Tinjauan Sistem Lingkungan _
Bagian 1.4 Bagian 1.4
2.1 Pendahuluan: Bahan Bangunan untuk Model Sistem Lingkungan
Membangun model sistem lingkungan mirip dengan membangun rumah.
Hanya ada empat blok bangunan dasar. Ini adalah empat komponen sistem yang diperkenalkan pada Bagian 1.2. Komponen yang sama direproduksi pada Tabel 2.1 untuk referensi Anda. Selain itu, kami telah menampilkan simbol yang digunakan untuk mewakili setiap komponen. Simbol-simbol ini tidak bersifat universal, namun mencerminkan konvensi pemodelan yang digunakan dalam teks ini. Setiap sistem lingkungan yang
dijelaskan dalam teks ini dapat dimodelkan hanya dengan menggunakan empat "pembangunan" berikut:
Anda memerlukan beberapa "bahan bangunan". Untungnya, bahan bangunan untuk model sistem jauh lebih sederhana daripada yang digunakan untuk membangun rumah.
Dalam Bab 1 kita membahas proyek konstruksi imajiner di mana Anda akan membangun rumah baru. Misalkan kontraktor Anda mempunyai rencana bangunan dan bahan bangunan (misalnya kayu, paku, semen, dll.) dan sekarang siap untuk memulai konstruksi.
Pembangun akan menggabungkan bahan-bahan ini untuk membangun rumah Anda.
2.1 Pendahuluan: Bahan Bangunan untuk Model
TABEL 2.1. Empat komponen sistem dan simbol pemodelannya.
Konverter _ Pengonversi
Keterkaitan Mendefinisikan hubungan sebab-akibat antara elemen sistem.
Pendahuluan: Blok Bangunan untuk Model Sistem Lingkungan 29
Proses
Konektor _
~
Sebuah komponen sistem tempat sesuatu terakumulasi . Isi reservoir bisa naik atau turun seiring waktu.
Kegiatan yang menentukan nilai reservoir dari waktu ke waktu .
Keterangan
Stok _
Besaran sistem yang menentukan laju di mana proses beroperasi dan perubahan reservoir.
Jika seorang pembangun rumah mempunyai akses terhadap bahan bangunan yang tepat, masih belum ada jaminan bahwa dia akan membangun rumah yang akan memenuhi kebutuhan Anda atau bertahan dalam ujian waktu . Kontraktor juga perlu menggunakan prinsip konstruksi yang baik. Misalnya, pondasi harus cukup dalam dan balok lantai harus cukup besar untuk menopang berat lantai dan penghuninya .
menjawab.
ing block." Faktanya, model sistem yang sangat kompleks dapat dibangun dari empat komponen sederhana ini.
Dengan cara yang sama, penggunaan empat blok penyusun pada Tabel 2.1 tidak menjamin bahwa model apa pun yang dibangun dengan elemen tersebut akan benar atau bahkan berguna.
Aturan konstruksi tertentu juga harus dipatuhi . Kami sekarang akan menguraikan lima aturan untuk membangun model sistem yang harus diikuti jika model Anda ingin berguna dan dapat diandalkan.
Hal ini telah diilustrasikan dalam Bab 1. Kami menyatakannya secara eksplisit di sini untuk referensi Anda , dan akan mengikuti aturan-aturan ini di seluruh teks untuk memandu aktivitas pemodelan kami . Prinsip-prinsip pemodelan lainnya akan diberikan nanti untuk memastikan bahwa model Anda valid (yaitu model tersebut secara akurat mewakili sistem kehidupan nyata) dan berguna untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang ingin Anda ajukan.
1. Buatlah diagram sistem (dan modelnya ) sesederhana mungkin.
Tambahkan kompleksitas hanya jika diperlukan.
2. Gunakan ekspresi matematika yang masuk akal untuk mendefinisikan hubungan antar elemen dalam sistem .
~ 0
Itujlow Nama
0
Aturan untuk Membangun Model Sistem
D
Simbol
c: s
Waduk
30 2. Konsep Dasar Pemodelan dalam Model Sistem Lingkungan
hubungan dengan menggunakan grafik.
Mereka akan memainkan peran penting dalam menggambarkan sistem dinamis dan dalam memahami serta memprediksi bagaimana sistem tersebut berperilaku. Persamaan laju akan Seorang pembangun biasanya membeli pintu dan kusen prefabrikasi. Faktanya, pembangun bahkan telah mengembangkan nama untuk berbagai ukuran dan gaya unit pintu . Dengan memeriksa gambar arsitek, pembangun mengidentifikasi berapa unit pintu dari setiap jenis yang dibutuhkan dan kemudian memesannya dari pabrik . Ini jauh lebih efisien (dan jauh lebih murah!) dibandingkan membangun pintu dari awal.
2. Fitur sistem , diagram, dan persamaan. Kami akan mengidentifikasi fitur mendasar yang diperlukan sistem untuk menunjukkan perilaku jenis ini . Diagram sistem generik dan hubungan matematika yang mendasarinya akan diberikan . Kami akan mengidentifikasi jenis umpan balik yang ada dalam setiap kasus. Kami juga akan meminjam alat kalkulus untuk mengembangkan persamaan yang menggambarkan laju perubahan reservoir setiap kali ia menunjukkan jenis perilaku yang dibahas . Persamaan ini disebut persamaan laju .
3. Jika ekspresi matematika yang kredibel tidak tersedia, tentukan rela-
Sekarang mari kita gunakan contoh pembangunan rumah untuk mengilustrasikan bagaimana sisa bab ini disusun . Pembangun jarang membangun rumah sepenuhnya dari "awal".
Misalnya, meskipun pintu rumah terbuat dari kayu , namun sebenarnya pembangun tidak membuat pintu tersebut di lokasi bangunan .
Diagram sistem dan hubungan matematis yang mendasari contoh akan diberikan . 5. Pastikan bahwa satu -satunya entitas sistem yang secara langsung mempengaruhi nilai
reservoir tertentu adalah aliran masuk dan aliran keluar yang terkait dengan reservoir tersebut.
1. Contoh ilustrasi . Kita akan menggunakan contoh sistem sederhana yang memiliki satu atau lebih reservoir yang menunjukkan jenis perilaku tertentu .
4. Pastikan Anda mengidentifikasi satuan waktu yang akan diukur dalam model . Identifikasi juga satuan pengukuran yang digunakan untuk setiap elemen dalam sistem , dan pastikan bahwa satuan tersebut kompatibel dengan ekspresi matematika yang Anda tetapkan pada Poin 2.
Hal yang sama juga berlaku pada model sistem. Banyak sistem lingkungan memiliki ciri- ciri yang sama . Ciri - ciri ini cenderung mengarah pada jenis perilaku tertentu yang dapat diprediksi dan dimodelkan dengan mudah. Sebagian besar seni di balik pemodelan lingkungan terdiri dari pengenalan fitur-fitur ini dan kemudian menggunakan konstruksi pemodelan yang tepat (Le., kombinasi yang tepat dari stok, aliran, konverter, dan konektor) untuk memodelkannya. Kita akan menyebut fitur -fitur yang umum muncul ini sebagai pola perilaku . Dengan menyebut sesuatu sebagai pola perilaku, kita hanya mengacu pada pola umum perilaku yang ditunjukkan oleh satu atau lebih reservoir sistem . Bagian utama bab ini dikhususkan untuk mendefinisikan dan mengilustrasikan lima pola perilaku umum yang dijelaskan pada Tabel 2.2 . Untuk masing-masing jenis, pembahasannya akan mengikuti garis besar sebagai berikut:
Pendahuluan: Blok Bangunan untuk Model Sistem Lingkungan TABEL 2.2. Lima pola perilaku umum dalam sistem dinamis.
juga dapat digunakan untuk menentukan apakah sistem akan mencapai kondisi tunak dan dalam kondisi apa sistem akan mencapai kondisi tersebut.
3. Tabel ringkasan . Kami akan menyediakan tabel untuk menyoroti karakteristik yang membedakan setiap jenis perilaku dan untuk mengidentifikasi kondisi di mana setiap jenis perilaku dapat terjadi .
C C ·••
C
C C
---..
31
Waktu
Waktu
T
5. OssiUasi
1. Pertumbuhan atau peluruhan linier
Waktu
T 3. Pertumbuhan logistik
T
2. Pertumbuhan atau pembusukan secara eksponensial
Lagu 4. Overshoot dan coUapse
Waktu T
T Jenis Perilaku dinamis dari waktu ke waktu
0
0 0 ···
0 0
K
K S
S S
K K
K S S
000
barel/ hari GAMBAR 2.1. Model konsumsi minyak . 2. Konsep Dasar Pemodelan dalam Model Sistem Lingkungan