Tugas Mata Kuliah Teori Antrian dan KeandalanPengantar Keandalan SistemHarindra Wisnu Pradhana (L2F004481)Teknik Elektro Universitas Diponegoro

Abstrak

Manusia   selalu   dihadapkan   dengan   permasalahan­permasalahan   dalam   hidupnya.  Manusia biasanya menciptakan suatu sistem untuk membantu menyelesaikan masalah­masalah  tersebut.   Berbagai   bentuk   sistem   tercipta   dengan   karakteristik   yang   beraneka   ragam.  Karakteristik­karakteristik  tadi disesuaikan dengan kebutuhan akan sistem. Beberapa sistem dapat   bekerja   dengan   baik   dalam   menjalankan   fungsinya,   namun   beberapa   lainnya   tidak  demikian. Hal ini memerlukan analisa tersendiri mengenai sejauh mana suatu sistem itu dapat  diandalkan, dan sampai kapan tingkat keandalan tersebut mampu bertahan.

I. PendahuluanSuatu   sistem   dibangun   dengan 

maksud dan tujuan untuk memenuhi fungsi tertentu.   Fungsi­fungsi   ini   sebenarnya merupakan   sesuatu   yang   harus   dilakukan manusia   namun   dapat   digantikan   oleh sistem   yang   dibangun   tersebut.   Untuk menciptakan   suatu   sistem   yang   sesuai, perlu   dilakukan   analisa   mengenai   fungsi apa   saja   yang   hendak   dikerjakan   oleh sistem yang akan dibangun.  Fungsi­fungsi ini   dapat   meliputi   pengendalian,   akuisisi dan pengolahan data, antarmuka sistem satu dengan   lainnya,   maupun   kombinasi   dari berbagai fungsi tersebut.

Untuk   mendapatkan   hasil   yang maksimal,   analisa   perancangan   sistem memerlukan   serangkaian   data   mengenai kebutuhan   akan   sistem   tersebut   meliputi komponen   apa   saja   yang   perlu   ada   pada sistem yang kita bangun, kriteria masukan yang   mungkin   terjadi   dan   harus   direspon oleh   sistem,   batasan­batasan   respon   dari sistem   yang   diperlukan,   serta   kecepatan respon   tersebut.   Data   ini   yang   nantinya menjadi   dasar   dalam   perancangan   suatu sistem.

Selain analisa pada sisi perencanaan, pembangunan   suatu   sistem   memerlukan pengujian   yang   sesuai.   Prinsip   pengujian pada   dasarnya   adalah   mencari   kekeliruan dan melakukan penyempurnaan. Kekeliruan yang mungkin ada pada suatu sistem dapat berupa   kesalahan   pada   saat   memodelkan sistem   dari   keadaan   sebenarnya,   maupun saat   mengimplementasikan   model   sistem 

tersebut.   Kesalahan   seperti   ini   harus diperbaiki   karena   dapat   mengakibatkan kegagalan   sistem   dalam   memenuhi fungsinya.   Selain   kesalahan   tersebut   ada pula kekeliruan yang memang ada dan tak bisa  dihilangkan.  Misalnya   adanya   selisih antara keluaran sistem dengan apa yang kita harapkan.   Hal   ini   bisa   saja   memang merupakan   faktor   yang   tidak   dapat dihilangkan dari sistem yang kita buat. Bisa dikarenakan   faktor  kuantisasi  yang   terjadi pada   digitalisasi   sistem,   maupun   karena respon   yang   tidak   mungkin   tepat   sama dengan   perancangan.   Hal   ini   merupakan kekeliruan yang perlu diredam namun tidak bisa dihilangkan.  Yang perlu kita   lakukan adalah   menentukan   batasan­batasan kekeliruan   yang   dianggap   wajar   sehingga respon sistem tidak terlalu berbeda dengan apa   yang   kita   harapkan.   Tentunya peredaman   kekeliruan   ini   dilakukan   agar menghasilkan   selisih   sekecil   mungkin sehingga   hasil   keluaran   bisa   sedekat mungkin dengan apa yang kita harapkan.

Suatu sistem dengan berbagai fungsi dan kemampuan pemenuhan fungsi tersebut memiliki   tingkat   keandalan   tersendiri. Tingkat   keandalan   ini   merepresentasikan kemampuan suatu sistem untuk memenuhi fungsinya.  Semakin  kuat   dan   stabil  maka sistem tersebut semakin bisa diandalkan.

II. Konsep Keandalan SistemKeandalan   sistem   merupakan   hal 

yang tak terpisahkan dari sistem itu sendiri. Menurut   IEEE   keandalan   adalah 

kemampuan   sistem   atau   komponen   untuk memenuhi   fungsi   yang   dibutuhkan   dalam kondisi tertentu selama rentang waktu yang spesifik.   Pengertian   ini   mengandung beberapa kata kunci diantaranya: Pemenuhan   fungsi.   Tentunya   suatu 

sistem   yang   dibuat   ditujukan   untuk memenuhi   suatu   fungsi.   Fungsi   ini dapat   dikatakan   sebagai   indikator utama   keandalan   suatu   sistem.   Bila fungsi   terpenuhi  dengan baik,  maka sistem   tersebut   dapat   dikatakan handal dalam menjalankan perannya. Sebaliknya, bila sistem tersebut gagal memenuhi   fungsinya,   maka   dapat dikatakan   tingkat   keandalan   sistem tersebut   rendah,   atau  bahkan   sistem tersebut tidak dapat diandalkan sama sekali.

Kondisi   tertentu.   Keandalan   sistem hanya   dapat   diukur   pada   kondisi tertentu.  Pada   saat  perancangan  dan pembuatan   suatu   sistem,   perancang dan   pengembang   tentunya   memiliki data­data   mengenai   sistem   yang dibuatnya   termasuk   batasan­batasan kemampuan   kerja.   Misalnya   pada suatu   perangkat   elektronik,   setiap komponen   memiliki   tiga   batasan tersendiri   yaitu   batasan   suhu   kerja, batasan   frekwensi   kerja,   dan   daya listrik.   Tiga   batasan   ini   tidak   boleh dilanggar   selama   penggunaan komponen   elektronik   tersebut.   Bila batasan   terlewati,   maka   dapat dimungkinkan   akan   menghasilkan respon   yang   menyimpang   bahkan dapat merusak komponen elektronika tersebut.   Begitu   pula   dalam penentuan   keandalan.   Sistem   yang diukur   tingkat   keandalannya   perlu diperlakukan   dalam   batasan­batasan kondisi   yang   sesuai   dengan karakteristik   sistem.   Bila menyimpang   dari   itu   maka   tingkat keandalan   sistem   tentunya   akan berubah   dan   tidak   kita   ketahui seberapa   handal   suatu   sistem tersebut.

Rentang waktu  yang  spesifik.  Suatu sistem   bila   digunakan   secara   terus menerus  maka   tingkat  keandalannya 

dapat   menurun.   Misalnya   kita ibaratkan   sebuah   komputer.   Bila dibiarkan   menyala   tanpa   perintah apapun   dalam   waktu   yang   cukup lama maka kinerjanya akan menurun. Penurunan kinerja ini meliputi respon mouse dan keyboard yang melambat, refresh   rate   monitor   yang   juga menurun,   dan   lain­lain.   Untuk   itu perlu   adanya   batasan   dan   standard waktu   yang   tetap   dalam   penentuan keandalan   suatu   sistem.   Batasan   ini disesuaikan   dengan   lingkup   kerja sistem tersebut. Misalnya untuk suatu jaringan komputer yang cukup besar, peralatan­peralatan jaringan yang ada perlu   memiliki   keandalan   tinggi selama   berbulan­bulan   bahkan bertahun­tahun.   Hal   ini   untuk mengurangi   tingkat   maintenance jaringan   setiap   kali   terdapat kerusakan.Dari   pengertian   keandalan   sistem 

diatas, nampak perbedaannya dibandingkan ketersediaan   (availability)   sistem. Ketersediaan   adalah   perbandingan   antara waktu   suatu   sistem   bekerja   sesuai fungsinya dibandingkan masa  jeda selama sistem tidak dapat digunakan untuk alasan tertentu.   Ketersediaan   cenderung   hanya merupakan perbandingan kuantitatif antara berapa   lama   suatu   sistem   digunakan   dan berapa   lama   sistem   tersebut   memerlukan maintenance   ataupaun   perbaikan. Keandalan   relatif   lebih   tepat   dikatakan sebagai kualitas dari suatu sistem. Tingkat keandalan   menunjukkan   seberapa   besar kemungkinan   proses   berhasil   dan menghasilkan respon yang sesuai sementara ketersediaan lebih cenderung pada seberapa lama   suatu   sistem   bekerja   dan   seberapa lama sistem tersebut perlu istirahat.

Sistem   dengan   tingkat   keandalan tinggi   tentunya   sangat   didambakan pengguna   manapun.   Keandalan   ini seharunsya juga didampingi dengan tingkat ketersediaan   sistem   yang   tinggi   pula. Dengan   dua   hal   ini,   suatu   sistem   dapat dikatakan   sukses   menjalankan   fungsinya dimanapun.

III. Besaran­Besaran Keandalan

Pada  keandalan   sistem   dikenal beberapa persamaan. Salah satu persamaan dasar adalah:

S(x) = 1­P(x)

Dengan   P(x)   merupakan kemungkinan   kegagalan   sistem   dengan   x merupakan   besaran   waktu,   persamaan diatas   menunjukkan   bahwa   keandalan merupakan   peluang   lawan   dari   kegagalan yaitu   peluang   suatu   sistem   itu   tidak mengalami   kegagalan.   P(x)   disini merupakan   peluang   distribusi   komulatif sebagaimana persamaan berikut.

P(x) =   p(x) dx∫

p(x) merupakan kemungkinan terjadi kegagalan setiap waktu  tertentu.  Dan P(x) merupakan   komulasi   dari   setiap   peluang tersebut.   Dari   persamaan   diatas   nampak bahwa P(x) merupakan fungsi  yang selalu naik.  Hal   ini   karena  nilai  p(x)   selalu  ada dan   tidak   lebih   kecil   dari   nol   di   setiap saatnya.   Hal   ini   dapat   dianalogikan   pada dunia nyata yaitu setiap saat akan terdapat kemungkinan   suatu   sistem   mengalami kegagalan   dengan   berbagai   sebab.   Untuk saat   berikutnya   sebab   yang   sebelumnya juga   berpengaruh   sehingga   kemungkinan terjadi   kegagalan   sistem   akan   semakin besar   karena   pengaruh   sebab­sebab tersebut.   Hal   ini   akan   terus   betambah hingga   sistem   tersebut   benar­benar   gagal memenuhi fungsinya.

Suatu   sistem   memiliki   hazard   rate, yaitu   peluang   sistem   akan   rusak.   Hazard rate   ini   merupakan   perbandingan   peluang kegagalan   dengan   keandalan   seperti persamaan berikut.

 λ = p(x)  =   p(x) .

S(x) 1­P(x)

Dapat   dilihat   dari   persamaan   diatas suatu besaran hazard rate yang merupakan perbandingan peluang kegagalan setiap saat dengan keandalan. Disini keandalan sistem akan   selalu   berkurang   seiring   kenaikan peluang   kegagalan   komulatif.   Sedangkan keadaan   peluang   kegagalan   setiap   saat 

terdistribusi. Maka nilai peluang akan rusak atau hazard rate akan selalu naik atau dapat dikatakan   semakin   lama   suatu   sistem digunakan   kemungkinan   rusak   akan semakin besar.

Dari   beberapa   persamaan   diatas, dapat   kita   cari   suatu  besaran  waktu  yang menunjukkan   waktu   rata­rata   sebelum kegagalan yang disebut juga MTTF (Mean Time to Failure) seperti persamaan berikut.

MTTF =   t p(t) dt∫

MTTF merupakan komulasi  peluang kegagalan   setiap   saat   dengan   waktu tersebut.  Dari  persamaan  ini   akan  didapat suatu besaran waktu yang menentukan lama waktu   sebelum   kegagalan   terjadi.   Atau dapat juga disebut lama waktu penggunaan suatu   sistem.   Selain   i\MTTF   ada   juga besaran   lain   yang   disebut   MTBF   (Mean Time   Between   Failure)   yang   merupakan bentangan waktu antara kegagalan satu dan lainnya   setelah   diperbaiki.   Selisih   dari MTBF dan MTTF merupakan waktu yang dibutuhkan   untuk   perbaikan   atau   disebut juga   MTTR   (Mean   Time   to   Repair). Penjelasan   ketiganya   dapat   dilihat   pada skema berikut.

MTTF MTTR

MTBF

FAILURE REPAIR

MTTF MTTR

MTBF

FAILURE REPAIRSTART

Dari   skema   diatas   nampak penggunaan  sistem  terhadap waktu.  Suatu sistem   dapat   digunakan   dari   start   hingga kegagalan  pertama,   dan   setelah  perbaikan hingga   kegagalan   kedua   dan   seterusnya. Setelah kegagalan terjadi hingga perbaikan selesai   sistem   tersebut   tidak   dapat digunakan.   Dengan   demikian   dapat   kita hitung   tingkat   ketersediaan   sistem   atau avaibility dengan persamaan berikut.

Avaibility =  MTTF

MTBF

Tingkat   ketersediaan   sistem   atau Availibility   merupakan   perbandingan antara   rentang   waktu   sistem   tersebut digunakan   dan   rentang   waktu   sistem tersebut   dalam   perbaikan.   Pada   dasarnya justru   besaran   ini   yang   dipandang   oleh pengguna   sistem.   Para   pengguna   sistem relatif  melihat  besaran­besaran  waktu dari suatu sistem, seberapa lama sistem tersebut dapat   bertahan   selama   digunakan,   dan seberapa lama waktu yang diperlukan untuk perbaikan   hingga   sistem   dapat   digunakan kembali.   Dari   pemikiran   ini   maka Availibility   lah   yang   memegang   peranan penting   dari   kepuasan   pengguna   sistem. Namun   tak   dapat   dipungkiri   bahwa ketersediaan sistem berasal  dari keandalan sistem itu sendiri.

IV. PenutupDari  uraian   diatas   penulis   menarik 

beberapa kesimpulan sebagai berikut:Suatu   sistem  memiliki   peluang  kegagalan setiap   saat.   Komulasi   dari   peluang   ini merupakan   peluang   kegagalan   yang sebenarnya.Keandalan   sistem   merupakan   peluang lawan   dari   peluang   kegagalan.   Karena peluang   kegagalan   terdistribusi   komulatif atau   selalu   naik,   keandalan   akan   selalu menurun setiap saat.

Penulis   juga   memberikan   beberapa saran kepada pembaca antara lain:Masa   perbaikan   suatu   sistem   sebaiknya sesingkat   mungkin   untuk   meningkatkan tingkat ketersediaan sistem.Perlu   ada   batasan   sejauh   mana  kesalahan respon   suatu   sistem   dikatakan   kegagalan. 

Hal   ini  bisa  disebut   toleransi   sistem yang menyatakan   seberapa   jauh   penyimpangan respon sistem dapat diterima.

Daftar Pustaka

[1.]Gavrilov, Leonid A. The Reliability  Theory of Aging and Longevity, University of Chicago, Chicago, 2001.

[2.]Siregar, Rosman. Menentukan Keandalan Pada Model Stress­Strength dari Satu Komponen, Universitas Sumatra Utara, 2007.

HARINDRA WISNU P  (L2F004481).Dilahirkan di  Blora  23 Nopember   1986   lalu. Menempuh   pendidikan dari   Sekolah   Dasar sampai   Sekolah Menengah   Pertama   di Blora   dan   melanjutkan Sekolah   Menengah Atas di Semarang. Dari tahun 2004 sampai saat 

ini sedang menyelesaikan studi Strata­1 di Jurusan   Teknik   Elektro   Fakultas   Teknik Universitas   Diponegoro   Semarang, konsentrasi   Informatika   dan   Komputer. Dalam usianya yang terbilang muda bocah yang nampak lugu namun penuh ambisi ini telah menghasilkan berbagai karya tulis dan makalah yang dituangkan dalam homepage pribadinya.  Dan   tak   sedikit   yang  menjadi referensi karya­karya ilmiah serta makalah­makalah lain.