operations research ii...disebut sebagai tingkat kelahiran pada status j • kematian terjadi di...
TRANSCRIPT
Fakultas Teknik
Universitas Pasundan
Jurusan Teknik Industri
OPERATIONS RESEARCH – II
MODEL PROBABILISTIK DAN
JARINGAN DISTRIBUSI
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
TEORI ANTRIAN
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Materi Kuliah
1. Struktur Dasar Model Antrian
2. Proses Kelahiran dan Kematian
3. Kondisi Steady State
4. Model-model Antrian
5. Parameter Model Antrian
6. Pengambilan Keputusan dengan Model Antrian
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Tujuan Pembelajaran (1)
Di akhir perkuliahan mahasiswa mampu:
• Mendefinisikan elemen-elemen Sistem Antrian
• Merumuskan probabilitas terjadinya suatu event pada Sistem Antrian
Tjutju T. Dimyati
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Tujuan Pembelajaran (2)
• Mampu merumuskan model-model antrian berdasarkan kondisi setiap elemen sistem antrian
• Mampu menentukan parameter model antrian
• Mampu menyelesaikan persoalan pengambilan keputusan berdasarkan nilai-nilai parameter model antrian yang sesuai
Tjutju T. Dimyati
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Teori Antrian
• Teori yang berkaitan dengan studi matematis dari antrian (queue) atau baris penungguan (waiting line)
• Melibatkan:
Suatu fasilitas pelayanan dengan satu atau lebih “pelayan”
Sejumlah “konsumen” yang berasal dari suatu populasi
Mekanisme pelayanan
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Teori Antrian
• Persoalan berkaitan dengan:
Meminimumkan waktu menunggu sebelum konsumen memperoleh layanan
Meminimumkan jumlah konsumen yang menunggu untuk memperoleh layanan
Mengoptimalkan waktu pelayanan
• Tujuannya adalah untuk mencapai keseimbangan antara ongkos pelayanan dengan ongkos atau risiko karena konsumen menunggu
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Struktur Dasar Model Antrian
Terdiri dari:
1. Pelanggan/Konsumen yang membutuhkan pelayanan
2. Sistem Pelayanan yang berkaitan dengan:
a. Pelaksana pelayanan (pelayan/server)
b. Fasilitas pelayanan
c. Mekanisme pelayanan
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Struktur Dasar Model Antrian
Sistem Pelayanan
Antrian Fasilitas
Pelayanan
Sumber
Input
© 1995 Corel Corp.
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Contoh Kasus Antrian
Fasilitas Konsumen Pelayan Layanan
Bank Nasabah Teller Transfer dll
Klinik Pasien Dokter Pengobatan
Lampu Stopan
Kendaraan CahayaPengenda-lian
Lintas Perakitan
Komponen Pekerja Perakitan
Gudang Peralatan
Peminjam alat
Penjaga Gudang
Keluar / masuk alat
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Contoh Sistem Antrian
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Karakteristik Sistem Antrian
Ditentukan oleh:
1. Karakteristik kedatangan konsumen
2. Karakteristik antrian
3. Karakteristik fasilitas pelayanan
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Karakteristik Kedatangan
1. Ukuran Populasia. Tidak terbatas
b. Terbatas
2. Pola Kedatangana. Random (berdistribusi tertentu)
b. Terjadwal
3. Sifat Konsumena. Sabar
b. Tidak sabar
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Sumber Input
(Populasi)
Ukuran
Tidak
Terbatas
Karakteristik Kedatangan
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Karakteristik Kedatangan
Sumber Input
(Populasi)
Ukuran
.
Sejumlah pesawat yang
akan diservis
Tidak
terbatas Terbatas
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Karakteristik Kedatangan
Pola Kedatangan Random
a. Distribusi Poisson/Eksponensial
b. Distribusi lainnya
Sifat Konsumen Tidak Sabar
a. Balking (batal memasuki sistem)
b. Reneging (keluar dari antrian)
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Sumber
Fasilitas
Layanan
Antrian
Sistem Pelayanan
antriannya
panjang!
Balking
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Reneging
Sumber
Input Fasilitas
Layanan
Antrian
Sistem Pelayanan
Menyerah!
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Tjutju T. Dimyati
Sumber Input
(Populasi)
Ukuran SifatPola
Kedatangan
TerbatasTdk Terbatas Random Terjadwal Sabar Tdk Sabar
Balk RenegePoisson Lainnya
Resume Karakteristik Input
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Karakteristik Antrian
Panjang Antrian
– Tidak Terbatas
– Terbatas
Disiplin Antrian
– FCFS
– Random
– Prioritas
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Panjang Antrian
• Tidak Terbatas • Terbatas
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Tjutju T. Dimyati
Resume Karakteristik Antrian
Antrian
Panjang AntrianDisiplin
TerbatasTdk Terbatas FIFO(FCFS) Random Prioritas
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Karakteristik Pelayanan
1. Satu Saluran Pelayanan Satu Tahap
Beberapa Tahap
2. Multi Saluran Pelayanan (Paralel) Satu Tahap
Beberapa Tahap
3. Waktu Pelayanan Konstan
Berdistribusi
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Sistem Satu Saluran Satu Tahap
Dok
Antrian Kapal
Kapal di
Laut
Sistem Bongkar Muat Kapal
Kosong
Kedatangan
Unit
TerlayaniFasilitas
Layanan
Antrian
Sistem Pelayanan
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Sistem Satu Saluran Multi Tahap
Mobil
Bersih
Cuci
Antrian Mobil
Mobil di
Jalan
Perawatan Mobil
Ganti
Oli
Kedatangan
Unit
TerlayaniFasilitas
Layanan
Antrian
Sistem Pelayanan
Fasilitas
Layanan
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Kedatangan
Unit
TerlayaniFasilitas
LayananAntrian
Sistem Pelayanan
Fasilitas
Layanan
Contoh: Nasabah Bank menunggu di depan
salah satu dari sejumlah teller
Sistem Multi Saluran, Satu Tahap
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Contoh: Di tempat foto copy, dokumen diproses di
salah satu mesin kemudian dijilid di salah satu meja
penjilidan
Fasilitas
Layanan
Kedatangan
Unit
TerlayaniFasilitas
LayananAntrian
Sistem Pelayanan
Fasilitas
Layanan
Fasilitas
Layanan
Sistem Multi Saluran, Multi Tahap
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Tjutju T. Dimyati
Resume Karakteristik Pelayanan
Konfigurasi
Pelayanan
Satu Saluran
Multi TahapSatu Tahap
Multi Saluran
Satu Tahap Multi Tahap
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Proses Kedatangan• Diasumsikan bahwa paling banyak hanya satu
kedatangan yang dapat terjadi pada satu waktu tertentu
• Jika ti adalah saat terjadinya kedatangan konsumen ke-i maka untuk i ≥1 waktu antar kedatangan ke-i dapat dinyatakan sebagai : Ti = ti+1 - ti
• Jika rata-rata waktu antar kedatangan dinyatakan sebagai 1/ maka adalah tingkat kedatangan, yaitu rata-ratajumlah kedatangan per satuan waktu
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Proses Kedatangan (Kelahiran)
• Jika waktu antar kedatangan eksponensial maka distribusi probabilitas dari jumlah kedatangan yang terjadi pada selang waktu takan mengikuti distribusi Poisson dengan parameter t
• Jika N adalah variabel acak Poisson dan Nt
adalah jumlah kedatangan yang terjadi selama selang waktu t maka:
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Proses Kepergian (Kematian)
• Konsumen yang telah selesai dilayani akan pergi meninggalkan sistem
• Jika waktu antar pelayanan eksponensial dengan density s(t) = μe –μt maka rata-rata waktu pelayanan konsumen adalah 1/μdimana μ adalah tingkat pelayanan, yaitu rata-rata jumlah konsumen yang selesai dilayani per satuan waktu
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Proses Kelahiran dan Kematian(1)
• Proses kelahiran berkaitan dengan kedatangan calling unit atau pelanggan yang baru ke dalam sistem antrian
• Proses kematian berkaitan dengan keberangkatan calling unit atau pelanggan yang telah selesai dilayani
• Proses kelahiran dan kematian terjadi secara random tergantung pada keadaan yang sedang berlangsung. Keduanya bersifat independen
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Proses Kelahiran dan Kematian(2)
• Kelahiran terjadi di antara waktu t dan (t+∆t ) dengan probabilitas λj ∆t + 0(∆t )
• Kelahiran akan meningkatkan status sistem dari jmenjadi (j +1)
• Variabel λj disebut sebagai tingkat kelahiran pada status j
• Kematian terjadi di antara waktu t dan (t+∆t ) dengan probabilitas μj ∆t + 0(∆t )
• Kematian akan menurunkan status sistem dari jmenjadi (j - 1)
• Variabel μj disebut sebagai tingkat kematian pada status j dengan μ0 = 0
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Dinyatakan dengan notasi Kendall-Lee yang terdiri dari 6 digit 1/2/3/4/5/6
• Digit 1 menyatakan distribusi kedatangan
• Digit 2 menyatakan distribusi pelayanan
• Digit 3 menyatakan jumlah pelayan
• Digit 4 menyatakan mekanisme pelayanan
• Digit 5 menyatakan kapasitas sistem
• Digit 6 menyatakan ukuran populasi sumber
Model Antrian
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Kondisi Steady State
• Adalah kondisi dimana probabilitas Pn (t) menjadi konstan dan bersifat independen terhadap waktu
• Menghasilkan hubungan antar parameter model antrian
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Tipe-Tipe Model Antrian
• Satu saluran (M/M/1)
– Contoh: Meja informasi di Mall
• Multi saluran (M/M/S)
– Contoh: counter tiket pesawat
• Pelayanan Konstan (M/D/1)
– Contoh: Pencucian mobil otomatis
• Limited Population
– Contoh: Bengkel dengan 7 mesin
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
• Rata-rata waktu antri, Wq
• Rata-rata panjang antrian, Lq
• Rata-rata waktu di dalam sistem, Ws
• Rata-rata panjang di dalam sistem, Ls
• Probabilitas fasilitas menganggur, P0
• Utilisasi sistem,
• Probabilitas ada n unit di dalam sistem Pn
• Probabilitas ada lebih dari k unit di dalam sistem, Pn > k
Parameter Model Antrian
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
• Tipe: Satu saluran, satu tahap
• Sumber Input : Tidak terbatas; tidak terjadi balking, tidak terjadi reneging
• Distribusi Kedatangan : Poisson
• Antrian: Tidak terbatas; satu baris
• Disiplin Antrian: FIFO (FCFS)
• Distribusi Pelayanan : Negative exponential
• Hubungan pelayanan & kedatngan : Independen
• Tingkat Pelayanan > Tingkat Kedatangan
Karakteristik Model (M/M/1)
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Persamaan Model (M/M/1)
Utilisasi sistem =
s
Rata-rata waktu antri W q=
( - )
Rata-rata panjang antrian L q=
2
( - )
Rata-rata waktu di dalam sistem
W s=
1
-
Rata-rata panjang di dalam sistem
L s=
-
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Persamaan Model (M/M/1)
)(P 10
nn )(P 1
Probabilitas fasilitas menganggur
Probabilitas ada n unit di dalam sistem
n adalah banyaknya unit di dalam sistem
Probabilitas ada lebih dari k unit di dalam sistem
1 k
knP
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
• Tipe: Sistem Multi-saluran
• Sumber Input : Tidak terbatas; tidak terjadi balking, tidak terjadi reneging
• Distribusi Kedatangan : Poisson
• Antrian: Tidak terbatas; multi-baris
• Disiplin Antrian: FIFO (FCFS)
• Distribusi Pelayanan : Negative exponential
• Hubungan pelayanan & kedatngan : Independen
• Tingkat Pelayanan > Tingkat Kedatangan
Karakteristik Model (M/M/S)
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Persamaan Model B (M/M/S)
λMμ
Mμ
μ
λ
M!
1
μ
λ
n!
1
1P
M1M
0n
n0
Probabilitas sistem kosong
PM!M
L
M
s
Rata-rata jumlah konsumen di dalam sistem
1
!102
PMM
W
M
s
Rata-rata waktu di dalam sistem
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Persamaan Model B (M/M/S)
1
sq
sq
WW
LLRata-rata jumlah
konsumen menunggu
Rata-rata waktu
konsumen menunggu
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
• Tipe: Satu saluran, Satu tahap
• Sumber Input : Tidak terbatas; tidak terjadi balking, tidak terjadi reneging
• Distribusi Kedatangan : Poisson
• Antrian: Tidak terbatas; satu baris
• Disiplin Antrian: FIFO (FCFS)
• Distribusi Pelayanan : Negative exponential
• Hubungan pelayanan & kedatngan : Independen
• Tingkat Pelayanan > Tingkat Kedatangan
Karakteristik Model Tingkat Pelayanan Konstan (M/D/1)
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
Persamaan Model C (M/D/1)
Rata-rata jumlah konsumen di dalam sistem
Rata-rata waktu di dalam sistem
q
q
W
LRata-rata jumlah konsumen menunggu
Rata-rata waktu konsumen menunggu
qs
qs
WW
LL
Jurusan Teknik Industri FT Unpas
• Tipe: Satu saluran, Satu tahap
• Sumber Input : Terbatas; tidak terjadi balking, tidak terjadi reneging
• Distribusi Kedatangan : Poisson
• Antrian: Terbatas; satu baris
• Disiplin Antrian: FIFO (FCFS)
• Distribusi Pelayanan : Negative exponential
• Hubungan pelayanan & kedatngan : Independen
• Tingkat Pelayanan > Tingkat Kedatangan
Karakteristik Model Populasi Terbatas (Model D)