BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penjadwalan adalah proses membuat daftar, tabel kegiatan atau rencana kegiatan dengan pembagian waktu pelaksanaan yang terperinci. Dalam proses penjadwalan, kegiatan ditempatkan pada waktu tertentu yang memenuhi batasan-batasan yang ditentukan. Ada banyak jenis penjadwalan dalam kehidupan sehari-hari, seperti penjadwalan kuliah atau sekolah, penjadwalan transportasi, dan penjadwalan ujian. Penjadwalan pelajaran sekolah dinilai lebih rumit dibandingkan dengan penjadwalan-penjadwalan lain karena melibatkan guru, mata pelajaran, ruangan, dan siswa (Chen dan Shih, 2013). Dilihat dari perspektif Ilmu Komputer, penjadwalan pelajaran sekolah digolongkan dalam masalah NP-complete (Even dkk., 1975). Ini berarti tidak ada algoritma waktu polinomial yang bisa digunakan untuk menyelesaikan masalah penjadwalan pelajaran sekolah (Junaedi dan Maulidevi, 2011; Tassopoulos dan Beligiannis, 2012). Oleh karena itu, metode-metode optimasi alternatif telah digunakan untuk mendapatkan solusi optimal (Tassopoulos dan Beligiannis, 2012). Berbagai metode telah digunakan untuk menyelesaikan masalah penjadwalan pelajaran sekolah. Beberapa metode tersebut adalah metode penalaran berbasis kasus (Burke dkk., 2001), degraded ceiling dan time-predefined simulated annealing (Burke dkk., 2001), pencarian tabu (Burke dkk., 2004), sistem multi agen (Yang dkk., 2004), artificial bee colony (Junaedi dan Maulidevi, 2011), dan particle swarm optimization (PSO) (Chu dkk., 2006; Tassopoulos dan Beligiannis, 2012). Masing-masing metode memiliki kelebihan, seperti PSO dengan kecepatan konvergensi, simulated annealing dengan kekuatan pencarian lokal, dan sistem multi agen dengan kooperasi dan otonomi (Fang dan Ge, 2008; Idoumghar dkk., 2011). 1
2 Kualitas jadwal pelajaran sekolah ditentukan dari jumlah batasan (constraints) yang dilanggar. Semakin sedikit batasan yang dilanggar, semakin baik (mendekati optimal) kualitas jadwal yang dihasilkan. Batasan dalam pembuatan jadwal pelajaran sekolah bisa dibagi menjadi 2, yaitu hard constraints dan soft constraints (Tassopoulos dan Beligiannis, 2012). Hard constraints adalah batasanbatasan yang harus dipenuhi, misalnya setiap guru hanya boleh mengajar satu kelas pada satu saat. Soft constraints adalah batasan-batasan yang diusahakan untuk dipenuhi, misalnya mata pelajaran olahraga sebaiknya diadakan sebelum sesi ke-5. Sebagai upaya meningkatkan efisiensi dan kualitas pembuatan jadwal pelajaran sekolah, beberapa penelitian menggabungkan beberapa metode, seperti PSO dengan pencarian lokal (Shiau, 2011; Tassopoulos dan Beligiannis, 2012) dan PSO dengan simulated annealing (Zou dkk., 2010). Hasil penelitianpenelitian tersebut menunjukkan peningkatan efisiensi dan kualitas pembuatan jadwal pelajaran sekolah. Berdasarkan penelitian-penelitan tersebut, penelitian ini menggabungkan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen untuk menyelesaikan masalah penjadwalan pelajaran sekolah. Penelitian ini mendapatkan kelebihan dari masing-masing metode untuk menghasilkan jadwal pelajaran sekolah yang mendekati optimal. 1.2. Perumusan Masalah Dari subbab latar belakang, masalah dalam penelitian ini dapat dirumuskan menjadi bagaimana menggabungkan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen untuk menghasilkan jadwal pelajaran sekolah yang mendekati optimal. 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
3 1. Menggabungkan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen untuk menghasilkan jadwal pelajaran sekolah yang mendekati optimal. 2. Mengimplementasikan gabungan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen untuk mendapatkan kelebihan dari masing-masing metode dalam pembuatan jadwal pelajaran sekolah. 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah memudahkan dan mengurangi waktu yang dibutuhkan staf-staf sekolah di Indonesia, khususnya SMA Negeri 9 Yogyakarta, yang umumnya tidak memiliki staf khusus untuk membuat jadwal pelajaran sekolah. 1.5. Batasan Masalah Batasan masalah penelitian ini adalah metode yang akan dihasilkan hanya bisa digunakan untuk menghasilkan jadwal pelajaran sekolah dengan aturan pembuatan yang mirip dengan yang dirancang dalam penelitian ini. 1.6. Metode Penelitian Langkah-langkah penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Akuisisi pengetahuan Proses pengumpulan data dilakukan pada tahap ini. Data berupa daftar guru, kelas, dan mata pelajaran, serta pengetahuan mengenai pembuatan jadwal pelajaran sekolah. Data diperoleh dari salah satu SMA negeri di Yogyakarta. 2. Perancangan metode gabungan Gabungan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen dirancang berdasarkan data dan pengetahuan yang diperoleh. Rancangan yang akan dibuat mencakup alur metode gabungan, perhitungan jumlah pelanggaran terhadap hard constraints dan soft constraints, dan representasi agen-agen. 3. Implementasi
4 Sistem akan dikembangkan berdasarkan rancangan yang telah dibuat. Tahap ini akan menghasilkan program sederhana yang menggunakan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen untuk menghasilkan jadwal pelajaran sekolah. 4. Pengujian Pengujian akan dilakukan dengan data yang diperoleh dari salah satu SMA negeri di Yogyakarta. Skenario pengujian adalah membuat jadwal pelajaran sekolah dengan metode PSO, PSO dengan operator mutasi, multi agent-pso, dan simulated annealing-pso berdasarkan penelitianpenelitian terdahulu. Hasil pengujian metode-metode tersebut akan dibandingkan dengan hasil pengujian metode yang akan diteliti. 1.7. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan dalam menulis tesis ini adalah sebagai berikut: 1. BAB I Pendahuluan Bab ini merupakan gambaran umum dari tulisan ini. Pendahuluan menjelaskan latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian yang digunakan, sistematika penulisan serta keaslian tesis ini. Tujuan dari bab ini agar pembaca mengetahui arah dari penelitian yang dilakukan. 2. BAB II Tinjauan Pustaka Berisi daftar dari pustaka-pustaka yang digunakan sebagai referensi penulisan tesis ini, disertai perbadingan dalam bentuk tabel. Beberapa poin penting pada pustaka-pustaka tersebut dibahas terutama yang berhubungan dengan penelitian ini. 3. BAB III Landasan Teori Bab ini membahas teori-teori yang menjadi landasan topik pada tesis ini. Landasan teori yang dibahas mencakup PSO, simulated annealing, dan
5 sistem multi agen. Rumus dan persamaan yang digunakan pada tiap metode, serta ilustrasi dasar tentang metode yang digunakan. 4. BAB IV Analisis dan Perancangan Sistem Bab ini berisi rancangan dan spesifikasi sistem yang akan dibangun. Rancangan mencakup diagram alir dan representasi particle agent. Selain itu, juga dibahas modifikasi yang dilakukan pada setiap metode dan rumusan sederhana untuk menghitung jumlah pelanggaran terhadap hard constraints dan soft constraints. 5. BAB V Implementasi Bab ini membahas tentang implementasi dari sistem. Bagaimana gabungan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen dibuat dalam format bahasa pemrograman. Setiap baris dari potongan program yang berperan penting dalam sistem dibahas secara mendetail pada bab ini. 6. BAB VI Hasil dan Pembahasan Pada bagian ini dibahas hasil dari implementasi. Hasil dari setiap metode untuk setiap data dibahas dengan detail pada bab ini. Pembahasan mencakup jumlah pelanggaran terhadap hard constraints dan soft constraints dan juga waktu proses dari setiap metode. 7. BAB VII Kesimpulan dan Saran Dalam bab ini ditampilkan kesimpulan yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan. Kesimpulan yang diambil untuk menjawab permasalahan yang ada pada Bab I. Selain kesimpulan, juga ada saran-saran untuk penelitian atau pengembangan selanjutnya. Hal-hal yang mungkin bisa dilakukan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik lagi. 1.8. Keaslian Tesis Berdasarkan studi pustaka yang dilakukan penulis, penulis menemukan penelitian dengan kombinasi metode simulated annealing-pso dan multi agent- PSO sudah pernah dilakukan. Namun belum ada yang menggabungkan metode PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen, khususnya untuk penjadwalan
6 pelajaran sekolah. Peneliti yang memperkenalkan metode gabungan PSO, simulated annealing, dan sistem multi agen.