Sistem Simulasi Komputer Digital (Dasar, Konsep, Tahapan & Tujuan Imitasi Sistem Riil)

Sistem Riil & Sistem Simulasi

Dalam penerapan dunia nyata maka segala sesuatu pasti mengikuti suatu aturan seperti air yang mengalir dari tempat yang tinggi (gunung) ke tempat (dataran) yang lebih rendah. Sedangkan pada pemakaian suatu alat bantu yang sangat penting ialah model abstrak yang perilaku esensialnya mencerminkan perilaku dunia nyata (realita) yang diwakilinya. Model digunakan dalam banyak cara untuk mendeskripsikan system untuk mendesain dan mengelola sistem sebagai fungsi analisis. 

Analisis ini didefinisikan sebagai determinasi output model, dengan menggunakan input dan struktur model yang telah diketahui. Dalam membangun analisis simulasi maka dibangunlah system imitasi dalam simulasi.

Tujuan Imitasi Sistem Riil pada Simulasi Komputer

Menurut pendefinisian pada berbagai kamus, kata simulasi diartikan sebagai cara mereproduksi kondisi dari suatu keberadaan dengan menggunakan model dalam rangka studi pengenalan atau pengujian atau pelatihan dan yang sejenis lainnya. Simulasi dalam bentuk pengolahan data merupakan imitasi dari proses dan input riil yang menghasilkan data output sebagai gambaran karakteristik operasional dan keadaan pada sistem

Imitasi dalam simulasi menghasilkan model representasi dari suatu proses atau operasi dan keadaan riil. Model sebagai imitasi disusun dalam bentuk yang sesuai menyajikan sistem riil atas hal-hal tertentu yang perlu direpresentasikan dengan maksud untuk menghadirkan tiruan dari kegiatan dan sistem riil. Sebagai contoh, model sistem antrean sebagai imitasi dari sistem pelayanan disusun untuk menggambarkan posisi dari pelanggan menunggu di depan stasiun pelayanan. 

Tujuan imitasi sistem riil dengan menghadirkan elemen dan komponen tiruan adalah untuk peniruan fungsi dan hubungan riil serta interaksi antar objek dan komponen riil pada sistem tiruan. Komponen-komponen sistem tiruan hadir dalam bentuk fungsi dan interaksi imitasi yang disajikan dalam bentuk rangkaian proses dalam aktivitas dan operasi sistem yang disimulasi. Operasi tiruan yang berlangsung dengan penggunaan data input tiruan diperlukan untuk menghasilkan output sebagai gambaran dari hasil operasi dan keadaan pada sistem yang disimulasi.

Simulasi Pemecahan Masalah 

Masalah tidak adanya metode yang sesuai dengan persoalan pada umumnya berkaitan dengan bentuk persoalan yang unik dan rumit, yang tidak dapat diselesaikan dengan menggunakan metode dan model-model baku yang ada. Sebagai contoh adalah persoalan sistem antrean yang unik seperti disajikan pada gambar di bawah.

Perumusan persoalan dengan penyesuaian terhadap metode yang hendak digunakan biasanya terjadi atas kepentingan untuk memperoleh solusi seadanya. Namun dengan upaya penyesuaian, solusi yang diperoleh dapat menyimpang dari yang semestinya, di samping dapat memunculkan persoalan baru jika penerapan solusi yang diperoleh tidak dapat memberikan hasil yang diharapkan dan bahkan menimbulkan masalah pada penanganan persoalan

Konsep Simulasi

Simulasi sebagai proses pengolahan data adalah penggunaan rangkaian model-model simbolik pada pengoperasian sistem tiruan dan tidak mengharuskan serta tidak mengajukan penggunaan formula-formula atau fungsi-fungsi dan persamaan tertentu sebagai model simbolik pemecahan persoalan. Tapi sebaliknya simulasi yang terdiri dari tahapan-tahapan pengolahan data harus dilengkapi dengan model-model simbolik yang sesuai sehingga bisa memberikan hasil pengoperasian sistem tiruan dalam bentuk data output yang berguna untuk pemecahan suatu persoalan.

Simulasi tidak terikat dengan penggunaan model-model sistem acuan, akan tetapi membutuhkan pemodelan supaya menghasilkan model sistem dan model operasi sistem yang sesuai dengan tujuan penelitian.

Penyusunan model-model pada simulasi adalah bentuk aplikasi dari teori, prinsip dan pendekatan sistem. Model sistem dan model-model simbolik dari fungsi atau proses serta prosedur pengoperasian sistem tiruan perlu dibangun menjadi piranti lunak untuk proses penelitian dan analisis karakteristik sistem. Oleh karena itu peniruan operasi sistem riil dilakukan atas elemen-elemen yang berkaitan dengan aktivitas sistem yakni inputan dan komponen-komponen sistem, hubungan dan interaksi antar komponen sistem, aturan-aturan, disiplin dan ketentuan lainnya yang berlaku dalam aktivitas kegiatan sistem.

Berdasarkan peniruan sistem dan aktivitas sistem riil yang sesuai, hasil simulasi sistem bisa diterima dan berlaku sah sebagai data output yang berguna dan bermanfaat menunjukkan karakteristik suatu operasional sistem riil.

Melalui konsep simulasi, solusi bagi suatu persoalan dalam bentuk keadaan yang kurang baik maupun keadaan yang tidak optimal bisa disusun ke dalam bentuk rancangan pengembangan sistem dan bentuk rancangan perbaikan pengelolaan dan pengoperasian sistem. Solusi untuk mencapai keadaan yang lebih baik bisa didapat berdasarkan hasil analisa dan pengujian rancangan pengembangan dan perbaikan melalui simulasi sistem seperti terlihat pada gambar sebelumnya.

Model konseptual simulasi pada gambar sebelumnya menunjukkan simulasi sebagai imitasi atau tiruan sistem melalui penyusunan model-model yang dibutuhkan pada pengoperasian sistem maya sebagai imitasi yang sama ataupun sebagai imitasi modifikasi dari suatu sistem riil untuk memperoleh karakteristik operasional sistem sebagai bahan pertimbangan pada penentuan solusi atau persoalan di sistem riil.

Tahapan Simulasi

Proses mengembangkan model dan simulasi komputer secara umum memiliki beberapa tahapan, berikut tahapannya :

1. Memahami Sistem yang Akan Disimulasikan

Jika pengembang model tidak mengetahui atau belum mengetahui cara kerja sistem yang dimodelkan oleh simulasi maka pengembang harus meminta bantuan seseorang ahli atau pakar dibidang sistem riil yang bersangkutan. Data masukan, keluaran, variabel dan parameter masih dalam bentuk simbol verbal atau kata-kata.

2. Mengembangkan Model Matematika dari Sistem

Jika pengembang sudah mengetahui cara kerja sistem yang bersangkutan, maka tahap selanjutnya adalah memformulasikan model matematika dari sistem. Model matematika bisa dalam bentuk persamaan diferensial, persamaan aljabar linear dan lain-lain disesuaikan dengan karakteristik dan tujuan pemodelan.

3. Mengembangkan Model Matematika untuk Simulasi

Model matematika digunakan untuk menyederhanakan model matematika yang sudah dihasilkan sebelumnya. Supaya lebih mudah dalam menyederhanakan model matematika, maka dibuatlah flow chart untuk merinci tahapan yang perlu dilewati untuk membangun program simulasi.

4. Membangun Program (Software)

Berdasarkan flowchart dari tahapan sebelumnya kemudian diimplementasikan secara lebih lanjut menjadi program komputer (software).

5. Pengujian, Verifikasi & Validasi Output Simulasi

Simulasi pada dasarnya adalah imitasi sistem riil atau nyata sehingga tolak ukur baik tidaknya simulasi adalah sejauh mana yang bersangkutan. Pengujian dilakukan pada tingkat modul program, untuk menguji fungsi dari setiap sub sistem. Verifikasi dilakukan untuk membuktikan bahwa hasil implementasi program komputer sudah sesuai dengan rencana rancangan model konsep dari sistem yang bersangkutan. Validasi dilakukan dengan membandingkan hasil output simulasi dengan data yang diperoleh dari sistem riil.

6. Pengeksekusian Program Simulasi

Eksekusi atau running program komputer dapat dilakukan secara waktu nyata (real time) atau waktu tidak nyata (offline) tergantung daripada tujuan simulasi. Secara umum ada 3 tujuan simulasi, yakni : untuk mempelajari perilaku (behavior) sistem, untuk pelatihan (training), dan untuk hiburan atau permainan.

Dasar-dasar Pemodelan Sistem Simulasi

Suatu sistem merupakan kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama. Konsep sistem yang digunakan berupa gejala-gejala abstrak dan dinamis seperti dijumpai dalam "sistem" harus bisa diinterpretasikan untuk bisa menyatakan sistem fisik, ekonomi, biologi dan lain sebagainya.

Pemodelan sistem adalah suatu langkah awal yang di lakukan untuk pembuatan suatu rekayasa perangkat lunak dari sebuah sistem yang akan di simulasikan. Apabila formulasi model dilakukan maka tahap selanjutnya akan dilakukan evaluasi model system diantara-Nya adalah: ketelitian, ketersediaan taksiran atas variable, interpretasi, dan validasi. Dalam hal ini formulasi model senantiasa dilakukan berdasarkan teori-teori yang berlaku diwilayah di mana system berada. Beberapa tahapan yang biasa dilakukan untuk melakukan formulasi model yaitu:

• Dari sudut pandang system dan lingkungannya: system tertutup & system terbuka.
• Dari sudut pandang tingkat kepastian system: system deterministic & system probabilistic.
• Dari sudut pandang kedinamisan system: system dinamis & system statis.
• Dari sudut pandang kekontinuan system: system kontinu & system diskrit.

Perkembangan sistem kontrol dalam industri proses dewasa ini telah melahirkan banyak penemuan–penemuan baru tentang masalah konsep dan prinsip kerja dari berbagai sistem yang digunakan di dalam industri itu sendiri untuk melaksanakan proses produksinya.

Beberapa sistem yang terdapat di sekeliling kita dapat didefinisikan sebagai sistem linier, sistem non linier, sistem kendali dengan lup terbuka, sistem kendali dengan lup tertutup. Simak sistem apa saja yang di sekeliling kita di artikel berikutnya sistem simulasi kendali otomatik.