BAB II Landasan Pustaka
II.4 System Dynamics
II.4.1 Sejarah dan Prospeknya di Masa Datang
System Dynamics berhubungan dengan interaksi berbagai unsur-unsur dari suatu
sistem pada waktunya dan menangkap aspek yang dinamis dengan konsep-konsep utama seperti stok dan flow, umpan balik dan delay, dan dengan demikian berusaha membangun satu pengertian yang mendalam dari perilaku dinamis sebuah sistem dari waktu ke waktu. Sebagai suatu ranah pengetahuan, SD dapat dimengerti sebagai suatu perluasan logis rancang-bangun sistem (System
Engineering) dan analisis sistem (System Analysis). SD dengan tegas
mempertimbangkan perilaku yang dinamis yang timbul akibat adanya delay dan
feedback di dalam sistem.
Salah satu definisi system dynamics yang dikenal luas ialah :
System Dynamics adalah suatu perspektif dan sekumpulan perkakas konseptual
(conceptual tools) yang membantu kita untuk memahami struktur dan dinamis dari sistem kompleks. System Dynamics juga merupakan metoda pemodelan yang padat dan memungkinkan kita membangun model komputer untuk mensimulasikan sistem kompleks serta menggunakan model tersebut untuk mendesain kebijakan dan organisasi yang lebih efektif (Sterman., 2001).
System Dynamics sebagai suatu metoda telah sukses diterapkan di dalam lingkup
persoalan bisnis dan ekonomi-sosial untuk memahami permasalahan dan membangun satu pengertian yang mendalam tentang perilaku unsur-unsur dalam sebuah sistem dengan melakukan berbagai intervensi-intervensi kebijakan. Beberapa aplikasi system dynamics yang paling sering dibicarakan para ahli ialah
World Dynamics (1971) dan The Limits to Growth (1972). Walau model-model
diatas mendapat kecaman dan kritik dari banyak pakar dari berbagai disiplin ilmu, mereka sukses di dalam menjawab tantangan-tantangan dan isu-isu sangat penting yang sedang dihadapi oleh umat manusia kini dan masa datang.
2 Sebagian besar dari deskripsi system dynamics ini merupakan kompilasi karya Victor Tang and Samudra
Vijay ( System Dynamics Origins, development, and future prospects of a method ) dan tugas system dynamics penulis
20
II.4.2 Sejarah dan Asal-Muasal
Jay W.Forrester, penemu system dynamics, adalah lulusan jurusan teknik elektro yang belakang hari bekerja pada Gordon S.S. sebagai asisten riset di dalam laboratorium mekanisme servo yang ditemukan pada tahun 1940. Selama Perang Dunia II, ia merancang dan mengembangkan mekanisme servo untuk kendali dari antena-antena radar, dan peralatan-peralatan militer lain. Selama periode ini, ia secara ekstensif menggunakan teori kontrol matematika (the mathematical theory
of controls) dan konsep feedback dan stabilitas dalam aplikasi-aplikasi rekayasa.
Sesudah itu ia memimpin desain dan pengembangan Whirlwind I, komputer cacahan yang pertama di Digital Computer Laboratory MIT. Ia juga sempat memimpin Division 6 Lincoln Laboratory, yang merancang komputer-komputer untuk SAGE (Ground Environment Semi-Automatic) sistem pertahanan udara untuk kawasan Amerika Utara.
Forrester kemudian bergabung ke sekolah binis MIT (Sloan School of Business) tahun 1956, di mana ia mulai meletakkan pondasi bagi system dynamics, sebagai suatu metoda untuk memahami perilaku dinamis dari berbagai persoalan. Dalam suatu kesempatan, dia mencoba membantu GE (General Electric) memecahkan masalah fluktuasi permintaan alat elektrik rumah tangga. Forrester memecahkan masalah ini dengan menggunakan feedback loop untuk mensimulasikan persediaan perusahaan GE ( "sistem pengendalian persediaan pertama itu dengan simulasi pensil adalah permulaan system dynamics" Forrester, 1991). Professor Jay W Forrester kemudian memperluas penggunaan system dynamics dalam bidang manajemen bisnis dan secara formal mengartikulasikan metodologi system
dynamics dalam bukunya yang berjudul Industrial Dynamics yang diterbitkan
tahun 1961.
Pertemuannya dengan walikota Boston memberi kesempatan untuk menerapkan aplikasi system dynamics untuk memecahkan perumahan di area Boston Metro. Hasil kajiannya atas masalah perumahan di Boston Metro dirangkum dalam bukunya yang berjudul Urban Dynamics, dimana kesimpulan dari masalah perumahan diatas "kebijakan membangun perumahan murah merupakan sumber permasalahan utama". Kesimpulan ini mendapat kecaman karena bernuansa politik, tapi Prof. Jay W Forrester berargumentasi bahwa kebijakan pembangunan
21
rumah telah berimplikasi pada mengurangnya ketersediaan lahan produktif untuk pengembangan bisnis dan kesempatan kerja sehingga menimbulkan masalah pengangguran yang akut dan kebutuhan perumahan murah yang lebih besar dimasa datang.
Sejak itu, secara perlahan tapi mantap, system dynamics berkembang dan diaplikasikan pada banyak pemecahan masalah yang menghasilkan solusi yang lebih baik. Sekolah bisnis MIT kemudian memperluas aplikasi system dynamics untuk permasalahan bisnis seperti masalah inventori dan siklus bisnis. Dewasa ini, banyak sekolah manajemen di seluruh dunia menawarkan kursus system
dynamics.
II.4.3 Prinsip System Dynamics
Prinsip-prinsip dari system dynamics berdasarkan pada 2 prinsip utama, 1) pertamaialah stock dan flows, dan delays menentukan perilaku sistem. Hal ini
dapat kita amati di dalam kehidupan sehari-hari. Air mengalir lewat pipa dan terkumpul di reservoir-reservoir, bak mandi, dan wadah-wadah air lainnya. Air menghangat pelan-pelan setelah tombol air panas dihidupkan. Prinsip stock dan
flows, dan delays merupakan sumber inspirasi untuk Forrester untuk
mengkonseptualisasikan perilaku unsur-unsur sistem dan sistem sosial yang ada disekitar kita; 2) kedua rasionalitas yang terbatas (Simon 1957). Simon menggunakan kiasan dari sebuah gunting, di mana satu mata pisau nya adalah "pembatasan-pembatasan teori" (cognitive limitations) dan yang lainnya "struktur dari lingkungan." System Dynamics tidak menyatakan alamat semua variabel dari suatu masalah, tapi lebih berkonsentrasi pada beberapa variabel yang merupakan kunci masalah dan konteksnya, yaitu "lingkungan" seperti yang digambarkan oleh pemodel. System Dynamics tidak mengoptimalkan, tetapi cenderung pada pembentukan aturan-aturan yang seminimal mungkin yang mampu ditangkap oleh analis sistem sesuai pemahamannya tentang suatu masalah (Gigerenzer dan Selten 2000).
22 s l i d e 1 1 © g o v e r n m e n t a l a i r d e f e n s e e c o n o m i c s y s t e m s s y s t e m s a n d s o c i a l s y s te m s p r i n c i p l e s e p a r a t i o n o f s u p e r - s y s t e m b o u n d e d r a t i o n a l , p o w e r s o f h e t e r o g e n e o u s g r o u n d e d t h e o r y s y s t e m s s t o c k s , f l o w s , d e l a y s m e th o d p r i m a r y i n t e r o p e r a b i l i t y o f s y s t e m e l e c t i o n s s y s t e m s o f s y s t e m s d y n a m i c s n e t w o r k s o f n e tw o r k s t o o l s v o t i n g m a c h i n e s c o m p u t e r s , V e n s i m n e t w o r k s , o t h e r D Y N A M O a r t i f a c t s S t e l l a S y s t e m D y n a m i c s i s a m e t h o d
Gambar 2.3 System Dynamics sebagai suatu metoda
Prof. John D. Sterman dalam artikelnya berjudul “All Models are Wrong:
Reflections on Becoming a System Scientist” mengemukakan karakteristik-
karakteristik yang dimiliki system dynamics antara lain:
1) Mengandung dasar-dasar matematika yang padat dan elegan untuk membuat dan mengembangkan suatu model.
2) Mengandung pengertian System Thinking dan Modeling Complex World. Dengan kata lain system dynamics diawali dengan pemikiran bagaimana sebaiknya kerja sebuah sistem dan apa saja unsur-unsur yang terdapat dalam sebuah sistem bersama keterkaitan antar unsurnya. Baru setelah itu kita dapat membuat pendekatan model dari dunia nyata untuk memecahkan masalah. 3) System Dynamics adalah alat (tool) untuk untuk membantu pengambil
kebijakan untuk memecahkan masalah penting.
4) System Dynamics dapat digunakan banyak kalangan dengan berbagai latar
belakang disiplin ilmu. Baik yang berlatar belakang ilmu sosial maupun ilmu teknik.
5) System Dynamics mengajak kita untuk berpikir counterintuitive (tidak
menerima begitu saja sebuah model sistem yang dibangun oleh orang lain/diri kita sendiri. Walaupun orang lain itu adalah seorang ahli). Berpikir
23
counterintuitive akan mengembangkan mental model sehingga kita mampu
melihat permasalahan secara menyeluruh (holistik) dan tidak melihat permasalahan secara spasial (sepotong-potong).
6) Untuk meningkatkan kemampuan kita dalam membuat sebuah model (modeling a complex world), diperlukan pemahaman system thinking. Yaitu kemampuan melihat sebuah dunia sebagai sistem yang kompleks dan memahami bagaimana semua koneksitas unsur-unsur yang ada didalamnya.
System thinking meliputi pemahaman tentang stock & flows (kapasitas dan
aliran), time delays (waktu tunda), nonlinearitas, system boundary dan
feedback.
7) Pemecahan masalah dalam system dynamics menggabungkan semua aspek ilmu pengetahuan termasuk diantaranya ilmu teknik, sosial, ekonomi dan ekologi. Penggabungan diperlukan karena real world merupakan interaksi dari semua ilmu yang dikenal oleh manusia.
Professor John D. Sterman juga menyatakan “ Jika seorang sistem
thinker/modeler mampu membuat sebuah sistem yang baik maka tidak akan
terjadi policy resistance dan side effects. Yang ada hanyalah efek biasa (kejadian yang bisa kita perkirakan) ”.
a.Dinamic Complexity, Feedback dan Policy Resistance
Kemampuan mental kita untuk untuk melakukan pemodelan sistem nyata (modeling a complex world) sangat terbatas, inkonsisten dan tidak dapat diandalkan. Tindakan kita sehari-hari sering didasarkan atas perspektif yang sempit dan bersifat jangka pendek.
Professor John D. Sterman juga menyatakan bahwa pemahaman yang dangkal akan sebuah sistem, sudut pandang/ perspektif yang sempit dan pemecahan masalah yang event oriented serta pemahaman yang rendah tentang feedback akan menyebabkan terjadinya policy resistance dan side effects (efek-efek samping) yang seringkali tidak atau terlambat untuk diantisipasi.
Policy resistance didefinisikan sebagai kecendrungan suatu sistem untuk
memberikan reaksi (baik seketika maupun tunda/delay) atas aksi yang diberikan kepada suatu sistem. Bahkan sebuah sistem juga dapat memberikan reaksi
24
melawan (mengalahkan) suatu aksi yang diberikan kepada sistem tersebut. Policy
resistance dapat menimbulkan side effect yang tidak atau terlambat untuk
diantisipasi.
Contoh Policy resistance dan side effect:
penyemprotan hama (serangga perusak tanaman) dengan pestisida dikemudian hari membuat serangga tersebut semakin resistan (baca:kebal) terhadap pestisida itu sendiri. Resistansi serangga terhadap pestisida tersebut dinamakan juga efek samping (side effects).
Untuk membangun model system dynamics yang utuh dan handal, kita harus memahami karakterisitik yang dimiliki system dynamics. Karakteristik ini terkandung dalam kalimat kompleksitas dinamis (dynamic complexity). Kompleksitas sebuah system dynamics selalu berkembang disebabkan faktor- faktor sebagai berikut:
System dynamics selalu berubah setiap waktu.
Aktor-aktor yang ada dalam sistem saling berinteraksi dengan dinamis.
Rentan terhadap feedback. Aksi yang kita lakukan pada satu aktor akan mempengaruhi tingkah laku aktor-aktor lain dalam sistem. Ini dikarenakan antar aktor terjadi interaksi yang dinamis dan kuat.
Nonlinearitas. Reaksi yang diberikan sebuah sistem (atas suatu aksi) seringkali tidak bersifat proporsional.
Counterintuitive. Hubungan sebab akibat sering tidak terjadi dalam waktu
yang berdekatan. Kadang-kadang suatu aksi menimbulkan reaksi yang jarak waktunya sangat lama.
Policy resistance. Diterangkan dalam bahasan pada halaman berikutnya.
b. Event Oriented
Policy resistance juga terjadi karena kita melihat bahwa suatu sistem bersifat event oriented. Event oriented ialah pemahaman bahwa suatu masalah disebabkan
oleh suatu masalah dalam urutan sebab akibat. Ini dapat menyesatkan kita. Sistem tidak bereaksi sekuensial, sistem dapat bereaksi secara bersamaan (unsur- unsur suatu sistem bereaksi bersamaan terhadap suatu aksi) sehingga metode
25
event oriented bukanlah metode yang cocok untuk memecahkan masalah dunia
nyata yang kompleksitasnya tinggi dan bersifat tidak linear.
c. Exogenous dan Time Delays
Unsur yang berada dalam sebuah sistem dinamakan Endogenous dan sebaliknya dinamakan Exogenous.
Karena terbatasnya pemahaman akan sebuah sistem, kita dapat saja menggolongkan sebuah (atau lebih) unsur sebagai exogenous (karena bisa saja suatu unsur yang pada saat kita membangun model tidak ada hubungan dengan model yang kita buat karena unsur-unsur tersebut mempunyai time delay).
Time delays didefinisikan sebagai tenggang waktu antara suatu aksi dengan
reaksi/efek dalam sebuah sistem. Dalam artian unsur tersebut mempunyai sifat menunda pengiriman feedback kepada sebuah sistem dalam jangka waktu tertentu. Padahal jika saatnya tiba, unsur yang semula exogenous berubah menjadi endogenous dan memberikan feedback yang powerful.
Time delays juga mengaburkan pandangan kita akan sebuah sistem yang berujung
adanya perbedaan antara hasil yang kita inginkan dengan hasil nyata (discrepancies between desired result and actual result).
d. Stock and Flows
Pemahaman tentang Stock and Flows sangat penting dalam kerangka kerja system
dynamics. Dalam kenyataannya banyak mahasiswa pascarsarjana (termasuk
sarjana teknik) gagal memberikan jawaban benar dalam kasus bathtub.
Stock dan Flows berubah selalu berubah sejalan dengan waktu. Stock berarti
tempat akumulasi materi dan/atau informasi dalam sebuah model sedangkan Flow menyatakan rata-rata aliran materi dan/atau informasi.
e. System Boundary (Batas Sistem)
System Boundary dalam dunia nyata dibuat untuk mengurangi kompleksitas
masalah. System boundary juga diperlukan dan kadang tidak dapat dihindarkan. Namun dalam membangun suatu model ( dengan prinsip system dynamics ), kita harus memperluas system boundary tersebut dengan prinsip system dynamics. Dan hanya melakukan system boundary untuk memfokuskan penyelesaian masalah bukan untuk menyederhanakan masalah.
26
II.4.4 Aplikasi-aplikasi System Dynamics
System Dynamics kini sudah diaplikasikan dalam berbagai bidang kehidupan. Kita
akan menggambarkan beberapa diantara contoh aplikasi System Dynamics yang mampu menjelaskan keampuhan system dynamics.
o Simulasi Portofolio. Suatu model portofolio yang terkenal adalah 2x2 model BCG, yang menggambarkan pangsa pasar relatif di sumbu-x dan pertumbuhan pasar di sumbu-y. Model BCG adalah statis dan menghilangkan umpan balik dalam perumusan-perumusan kebijakannya. Model BCG dalam bentuk system
dynamics dibuat oleh Mertern, Löffler, dan Wiedmann (1987) mampu
mengidentifikasi kekurangan-kekurangan model BCG yang pertama. Mereka menunjukkan bagaimana dan mengapa kebijakan BCG gagal ketika pesaing- pesaing mengadopsi tanggapan-tanggapan tidak lazim. System Dynamics mampu menunjukkan perilaku kompetitif dinamis dari perusahaan (bandingkan dengan hasil model BCG statis yang hanya menampilkan perilaku statis perusahaan).
o Pengembangan Produk. Ada faktor-faktor penting yang menentukan mutu suatu produk dan kemampuan tim dalam memenuhi tenggat waktu produksi. Suatu isu yang kritis adalah menyelesaikan pekerjaan yang harus diselesaikan dan mengantsipasi permasalahan yang tidak terduga. Isu kritis lainnya adalah interaksi-interaksi antara proses dan struktur-struktur fisik seperti manufakturing produk di pabrik. Repenning dan Sterman (1997) dengan System Dynamics mampu menunjukkan bahwa ketidaksinkronan (asynchronicas) proses-proses ini menjurus kepada disfungsi performansi organisasi (dysfunctional organizational
performance).
o Jaringan Suplai (Suppy Chain). Volatilitas suatu jaringan suplai adalah masalah yang penting bagi suatu perusahaan. Masalah supply chain ini dapat menimpa setiap jenis bisnis baik yang kekurangan persediaan, atau mereka mempunyai persediaan produk melimpah di gudang. Dengan system dynamics, masalah supply chain dapat dipecahkan dengan hasil tingkat persediaan pada masing-masing langkah jaringan suplai dan perilakunya yang dinamis dapat ditirukan dengan ketepatan yang luar biasa (Sterman 2000).
Selain aplikasi diatas, system dynamics juga digunakan untuk menelaah masalah makroekonomi seperti yang dilakukan John W. Hines dan Nathan Blair Forrester.
27
John W Hines berhasil memperkirakan perilaku suku bunga dengan memodelkan sistem makroekonomi Amerika Serikat dengan system dynamics. Sedangkan Nathan B Forrester (Forrester, 1993) membuat model untuk yang menggambarkan fluktuasi output Amerika Serikat dan juga menguji berbagai pengaruh kebijakan pemerintah (fiskal dan moneter) terhadap unjuk perekonomian Amerika Serikat.