IMPLEMENTASI ADAPTIVE NEURO FUZZY INFERENCE SYSTEM UNTUK PREDIKSI CUACA (Studi Kasus Stasiun Klimatologi Karangploso Kab. Malang) TUGAS AKHIR Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang Oleh : Mas ula (07560061) JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2013
KATA PENGANTAR Segala puji syukur hanya milik Allah SWT, yang telah menciptakan segala sesuatu dimuka bumi ini dengan tiada kesia-siaan didalamnya. Dzat yang Rohman-Rohim, dengan Rohman-Rohim-Nya lah penulis bisa menyelasaikan Tugas Akhir ini. Yang berjudul Implementasi Adaptive Neuro Fuzzy Infernce System untuk Prediksi Cuaca (Studi kasus Stasiun Klimatologi Karangploso Kab. Malang). Sholawat serta salam semoga selalu tercurahkan kepada junjungan Nabi Muhammad SAW. Yang telah menunjukkan kita kepada jalan cahaya yaitu Dinul Islam. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini banyak pihak yang telah membantu.oleh karena itu penulis ucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Dr.Ir. Ermanu Azizul Hakim selaku pembimbing I, dalam meluangkan setiap waktu dalam membimbing serta mengarahkan untuk mencapai hasil yang maksimal. 2. Ibu Nur Hayatin, S.ST selaku pembimbing II, dalam meluangkan setiap waktu dalam membimbing, serta mengarahkan untuk pencapaian yang maksimal, sehingga memudahkan dalam pengerjaan. 3. Bapak Eko Budi Cahyono, S.Kom, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika. 4. Bapak Ibu Dosen yang telah membimbing dan memberikan semangat kepada penulis dalam menuntut ilmu mulai dari semester awal hingga semester akhir. Ibu Gita, Ibu Lailis, Ibu Diah,Bapak Hariadi, Ibu Noor, Bapak Setyo, Ibu Laila, Bapak diding serta bapak ibu dosen yang tidak saya sebutkan satu persatu. 5. Kedua orangtuaku yang telah membesarkanku dengan penuh ketulusan dan kasih sayang, semoga Allah SWT memberikan tempat yang terbaik disisi-nya. 6. Suamiku tercinta yang tak henti-hentinya selalu memberikan dukungan moril maupun spirituil.
7. Kakakku Muhammad Zaini yang telah bekerja keras untuk masa depan penulis. 8. Ibu Nanik dan Pak Tarno Sekeluarga yang telah memberikan dorongan dan motivasinya untuk meyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Sahabat-sahabatku Wahyu, Ita, Aini, Sari yang selalu memberikan motivasi kepada penulis. 10. Dan kepada semua pihak yang telah ikut membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini yang tidak bias disebutkan satu persatu Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu segala saran dan kritik yang membangun dari semua pihak sangat diharapkan untuk perbaikan Tugas Akhir ini dimasa depan. Semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya serta menambah khazanah ilmu pengetahuan. Malang, 23 April 2013 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... LEMBAR PERNYATAAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv v vi vii ix xii xiv xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan... 2 1.5 Metodolog Penyelesaian Masalah... 2 1.5.1 Studi Pustaka... 2 1.5.2 Merancang Desain Sistem... 3 1.5.3 Mengimplementasikan Desain Aplikasi ke Bahasa Pemrograman... 3 1.5.4 Pengujian terhadap Sistem... 3 1.5.5 Penyusunan Laporan Tugas Akhir... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Logika Fuzzy... 5 2.1.1 Himpunan Fuzzy... 5 2.1.2 Fungsi Keanggotaan... 6
2.1.3 Fungsi Implikasi... 6 2.2 Sistem Inferensi Fuzzy... 7 2.2.1 Metode Mamdani... 7 2.2.2 Metode Sugeno... 8 2.3 Fuzzy C-Means... 8 2.4 Jaringan Syaraf Tiruan... 10 2.5 Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS)... 10 2.5.1 Arsitektur ANFIS... 11 2.5.2 Algoritma Hybrid... 13 2.5.3 Model Propagasi Error... 13 2.5.4 Akurasi Hasil Pengujian... 13 2.6 Java... 14 2.7 MySQL... 15 2.8 Contoh Teori ANFIS non Cuaca... 17 2.9 Parameter Cuaca... 22 BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Analisa Masalah... 25 3.2 Analisa Sistem... 26 3.3 Perancangan Database... 26 3.4 Perancangan Proses... 27 3.5 Perancangan Sistem... 28 3.5.1 Flowchart Antar Muka Perangkat Lunak... 28 3.5.2 Flowchart Algoritma ANFIS... 29 3.5.3 Use Case Diagram dan Skenario... 30 3.5.4 Activity Diagram... 33 3.5.5 Sequence Diagram... 36 3.5.5.1 Sequence Diagram Level Analysis... 36 3.5.5.2 Sequence Diagram Level Desain... 40 3.5.6 Class Diagram... 42 3.5.6.1 Class Diagram Level Analysis... 42 3.5.6.2 Class Diagram Level Desain... 43
3.6 Desain Interface... 43 3.6.1 Desain Menu Login... 44 3.6.2 Desain Menu Utama... 44 3.6.3 Desain Menu add Aturan... 44 3.6.4 Desain Menu Administrator... 45 3.6.5 Desain Menu Prediksi... 45 3.6.6 Desain Menu Bantuan... 46 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1 Kebutuhan Sistem... 47 4.2 Implentasi Sistem... 47 4.3 Implementasi Database... 47 4.3.1 Pembuatan Database... 48 4.3.2 Pembuatan Tabel... 48 4.4 Implementasi Aplikasi... 49 4.4.1 Form Login... 49 4.4.2 Form Halaman Menu... 50 4.4.3 Form Input Cuaca... 50 4.4.4 Form Input Administrator... 51 4.4.5 Form Prediksi... 51 4.4.6 Form Help... 52 4.5 Pengujian Sistem... 53 4.5.1 Skenario Pengujian proses Login Admin... 53 4.5.2 Skenario Pengujian Menginputkan Unsur Cuaca... 54 4.5.3 Skenario Pengujian Data Administrator... 55 4.5.4 Skenario Pengujian Proses Prediksi... 57 4.5.5 Skenario Pengujian Sistem Terhadap Hasil Sebenarnya... 58 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 63 5.2 Saran... 63 DAFTAR PUSTAKA... 64
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Arsitektur ANFIS dengan 4 Input Variabel... 11 Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem... 27 Gambar 3.2 Flowchart Antarmuka Perangkat Lunak... 28 Gambar 3.3 Flowchart Algoritma ANFIS... 29 Gambar 3.4 Use case Diagram Sistem... 30 Gambar 3.5 Activity Diagram Login... 33 Gambar 3.6 Activity Diagram Add Aturan... 34 Gambar 3.7 Activity Diagram Proses ANFIS... 35 Gambar 3.8 Activity Diagram Help... 36 Gambar 3.9 Sequence Diagram Login... 37 Gambar 3.10 Sequence Diagram Insert Data Cuaca... 37 Gambar 3.11 Sequence Diagram Update Data tes... 38 Gambar 3.12 Sequence Diagram Delete Data Tes... 38 Gambar 3.13 Sequence Diagram Prediksi Cuaca... 39 Gambar 3.14 Sequence Diagram Melihat Bantuan... 39 Gambar 3.15 Sequence Diagram Level Desain Login... 40 Gambar 3.16 Sequence Diagram Level Desain Olah data... 40 Gambar 3.17 Sequence Diagram Level Desain help... 41 Gambar 3.18 Sequence Diagram Level Desain Prediksi... 41 Gambar 3.19 Class Diagram Level Analisis... 42 Gambar 3.20 Class Diagram Level Desain... 43 Gambar 3.21 Desain Menu Login... 44 Gambar 3.22 Desain Menu Utama... 44 Gambar 3.23 Desain Menu Add Aturan... 44 Gambar 3.24 Desain Menu Administrator... 45 Gambar 3.25 Desain Menu Prediksi... 45 Gambar 3.26 Desain Menu Bantuan... 46 Gambar 4.1 Pembuatan Database... 48 Gambar 4.2 Pembuatan Tabel Inputan... 48 Gambar 4.3 Form Login... 50 Gambar 4.4 Form Halaman Menu Utama... 50 Gambar 4.5 Form Input Cuaca... 51
Gambar 4.6 Form Input Administrator... 51 Gambar 4.7 Form Prediksi... 52 Gambar 4.8 Pengujian Form Help... 52 Gambar 4.9 Pengujian Form Login... 53 Gambar 4.10 Pengujian Form Login Gagal... 53 Gambar 4.11 Pengujian Form Input Aturan Cuaca... 54 Gambar 4.12 Pengujian Form Update Unsur Cuaca... 55 Gambar 4.13 Pengujian Form Delete Unsur Cuaca... 55 Gambar 4.14 Pengujian Form Input Administrator... 56 Gambar 4.15 Pengujian Form Update Data Administrator... 56 Gambar 4.16 Pengujian Form Delete Data Administrator... 57 Gambar 4.17 Pengujian Form Prediksi Cuaca... 57 Gambar 4.18 Grafik Pengujian terhadap 365 Data... 58 Gambar 4.19 Grafik Pengujian terhadap 300 Data... 58 Gambar 4.20 Grafik Pengujian terhadap 200 Data... 59 Gambar 4.21 Grafik Pengujian terhadap 100 Data... 59 Gambar 4.22 Grafik Pengujian terhadap 50 Data... 59 Gambar 4.23 Grafik Pengujian Tingkat Akurasi Data... 60
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Data-Data Pelatihan... 17 Tabel 2.2 Output Lapisan Pertama... 18 Tabel 2.3 Output Lapisan Kedua dan Ketiga... 19 Tabel 2.4 Koefisien Parameter... 20 Tabel 2.5 Error pada Epoh Terakhir... 22 Tabel 2.6 Himpunan Fuzzy pada Suhu Udara... 23 Tabel 2.7 Himpunan Fuzzy pada Kelembaban Udara... 23 Tabel 2.8 Himpunan Fuzzy pada Tekanan Udara... 23 Tabel 2.9 Himpunan Fuzzy pada Kecepatan Angin... 24 Tabel 2.10 Variabel Linguistik Unsur Cuaca... 24 Tabel 3.1 Data Unsur Cuaca... 27 Tabel 3.2 Skenario Login... 31 Tabel 3.3 Skenario Add Aturan... 31 Tabel 3.4 Skenario Prediksi Cuaca... 32 Tabel 3.5 Skenario Administrator... 32 Tabel 3.6 Skenario Help... 33 Tabel 3.7 Skenario Logout... 33 Tabel 4.1 Tabel Inputan... 49 Tabel 4.2 Tabel Admin... 49 Tabel 4.3 Tabel Cuaca... 49 Tabel 4.4 Tabel Pengujian Tingkat Akurasi Data... 60
DAFTAR LAMPIRAN 1. Surat Keterangan dari BMKG 2. Source Code
DAFTAR PUSTAKA [1] Pratama, Ardian Candra, 2010, Perancangan Model Adaptive Neuro Fuzzy Inference System Untuk Memprediksi Cuaca Maritim, Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jurusan TEknik Fisika. [2] Purnomo, Hari dan Kusumadewi, Sri. 2010, Aplikasi Logika Fuzzy untuk Pendukung Keputusan Edisi 2, Yogyakarta, Graha Ilmu. [3] Taufiq, Emha dan Kusrini, 2009, Algoritma Data Mining, Yogyakarta, Penerbit Andi. [4] Hartiati, Sri dan Kusumadewi, Sri. 2010, Neuro-Fuzzy Integrasi Sistem Fuzzy dan Jaringan Syaraf, Yogyakarta, Graha Ilmu. [5] Taufiq Luthfi, Emha, 2007, Implementasi Adaptive Neuro Fuzzy Inference System Pada Prediksi Pembayaran Pinjaman Berdasar Analisis Rencana Pembiayaan Nasabah, Yogyakarta, STIMIK AMIKOM Yogyakarta, Seminar Nasional Teknologi 2007. [6] Setyaningrum, Ratih, 2007, Kemampuan Expert System-ANFIS Untuk Diagnosa Kesehatan Pekerja Industri dan Mencari Solusinya, Yogyakarta, Universitas Dian Nuswantoro Jurusan Teknik Industri, Seminar Nasional Teknologi 2007. [7] Meilanitasari, P dan Arifin, S, 2007, Prediksi Cuaca Menggunakan Logika Fuzzy Untuk Kelayakan Pelayaran di Pelabuhan Tanjung Perak Surabaya. Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh November. [8] Fariza, A, Performansi Neuro Fuzzy untuk Peramalan Data Time Series, Yogyakarta, Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi 2007 (SNATI 2007). [9] Imam abadi, et al, 2006, Aplikasi Metode Neuro-Fuzzy Pada Sistem Pengendalian Antisurge Kompresor, Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh September Jurusan Teknik Industri. [10] Darma, Nahlah M., Analisa Kondisi Mesin Induk Kapal Dengan Aplikasi Metode Fuzzy Inference System, Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jurusan Teknik Produksi dan Material Kelautan. [11] Kusumadewi, S, 2003, Artificial Intelligence, Yogyakarta, Graha Ilmu.
[12] 18 Juni 2005, Yogyakarta, Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi (SNATI 2005). [13] Salfarina, Wan, 2008, Fuzzy Case-Based Reasoning For Weather Prediction, Faculty of Computer Science and Information Technology,University Technology Malaysia.