Teknik Pemodelan dan Simulasi

Pertemuan 1

Identitas Mahasiswa

Nama: Ruswanda
NPM: 2314372107
Mata Kuliah: Teknik Pemodelan dan Simulasi
Dosen Pengampu: Rahmadani, S.Kom., M.Kom.

Ringkasan Materi

Pada pertemuan pertama, mahasiswa dikenalkan pada prinsip dasar pemodelan dan simulasi, termasuk definisi, tujuan, serta manfaat dari penerapan teknik ini dalam dunia nyata. Pemodelan didefinisikan sebagai proses abstraksi sistem nyata ke dalam representasi matematis atau konseptual, sedangkan simulasi adalah eksekusi model tersebut untuk menganalisis perilaku sistem dalam berbagai kondisi.

Materi juga mencakup klasifikasi model berdasarkan karakteristiknya:

Penugasan: Studi Kasus Sistem Antrian di Branda Cafe

1. Deskripsi Sistem

Branda Cafe merupakan tempat usaha kuliner yang menyajikan minuman dan makanan ringan dengan sistem pelayanan sebagai berikut:

Kedatangan Antrian Kasir Barista Penyajian Keluar

Komponen sistem:

2. Karakteristik Sistem yang Layak Disimulasikan

Sistem antrian di Branda Cafe memenuhi kriteria sistem yang layak disimulasikan karena:

3. Parameter dan Asumsi Sistem

Parameter Nilai/Distribusi Keterangan
Arrival Rate (λ) 20 pelanggan/jam (normal)
40 pelanggan/jam (peak)
Distribusi Poisson
Service Time Kasir μ₁ = 2-3 menit Distribusi Normal (μ=2.5, σ=0.5)
Service Time Barista μ₂ = 3-5 menit Distribusi Normal (μ=4, σ=1)
Jumlah Server 2 kasir, 2 barista Multi-server system (M/M/c)
Queue Discipline FIFO (First In First Out) Standar antrian
Kapasitas Sistem Max 15 di antrian Pelanggan dapat balk jika penuh
Asumsi:
  • Pelanggan tidak meninggalkan antrian setelah bergabung (no reneging)
  • Tidak ada prioritas khusus dalam pelayanan
  • Waktu perpindahan dari kasir ke barista diabaikan (negligible)
  • Server tidak mengalami breakdown selama simulasi

4. Model Matematis

Sistem ini dapat dimodelkan menggunakan Queueing Theory dengan notasi Kendall: M/M/c/K

M/M/2/15 untuk kasir
M/M/2/∞ untuk barista

Di mana:
- M pertama: Arrival distribution (Markovian/Poisson)
- M kedua: Service distribution (Markovian/Exponential)
- c: Jumlah server (2)
- K: Kapasitas sistem (15 untuk kasir, unlimited untuk barista)

5. Metrik Kinerja (Performance Metrics)

L (Average Queue Length)

Rata-rata jumlah pelanggan dalam antrian

Lq (Queue Length)

Rata-rata pelanggan yang menunggu dilayani

W (Average Time in System)

Rata-rata waktu pelanggan dari datang hingga selesai

Wq (Waiting Time)

Rata-rata waktu tunggu dalam antrian

ρ (Utilization Rate)

Tingkat kesibukan server (kasir/barista)

Pb (Balking Probability)

Probabilitas pelanggan pergi karena sistem penuh

6. Tujuan Simulasi

Simulasi sistem antrian di Branda Cafe dilakukan dengan tujuan spesifik:

No Tujuan Target Metrik
1 Mengurangi waktu tunggu pelanggan Wq < 5 menit (target industri F&B)
2 Mengoptimalkan jumlah server Utilization rate 70-85% (efisien tanpa overload)
3 Meminimalkan balking Pb < 5% (pelanggan pergi karena penuh)
4 Menganalisis kapasitas optimal Menentukan jumlah meja dan area tunggu ideal
5 Menguji skenario operasional Membandingkan 2 vs 3 kasir, 2 vs 3 barista

7. Metodologi dan Tools Simulasi

Pendekatan Simulasi: Discrete Event Simulation (DES)

Tools yang dapat digunakan:
  • Arena/Simul8: Software simulasi visual dengan drag-and-drop interface
  • Python (SimPy): Library untuk discrete-event simulation dengan kontrol penuh
  • Excel/Manual: Monte Carlo simulation untuk pembelajaran konsep dasar
  • AnyLogic: Multi-method simulation platform untuk analisis kompleks

Langkah Eksekusi:

  1. Pengumpulan data empiris dari observasi lapangan (2 minggu)
  2. Analisis distribusi probabilitas menggunakan goodness-of-fit test
  3. Membangun model simulasi dengan parameter yang validated
  4. Verifikasi model (debugging) dan validasi (membandingkan dengan data nyata)
  5. Running simulasi dengan replikasi minimum 30 kali untuk confidence interval 95%
  6. Analisis sensitivitas terhadap perubahan parameter
  7. Rekomendasi kebijakan operasional berdasarkan hasil simulasi

8. Skenario Eksperimen

Skenario Konfigurasi Hipotesis
Baseline (Current) 2 kasir, 2 barista Kondisi eksisting sebagai pembanding
Skenario 1 3 kasir, 2 barista Mengurangi bottleneck di kasir saat peak hour
Skenario 2 2 kasir, 3 barista Mempercepat pembuatan pesanan kompleks
Skenario 3 3 kasir, 3 barista Optimasi maksimal (dengan analisis cost-benefit)
Skenario 4 2 kasir, 2 barista + Pre-order system Mengurangi arrival rate dengan sistem pemesanan online

9. Expected Outcomes

Hasil yang diharapkan dari simulasi ini:

Manfaat Strategis:
Simulasi ini akan memberikan dasar pengambilan keputusan yang obyektif bagi manajemen Branda Cafe untuk investasi SDM, optimasi layout, dan peningkatan kualitas layanan tanpa melakukan trial-and-error yang mahal di sistem nyata.