Apakah System Dynamics itu?

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Apakah System Dynamics itu?"

Johan Hermawan
6 tahun lalu
Tontonan:

2 Apakah System Dynamics itu? 0 System Dynamics: Pemodelan dan simulasi komputer untuk mempelajari dan mengelola sistem umpan balik yang rumit (complex feedback systems), seperti sistem ekonomi, sistem lingkungan, sistem sosial, dll. 0 Sistem: 0 Kumpulan elemen yang saling berinteraksi, berfungsi bersama untuk tujuan tertentu. 0 Umpan balik menjadi sangat penting 0 Masalah dinamik 0 Mengandung jumlah (kuantitas) yang selalu bervariasi 0 Variasi dapat dijelaskan dalam hubungan sebab akibat 0 Hubungan sebab akibat dapat terjadi dalam sistem tertutup yang mengandung lingkaran umpan balik (feedback loops)

3 Sejarah 0 Cybernetics (Wiener, 1948): studi yang mempelajari bagaimana sistem biologi, rekayasa, sosial, dan ekonomi dikendalikan dan diatur 0 Industrial Dynamics (Forrester, 1961): mengaplikasikan prinsip cybernetics ke dalam sistem industri 0 System Dynamics: karya Forrester semakin meluas meliputi sistem sosial dan ekonomi 0 Dengan perkembangan komputer yang sangat cepat, System Dynamics menyediakan kerangka kerja dalam menyelesaikan permasalahan sistem sosial dan ekonomi

4 Tahap Pemodelan System Dynamics 1. Identifikasi masalah 2. Membangun hipotesis dinamik yang menjelaskan hubungan sebab akibat dari masalah termaksud 3. Membuat struktur dasar grafik sebab akibat 4. Melengkapi grafik sebab akibat dengan informasi 5. Mengubah grafik sebab akibat yang telah dilengkapi menjadi grafik alir System Dynamics 6. Menyalin grafik alir System Dynamics ke dalam program komputer (DYNAMO, Stella, Vensim, Powersim) atau persamaan matematika

5 Aspek penting 0 Berfikir dalam terminologi hubungan sebab akibat 0 Fokus pada keterkaitan umpan balik (feedback linkages) diantara komponen-komponen sistem 0 Membuat batasan sistem untuk menentukan komponen yang masuk dan tidak di dalam sistem

6 Hubungan Sebab Akibat 0 Berfikir sebab akibat adalah kunci dalam mengorganisir ide-ide dalam studi System Dynamics 0 Gunakan kata `menyebabkan` atau `mempengaruhi` untuk menjelaskan hubungan antar komponen di dalam sistem 0 Contoh yang logis (misalnya hukum fisika) 0 makan berat bertambah 0 api asap 0 Contoh yang tidak logis (sosiologi, ekonomi) 0 Pakai sabuk pengaman mengurangi korban fatal dalam kecelakaan lalu lintas

7 Umpan balik (Feedback) 0 Berfikir sebab akibat saja tidak cukup 0 laut evaporasi awan hujan laut 0 Umpan balik untuk mengatur/mengendalikan sistem, yaitu berupa suatu sebab yang terlibat dalam sistem namun dapat mempengaruhi dirinya sendiri 0 Umpan balik sangat penting dalam studi System Dynamics

8 Causal Loop Diagram (CLD)

9 Causal Loop Diagram: Hubungan Sebab Akibat & Umpan Balik Perubahan pada satu elemen sistem Penyebab Penyebab Perubahan pada elemen sistem yang lain

10 Causal Loop Diagram (CLD) CLD menunjukkan struktur umpan balik dari sistem 0 Gaji VS Kinerja 0 Gaji Kinerja 0 Kinerja Gaji Lelah VS Tidur Lelah tidur Tidur lelah? Gaji Kinerja Lelah Tidur

11 Panduan CLD 0 Pikirkan variabel sebagai jumlah yang dapat naik atau turun 0 Gunakan kata benda, bukan kata kerja 0 Jelas 0 Mengidentifikasi unit variabel dalam diagram kausal loop, jika memungkinkan. 0 Gunakan frase bernilai positif 0 Jika sebuah link butuh penjelasan, lakukan disagregasi 0 Hati-hati menginterpretasikan open loop sebagai feedback loop

12 Saran Pembuatan CLD 1. Ketahui batasan permasalahan; 2. Mulai dari suatu hal yang menarik; 3. Ketahui faktor yang menjadi penyebab dan akibat; 4. Gunakan kata benda bukan kata kerja; 5. Jangan menggunakan kata meningkat atau menurun; 6. Jangan ragu untuk memasukan kata yang tidak biasa; 7. Gunakan tanda S/ dan O/- pada setiap hubungan keterkaitan; 8. Diagram yang baik adalah diagram yang menggambarkan keadaan sebenarnya; 9. Senangilah diagram yang dibuat; 10. Tidak ada diagram yang benar-benar selesai. (Sherwood, 2002)

13 Penanda CLD Perubahan pada arah yang sama (add relationship, self-reinforcing) Notasi: S (Same) atau (plus) Jika penyebab naik, akibat akan naik (pertumbuhan, penguatan), jika penyebab turun, akibat akan turun Gaji Kinerja Lelah Tidur - Perubahan pada arah yang berlawanan (subtract relationship, selfcorrecting/ self-balancing) Notasi: O (Opposite) atau - (minus) Jika penyebab naik, akibat akan turun, jika penyebab turun, akibat akan naik

14 Feedback Loop 0 Ada 2 macam lingkar umpan-balik, yaitu: 0 lingkar umpan balik positif (growth);dan 0 lingkar umpan balik negatif (goal seeking).

15 CLD dengan Positive Feedback Loop 0 Gaji Kinerja, Kinerja Gaji Semakin gaji naik Semakin baik kinerja Semakin baik kinerja Gaji akan semakin naik Gaji Kinerja Semakin gaji naik Semakin baik kinerja

16 Lelah Tidur, Tidur Lelah The more I sleep The less tired I am The more tired I am The more I sleep The less tired I am The less I sleep The less I sleep The more tired I am Lelah - Tidur -

17 CLD with Combined Feedback Loops (Population Growth) Birth rate Population - Death rate -

18 CLD with Nested Feedback Loops (Self-Regulating Biosphere) Evaporation clouds rain amount of water evaporation - Sunshine - Earth s temperature Evaporation - A mount of water on earth - Clouds Rain

19 Exogenous Items 0 Items that affect other items in the system but are not themselves affected by anything in the system 0 Arrows are drawn from these items but there are no arrows drawn to these items Sunlight reaching each plant Sunlight - - Density of plants

20 Delays 0 Systems often respond sluggishly (dgn malas=tidak seketika) 0 From the example below, once the trees are planted, the harvest rate can be 0 until the trees grow enough to harvest delay # of growing trees Harvest rate - Planting rate -

21 Contoh Delay Konstruksi dimulai Konstruksi Delay konstruksi Order Pengiriman Delivery delay Harga Prakiraan harga Perception delay

22 Loop Dominance 0 There are systems which have more than one feedback loop within them 0 A particular loop in a system of more than one loop is most responsible for the overall behavior of that system 0 The dominating loop might shift over time 0 When a feedback loop is within another, one loop must dominate 0 Stable conditions will exist when negative loops dominate positive loops

23 Example quality of work - Work to do Project Model Work To Do - required workforce hiring delay actual workforce fatigue overtime hours required work done - productivity

24 Stock and Flow Diagram (SFD)

25 Level / Stock Rate/ Flow Flow arc Auxiliary Cause-and-effect arc Source/Sink Constant

26 Level/Stock 0 Stock, accumulation, or state variable 0 A quantity that accumulates over time 0 Change its value by accumulating or integrating rates 0 Change continuously over time even when the rates are changing discontinuously

27 Rate/Flow: 0 Flow, activity, movement 0 Change the values of levels 0 Elements that can be defined as time functions 0 The value of a rate is 0 Not dependent on previous values of that rate 0 But dependent on the levels in a system along with exogenous influences

28 Auxiliary: 0 Arise when the formulation of a level s influence on a rate involves one or more intermediate calculations 0 Often useful in formulating complex rate equations 0 Used for ease of communication and clarity 0 Value changes immediately in response to changes in levels or exogenous influences

29 Source and Sink: 0 Source represents systems of levels and rates outside the boundary of the model 0 Sink is where flows terminate outside the system

30 Example 1 (Population and birth) Births Population Births Population

31 Example 2 (Children and adults) - Births Children Children maturing Adults - Births children Children maturing Adults

32 births Rabbit Population deaths birth rate 0 average lifetime = 8 0 Units: Year 0 birth rate = Units: fraction/year average lifetime 0 births = Population * birth rate 0 Units: rabbit/year 0 deaths = Population / average lifetime 0 Units: rabbit/year 0 Population = INTEG(births - deaths,1000) 0 Units: rabbit

33 From Causal Loop Diagram To Simulation Models 1 Causal Graph Flow Graph R R L L Equations dl/dt = k 1 *R(t) R(t) = k 2 *L(t) dl/dt = k 1 *k 2 *L(t) Block Model L L k 1 *k 2

34 From Causal Loop Diagram To Simulation Models 2 Flow Graph Equations R 1 L R 2 dl/dt = R 1 R 2 R 2 = k 2 *L R 1 = k 1 Block Model dl/dt = k 1 - k 2 *L L 1 L 1 k 2 - k 1

35 From Causal Loop Diagram To Simulation Models 3 Flow Graph Equations R 1 R 2 R 3 dl 1 /dt = R 1 R 2 L1 L2 dl 2 /dt = R 2 R 3 R 1 = k 1 R 2 = k 2 * L 1 R 3 = k 3 * L 2 Block Model dl 1 /dt = k 1 k 2 *L 1 dl 2 /dt = k 2 *L 1 K 3 *L 2 L 1 L 1 - L 2 L 2 k 2 k 3 - k 1

36 References 0 Asep Sofyan, Teknik Lingkungan ITB, asepsofyan@yahoo.com 0 Simulation Model Design and Execution, Fishwick, Prentice-Hall, 1995 (Textbook) 0 Introduction to Computer Simulation: A system dynamics modeling approach, Nancy Roberts et al, Addison-wesley, Business Dynamics: Systems thinking and modeling for a complex world, John D. Sterman, McGraw- Hill,2000

dokumen-dokumen yang mirip

Apakah System Dynamics itu?

Apakah System Dynamics itu? 0 System Dynamics: Pemodelan dan simulasi komputer untuk mempelajari dan mengelola sistem umpan balik yang rumit (complex feedback systems), seperti sistem ekonomi, sistem lingkungan,