disimulasikan.

Bentuk Operasi Maya dan Simulasi

Operasi sistem dalam bentuk maya umumnya diawali dengan pengambilan input dan diakhiri dengan penyajian output hasil pengolahan data. Operasi maya per siklus dapat diulang kembali mulai dari awal periode atau dilanjutkan pada periode selanjutnya. Operasi maya dalam sejumlah siklus dapat berulang dalam satu periode yang sama atau berlanjut dalam jumlah periode yang sama dengan jumlah siklus operasi maya. Operasi maya pada umumnya berlangsung dalam bentuk rangkaian proses maya dengan input maya dan output maya.

Operasi maya berlangsung dengan menggunakan data tiruan yang dapat dibedakan atas data deterministik dan data stokastik pada simulasi dinamik atau simulasi statik. Pengadaan data input tiruan deterministik dilakukan dengan cara menyediakan nilai-nilai yang pasti, sedangkan data input tiruan stokastik dapat disediakan dengan menggunakan nilai-nilai peluang sebagai penduga. Operasi sistem pada simulasi statik berlangsung bebas tidak terikat dengan kemajuan waktu, sedangkan operasi sistem pada simulasi dinamik berlangsung dalam selang waktu maya yang disesuaikan terhadap selang waktu operasi pada sistem nyata.

Hasil simulasi sistem dalam bentuk data output merupakan hasil operasi imitasi pada sistem maya. Dengan penggunaan nilai- nilai input yang sama dengan nilai-nilai input pada sistem ril, data output hasil pengoperasian sistem maya sebagai imitasi dari suatu sistem ril pada prinsipnya adalah sama dengan nilai-nilai dari hasil operasi sistem ril yang sama. Data output hasil simulasi sistem maya dan data hasil operasi sistem ril adalah sama dalam bentuk nilai-nilai yang berfungsi menunjukkan keadaan pada sistem maya dan keadaan pada sistem ril. Berikut merupakan beberapa bentuk operasi maya dari sistem simulasi.

1. Simulasi dengan Operasi Diskrit

Dari segi cara pelaksanaannya, simulasi komputer termasuk simulasi sistem diskrit sesuai dengan bentuk pengoperasian sistem secara terputus-putus, meskipun aktivitas dan operasi pada sistem ril berlangsung kontinu. Simulasi sistem dapat dijalankan dengan pelaksanaan operasi diskrit sehubungan dengan ketidak layakan pengoperasian sistem tiruan dengan menjalankan aktivitas maya dalam bentuk kontinu.

Pengoperasian sistem tiruan berlangsung secara diskrit sesuai dengan proses pemasukan data, pengolahan data dan penerimaan output hasil pengolahan data secara bertahap pada posisi waktu atau posisi operasi maya tertentu. Meskipun proses pengolahan data berlangsung dalam selang waktu yang relatip sangat kecil, pengambilan dan penentuan nilai-nilai dalam simulasi sistem tetap berlangsung secara diskrit per periode dan per siklus.

Pengoperasian sistem secara diskrit juga berkaitan dengan pelaksanaan elemen operasi maya yang tuntas seketika melalui eksekusi perintah program, meskipun pelaksanaannya pada sistem ril berlangsung kontinu dalam selang waktu yang relatip lama. Sebagai contoh, pengisian sejumlah bahan baku ke dalam tangki persediaan pada sistem ril berlangsung kontinu dan selesai dalam beberapa jam, namun pada simulasi dapat terlaksana dan tuntas seketika melalui eksekusi perintah penambahan nilai variabel yang menyatakan isi tangki. Perhatikan ilustrasi operasi diskrit dari operasi kontinu mengenai operasi pengisian 600 m3 bahan ke dalam tangki persediaan.

2. Simulasi dengan Operasi Statis

Pada simulasi statik, pengoperasian sistem maya berlangsung secara bebas tidak terikat dengan kemajuan waktu. Hasil simulasi yang diperoleh merupakan gambaran keberadaan dan karakteristik sistem dalam berbagai konfigurasi atau variasi keadaan yang tidak terikat dengan waktu

Simulasi statik merupakan simulasi sistem maya dalam satu periode sebagai satu siklus peristiwa atau satu segmen aktivitas. Pengulangan simulasi statik berlaku terbatas dalam satu periode tunggal pada posisi yang sama dan tidak bergerak. Pelaksanaan simulasi dalam m siklus adalah statis dalam satu periode seperti disajikan pada gambar di bawah.

Simulasi sistem termasuk simulasi statik jika kelangsungan operasi sistem maya tidak berkaitan dengan kemajuan waktu maya dan kemajuan waktu maya tidak berpengaruh terhadap operasi dan keadaan sistem. Sebagai contoh, simulasi analisis rentabilitas proyek investasi dengan umur 10 tahun dapat dilakukan berulangulang tanpa terikat dengan waktu operasi maya. Analisis proyek dalam satu siklus berlangsung dalam satu periode operasi, di mana satu periode operasi tidak sama dengan selang waktu 10 tahun maya. Jika pengulangan simulasi dilakukan sebanyak 200 kali, bukan berarti analisis rentabilitas dilakukan untuk proyek dalam selang waktu 2000 tahun maya. Demikian juga jika umur proyek dikurangi menjadi 5 tahun, bukan berarti simulasi berlangsung dalam ½ siklus. Simulasi proyek dengan umur 10 tahun maupun 5 tahun sama-sama berlangsung dalam 1 siklus yang sama.

3. Simulasi dengan Operasi Dinamik

Pada simulasi dinamik, pengoperasian sistem berlangsung berkelanjutan dalam ruang waktu maya. Operasi sistem dinamik adalah khas tidak berulang pada periode atau pada selang waktu yang sama. Dengan mengikuti kemajuan waktu, perubahan pada sistem maya selalu dikaitkan dengan selang waktu ataupun posisi waktu maya, di mana operasi maya dijalankan dalam sejumlah periode yang berurutan menurut kemajuan waktu atau menurut pembagian waktu maya untuk sejumlah periode seperti disajikan pada Gambar di bawah. 

Simulasi sistem secara dinamik terikat dengan kemajuan dan perubahan waktu karena operasi maya dijalankan dalam sejumlah periode yang berurutan dengan selang waktu tertentu, ataupun menurut kemajuan waktu yang menentukan urutan dan jumlah periode. Jika pelaksanaan operasi dinamik berlangsung dalam n periode yang berurutan, dan 1 periode operasi berlangsung dalam m menit maya maka simulasi berlangsung dalam n(m) menit maya.

Sebagai contoh, sistem antrian maya dengan operasi dinamik dijalankan dengan mengikuti kemajuan waktu yang menentukan terhadap jumlah kedatangan, lama pelayanan dan panjang antrian. Sistem maya dioperasikan dari menit ke menit dalam selang waktu 7 jam atau 420 menit maya. Dengan selang waktu 1 menit maya per 1 kali pengecekan operasi sistem maka simulasi berlangsung dalam 420 kali pengecekan. Jika simulasi dijalankan dalam 210 menit maya berarti pengoperasian sistem antrian dalam simulasi berlangsung dalam 210 kali pengecekan.

4. Simulasi dengan Operasi Deterministik

Pengoperasian sistem tiruan termasuk simulasi deterministik jika semua nilai-nilai input tiruan yang digunakan terdiri dari nilai- nilai pasti atau menentu. Hasil simulasi sistem yang diperoleh juga merupakan nilai pasti untuk masing-masing kombinasi nilai-nilai input sistem. Dengan penggunaan data input deterministik, jumlah hasil simulasi yang dapat diperoleh akan sama dengan jumlah kombinasi dari nilai-nilai parameter dan variabel yang digunakan seperti diberikan pada contoh berikut :

• Jika nilai input A=5 dan B=7 dengan model simbolik operasi C = A*B maka nilai C = 5x7 = 35 merupakan nilai pasti.
• Selama nilai A dan nilai B serta model simbolik C = A*B tidak berubah maka nilai C akan tetap sama tidak berubah pada setiap ulangan simulasi operasi.
• Jika nilai A terdapat pada dua level yaitu A1= 4 dan A2= 6 maka nilai C menurut nilai A terdiri dari 2 nilai pasti yaitu C1= 28 dan C2= 42
• Jika nilai A terdapat pada dua level yaitu A1 =4 dan A2=6, dan nilai B terdapat pada tiga level yaitu B1=5, B2=6 dan B3=7 maka nilai C menurut nilai A dan nilai B terdiri dari 6 nilai pasti sesuai dengan jumlah kombinasi dari variabel A dengan variabel B sebanyak 2 x 3 yaitu : C1= 20, C2= 24, C3= 28, C4= 30, C5= 36, dan C6= 42

Pada contoh di atas dapat terlihat jelas bahwa hasil simulasi deterministik tidak berubah untuk nilai-nilai masukan yang sama. Hasil simulasi sistem tetap akan sama meskipun dengan jumlah ulangan yang sangat besar. Pengulangan simulasi dengan nilai- nilai input yang sama tidak akan memberikan nilai hasil simulasi yang berubah sehingga ulangan simulasi tidak diperlukan untuk penentuan nilai rata-rata hasil pengoperasian sistem.

Sehubungan dengan hasil simulasi deterministik yang sama untuk nilai-nilai input yang sama maka perlunya simulasi sistem deterministik adalah untuk memperoleh nilai hasil simulasi untuk nilai-nilai input tertentu dari antara nilai-nilai input yang berbeda dalam jumlah yang relatip sangat besar. Simulasi deterministik untuk nilai-nilai input yang berbeda dapat bermanfaat menyajikan bentuk hubungan yang pasti antara nilainilai input dengan nilai- nilai output pada operasi statik yang berulang maupun operasi dinamik yang berkelanjutan.

5. Simulasi dengan Operasi Stokastik

Simulasi sistem termasuk simulasi stokastik jika nilai-nilai input yang digunakan terdiri dari nilai-nilai dugaan. Data output hasil simulasi yang diperoleh dengan penggunaan nilai-nilai input dugaan juga termasuk nilai dugaan, meskipun simulasi dilakukan dengan langkahlangkah yang pasti. Hasil simulasi dalam bentuk nilai dugaan tidak dapat diubah menjadi nilai pasti.

Nilai dugaan tidak berdiri sendiri sebagai nilai tunggal tetapi sebagai nilai anggota dari suatu kelompok nilai dengan kehadiran berdasarkan peluang tertentu. Penggunaan nilai-nilai sebagai data input berdasarkan peluang berkaitan dengan terdapatnya banyak nilai-nilai sejenis yang mungkin muncul dari kelompok yang sama. Sebagai contoh, rata-rata kecepatan angin termasuk data dugaan pada suatu simulasi pelayaran sehubungan dengan nilainya yang berubah dari waktu ke waktu tidak dapat dinyatakan dengan nilai pasti. Penggunaan nilainilai kecepatan angin sebagai data input pada simulasi merupakan nilai dugaan berdasarkan peluang yang menentukan frekuensi kemunculan nilai-nilai pada operasi maya. 

Penggunaan data input dugaan akan memberikan nilai hasil simulasi dalam bentuk nilai ekspektasi yang tidak terlepas dari peluang yang menentukan frekwensi kehadiran nilai-nilai input. Hubungan nilai-nilai input dugaan dengan hasil simulasi sebagai nilai ekspektasi dapat dijelaskan melalui contoh berikut:

• Pada kecepatan angin rata-rata 15; 20 dan 25 km per jam, kecepatan rata-rata perahu adalah 5; 10 dan 15 km per jam. Kecepatan angin rata-rata 15 km/jam dapat terjadi dengan peluang 0,5; kecepatan rata-rata 20 km/jam dengan peluang 0,3 dan kecepatan rata-rata 25 km/jam dengan peluang 0,2. Berdasarkan nilai rata-rata dan peluang terjadinya kecepatan angin serta hubungannya dengan kecepatan perahu maka ekspektasi jarak tempuh perahu per jam dapat diperoleh dari perhitungan : (0,5x5)+(0,3x10)+(0,2x15) = 8,5 km/jam.

Pada kecepatan angin rata-rata 15; 20 dan 25 km per jam, kecepatan rata-rata perahu adalah 5; 10 dan 15 km per jam. Kecepatan angin rata-rata 15 km/jam dapat terjadi dengan peluang 0,5; kecepatan rata-rata 20 km/jam dengan peluang 0,3 dan kecepatan rata-rata 25 km/jam dengan peluang 0,2. Berdasarkan nilai rata-rata dan peluang terjadinya kecepatan angin serta hubungannya dengan kecepatan perahu maka ekspektasi jarak tempuh perahu per jam dapat diperoleh dari perhitungan : (0,5x5)+(0,3x10)+(0,2x15) = 8,5 km/jam.

Verifikasi dan Validasi Sistem Simulasi Komputer

Sistem tiruan dan program simulasi dapat digunakan apabila model sistem sesuai dengan bentuk sistem ril, dan operasi maya sesuai dengan operasi ril. Untuk itu verifikasi model sistem perlu dilakukan sebelum uji coba penggunaan program simulasi.

Verifikasi model sistem dilakukan berdasarkan pengecekan kesesuaian model dengan keadaan ril, terutama dalam hal jumlah dan jenis komponen, bentuk hubungan interaksi antar komponen, serta input-output proses dalam operasi sistem. Ketidaksesuaian umumnya mengakibatkan penyimpangan hasil simulasi terhadap hasil yang seharusnya. Ketidaksesuaian model dapat terjadi dalam berbagai hal yang disebutkan di atas. Ketidaksesuaian misalnya terdapat pada komponenkomponen sistem maya yang tidak tepat mewakili komponen-komponen sistem ril dengan prosedur yang tidak efektip mengintegrasikan semua komponenkomponen sistem sehingga mengakibatkan adanya perbedaan antara operasi sistem maya dengan operasi sistem ril. 

Selanjutnya prosedur pengoperasian sistem maya juga perlu divalidasi karena model operasi yang digunakan pada sistem maya kemungkinan tidak sesuai dengan bentuk operasi pada sistem ril. Model operasi sistem maya yang berbeda dengan bentuk operasi ril jelas tidak berlaku mewakili sistem ril. Model operasi sistem maya tidak valid jika uji coba simulasi memberikan hasil yang berbeda dibandingkan dengan hasil operasi sistem ril.

Prosedur pengoperasian sistem yang disusun berdasarkan model operasi sistem yang lolos verifikasi juga perlu divalidasi. Prosedur dalam bentuk program komputer perlu divalidasi sebelum digunakan pada pensimulasian. Validasi program simulasi dapat dilakukan berdasarkan hasil pengecekan kesamaan antara hasil simulasi dengan hasil operasi ril atas penggunaan data input yang sama. Jika pengujian ini menunjukkan bahwa hasil simulasi tidak sesuai dengan hasil operasi sistem ril maka program simulasi yang digunakan dianggap tidak berlaku syah dan tidak dapat digunakan pada pensimulasian.

Prosedur pengoperasian sistem yang disusun berdasarkan model operasi sistem yang lolos verifikasi juga perlu divalidasi. Prosedur dalam bentuk program komputer perlu divalidasi sebelum digunakan pada pensimulasian. Validasi program simulasi dapat dilakukan berdasarkan hasil pengecekan kesamaan antara hasil simulasi dengan hasil operasi ril atas penggunaan data input yang sama. Jika pengujian ini menunjukkan bahwa hasil simulasi tidak sesuai dengan hasil operasi sistem ril maka program simulasi yang digunakan dianggap tidak berlaku syah dan tidak dapat digunakan pada pensimulasian.

Program simulasi yang valid berdasarkan hasil pengujian dan pembuktian merupakan jaminan untuk penerimaan hasil simulasi atas penggunaan model sistem dan model operasi yang sama. Berdasarkan validasi ini, model sistem dan program simulasi yang disempurnakan selanjutnya dapat digunakan pada pensimulasian dengan penggunaan data input tiruan yang bervariasi, baik untuk penyelesaian persoalan pengelolaan sistem maupun dalam rangka pengembangan sistem.