“THE WORK WE’RE DOING TODAY WOULD NOT BE POSSIBLE WITHOUT THE STELLA SOFTWARE.”

-- PROFESSOR ROBERT COSTANZA,UNIVERSITY OF MARYLAND

SYSTEM DYNAMIC MODEL1

Anwar MallongiPhD Candidate of Sanitary Engineering

2

What is Modeling 3

Modeling diartikan sebagai Illustrasi penggambaran, penyederhanaan, miniatur, visualising atau kreasi prediksi inovative .

Pemodelan lingkungan “penggambaran proses lingkungan beserta hubungan antar komponen/variabel pembentuknya menggunakan representasi logika dan matematika.

Pemodelan merupakan salah satu cabang dari analisis ilmiah. Kegiatan pemodelan : - pembuatan konsep, - pengorganisasian, - komunikasi, - pemahaman, - analisis, - ujicoba pengukuran lapangan, - prediksi, - peringatan dini (early warning), - optimasi pengambilan keputusan.

Environmental Model

Pemodelan Lingkungan Pengembangan keilmuan, metodologi, dan analisis logika dan model matematika untuk memecahkan permasalahan lingkungan dari pendekatan aspek Lingkungan dan analysis manajemen Lingk.

4

Tahapan analisis data secara umum:

•Analysis Lab / Pengukuran (data lapangan)•Analisis statistik (rata, simpangan baku, korelasi, dll)•Interpretasi data (dibandingkan dng baku mutu dll)•Kelemahan: proses fisik/kimia/biologi

Model Spec.5

Pemodelan dipergunakan menjelaskan fenomena fisik, kimia, dan biologi yang terjadi dalam proses tersebut.

Model is perumusan matematika dari proses-proses fisika/kimia/biologi suatu fenomena alam, sehingga jika dimasukkan data-data penunjang, kemudian dihitung dengan metode perhitungan tertentu, akan dapat dihasilkan gambaran proses secara keseluruhan.

Kelebihan model dapat digunakan sebagai sarana simulasi, sehingga dengan model kita dapat memperkirakan, memprediksi dan mempelajari berbagai kemungkinan yang dapat terjadi jika berbagai skenario diaplikasikan dalam model.

2 Env Models

Pemodelan Lingkungan terbagi menjadi 2 bagian besar:

a. pemodelan proses fisik/kimia/biologi

“bertujuan untuk mengetahui proses fisik, kimia, dan biologi yang terjadi pada suatu objek/proses yang dipelajari, interaksi antar variabel/parameter, karakteristik transport (penyebaran), dan keluaran yang dihasilkan jika suatu skenario masukan dilakukan (proses simulasi)”

6

2 Env Models

b. pemodelan lingkungan.

“bertujuan untuk mempelajari parameter/variabel yang berperan dalam sebuah proses alam/human, dan juga interaksi yang terjadi antar parameter/variabel.”

Pemodelan lingkungan bertujuan untuk proses pembuatan keputusan, yaitu dengan cara membuat berbagai skenario lingk yang kemudian dimasukkan ke dalam model, disimulasikan, dan dianalisis keluaran yang dihasilkan.

7

Lingkup Pemodelan Lingkungan

Pemodelan Proses Fisik/Kimia/Biologi Proses penyebaran fisik (adveksi, difusi, dispersi,

deposisi) Proses interaksi antar molekul (asosiasi, difraksi,

aglomerasi) Proses reaksi kimia antar molekul Proses pertumbuhan biologi

Pemodelan Lingkungan Pemodelan sistem dinamik (STELLA) Pemodelan konsep (ekosistem, sistem sosial/ekonomi)

8

Bidang Lingkup

Pemodelan Sumber Daya Air Pemodelan Penyediaan Air Bersih Pemodelan Pengolahan Air Limbah Pemodelan Pengolahan Limbah Padat Pemodelan Pencemaran Udara, Pemodelan Pencemaran Tanah dan Air Tanah, Pemodelan Kesehatan Lingkungan dan Pemodelan Kesehatan Lainnya Pemodelan Manajemen SDA

9

Menyusun Model

Sebelum menyusun model yg harus dphatikan

1. Model adalah representasi dari sebuah teori, sehingga jika teori yang digunakan benar maka model juga seharusnya menghasilkan keluaran yang benar, dan sebaliknya.

2. Asumsi dan penyederhanaan yang dibuat ketika menyusun model harus mengikuti aturan/teori yang berlaku, setiap asumsi yang dibuat harus didokumentasikan/dicatat dengan baik.

3. Untuk menghitung model matematika biasanya digunakan pendekatan metode numerik, sehingga harus didefinisikan dengan baik kemungkinan kesalahan perhitungan dari metode numerik yang dipilih/digunakan.

10

Illustrasi Model

Tidak ada satupun model dapat memprediksi akurat 100%, tetapi model yang baik dapat menjelaskan banyak hal dari data observasi yang dimodel.

Pemodelan bukan substitusi/pengganti kegiatan pemantauan/monitoring lingkungan. Model hanya akan berjalan baik jika ditunjang oleh data observasi laboratorium/lapangan dan data pemantauan yang baik.

Ketika menyampaikan sebuah kesimpulan atas hasil sebuah model maka berbagai asumsi/penyederhanaan dan kesalahan numerik harus disampaikan pula.

Setiap penyusun dan pengguna model harus memahami segala keterbatasan yang dimiliki model.

11

Pemodelan Proses Fisik/Kimia/Biologi

Pemodelan fisik/kimia/bologi direpresentasikan dgn pemodelan matematika. Pemodelan matematika memiliki karakteristik:

Konseptual atau empirikalDeterministik atau stokastikSteady-state atau dinamikAnalitikal atau numerikalSecara spasial teragregasi atau

terdistribusi

12

Tahapan proses pemodelan

Konseptualisasi dan Identifikasi Menyusun hipotesis dasar teori yang terlibat dalam

proses termaksud Mengevaluasi hipotesis dasar teori termaksud Identifikasi struktur model

Representasi matematika Biasanya dalam bentuk diferensial atau persamaan

aljabar Untuk sistem pakar dapat pula menggunakan aturan

bahasa (linguistic rules)Implementasi numerik

Menyusun algoritma solusi numerik Melakukan perhitungan menggunakan komputer

13

Tahapan proses pemodelan

Estimasi parameter dan Kalibrasi Pengaturan parameter model berdasarkan data

pengukuran Kalibrasi sehingga seluruh data pengukuran dan

parameter model sesuai

Pengujian hipotesis Pengujian keluaran model terhadap kondisi uji yang

telah ditentukan untuk hipotesis tertentu

Validasi Memastikan kualitas model yang dihasilkan dengan

membandingkannya dengan data pengukuran

14

STELLA Model

Models for Educators, Researchers and Program Planners

Program pemodelan STELLA adalah system dynamic, powerful dan flexible dalam memprediksi, mengkreasi solusi berbagai kasus / masalah yang langsung mengarahkan “people learn by doing."

15

STELLA Model

STELLA Structural Thinking Experimental Learning Laboratory with Animation

STELLA adalah otomatis software dirancang untuk mengoperasionalkan berbagai input problem yang diterjemahkan dalam bentuk model.

Program STELLA digunakan untuk membangun dan kemudian bereksperimen dengan berbagai model kreatif untuk menggambarkan konsep penting dari sistem dinamik guna Memprediksi berbagai kasus atau situasi melalui input data penelitian atau data literature.

16

4 Jenjang (layering) in STELLA

1. Interface, jenjang antar-muka bagi pengguna (user interface). User dapat bekerja, seperti mengisi parameter model dan melihat tampilan keluaran.

2. Mapping Layer Mirip seperti layar model, namun terbatas pada kreasi tertentu

2. Model Contruction Layer. Jenjang ini adalah tempat model berbasis ‘Flow Chart’. Apabila pengguna model ingin memodifikasi struktur model dapat dilakukan di jenjang ini

3. Equation Layer. Pada jenjang ini dapat dilihat persamaan- persamaan matematik yang digunakan model.

17

Cont.

Keempat jenjang diatas saling terkait. Penulis (programmer) maupun pengguna (user) model dapat pidah dari satu jenjang ke jenjang lainnya.

Berikut nerupakan paparan beberapa tool dan gambar jenjang (layering) penyusun model yang digunakan dalam stella

18

1. High level mapping layer19

20

STOCK/POPULASI

Stocks

Stoks Merupakan hasil suatu akumulasi. Fungsinya untuk menyimpan informasi berupa nilai suatu parameter yang masuk ke dalamnya.

Cara Menggunakan :

1. Pilih ikon stock dengan meng-klik satukali pada ikon bulding block 2. Arahkan mause ke lokasi yang diingikan pada diagram 3. Klik satu kali untuk menyimpan/meletakkan stock

21

Flow

Fungsi Flow seperti aliran, yakni menambah atau mengurangi stock. Arah anak panah menunjukkan arah aliran tersebut. Aliran bisa satu arah maupun dua arah

Cara Menggunakan :

1. Pilih ikon flow dengan meng-klik satukali ikon bulding block 2. Arahkan mause ke lokasi start yang diingikan pada diagram halaman klik dan tahan 3. Arahkan/pindahkan kursor ke tempat dimana flow akan berakhir, kemudian lepaskan.

22

Converter

Converter mempunyai fungsi yang luas, dapat digunakan untuk menyimpan konstanta, input bagi suatu persamaan, melakukan kalkulasi dari berbagai input lainnya atau menyimpan data dalam bentuk grafis (tabulasi x dan y).

Secara umum fungsinya adalah untuk mengubah suatu input menjadi autput.

23

Cont.

Cara Menggunakan

1. Pilih ikon Converter dengan meng-klik satu kali pada ikon bulding block

2. Arahkan mause ke lokasi start yang diingikan

3. Klik satu kali untuk menyimpan converter.

24

Conector

Conector

Fungsi dari Conector adalah menghubungkan elemen-elemen dari suatu model.

Hubungan conektor langsung ke stok tidak dapat dilakukan.

25

4 Elemen/building blok dlm process modelling

26

Layar Persamaan/equation

3. Equation Layer

• Didalam Equation Layer hanya terdapat tool The Hand, The Paintbrush dan The Dynamite.

• Fungsi dan penggunaan tool tersebut sama dgn tool-tool yg sama pd jenjang sebelumnya.

• Pada jenjang ini dapat dilihat persamaan-persamaan matematik yang digunakan dalam model.

27

Equation layer28

Thank you for your attentionLets Practice the STELLA Model

29