IMPLEMENTASI FUZZY CMEANS UNTUK CLUSTERING PENDUDUK MISKIN (STUDI KASUS KECAMATAN BANTUL) Femi Dwi Astuti Jurusan Teknik Informatika STMIK AKAKOM Yogyakarta femi@akakomacid Abstrak Kemiskinan merupakan suatu masalah yang harus diperhatikan oleh Bapeda Sumber data dari BPS menunjukkan bahwa Jumlah penduduk miskin tahun 21 di provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta tergolong tinggi, sejumlah 2 penduduk dengan prosentase kemiskinan 1,% Di wilayah Kecamatan Bantul, seorang warga yang disebut sebagai keluarga miskin dapat ditinjau beberapa aspek seperti aspek pangan, sandang, papan, penghasilan, kesehatan, pendidikan, kekayaan, air bersih, listrik maupun jumlah jiwa Banyaknya aspek yang harus diperhitungkan membuat pengelompokan keluarga miskin menjadi menyulitkan bagi instansi terkait Pda penelitian ini akan diimplementasikan metode Fuzzy CMeans untuk melakukan klastering penduduk miskin Metode ini dipakai karena sebuah keluarga dapat cenderung masuk dalam lebih dari satu klaster dengan derajat keanggotaan antara dan 1 Dari 2,, 1 dan 11 jumlah data uji yang digunakan pada penelitian ini, hasil pengujian untuk jumlah klaster menunjukkan klaster 1 memiliki anggota 7, klaster 2 memiliki anggota 2 dan klaster memiliki anggota Jumlah klaster menunjukkan klaster 1 memiliki anggota 2 keluarga, klaster 2 memiliki anggota 27, klaster memiliki anggota dan klaster memiliki anggota 2 Kata kunci Clustering, Fuzzy CMeans, Kemiskinan 1 Pendahuluan Masalah kemiskinan merupakan hal yang sangat kompleks Di wilayah Kecamatan Bantul, seorang warga disebut sebagai keluarga miskin berdasarkan beberapa aspek seperti aspek pangan, sandang, papan, penghasilan, kesehatan, pendidikan, kekayaan, air bersih, listrik maupun jumlah jiwa Sumber data dari BPS menunjukkan bahwa di Indonesia mempunyai angka kemiskinan pada bulan September 21 relatif masih tinggi yaitu sekitar 27,72 juta orang (1,%), angka ini berkurang,2 juta orang dari data bulan Maret 21 yaitu sebesar 28,28 juta orang Jumlah penduduk miskin di provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta tergolong tinggi, sejumlah 2 penduduk dengan prosentase kemiskinan 1,% Berdasarkan angka tersebut terlihat masih tingginya angka kemiskinan yang ada di wilayah Yogyakarta secara umum BKKBN (Badan Kependudukan dan Keluarga Berencana Nasional) sebagai badan yang bertugas menghimpun data statistik kemiskinan di Kabupaten Bantul merasa kesulitan dalam pendistribusian berbagai macam
TEKNOMATIKA Vol, No, ISSN 177 bantuan yang ada karena data yang sulit diperoleh dan tingkat kemiskinan warga yang susah diukur secara pasti BKKBN berharap terdapat semacam kelaskelas kemiskinan menurut kondisi keluarga sehingga apabila terdapat bantuan dapat tersalurkan dengan tepat Upayaupaya untuk membantu program pengentasan kemiskinan di daerah Bantul pernah dilakukan melalui penelitian oleh (Rianto, 28; Ernawati, N, 212, Redjeki, dkk, 21) tetapi penelitiannya belum mampu menunjukkan visualisasi penyebaran keluarga miskin Rianto (28) dan Redjeki dkk (21) melakukan klasifikasi keluarga miskin menggunakan Analytical Hierarchy Process (AHP) tetapi belum memetakan hasil klasifikasinya Penelitian lain yang dilakukan oleh Ernawati (212) menggunakan metode deskriptif kuantitatif dan kualitatif untuk memetakan potensi penduduk miskin per kecamatan di Kabupaten Bantul Berdasarkan pada kondisi tersebut, maka dalam penelitian ini dibuat model clustering untuk mendapatkan klasterklaster kemiskinan dengan menganalisa atribut yang berpengaruh maupun tidak Upaya tersebut dilakukan melalui pembuatan suatu alat bantu berupa aplikasi dengan menggunakan metode Fuzzy CMeans (FCM) untuk mengetahui pola penduduk miskin berdasarkan karakteristik yang semirip mungkin Metode FCM dipilih karena suatu warga mungkin dapat menjadi anggota dari masingmasing klaster (kelompok) dengan derajat keanggotaan yang berbeda antara dan 1 Algoritma Fuzzy CMeans sangat bergantung pada pemilihan matriks awal untuk proses klasterisasi (Wang, dkk, 2) Algoritma Fuzzy CMeans juga bergantung pada fitur bobot yang mempengaruhi jarak antar klaster yang terbentuk Sehingga untuk pada penelitian ini dilakukan penyesuaian fitur bobot pada Algoritma Fuzzy CMeans, hal ini dikuatkan oleh penelitian yang dilakukan oleh (Ingunn, dkk, 28) 2 Landasan Teori 21 Fuzzy CMeans (FCM) Terdapat beberapa algoritma clustering data, salah satu diantaranya adalah Fuzzy CMeans Fuzzy CMeans merupakan salah satu metode fuzzy clustering yang paling umum digunakan dalam proses pengelompokan data Fuzzy Cmeans pertama kali dikemukakan oleh (Ingunn, dkk, 28) Konsep dasar FCM pertama kali adalah menentukan pusat klaster, yang akan menandai lokasi ratarata untuk tiaptiap klaster Pada kondisi awal, pusat klaster ini masih Femi Dwi Astuti Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk
ISSN 177 TEKNOMATIKA Vol, No, JULI 1 belum akurat Tiaptiap titik data memiliki derajat keanggotaan untuk tiaptiap klaster Dengan cara memperbaiki pusat klaster dan derajat keanggotaan tiaptiap titik data secara berulang, maka akan dapat dilihat bahwa pusat klaster akan bergerak menuju lokasi yang tepat Perulangan ini didasarkan pada minimisasi fungsi objektif yang menggambarkan jarak dari titik data yang diberikan ke pusat klaster yang terbobot oleh derajat keanggotaan titik data tersebut Flowchart Fuzzy CMeans dapat dilihat pada Gambar 1 Pada Gambar 1, dapat dilihat prosesproses yang dilakukan pada algoritma FCM mulai dari menentukan variabel perhitungan, menghitung pusat klaster, menghitung nilai obyektif, memperbaiki matriks partisi sampai penentuan kondisi berhenti start Data penduduk miskin, jumlah cluster, bobot, max iterasi, error terkecil Penentuan nilai obyektif awal, iterasi, matriks partisi awal Naikkan iterasi Hitung pusat cluster Hitung nilai obyektif Perbaiki matriks partisi tidak Nilai error terkecil terpenuhi tidak Telah mencapai max iterasi ya ya End Gambar 1 Flowchart fuzzy cmeans Algoritma pengelompokkan FCM dijelaskan sebagai berikut (Yan, dkk, 1) 1 Input data yang akan di klaster X, berupa matriks Keterangan index data, (1,2, n) Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk Femi Dwi Astuti
2 TEKNOMATIKA Vol, No, ISSN 177 index atribut, (1,2, m) n banyaknya data m banyaknya atribut 2 Tentukan Jumlah klaster c Pangkat w Maksimum iterasi MaxIter Error terkecil yang diharapkan Fungsi obyektif awal P dengan nilai Iterasi awal t dengan nilai 1 Bangkitkan bilangan random sebagai elemenelemen matriks partisi awal U (1) Keterangan jumlah matriks partisi awal ik bilangan random index kluster, (1,2,,,c) banyaknya klaster Hitung (2) Hitung pusat klaster kek Vkj, dengan k1,2, c; dan j1,2,,m Keterangan ( ) () Pusat kluster ke k pada atribut ke j data sampel kei (i1,2,,n), atribut kej (j1,2,,m) Hitung fungsi objektif pada iterasi ket, Pt () [ ( ) ] Hitung perubahan matriks partisi Femi Dwi Astuti Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk
TEKNOMATIKA Vol, No, JULI ISSN 177 7 Cek kondisi berhenti Jika ( 1 [ ( ) ] ([ ( ) ] () ) < ) atau (t > MaxIter) maka berhenti; Jika tidak t t+1, ulangi langkah 22 Kemiskinan Kemiskinan merupakan masalah deprivasi atau problematika kekurangan Kemiskinan adalah suatu keadaan seseorang atau keluarga yang serba kekurangan (Sen, A, Foster, J, 17) Indikator yang digunakan untuk menentukan keluarga miskin di Kabupaten Bantul dapat dilihat pada Tabel 1 Tabel 1 Indikator kemiskinan BKKBN No 1 Aspek Pangan Keterangan Skor Seluruh anggota keluarga tidak mampu makan 12 dengan layak atau senilai Rp 1, minimal 2 kali dalam sehari 2 Sandang Lebih dari sebagian anggota keluarga tidak memiliki pakaian pantas pakai minimal stel Papan Lebih dari % Tempat tinggal/ rumah berlantai tanah/ berdinding bambu/ berataprumbia Penghasilan Jumlah penghasilan yang diterima seluruh anggota keluarga yang berusia 1 tahun keatas < Rp 8 Kesehatan Bila ada anggota keluarga yang sakit tidak mampu berobat ke fasilitas kesehatan dasar Pendidikan Keluarga tidak mampu menyekolahkan anak yang berumur 7 1 tahun 7 Kekayaan 1 Jumlah kekayaan/aset milik keluarga kurang dari Rp2, 8 Kekayaan 2 Tanah bangunan yang ditempati bukan milik sendiri Air Bersih Tidak menggunakan air bersih untuk keperluan makan, minum & MCK Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk Femi Dwi Astuti
TEKNOMATIKA Vol, No, No 1 Aspek Listrik ISSN 177 Keterangan Skor Tidak menggunakan listrik untuk keperluan rumah tangga 11 Jumlah Jiwa Jiwa dalam KK ( termasuk kepala keluarga ) jiwa atau lebih Berdasarkan tabel 1 Dapat dilihat bahwa untuk menentukan kelompok penduduk miskin, dilihat dari 11 aspek dengan skor yang telah ditentukan oleh pemerintah daerah Kabupaten Bantul Penduduk akan memperoleh skor seperti pada tabel 1 apabila memenuhi kriteria dari aspek tersebut dan akan memperoleh nilai apabila kondisi tersebut tidak terpenuhi Sebagai contoh, apabila dalam sebuah keluarga terdapat jumlah jiwa atau lebih maka skornya, tetapi jika jumlah anggota keluarga kurang dari maka skornya Skor ini yang nanti akan digunakan dalam proses perhitungan menggunakan fuzzy cmeans 2 Arsitektur Sistem Arsitektur sistem clustering penduduk miskin menggunakan metode Fuzzy CMeans dapat dilihat pada Gambar 2 Gambar 2 Arsitektur sistem Penelitian ini diawali dengan pencarian data penduduk miskin di Kecamatan Bantul Data yang diperoleh tidak langsung digunakan dalam perhitungan FCM, tetapi dilakukan pra proses data melalui penyaringan data Hal ini dilakukan karena dari data yang diperoleh masih banyak penduduk yang data skornya tidak diisi atau diisi tapi tidak lengkap, sehingga tidak dapat digunakan dalam proses perhitungan Setelah dilakukan penyaringan data kemudian data disimpan dalam database kemudian data tersebut diambil untuk proses perhitungan FCM Tahap terahkir yaitu menampilkan hasil FCM ke user Femi Dwi Astuti Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk
ISSN 177 TEKNOMATIKA Vol, No, JULI Pembahasan Data yang digunakan adalah data penduduk miskin Kecamatan Bantul yang berjumlah 11 keluarga miskin dari Desa dan 1 Dukuh Data penduduk miskin ini telah dihimpun oleh pihak BKKBN melalui kader ditingkat Pedukuhan Contoh data penduduk miskin Kecamatan Bantul dan hasil clustering dapat dilihat pada Tabel Parameter perhitungan FCM yang akan digunakan yaitu Jumlah klaster, Maksimum iterasi 1, Nilai pembobot 2 dan Nilai error terkecil 1 Setelah dilakukan proses clustering diperoleh hasil seperti pada Tabel 2 Pada tabel 2 terlihat hasil, C2 dan C Keluarga yang hasilnya berarti keluarga tersebut masuk menjadi anggota klaster pertama Keluarga yang hasilnya C2 berarti keluarga tersebut masuk menjadi anggota klaster kedua dan seterusnya pangan sandang papan penghasilan kesehatan pendidikan Kekayaan 1 Kekayaan 2 Air bersih listrik Jumlah jiwa Tabel 2 Hasil klaster Kecamatan Bantul 1 Sulistyo C2 2 Sumadi Sumadi 12 C Sumadi Utomo( 12 No Nama Panut) Hasil Sumanto 12 Sumantri Junianto C2 7 Sumardi 12 8 Sumardi C2 Sumardiyono 12 1 Sumargiyanto C2 1 Pengujian Parameter Jumlah Cluster Parameter perhitungan yang akan diuji dalam proses clustering penduduk miskin adalah jumlah klaster Parameter nilai pembobot/pangkat, maksimal iterasi dan error terkecil yang diharapkan diberi nilai tetap Nilai pembobot menggunakan 2, maksimum iterasi 1 dan error terkecil,1 Jumlah Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk Femi Dwi Astuti
TEKNOMATIKA Vol, No, ISSN 177 klaster yang akan diuji yaitu 2, dan Hasil pengujian jumlah klaster FCM dapat dilihat pada Tabel Tabel Hasil klaster penduduk miskin Jum Jum Data klaster 2 2 Fungsi obyektif 18122 Jumlah keanggotaan C2 C C 7 1 Data dalam klaster {,8,11,1,17,1,2} C2{1,2,,,,7,,1,12,1,} 2811 7 1 {12,1,21} C2{,8,11,1,17,1,2} C{1,2,,,,7,,1,1,1,} 177111 1 {,8,11,1} C2{12,1,21} C{1,17,2} C{1,2,,,,7,,1,1, } 2 188182 28 22 {1,2,,,,,7,8,11, } C2{,1,1,1,1,1,17, } 11 1 11 2 {,,1,1,1, } C2{,1,1,17,18, } C{1,2,,,7,8,11,12, } 781811 8 1 1 111 {12,1,17,1, } C2{,1,1,18,2,, } C{1,2,,,7,8,11,22,2, } C{,,1,1,2,21,28, } 1 2 818118 11 8 {,1,1,1,1,1,17, } C2{1,2,,,,,7,8,11,12, } 2787 1 2 {1,2,,,7,8,11,12,1, } C2{,1,1,17,18,2,2, } C{,,1,1,1,2,21, } 112881 22 87 182 2 {,,2,21,28,,8, } C2{1,2,,,7,8,11,22,2, } C{12,1,17,1,2,2, } C{,1,1,18,2,,7, } 11 2 128778 7 {,1,1,1,1,1, } C2{1,2,,,,,7,8,11,12, } 1288 7 2 {1,2,,,7,8,11,22,2, } C2{12,1,17,1,2,2, } C{,,,1,1,1,1,18, } 2112 2 27 2 {1,2,,,7,8,11,22,2, } Femi Dwi Astuti Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk
TEKNOMATIKA Vol, No, JULI ISSN 177 Jum Jum Data klaster Fungsi obyektif 7 Jumlah keanggotaan C2 C Data dalam klaster C C2{,1,1,18,2,, } C{,,1,1,2,21,28, } C{12,1,17,1,2,2,2,} Dari hasil proses pengclusteran menggunakan metode fuzzy cmeans clustering dengan jumlah klaster 2, terbentuk kelompok 1 sebanyak 7 keluarga, kelompok 2 sebanyak keluarga dengan titik pusat klaster (V) pada akhir iterasi adalah sebagai berikut [ ] Nilainilai pada matriks pusat klaster tersebut menunjukkan karakteristik dari masingmasing klaster Pada matriks kolom pertama menunjukkan nilai dari aspek pangan, kolom kedua menunjukkan aspek sandang dan seterusnya sesuai urutan pada tabel 1 Baris pertama menunjukkan karakteristik klaster pertama, baris kedua menunjukkan karakteristik klaster kedua Semakin tinggi nilai pada pusat klaster tersebut, maka semakin rendah pemenuhan terhadap aspek tertentu Sebagai contoh, pada kolom pertama, klaster 1 menunjukkan pusat klaster untuk aspek pangan sebesar 17 dan klaster 2 sebesar nilai 2, Nilai terbesar yaitu pada klaster 2 Berdasarkan nilai tersebut berarti karakteristik penduduk yang berada pada klaster 1 dan klaster 2 dalam hal pemenuhan kebutuhan pangan lebih bagus klaster pertama Berdasarkan pusat klaster tersebut dapat dilihat informasi sebagai berikut Cluster pertama berisi kelompokkelompok keluarga yang aspek pemenuhan kebutuhan sandang sebagian besar anggota keluarga tidak memiliki pakaian pantas pakai minimal stel Dari aspek penghasilan, ratarata berpenghasilan dibawah Rp 8, Pemenuhan aspek pendidikan, kekayaan1 dan kekayaan2 juga masih rendah terlihat dari nilai pusat klaster yang tinggi jika dibandingkan dengan klaster kedua Sebagian besar keluarga tidak mampu menyekolahkan anggota keluarganya yang berumur 71 tahun atau ke jenjang SDSMP Pada kelompok ini, ratarata memiliki jumlah kekayaan selain tanah dan bangunan seperti kekayaan ternak, sepeda motor, barang elektronik, perhiasan dan lainnya yang apabila diuangkan tidak lebih dari Rp 2, Kekayaan2 yaitu kekayaan kepemilikan tanah dan bangunan sebagian besar juga bukan milik sendiri Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk Femi Dwi Astuti
8 TEKNOMATIKA Vol, No, ISSN 177 Berbeda dengan kelompok pertama, pada kelompok kedua, pemenuhan aspek sandang, penghasilan, pendidikan, kekayaan1 dan kekayaan2 sudah lebih baik daripada kelompok pertama Pada kelompok kedua, pemenuhan aspek pangan, papan, kesehatan, air bersih, listrik dan jumlah jiwa masih rendah Dari hasil proses pengclusteran menggunakan metode fuzzy cmeans clustering dengan jumlah klaster, terbentuk kelompok 1 sebanyak 7 keluarga, kelompok 2 sebanyak 2 keluarga dan kelompok sebanyak keluarga dengan titik pusat klaster (V) pada akhir iterasi adalah sebagai berikut [ ] Berdasarkan pusat klaster tersebut dapat dilihat informasi sebagai berikut Cluster pertama berisi kelompokkelompok keluarga yang aspek pemenuhan kebutuhan pangan, kesehatan, pendidikan, air bersih dan listrik tergolong paling rendah jika dibandingkan dengan kelompok 2 dan kelompok Cluster kedua berisi kelompokkelompok keluarga yang aspek pemenuhan kebutuhan papan dan jumlah jiwa masih rendah jika dibandingkan dengan kelompok pertama dan ketiga Dari aspek papan, Tempat tinggal/rumah berlantai tanah/ berdinding bambu/berataprumbia Jumlah jiwa dalam KK ( termasuk kepala keluarga ) terdiri dari jiwa atau lebih Cluster ketiga berisi kelompokkelompok keluarga yang aspek pemenuhan sandang, penghasilan, kekayaan1 dan kekayaan2 masih rendah jika dibandingkan dengan kelompok yang lain Pemenuhan kebutuhan sandang sebagian besar anggota keluarga tidak memiliki pakaian pantas pakai minimal stel Dari aspek penghasilan, ratarata berpenghasilan dibawah Rp 8, Kekayaan baik tanah, bangunan maupun kekayaan lain masih rendah Jumlah kekayaan masih dibawah Rp 2, Dari hasil proses pengclusteran menggunakan metode fuzzy cmeans clustering dengan jumlah klaster, terbentuk kelompok 1 sebanyak 2 keluarga, kelompok 2 sebanyak 27 keluarga, kelompok sebanyak keluarga dan kelompok sebanyak 2 keluarga dengan titik pusat klaster (V) pada akhir iterasi adalah sebagai berikut [ ] Femi Dwi Astuti Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk
ISSN 177 TEKNOMATIKA Vol, No, JULI Berdasarkan pusat klaster tersebut dapat dilihat informasi sebagai berikut Cluster pertama berisi kelompokkelompok keluarga yang pemenuhan kebutuhan setiap aspek tidak ada yang dominan, artinya tingkat pemenuhan berada ditengahtengah jika dibandingkan dengan kelompok yang lain Pada klaster kedua, pemenuhan aspek papan dan kekayaan2 masih rendah Berdasarkan aspek papan, tempat tinggal/rumah berlantai tanah/ berdinding bambu/berataprumbia Berbeda dengan kelompok pertama dan kedua, pada kelompok ketiga, pemenuhan aspek yang masih rendah yaitu aspek pangan, kesehatan, pendidikan, air bersih, listrik dan jumlah juwa Kelompok keempat, pemenuhan aspek yang masih rendah yaitu aspek sandang, penghasilan dan kekayaan1 Penutup Setelah melalui tahap perancangan sistem dan implementasi, serta berdasarkan hasil dan pembahasan pada babbab sebelumnya maka dapat dilihat bahwa Hasil pengujian terhadap 2,, 1 dan 11 untuk jumlah klaster 2,, dan menunjukkan bahwa untuk jumlah klaster menunjukkan klaster 1 memiliki anggota 7, klaster 2 memiliki anggota 2 dan klaster memiliki anggota Jumlah klaster menunjukkan klaster 1 memiliki anggota 2 keluarga, klaster 2 memiliki anggota 27, klaster memiliki anggota dan klaster memiliki anggota 2 Penelitian selanjutnya diharapkan dapat membandingkan beberapa metode agar diperoleh metode yang paling tepat untuk clustering kemiskinan Daftar Pustaka Ernawati, N, 212, Pemetaan Potensi Penduduk Miskin Kab Bantul Yogyakarta Jurnal Bumi Indonesia, Volume 1 Nomor, hlm 7781 Ingunn, B, Mevik, B, dan Ns Tormod, 28, New Modifications and Applications of Fuzzy Cmeans Methodology, Computational Statistics and Data Analysis, (2), pp 2218 Rianto, 28, Sistem Pendukung Keputusan Penentuan Keluarga Miskin Untuk Prioritas Penerima Bantuan Menggunakan Metode Analytic Hierarchy Process Studi Kasus Pedukuhan Bulu RT 7 Trimulyo Jetis Bantul, Tesis, Jurusan Ilmu Komputer dan elektronika, Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, UGM, Yogyakarta Redjeki, S, Guntara, M, dan Anggoro, P, 21, Perancangan Sistem Identifikasi dan Pemetaan Potensi Kemiskinan untuk Optimalisasi Program Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk Femi Dwi Astuti
7 TEKNOMATIKA Vol, No, ISSN 177 Kemiskinan, Jurnal Sistem Informasi (JSI), Vol, No2 Oktober 21, ISSN 28188, hlm 717 Sen, Amartya dan James, F, 17, On Economic Inequality, Oxford Oxford University Press Wang, X, Yadong Wang, dan Lijuan Wang, 2, Improving Fuzzy CMeans Clustering Based On FeatureWeight Learning, Science Direct, 112 112 Yan, J, Michael dan James, P, 1, Using Fuzzy Logic (Towalligence Systems), PrenticeHall, New York Femi Dwi Astuti Implementasi Fuzzy CMeans untuk Clustering Penduduk