Jurnal komputasi, Desember 2012, Vol 1, No. 1 PENERAPAN KONSEP FINITE STATE AUTOMATA (FSA) PADA MESIN PEMBUAT MINUMAN KOPI OTOMATIS 1 Rizky Indah Melly E.P, 2 Wamiliana, 1 Didik Kurniawan 1 Jurusan Ilmu Komputer FMIPA Universitas Lampung 2 Jurusan Matematika FMIPA Universitas Lampung Abstract This research discusses about a simulating application for automatic coffee machine which can do processes of making 7 types of choices of drinks; coffee, milk, chocolate, coffee milk, coffee brown, mocha, and chocolate milk automatically. In this application, the concept of Finite State Automata (FSA) was applied to recognize and to capture the pattern on the process for making coffee drinks. In this application, Finite State Automata (FSA) was applied to read input symbols given from the starting state to the final state in order to get the language recognized by the machine. Further, the process will be done accordance with the read language. Keywords: Coffee Machine, Finite State Automata (FSA), Language and Automata Theory. 1 Pendahuluan Perkembangan zaman yang semakin modern mengubah pola pikir manusia untuk berfikir lebih maju, menciptakan serta mengembangkan berbagai teknologi baru, dimana teknologi tersebut diciptakan untuk memudahkan kegiatan manusia. Mesin otomatis merupakan salah satu teknologi yang sengaja diciptakan untuk mengubah suatu kegiatan yang bersifat manual menuju otomatis dengan tujuan mempercepat proses kegiatan tersebut. Salah satu mesin otomatis yang mulai berkembang saat ini adalah mesin pembuat minuman kopi otomatis. Mesin pembuat minuman kopi otomatis muncul sebagai suatu terobosan baru untuk memudahkan serta mempercepat proses pembuatan minuman kopi dan variasinya. Dengan banyaknya variasi ataupun pilihan jenis minuman kopi yang diberikan, tentunya mesin pembuat minuman kopi otomatis ini harus dapat melakukan proses pembuatan minuman yang sesuai berdasarkan pilihan yang diberikan. Untuk mengatasi permasalahan dalam proses pembuatan minuman kopi secara otomatis, penerapan konsep Finite State Automata (FSA) pada suatu mesin pembuat minuman kopi otomatis merupakan pilihan yang tepat untuk memodelkan proses pembuatan minuman kopi secara otomatis. Finite State Automata (FSA) merupakan tool yang sangat berguna untuk mengenal dan menangkap pola dalam data. Finite State Automata (FSA) adalah model matematika yang dapat menerima input dan mengeluarkan output yang memiliki state yang berhingga banyaknya dan dapat berpindah dari satu state ke state lainnya berdasarkan input dan fungsi transisi [1]. Pada penelitian ini akan dimodelkan suatu penerapan konsep Finite State Automata (FSA) pada suatu mesin pembuat minuman kopi otomatis. Penerapan konsep FSA digunakan untuk mengenal dan menangkap pola dalam proses pembuatan minuman kopi pada mesin pembuat minuman kopi otomatis. Aplikasi simulasi mesin pembuat minuman kopi otomatis ini dibangun dengan menggunakan tools Microsoft Visual Studio 2008. Pada aplikasi akan digunakan 8 bahan dasar pembuat minuman yaitu : gelas dengan tiga jenis ukuran yaitu small, medium dan large, air, gula, bubuk kopi, bubuk susu, dan bubuk coklat. Selanjutnya, dari bahan tersebut mesin dapat membuat 7 jenis produk minuman yaitu : kopi, susu, coklat, kopi susu, kopi coklat, kopi susu coklat dan susu coklat. Aplikasi ini juga dirancang hanya sebagai mesin yang dapat melakukan proses 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung Hal 95 dari 102
Melly, Wamiliana, Kurniawan: Penerapan Konsep Finite State Automata (FSA)Pada Mesin Pembuat Minuman Kopi Otomatis pembuatan minuman kopi secara otomatis dan tidak melakukan proses transaksi penjualan, sehingga tidak membutuhkan input berupa uang koin maupun uang kertas. Tujuan dari penelitian ini adalah menerapkan konsep Finite State Automata (FSA) pada aplikasi simulasi mesin pembuat minuman kopi otomatis dan menghasilkan suatu aplikasi simulasi mesin yang dapat melakukan proses pembuatan minuman kopi dan variasinya secara otomatis. Selain itu, pada penelitian ini akan di generate suatu grammar untuk menghasilkan ke tujuh jenis minuman seperti yang telah didiskusikan sebelumnya. Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah memahami tentang penerapan konsep FSA pada mesin pembuat minuman kopi otomatis. Penerapan konsep FSA dapat menjadi salah satu alternatif untuk merancang suatu mesin pembuat minuman kopi otomatis serta menjadi bahan pertimbangan dan acuan yang positif dalam pengembangan aplikasi selanjutnya yang sejenis. 2 Metode Metode yang digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini adalah formal methods. Formal methods atau metode formal, dalam ilmu komputer dan rekayasa perangkat lunak, adalah suatu pemodelan matematika, yang dapat digunakan untuk menjembatani (spesifikasi formal) pembuatan, pengembangan dan verifikasi perangkat keras dan piranti lunak, yang dapat digunakan dari perancangan awal sampai pengujian hasil [3]. 2.1 Spesifikasi Formal (Formal Specification) Spesifikasi formal atau formal specification adalah spesifikasi yang dinyatakan dalam bentuk bahasa yang didefinisikan secara formal untuk menggambarkan apa yang harus dilakukan perangkat lunak [2]. Pada penelitian ini teknik spesifikasi formal yang akan digunakan adalah berorientasi model yaitu dengan membuat suatu model perilaku sistem menggunakan obyek matematika seperti set dan urutan, yaitu diantaranya state charts dan automata model teoritis. Keterangan : 0 : kembali ke start state a : pilih minuman kopi b : pilih minuman susu c : pilih minuman coklat d : pilih minuman kopi susu e : pilih minuman kopi coklat f : pilih minuman mocca g : pilih minuman susu coklat h : gelas S i : gelas M j : gelas L k : gula q : tambah gula l : kopi r : tambah kopi m : susu s : tambah susu n : coklat t : tambah coklat o : air p : aduk (final state) Gambar 1 Diagram transisi mesin pembuat minuman kopi otomatis Hal 96 dari 102 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung
Jurnal komputasi, Desember 2012, Vol 1, No. 1 Berdasarkan diagram transisi yang telah dibentuk maka dapat dikonstruksikan aturan produksi dari FSA aplikasi simulasi mesin pembuat minuman kopi otomatis yaitu : Misal S0 = S, S1=A, S2=B, S3=C, S4=D, S5=E, S6=F, S7=G, S8=H, S9=I, S10=J, S11=K, S12=L, S13=M, S14= N, S15=O, S16=Final State. Maka : G = {V T, V N, S, P} V T = {a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t, 0 } V N = {S, A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N,O} S = S P = {S aa bb cc dd ee ff gg 0, A hh ii jj S, B hh ii jj S, C hh ii jj S, D hh ii jj S, E hh ii jj S, F hh ii jj S, G hh ii jj S, H kk S, I kk S, J kk S, K qk ll mm nn S, L rl mm nn oo S, M sm nn oo S, N tn oo S, O p S } Diagram transisi tersebut menggambarkan spesifikasi proses yang terdapat pada mesin pembuat minuman kopi otomatis yang menerapkan konsep FSA. Mesin akan mengikuti pola alur dari proses pembuatan minuman sesuai dengan pilihan jenis minuman. Sehingga, dimungkinkan tidak terjadi kesalahan dalam proses pembuatan minuman yang sesuai dengan jenis pilihan minumannya. FSA digunakan untuk membaca simbol masukan yang diberikan dari start state sampai final state sehingga diperoleh suatu bahasa yang dikenali oleh mesin. Selanjutnya dilakukan proses pembuatan minuman sesuai dengan bahasa yang dibaca. 2.2 Implementasi Setelah melakukan spesifikasi maka tahap selanjutnya adalah implementasi. Pada aplikasi simulasi mesin pembuat minuman kopi otomatis diterapkan konsep FSA untuk pemodelan proses pembuatan minuman kopi secara otomatis. Spesifikasi formal yang telah ditentukan sebelumnya kemudian diimplementasikan kedalam suatu kode program yang menerapkan konsep FSA didalam kode program tersebut. Secara umum proses tersebut tergambar pada potongan bagan alur (Flowchart) berikut ini: 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung Hal 97 dari 102
Melly, Wamiliana, Kurniawan: Penerapan Konsep Finite State Automata (FSA)Pada Mesin Pembuat Minuman Kopi Otomatis Mulai If bahan >= batas minumum stok bahan STOK BAHAN HABIS Buka group box pilihan jenis minuman Pilih jenis minuman Baca simbol masukkan pilihan jenis minuman If gelass>0 or If gelasm >0 or If gelasl>0 or T STOK GELAS HABIS Y Buka group box ukuran gelas T Pilih jenis ukuran gelas Baca simbol masukkan pilihan ukuran gelas dan air If bahan tambahan >= ukuran min stok tambahan T STOK BAHAN EXTRA HABIS Y Buka group box bahan extra If pilih extra Y input banyak extra max 3x Baca simbol masukkan jenis dan banyaknya bahan extra yang ditambah T If Pilih proses minuman Y Baca keseluruhan simbol masukkan Parsing grammar yg terbentuk dan membuat minuman TERIMAKASIH. SELAMAT MENIKMATI MINUMAN ANDA. Selesai Gambar 2 Flowchart aplikasi mesin pembuat minuman kopi dengan konsep FSA Hal 98 dari 102 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung
Jurnal komputasi, Desember 2012, Vol 1, No. 1 2.3 Verifikasi Formal (Formal Verification) Verifikasi Formal yaitu membuktikan bahwa suatu implementasi betul-betul mengimplementasikan apa yang dijabarkan dalam spesifikasinya. Pada penelitian ini teknik verifikasi formal yang digunakan adalah model checking. Dalam model checking ingin diuji apakah desain memang seperti yang diharapkan. Membuat suatu model abstrak dari desain, kemudian dapat membuktikan properties dari desain tersebut dengan menguji fungsi-fungsi yang terdapat pada software tersebut. 3 Pembahasan Aplikasi Simulasi Mesin Pembuat Minuman Kopi Otomatis merupakan aplikasi simulasi suatu mesin yang dapat melakukan proses pembuatan minuman kopi dan variasinya secara otomatis dimana dalam penyelesaian prosesnya digunakan konsep Finite State Automata (FSA). Konsep FSA digunakan untuk menangkap dan mengenal pola dalam proses pembuatan minuman kopi pada mesin pembuat minuman kopi otomatis, dengan membaca input yang diberikan dan masuk ke dalam proses pengecekkan inputan tersebut sampai dengan state akhir kemudian akan melakukan proses sesuai dengan jalur input tersebut (Gambar 1). Gambar 3 merupakan tampilan utama dari Aplikasi Simulasi Mesin Pembuat Minuman Kopi Otomatis. Gambar 3 Interface menu utama aplikasi Metode pengujian yang digunakan adalah model checking. Dalam model checking ingin diuji apakah desain ini memang seperti yang yang diharapakan. Teknik pengujian yang digunakan adalah dengan membuat daftar dari kemungkinan kesalahan yang terjadi pada aplikasi dan selanjutnya mengikuti alur pengujian sesuai dengan daftar. Tabel 1 Daftar Pengujian Aplikasi No Pengujian Detail 1 Fungsi aplikasi a. Kesesuaian input pilihan dengan output b. Kesesuain output grammar dengan pilihan yang diberikan c. Proses pengurangan stok d. Proses pengisian stok 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung Hal 99 dari 102
Melly, Wamiliana, Kurniawan: Penerapan Konsep Finite State Automata (FSA)Pada Mesin Pembuat Minuman Kopi Otomatis Tabel 1 Daftar Pengujian Aplikasi (lanjutan) 2 Interface aplikasi a. Apakah tombol pilihan ekstra yang diberikan sesuai dengan pilihan jenis minuman yang dipilih b. Men-disable pilihan jenis minuman, jenis ukuran gelas dan ekstra bubuk yang kurang dari stok minimum c. Pemberitahuan informasi (respon aplikasi) d. Manipulasi tombol Hasil dari pengujian yang dilakukan berdasarkan daftar pengujian tersebut ditunjukkan pada Tabel 2 di bawah ini: Tabel 2 Daftar Hasil Pengujian Aplikasi No Pengujian Detail Keterangan 1 Fungsi aplikasi a. Kesesuaian input pilihan dengan output b. Kesesuaian output grammar dengan pilihan yang diberikan c. Proses pengurangan stok d. Proses pengisian stok 2 Interface aplikasi a. Apakah tombol pilihan ekstra yang diberikan sesuai dengan pilihan jenis minuman yang dipilih b. Men-disable pilihan jenis minuman, jenis ukuran gelas dan ekstra bubuk yang kurang dari stok minimum c. Pemberitahuan informasi (respon aplikasi) d. Manipulasi tombol 4 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan analisis dari penerapan Finite State Automata (FSA) pada mesin pembuat minuman kopi otomatis, maka dapat disimpulkan bahwa: Finite State Automata (FSA) dapat menjadi salah satu alternatif untuk merancang suatu mesin pembuat minuman kopi otomatis yang flexible dalam hal mengenal dan menangkap pola dalam proses pembuatan minuman kopi dan variasinya. Konsep FSA pada mesin pembuat minuman kopi otomatis diterapkan dengan cara FSA membaca setiap simbol masukan yang diberikan menjadi suatu bahasa yang dikenali oleh FSA. Mesin selanjutnya akan melakukan proses pembuatan minuman sesuai dengan bahasa yang telah dibaca oleh FSA. Adapun saran yang dapat diberikan untuk pengembangan penelitian ini lebih lanjut yaitu dengan memberikan fitur proses transaksi penjualan secara otomatis, sehingga mesin tidak hanya dapat melakukan proses pembuatan minuman tetapi juga dapat melakukan proses transaksi penjualan secara otomatis. Hal 100 dari 102 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung
Jurnal komputasi, Desember 2012, Vol 1, No. 1 5 Refference [1] Linz, Peter. An Introduction to Formal Language and Automata. John and Bartlett Publisher (2001). [2] Rahardjo, Budi. Penggunaan Formal Methods dalam Desain Perangkat Keras. Pusat Penelitian Antar Universitas bidang Mikroelektronika (PPAU ME) Institut Teknologi Bandung (1998). [3] R.W. Butler. What is Formal Methods?. http://shemesh.larc.nasa.gov/fm/fm-what.html. Diakses 13 Agustus 2012 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung Hal 101 dari 102
Melly, Wamiliana, Kurniawan: Penerapan Konsep Finite State Automata (FSA)Pada Mesin Pembuat Minuman Kopi Otomatis Hal 102 dari 102 2012 Jurusan ilmu komputer FMIPA Universitas Lampung