PowerPoint Presentation

ANALISIS SISTEM DINAMISDr. Ir. Setia Budi Sasongko, DEAEmail: sbudisas@gmail.com atau sbudisas@live.undip.ac.id

www.edmodo.comGrup: m3jitzStandar Kompetensi:Pada akhir perkuliahan, peserta diharapkan mampu menganalisis suatu sistem berbasis lingkungan yang bersifat dinamis dengan cara membuat simulasi komputer untuk mengetahui perilaku dari sistem guna perancangan maupun pengendalian sistem lingkungan tsb.

ReferencesMuhammadi, dkk, 2001, Analisis Sistem Dinamis: Lingkungan Hidup, Sosial, Ekonomi, Manajemen, penerbit UMJ Press.Jorgensen, S.E., 1994, Fundementals of Ecological Modelling 2nd ed., Elsevier, NYRobert, N., et.al, 1983, Introduction to computer simulation: a system dynamics modeling approach, Addison wesley publishing Co.Voinov Alexey, 2008, Systems science and modeling for Ecological Econimics, Elsevier.Grant William E, and Swannack Todd M, (2000), Ecological Modeling, Blackwell Publishing.McGarvey Bernard and Hannon Bruce (2004), Dynamic Modeling for Business Management, Springer

SISTEM DINAMIS

CHANGEover time

NATURE???? DinamisPopulasi penduduk perkotaanPerkembangan batas wilayah kotaTata guna lahan

Obyekdiamati

Ilmu Pengetahuan(Sutrisno Hadi, 1980)Kumpulan dari pengalaman- pengalaman dan pengetahuan- pengetahuan dari sejumlah orang sudah diuji kebenarannya bersifat umum (dilepaskan dari unsur-unsur yang unik)

Tugas-tugas ilmu pengetahuanTugas EksplanatifTugas menerangkan gejala alamTugas PrediktifTugas meramalkan kejadian alam dimasa datangTugas Kontrol (Pengendalian)Tugas mengendalikan peristiwa- peristiwa yang akan datang

SYSTEM DYNAMICS is a method for studying the world around us (MIT)Sumber: http://www.lablink.or.id/Jay W Forrester (MIT) , dekade 50Industrial DynamicsUrban Dynamics, (1969)SYSTEM DYNAMICS is a powerful methodology and computer simulation MODELING TECHNIQUE for framing, understanding, and discussing complex issues and problems.ModelImitationMODELImitationSimplification of Reality

Substitute for a Real SystemSome quotes relevant to modelling(Marjan van den Belt, 2004)All models are wrong Some models are useful (W.Edwards Deming)The best explanation is as simple as possible, but no simpler (Albert Einstein)Seek simplicity . and then distrust it (Alfred North Whitehead)

Hierarchies do not exist.We make them up to understand a system and to communicate our understanding to others

The system approachA system can be defined as a collection of interacting elements that function together for some purpose

The system approach emphasizes the connections among the various parts that constitute a whole. System environmentSystemGeneral concept of SystemSystem elementSystem elementinteractionsSystem boundarySystemInputsSystemOutputsSystems Concerns withconnectednesswholenessGeneral concept of System - DynamicsSystem as an integrated whole with recognition of the interaction between the elements in a system and between the systemIt is called dynamic if its interactions cause change over time especially when it is not in a state of equilibrium

System DynamicsSystem dynamics is a computer-aided approachto evaluating the interrelationships of different components and activities within complex systems,to used in the decision making control the behavior of the system.

Other IllustrationScientific Method

ElemenhijauElementhitamElementmerahElemenkuningElementputihRelationships between elementsElementpink

Material flowsFlows of informationSemua kehidupan berhubungan dan bertujuan (A. Taufik Nasution,2009, Melejitkan SQ dng prinsip 99 Asmaul Husna)Sistem adalah kombinasi ataupun kumpulan dari beberapa elemen dalam batas tertentu dimana diantara elemen-elemen tersebut saling berinteraksi antara satu dengan yang lainnya yang akan mempengaruhi pada obyek yang diamati (dapat berupa akibat, reaksi atau bahkan tujuan dari sistem tersebut)

AkibatSebab= elemen/unsur dari sistem=Interaksi antar elemen/unsurBatas SistemInteresSimplifikasiSIMPLIFIKASILINGKUNGANCAUSAL LOOP DIAGRAMCAUSALITYCauseAffect

Causal thingking is the key to organizing ideas in a system dynamics study

Hubungan antar VariabelModel Dependensi:Hubungan antara variabel dependen dan variabel independenModel Interdependensi:Tidak membedakan variabel dependen dan variabel independen, keduanya saling interdependensi

Piano practiceAmount of PracticeAbility to PlayAbility to PlayAmount enjoy PlayingAmount enjoy PlayingAmount of Practice

Piano practiceAmount of PracticeAbility to PlayAmount enjoy Playing

Closed loopOpen vs. Closed loop systemsInformationAboutproblemActionResultInformationAboutproblemActionResultSet pointContinuous improvement Calibration (t)

FeedbackElements of a system

GoalRememberIt is impossible to identify the components of any system without a clear idea of:What problem is to be addressedWho is interested in the problemSuperintendent of a school system begins by listing the mayor elements.StudentsBooksTeachersWorkdesksPrincipalGamesSportsLibrarytestsPaperClassroomsFriendsMusicBlackboardsNo information concerning:How that list was selected or For what purpose

System Dynamics Model PrincipleInformationDecision Making(rate)Action(flow)Condition(level)Feed backloopREALITASKONSEP DASAR bdsk BIDANG ILMUMODELPARAMETER ESTIMASIEVALUASIOBJEKTIFDATA PENGAMATANAPLIKASIKlasifikasi modelStatic modelVariabel yang didefinisikan dalam sistem tidak tergantung pada waktuDynamic modelVariabel yang didefinisikan dalam sistem sebagai fungsi waktuLumped modelsVariabel yang didefinisikan dalam sistem bukan fungsi ruang (space)Distributed modelsVariabel yang didefinisikan dalam sistem sebagai fungsi ruang Causal modelsThe inputs, the state and the outputs are interrelated by using causal relationsBlack-box modelsThe input disturbances effect only the output responses. No causality is requiredLinear modelsFirst degree equations are used consecutivelyNon-linear modelsOne or more of the equations are not first degree

Black box vs white box modelsINPUT-PROSES-OUTPUTPROSESEfekResponse (Tanggapan)Behaviour VariableVariabel terikat(Dependent Variable)

SebabStimulus (Perangsang)Experimental VariableVariabel bebas(Independent Variable)

VARIABEL

Obyek yang berubahAKIBATPENYEBABHubungan sebab akibatTidak langsungPROSESSEBABAKIBATPenebangan hutan pegununganAir hujan tdk terserap tanahTanah tergerus (erosi)Tanah masuk sungai (sedimentasi)Pendangkalan sungaiSungai tidak mampu menampung beban airBANJIRPROSESJenis VariabelVariabel Bebas (Independent Variable)Variabel yang keragamannya (variabilitas) sebagai akibat campur tangan dari penggunaVariabel Tergantung (Dependent Variable)Variabel yang keragamannya ditentukan oleh variabel lainSebagai tujuan dari suatu PenelitianVariabel Antara (Intervene Var.)Variabel yang bersifat menjadi perantara (sarana) dari hubungan variabel bebas ke variabel tergantung. Sifatnya memperkuat atau memperlemah pengaruh variabel bebas terhadap variabel tergantung.Variabel pembaur (Confounding Variable)Variabel yang tidak menjadi perhatian dalam sistem, akan tetapi berpengaruh terhadap variabel tergantung.Level Air(Banjir)Air HujanAir ke laut[PERUBAHAN AIR PROSES] = AIR MASUK AIR KELUAR AIR MASUK = [AIR - PROSES (PERUBAHAN)] + AIR KELUAR INPUT-PROSES-OUTPUT(Pendekatan: riil matematis)INPUT-PROSES-OUTPUT(Pendekatan: riil matematis)Perubahan dlm sistemOutputInputFinFoutLevel = hAkumulasiFin > FoutFin < FoutJika Fin = Fout Akumulasi = 0Kead Tunak /SteadyF = kec. AliranF = vol / waktuINPUT-PROSES-OUTPUT

Penjabaran MatematisAkumulasi = Input - Output

FinFoutLevel = h

INPUT-PROSES-OUTPUT(Pendekatan matematis)Y = AX + BYXVariabel tak bebas(dependent var.)Variabel bebas(Independent var.)A & B : parameter / konstantaB: interceptA: slopeYXVisualisasiVariabel dan ParameterState variable: variabel yang terukur secara kuantitatif yang menunjukkan keadaan dari sistem. Pada umumnya pada sistem dinamis, variabel ini muncul dalam bentuk akumulasi.Input (External) variable /Forcing function: variabel yang harus ditetapkan sebelum sistem (proses) dioperasikan atau diselesaikan Parameter: nilai tertentu yang dimiliki oleh sistemState variable: hInput (external) variable: Fin Parameter: c dan A

Unsur-unsur utama dalam suatu Model (Jorgensen, 1994):

Forcing function or external variablesState variablesMathematical equationsParametersUniversal constants

Deterministic vs. Stochastic modelSystem stateMeasuredInput(1)MeasuredOutput(4)StochasticInputDisturbance(2)RandomMeasurementerrors(3)Stochastic model mempertimbangkan (1), (2) dan (3)Nilai prediksi tergantung pada distribusi probabilitasDeterministik model mengasumsikan pengaruh (2) dan (3) = 0Nilai prediksi dihitung secara eksakSoftwareTraditional programming languages: Fortran, Basic, C, JavaHigher level programming languages: Matlab, Scilab, Maple, MathematicaGraphical modeling packages: Vensim, Powersim, StellaSpecialized domain specific packages: Fluent, Gaussian, OpenFoam, Comsol