Pemodelan dan simulasi
Pemodelan dan simulasi adalah penggunaan model (misalnya, representasi fisik, matematis, perilaku, atau logis dari suatu sistem, entitas, fenomena, atau proses) sebagai dasar simulasi untuk mengembangkan data yang digunakan untuk pengambilan keputusan manajerial atau teknis.
Dalam aplikasi pemodelan dan simulasi komputer, komputer digunakan untuk membangun model matematika yang berisi parameter kunci dari model fisik. Model matematis merepresentasikan model fisik dalam bentuk virtual, dan kondisi diterapkan yang mengatur eksperimen yang diinginkan. Simulasi dimulai - yaitu, komputer menghitung hasil dari kondisi-kondisi tersebut pada model matematika - dan mengeluarkan hasil dalam format yang dapat dibaca oleh mesin atau manusia, tergantung pada implementasinya.
Penggunaan M&S dalam bidang teknik sudah dikenal luas. Teknologi simulasi merupakan bagian dari perangkat para insinyur di semua domain aplikasi dan telah dimasukkan ke dalam tubuh pengetahuan manajemen teknik. M&S membantu mengurangi biaya, meningkatkan kualitas produk dan sistem, serta mendokumentasikan dan mengarsipkan pelajaran yang didapat. Karena hasil simulasi hanya sebaik model yang mendasarinya, para insinyur, operator, dan analis harus memberikan perhatian khusus pada konstruksinya. Untuk memastikan bahwa hasil simulasi dapat diterapkan di dunia nyata, pengguna harus memahami asumsi, konseptualisasi, dan batasan pelaksanaannya. Selain itu, model dapat diperbarui dan diperbaiki dengan menggunakan hasil eksperimen yang sebenarnya. M&S adalah sebuah disiplin ilmu tersendiri. Banyaknya domain aplikasi yang ada sering kali menimbulkan anggapan bahwa M&S adalah aplikasi murni. Hal ini tidak benar dan perlu disadari oleh manajemen rekayasa dalam penerapan M&S.
Penggunaan model matematika dan simulasi semacam itu menghindari eksperimen yang sebenarnya, yang dapat memakan biaya dan waktu. Sebaliknya, pengetahuan matematika dan kekuatan komputasi digunakan untuk memecahkan masalah dunia nyata dengan murah dan dengan cara yang efisien. Dengan demikian, M&S dapat memfasilitasi pemahaman perilaku sistem tanpa benar-benar menguji sistem di dunia nyata. Misalnya, untuk menentukan jenis spoiler mana yang paling meningkatkan traksi saat mendesain mobil balap, simulasi komputer mobil dapat digunakan untuk memperkirakan efek bentuk spoiler yang berbeda terhadap koefisien gesekan saat berbelok.
Wawasan yang berguna tentang berbagai keputusan dalam desain dapat diperoleh tanpa harus membuat mobil. Selain itu, simulasi dapat mendukung eksperimen yang terjadi sepenuhnya dalam perangkat lunak, atau dalam lingkungan human-in-the-loop di mana simulasi merepresentasikan sistem atau menghasilkan data yang diperlukan untuk memenuhi tujuan eksperimen. Selain itu, simulasi dapat digunakan untuk melatih orang menggunakan lingkungan virtual yang jika tidak, akan sulit atau mahal untuk diproduksi.
Minat pada simulasi
Secara teknis, simulasi diterima dengan baik di banyak bidang. Laporan National Science Foundation (NSF) tahun 2006 "Ilmu Teknik Berbasis Simulasi" menyoroti potensi penggunaan teknik dan metode simulasi untuk mengubah ilmu teknik. Beberapa alasan meningkatnya minat terhadap aplikasi simulasi adalah:
1. Biaya, Keamanan, dan Etika: Penggunaan simulasi umumnya lebih murah, lebih aman, dan terkadang lebih etis daripada melakukan eksperimen di dunia nyata. Contohnya, superkomputer digunakan untuk mensimulasikan ledakan perangkat nuklir untuk mendukung kesiapsiagaan dalam kasus terjadi ledakan nuklir. Upaya serupa juga dilakukan untuk mensimulasikan badai dan bencana alam lainnya.
2. Realisme: Simulasi seringkali lebih realistis daripada eksperimen tradisional karena memungkinkan konfigurasi bebas dari rentang parameter lingkungan realistis yang ditemukan dalam bidang aplikasi operasional produk akhir. Contohnya adalah dalam mendukung operasi perairan di Angkatan Laut AS atau simulasi permukaan planet tetangga dalam persiapan misi NASA.
3. Kecepatan: Simulasi dapat dilakukan lebih cepat dibandingkan waktu nyata, memungkinkan analisis yang efisien terhadap berbagai alternatif. Ini berguna terutama ketika data yang diperlukan untuk menginisialisasi simulasi dapat dengan mudah diperoleh dari data operasional.
4. Pengaturan Lingkungan Sintetik: Simulasi memungkinkan pengaturan lingkungan sintetik yang koheren, memungkinkan integrasi sistem simulasi pada tahap analisis awal hingga pengujian sistem akhir. Lingkungan ini dapat dipindahkan dari domain pengembangan dan pengujian ke domain pelatihan dan pendidikan dalam fase siklus hidup sistem.
Komunitas militer dan pertahanan AS sangat mendukung MandS dalam hal pendanaan dan implementasi. MandS digunakan dalam strategi pengadaan dan akuisisi militer modern dan dianggap sebagai bagian penting dari rekayasa sistem militer. Namun, penerapan MandS juga berkembang di bidang medis, transportasi, dan industri lainnya, dan Departemen Pertahanan diperkirakan akan lebih banyak menggunakan MandS di masa mendatang.
Sebagai disiplin ilmu yang baru muncul
Bidang pemodelan dan simulasi (MandS) yang sedang berkembang dibangun berdasarkan kemajuan dalam beberapa disiplin ilmu komputer dan dipengaruhi oleh kemajuan dalam teori sistem, rekayasa dan rekayasa sistem, ilmu komputer, kecerdasan buatan, dan banyak lagi. Fondasi ini sangat beragam, menggabungkan unsur seni, teknik, dan sains dengan cara yang kompleks dan unik. Pakar lokal harus dilibatkan dalam pengambilan keputusan dalam konteks penerapan atau pengembangan teknologi MandS. Keberagaman dan sifat berorientasi aplikasi pada bidang ini merupakan tantangan, terkadang menyebabkan konflik terminologis antara bidang aplikasi yang berbeda. Oleh karena itu, konsep, istilah, dan praktik perlu disajikan secara komprehensif dan ringkas untuk menciptakan kumpulan pengetahuan tertentu dalam domain tersebut, yaitu studi MandS. Pekerjaan ini sedang berlangsung karena beragamnya donor.
Padilla dan rekannya merekomendasikan untuk membedakan antara aplikasi ilmiah, teknik, dan MandS. Ilmu MandS berkontribusi pada teori MandS yang menjelaskan landasan pendidikan dalam pembelajaran. Arsitektur MandS didasarkan pada konsep MandS, namun berfokus pada model solusi yang dapat diterapkan pada berbagai domain masalah. Aplikasi MandS, di sisi lain, berfokus pada solusi yang menggunakan MandS untuk memecahkan masalah dunia nyata. Solusi-solusi ini sangat spesifik pada domain masalah dan didasarkan pada pengalaman domain masalah daripada teori dan metode MandS. Suatu model dapat tersusun dari beberapa unit yang saling berhubungan untuk mencapai suatu tujuan tertentu, sehingga disebut juga solusi pemodelan.
Memang benar, pemodelan dan simulasi merupakan inti dari rekayasa sistem karena mewakili suatu sistem sebagai model yang dapat dibaca komputer memungkinkan para insinyur untuk mereproduksi perilaku sistem. Kumpulan teknik pemodelan dan simulasi disajikan untuk mendukung rekayasa sistem.
Konsep individu
Meskipun istilah "pemodelan" dan "simulasi" sering digunakan sebagai sinonim dalam disiplin ilmu yang menerapkan M&S secara eksklusif sebagai alat bantu, namun dalam disiplin ilmu M&S, keduanya diperlakukan sebagai konsep yang terpisah dan sama pentingnya. Pemodelan dipahami sebagai abstraksi realitas yang disengaja, yang menghasilkan spesifikasi formal dari konseptualisasi dan asumsi serta batasan yang mendasarinya.
M&S secara khusus tertarik pada model yang digunakan untuk mendukung implementasi versi yang dapat dieksekusi di komputer. Eksekusi model dari waktu ke waktu dipahami sebagai simulasi. Sementara pemodelan menargetkan konseptualisasi, tantangan simulasi terutama berfokus pada implementasi, dengan kata lain, pemodelan berada di tingkat abstraksi, sedangkan simulasi berada di tingkat implementasi.
Konseptualisasi dan implementasi - pemodelan dan simulasi - adalah dua kegiatan yang saling bergantung, namun tetap dapat dilakukan oleh individu yang terpisah. Pengetahuan dan pedoman manajemen dan teknik diperlukan untuk memastikan bahwa keduanya terhubung dengan baik. Seperti halnya seorang profesional manajemen rekayasa dalam rekayasa sistem perlu memastikan bahwa desain sistem yang ditangkap dalam arsitektur sistem selaras dengan pengembangan sistem, tugas ini perlu dilakukan dengan tingkat profesionalisme yang sama untuk model yang harus diimplementasikan juga.
Seiring dengan peran big data dan analitik yang terus berkembang, peran simulasi gabungan analisis adalah ranah profesional lain yang disebut paling sederhana - untuk memadukan teknik algoritmik dan analitik melalui visualisasi yang tersedia secara langsung bagi para pengambil keputusan. Sebuah studi yang dirancang untuk Biro Tenaga Kerja dan Statistik oleh Lee dkk. memberikan gambaran menarik tentang bagaimana teknik bootstrap (analisis statistik) digunakan dengan simulasi untuk menghasilkan data populasi yang sebelumnya tidak ada.
Disadur dari: en.wikipedia.org