DESAIN SISTEM SEMANTIC DATA WAREHOUSE UNTUK MENGOLAH DATA AKADEMIK DENGAN MENGGUNAKAN METODE ONTOLOGY DAN RULE BASED

Transkripsi

1 TESIS DESAIN SISTEM SEMANTIC DATA WAREHOUSE UNTUK MENGOLAH DATA AKADEMIK DENGAN MENGGUNAKAN METODE ONTOLOGY DAN RULE BASED MADE PRADNYANA AMBARA PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

2 TESIS DESAIN SISTEM SEMANTIC DATA WAREHOUSE UNTUK MENGOLAH DATA AKADEMIK DENGAN MENGGUNAKAN METODE ONTOLOGY DAN RULE BASED MADE PRADNYANA AMBARA NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

3 DESAIN SISTEM SEMANTIC DATA WAREHOUSE UNTUK MENGOLAH DATA AKADEMIK DENGAN MENGGUNAKAN METODE ONTOLOGY DAN RULE BASED Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Teknik Elektro, Program Pascasarjana Universitas Udayana MADE PRADNYANA AMBARA NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 ii

4 Lembar Pengesahan TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL 6 NOPEMBER 2015 Pembimbing I, Pembimbing II, Dr. Ir. Made Sudarma, M.A.Sc NIP I Nyoman Satya Kumara, ST., M.Sc., Ph.D NIP Mengetahui Ketua Program Magister Program Studi Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana, Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Prof. Ir. I.A. Dwi Giriantari, M.Eng.Sc., Ph.D NIP Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) NIP iii

5 Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 6 Nopember 2015 Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No. : 3831/UN14.4/HK/2015, Tanggal 5 Nopember 2015 Ketua : Dr. Ir. Made Sudarma, M.A.Sc Anggota : 1. I Nyoman Satya Kumara, ST., M.Sc., Ph.D 2. Prof. Ir. I. A Dwi Giriantari, M.Eng.Sc., Ph.D 3. Wayan Gede Ariastina, ST., M.Eng.Sc., Ph.D 4. Dr. Ir. Agus Dharma, MT iv

6 SURAT KETERANGAN BEBAS PLAGIAT NAMA : Made Pradnyana Ambara NIM : PROGRAM STUDI : Magister Teknik Elektro JUDUL : DESAIN SISTEM SEMANTIC DATA WAREHOUSE UNTUK MENGOLAH DATA AKADEMIK DENGAN MENGGUNAKAN METODE ONTOLOGY DAN RULE BASED Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat. Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sangsi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku. Denpasar, 6 Nopember 2015 Yang membuat pernyataan, Made Pradnyana Ambara v

7 UCAPAN TERIMA KASIH Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa karena hanya atas asung wara nugraha-nya, tesis ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr. Ir. Made Sudarma, M.A.Sc., pembimbing utama yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program magister, khususnya dalam penyelesaian tesis ini. Terima kasih sebesar-besarnya pula penulis sampaikan kepada I Nyoman Satya Kumara, ST., M.Sc., Ph.D, Pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof.Dr.dr. Ketut Suastika, Sp.PD.KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K). atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D, Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan program Magister. Pada kesempatan ini, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada Ir. I Nyoman Setiawan, MT., Ketua Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik. Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tesis, yaitu Prof. Ir. I.A. Dwi Giriantari, M.Eng.Sc.,Ph.D, Wayan Gede Ariastina,ST.,M.Eng.Sc.,Ph.D, dan Dr. Ir. Agus Dharma, MT, yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus disertai penghargaan kepada seluruh guru-guru yang telah membimbing penulis, mulai dari sekolah dasar sampai perguruan tinggi. Juga penulis ucapkan terima kasih kepada Ayah, Ibu dan Kakak yang telah mengasuh dan membesarkan penulis, memberikan dasar-dasar berpikir logik dan suasana demokratis sehingga tercipta lahan yang baik untuk berkembangnya kreativitas. Penulis juga sampaikan terima kasih kepada Ni Luh Wayan Wiliati yang sudah setia menemani dan memberikan semangat didalam pengerjaan tesis ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan pada teman-teman MSIK 2014 yang sudah memberikan dukungan didalam proses pembuatan tesis ini. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini, serta kepada penulis sekeluarga. vi

8 ABSTRAK DESAIN SISTEM SEMANTIC DATA WAREHOUSE UNTUK MENGOLAH DATA AKADEMIK DENGAN METODE ONTOLOGY DAN RULE BASED Data warehouse merupakan metode dalam perancangan database skala besar untuk menunjang proses pengambilan keputusan. Data warehouse tradisional mempunyai kelemahan pada pemodelan data yang tidak menggambarkan secara detail sumber data yang diolah sehingga mengakibatkan kualitas data yang dihasilkan untuk ditampung kedalam data warehouse menjadi tidak spesifik, sehingga menghasilkan laporan yang tidak lengkap. Data yang sudah ditampung dalam data warehouse masih mengalami beberapa tahapan untuk menghasilkan laporan OLAP. Pencarian informasi sebagian besar masih menggunakan query berbasis parameter. Sistem semantic data warehouse merupakan solusi untuk menangani permasalahan pada data warehouse tradisional, dengan kelebihan antara lain: manajeman kualitas data yang menghasilkan laporan yang berkualitas dengan format data yang seragam, serta performance pada query menghasilkan informasi yang lebih efektif karena menggunakan kata kunci bahasa alami. Pemodelan sistem semantic data warehouse menggunakan metode ontology dengan 7 aturan prosesnya menghasilkan model resource description framework schema (RDFS) logic yang nantinya akan ditransformasikan menjadi snowflake schema. Laporan OLAP dihasilkan dari penerapan metode nine step Kimball, serta pencarian dengan kata kunci bahasa alami menggunakan metode rule based query dengan 7 aturan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan 2 metode uji yaitu pengujian secara fungsional sistem dengan black box testing serta pengujian kesesuain laporan OLAP dengan angket kuesioner cheklist. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa sistem semantic data warehouse dapat membantu proses pengolahan data akademik yang menghasilkan laporan yang berkualitas untuk mendukung proses pengambilan keputusan. Kata Kunci: semantic data warehouse, online analitical processing, semantic search, ontology, rule based, nine step Kimball. vii

9 ABSTRACT THE DESIGN OF SEMANTIC DATA WAREHOUSE SYSTEM TO PROCESS ACADEMIC DATA WITH ONTOLOGY AND RULE BASED METHODS Data warehouse is a method in big scale database design to support decision making process and report analysis. Traditional data warehouse has some weaknesses on the technique of data modeling which doesn't describe in details the sources of data being processed which has made the quality of the data to be restored in data warehouse become nonspecific so it produces incomplete report. The data stored in data warehouse still go through several stages to produce OLAP report. The majority of information search still uses parameter-based query. Semantic data warehouse system is the solution to solve the problems on traditional data warehouse because it has some advantages, such as: data quality management which produces qualified report with the same data format, along with the performance on the query which produces more effective information by using natural language keywords. The modeling of semantic data warehouse, using ontology method with the 7 rules of process, produces logic resource description framework scheme (RDFS) model which later will be transformed into physical snowflake scheme. OLAP report is produced through the application of Kimball's nine step method, along with the information search result with natural language keywords using rule based query method with 7 rules. The trial has been done with two trial methods namely system functional trial with black box testing and OLAP report results testing with checklist questionnaire. From the findings of this research, it can be concluded that semantic data warehouse can help the academic data processing which produces good quality report to support decision making process. Keywords: semantic data warehouse, online analitical processing, semantic search, ontology, rule based, Kimball s nine step method. viii

10 DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM... i PRASYARAT GELAR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI... iv PERSYARATAN KEASLIAN PENELITIAN... v UCAPAN TERIMAKASIH... vi ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN... xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Keaslian Penelitian... 9 BAB II TINJAUN PUSTAKA State Of The Art Review Konsep Data Warehouse Karakteristik Data Warehouse Model Dimensional Data Warehouse Web Semantic ETL Berbasis Semantic Semantic Data Warehouse OLTP dan OLAP Data Mining Business Intelligence (BI) Metode Ontology Metode Rule Based Metode Nine Step Kimball PHP (PHP : Hypertext Preprocessor) Database MySQL Teknik Pengujian Sistem BAB III METODELOGI PENELITIAN Gambaran Umum Sistem Rancangan Alur Penelitian Pengumpulan Data dan Analisa Kebutuhan ix

11 3.2.2 Analisa Database OLTP Pemodelan Ontology Desain Semantic Data Warehouse Perancangan Proses ETL Semantic Perancangan Basis Data Semantic Data Warehouse Perancangan Laporan OLAP dengan Metode Nine Step Kimball Perancangan Pencarian Semantic dengan Rule Based Query Desain Layout Interface Perancangan Sistem Pengujian Fungsional Sistem dan Analisa Pengujian Penyusunan Kesimpulan Alat dan Bahan Penelitian Tempat dan Jadwal Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Semantic Data Warehouse Pembuatan Database Semantic Data Warehouse Perancangan Desain Interface Sistem Perancangan Proses Login Pembuatan Proses ETL Berbasis Semantic Perancangan Aplikasi Laporan OLAP Perancangan Pencarian Semantic Perancangan User Management Pengujian Pengujian Black Box Testing Pengujian Instrumen Angket Kuesioner BAB V SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA x

12 DAFTAR TABEL xi Halaman Tabel 2.1 Daftar Penelitian yang Dijadikan Acuan Tabel 2.2 Perbedaan Antara OLTP dan OLAP Tabel 3.1 Daftar Tabel Database OLTP Simak Tabel 3.2 Daftar Tabel Database OLTP Simpeg Tabel 3.3 Daftar Tabel Database OLTP Simsiswa Tabel 3.4 Daftar Tabel yang Dibutuhkan Tabel 3.5 Daftar Terminologi Tabel 3.6 Daftar Properti Kelas Sipenmaru (Calon Mahasiswa) Tabel 3.7 Daftar Properti Kelas Mahasiswa Tabel 3.8 Daftar Properti Kelas Prodi Tabel 3.9 Daftar Properti Kelas Fakultas Tabel 3.10 Daftar Properti Kelas Mata Kuliah Tabel 3.11 Daftar Propeti Kelas Nilai Tabel 3.12 Daftar Properti Kelas Detail Nilai Tabel 3.13 Daftar Properti Kelas Alamat Mahasiswa Tabel 3.14 Daftar Properti Kelas Provinsi Tabel 3.15 Daftar Properti Kelas Asal Sekolah Tabel 3.16 Daftar Properti Kelas Pegawai Tabel 3.17 Daftar Properti Kelas Jenis Pangkat Tabel 3.18 Daftar Properti Kelas Alamat Pegawai Tabel 3.19 Daftar Konstrain Properti Kelas Sipenmaru (Calon Mahasiswa) Tabel 3.20 Daftar Konstrain Properti Kelas Mahasiswa Tabel 3.21 Daftar Konstrain Properti Kelas Prodi Tabel 3.22 Daftar Konstrain Properti Kelas Fakultas Tabel 3.23 Daftar Konstrain Properti Kelas Mata Kuliah Tabel 3.24 Daftar Konstrain Properti Kelas Nilai Tabel 3.25 Daftar Konstrain Properti Kelas Detail Nilai Tabel 3.26 Daftar Konstrain Properti Kelas Alamat Mahasiswa Tabel 3.27 Daftar Konstrain Properti Kelas Provinsi Tabel 3.28 Daftar Konstrain Properti Kelas Asal Sekolah Tabel 3.29 Daftar Konstrain Properti Kelas Pegawai Tabel 3.30 Daftar Konstrain Properti Kelas Jenis Pangkat Tabel 3.31 Daftar Konstrain Properti Kelas Alamat Pegawai Tabel 3.32 Pemilihan Proses Tabel 3.33 Pemilihan Grain Tabel 3.34 Identifikasi Dimensi Tabel 3.35 Penyesuaian Dimensi Tabel 3.36 Pemilihan Tabel Fakta Tabel 3.37 Pre Calculation Fakta Calon Mahasiswa Tabel 3.38 Pre Calculation Fakta Mahasiswa Tabel 3.39 Pre Calculation Fakta Pegawai Tabel 3.40 Kesesuaian Fakta Calon Mahasiswa Tabel 3.41 Kesesuaian Fakta Mahasiswa Tabel 3.42 Kesesuaian Fakta Pegawai... 85

13 Tabel 3.43 Kesesuaian Dimensi Prodi Tabel 3.44 Kesesuaian Dimensi Fakultas Tabel 3.45 Kesesuaian Dimensi Mata Kuliah Tabel 3.46 Kesesuaian Dimensi Nilai Tabel 3.47 Kesesuaian Dimensi Detail Nilai Tabel 3.48 Kesesuaian Dimensi Asal Sekolah Tabel 3.49 Kesesuaian Dimensi Alamat Mahasiswa Tabel 3.50 Kesesuaian Dimensi Provinsi Tabel 3.51 Kesesuaian Dimensi Alamat Pegawai Tabel 3.52 Kesesuaian Dimensi Jenis Pangkat Tabel 3.53 Daftar Proses Pengujian Black Box Tabel 3.54 Daftar Proses Pengujian Instrumen Angket Kuesioner Tabel 3.55 Jadwal Penelitian Tabel 4.1 Pengujian Proses Login Tabel 4.2 Pengujian Proses Semantic ETL Tabel 4.3 Pengujian Proses Laporan OLAP Tabel 4.4 Pengujian Proses Pencarian Semantic Tabel 4.5 Pengujian Proses User Management Tabel 4.6 Pengujian Proses Logout Tabel 4.7 Pengujian Laporan Sipenmaru Tabel 4.8 Pengujian Laporan Profile dan Nilai Mahasiswa Tabel 4.9 Pengujian Laporan Status Akdemik Mahasiswa Tabel 4.10 Pengujian Laporan Profile Pegawai dan Dosen Tabel 4.11 Pengujian Hasil Kesesuaian Pencarian Semantic xii

14 DAFTAR GAMBAR xiii Halaman Gambar 1.1 Fishbone Diagram Penelitian Gambar 2.1 Star Schema Gambar 2.2 Snowflake Gambar 2.3 Alur Semantic Data Warehouse Gambar 2.4 Online Analytical Processing Gambar 2.5 Cube Gambar 2.6 Komponen Business Intelligence Gambar 2.7 Siklus Hidup Business Intelligence Gambar 2.8 Model Ontology Gambar 2.9 Konsep MVC Gambar 2.10 Alur Kerja MVC Gambar 3.1 Gambaran Umum Sistem Gambar 3.2 Diagram Alur Penelitian Gambar 3.3 Diagram Proses Pemodelan Ontology Gambar 3.4 Konsep Domain Gambar 3.5 Definisi Kelas dan Hirarki Sipenmaru Gambar 3.6 Definisi Kelas dan Hirarki Akademik Gambar 3.7 Definisi Kelas dan Hirarki Mahasiswa Gambar 3.8 Definisi Kelas dan Hirarki Pegawai Gambar 3.9 Relasi Kelas Diagram Sipenmaru, Akadmik dan Mahasiswa Gambar 3.10 Relas Kelas Diagram Pegawai Gambar 3.11 Ontology Class Calon Mahasiswa dan Mahasiswa Gambar 3.12 Ontology Class Pegawai Gambar 3.13 Diagram Proses ETL Berbasis Semantic Gambar 3.14 Snowflake Schema Calon Mahasiswa dan Mahasiswa Gambar 3.15 Snowflake Schema Pegawai dan Dosen Gambar 3.16 Diagram Proses Nine Step Methodelogy Kimball Gambar 3.17 Diagram Alur Kerja Semantic Search Gambar 3.18 Rancangan Layout Utama Desain Interface Sistem Gambar 3.19 Rancangan Layout Form Login Gambar 3.20 Rancangan Layout Form Semantic ETL Gambar 3.21 Rancangan Layout Laporan OLAP Gambar 3.22 Rancangan Layout Form Pencarian Semantic Gambar 3.23 Rancangan Layout Form User Management Gambar 4.1 Multidimensi Snowflake Schema Semantic Data Warehouse Gambar 4.2 Tampilan Awal Aplikasi OLAP Gambar 4.3 Tampilan Utama Aplikasi OLAP Gambar 4.4 Tampilan Halaman Login Gambar 4.5 Tampilan Pesan Login Gagal Gambar 4.6 Tampilan Form Proses Semantic ETL Gambar 4.7 Tampilan Progress Semantic ETL Gambar 4.8 Hasil Proses Semantic ETL dari Database OLTP ke OLAP Gambar 4.9 Hasil Laporan Calon Mahasiswa Diterima Per Tahun Gambar 4.10 Hasil Laporan Rekapitulasi Persentase Pertumbuhan

15 Gambar 4.11 Hasil Laporan Calon Mahasiswa Diterima per Fakultas dan Prodi Gambar 4.12 Hasil Rekapitulasi Jumlah Asal Sekolah SMA Mahasiswa Gambar 4.13 Hasil Rekapitulasi Jumlah Mahasiswa Berdasarkan Agama Gambar 4.14 Hasil Rekapitulasi Jumlah Mahasiswa Berdasarkan Jenis Kelamin Gambar 4.15 Hasil Laporan Detail Alamat Mahasiswa Gambar 4.16 Hasil Rekapitulasi Jumlah Mahasiswa Berdasarkan Prodi Gambar 4.17 Hasil Laporan Profile Mahasiswa Gambar 4.18 Hasil Laporan Indek Prestasi Semester Mahasiswa Gambar 4.19 Hasil Laporan Status Mahasiswa Aktif Gambar 4.20 Hasil Laporan Status Mahasiswa Non Aktif Gambar 4.21 Hasil Laporan Status Mahasiswa Cuti (Data Kosong) Gambar 4.22 Hasil Laporan Status Mahasiswa Drop Out (Data Kosong) Gambar 4.23 Hasil Laporan Status Mahasiswa Tidak Teridentifikasi Gambar 4.24 Hasil Laporan Pegawai Berdasarkan Unit Kerja Fakultas Hukum Gambar 4.25 Hasil Laporan Pegawai Berdasarkan Pangkat Gambar 4.26 Hasil Laporan Pegawai Berdasarkan Jabatan Gambar 4.27 Hasil Rekapitulasi Jumlah Pegawai Berdasarkan Agama Gambar 4.28 Hasil Rekapitulasi Jumlah Pegawai Berdasarkan Jenis Kelamin Gambar 4.29 Hasil Laporan Detail Alamat Pegawai Gambar 4.30 Hasil Daftar Dosen Pengajar Berdasarkan Prodi Gambar 4.31 Hasil Rekapitulasi Jumlah Dosen Berdasrkan Pendidikan Terakhir Gambar 4.32 Hasil Rekapitulasi Jumlah Dosen Berdasarkan Agama Gambar 4.33 Hasil Rekapitulasi Jumlah Dosen Berdasarkan Jenis Kelamin Gambar 4.34 Hasil Detail Alamat Dosen Gambar 4.35 Form Cetak Laporan Mahasiswa dan Lulusan Gambar 4.36 Report Laporan Mahasiswa 2014 Prodi Pendidikan Dokter Gambar 4.37 Form Pencarian Semantic Gambar 4.38 Hasil Pencarian Pola Gambar 4.39 Hasil Pencarian Pola Gambar 4.40 Hasil Pencarian Pola Gambar 4.41 Hasil Pencarian Pola Gambar 4.42 Hasil Pencarian Pola Gambar 4.43 Hasil Pencarian Pola Gambar 4.44 Hasil Pencarian Pola Gambar 4.45 Form Perubahan Username dan Password Admin xiv

16 DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN AJAX BI CDC CSS DB DBMS DM DSS DWH ETL MDX OLTP OLAP OWL PHP RDB RDF RDFS SDWH SETL SPARQL T-SQL : Asynchronous JavaScript and XML : Business Intelligence : Change Data Capture : Cascading Style Sheets : Database : Database Management System : Data Mining : Decision Support System : Data Warehouse : Extraction, Transformation, and Loading : Multidimensional Expressions : On Line Transactional Processing : On Line Analitical Processing : Web Ontology Language : PHP Hyertext Preprocessor : Relational Database : Resource Description Framework : Resource Description Framework Schema : Semantic Data Warehouse : Semantic Data Warehouse : SPARQL Protocol And RDF Query Language : Transact Struktured xv