Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/13511
Title: Deniz Yapıları İçin Güvenlik Tabanlı Karar Destek Sistemleri
Other Titles: Safety Based Decision Support Systems For Marine Structures
Authors: Helvacıoğlu, Şebnem
Gençsoy, Emre Koray
10123218
Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği
Naval Architecture and Marine Engineering
Keywords: Karar Destek
Anp
Ahp
Fuzzy-anp
Lng
Decision
Anp
Ahp
Fuzzy-anp
Lng
Lng Bunkering
Issue Date: 25-Aug-2016
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Abstract: Dünya yüzeyinin %71’i suyla kaplıdır ve insanlık tarihinin gelişimi boyunca insan bir şekilde suyla mücadele ederek ilerleme kaydetmiştir. Bu sayede medeniyetlerini yaymış, ticareti arttırmış ve gelişmeyi sağlamıştır. Olasılık teorisinin başarıyla çalıştığı ve risk alarak başarıya ulaşılan pek çok yer olabilir ancak tarihsel veriler şünu göstermektedir ki, denizcilik sektörü bunlardan birisi değildir. Alınan küçük risklerin çok büyük felaketlere sebep olduğu defalarca görülmüştür. Yaşanılan büyük kazalar sonrası alınan tedbirler ve Uluslararası Denizcilik Örgütü’nün kaza analizleri sonrası ortaya koymuş olduğu kural ve kaideler, insanoğlunun deniz ile mücadelesinde kazanımlar sağlamış olmasının en önemli nedenidir. Risk analizi belirsizlikler ile başa çıkmak için önemli ve çok güçlü bir araçtır. Yeni teknolojiler, yeni gelişmeler ve yeni metodolojiler her zaman belirsizlikleri ve böylece riskleri içerir. Bu risklerle başa çıkmak için birçok farklı yöntem vardır. Niteliksel ve niceliksel yöntemler pek çok farklı sektörlerde başarı ile yıllardır kullanılmaktadır. Kantitatif çalışmalar daha fazla istatistiki verilere ihtiyaç duymaktadır. Analizlerde hem sayısal hem de sözel verilerin kullanılabilmesi projenin herhangi bir aşamasında risk analizi gerçekleştirmenizi sağlar. Tehlike Tanımlama (HAZID) ve Tehlike ve İşletilebilme (HAZOP) çalışmaları, güçlü ve yaygın olarak kullanılan analiz yöntemlerindendir. Bu çeşit çalışmalarda uzmanlardan oluşan bir grup riskleri tanımlamak ve olası riskleri değerlendirmek için çaba harcarlar. Grup içerisinde bir veya daha fazla katılımcı karar verme mekanizmalarında hakimiyete sahip olursa, bu tarz çalışma grupları sorunlu olabilir. Ve genellikle grup içerisinde konu hakkında baskın fikir birliği sebebiyle tanımlara belirsizliği dahil etmek zordur. Buna ragmen oldukça sık kullanılan bu yöntemler ile pek çok denizcilik uygulamasının risk değerlendirilmesininde karşılaşılmaktadır. Riski tahmin etmek yeni sistemlerin analizi için hayati öneme sahip bir fonksiyondur. Tahmin sistemi üç aşamadan oluşmaktadır; riski tanımlar, riski analiz etme ve riski ortadan kaldırma. Bunlardan ilki riski tanımlama “ne zaman, ne, kim, nasıl ve nerede” sorularının cevaplarının aranmasıyla başlar. Bunlara cevap bulunup tanımlama işlemi tamamlandığında ikinci kısma yani analiz kısmına geçilir. Analiz bir derece daha olaya odaklanmıştır ve “ne kadar, ne sıklıkta ve ne kadar önemli” sorunlarının cevaplarını elde etmeyi amaçlar. Alınan cevaplar, analizi yapana riskin doğasını sıklığını ve seviyesini anlama imkanı sağlar. Analiz tamamlandıktan sonra, belirlenen riske karşılık ne tedbir alınacağının kararlaştırılması safhasına geçilir, bu safha değerlendirme safhasıdır. Bu aşamada analiz safhasında tespit edilen riskin etkisini düşürmek amacıyla neler yapılması gerektiği kararlaştırılır; riskin etkisine bağlı olarak karşı tedbir almamak veya riski bir sigorta firmasına transfer etmek de uygulanabilecek yöntemlerdendir. Risk yönetimi için kullanılabilecek, ISO standartlarında tanımlanmış çeşitli teknikler mevcuttur. Standartta yaklaşık 30 farklı teknik tariflenmiştir. Hangi method kullanılırsa kullanılsın, karar vericilerin konuya hakimiyeti, bilgileri ve riske bakış açıları sonucu doğrudan etkileyecektir. Doğru bir analiz sonucu elde edebilmek için sorun her bakış açısından dikkatlice incelenmelidir. Başarı metodolojiye bağlı xxii olmasına ragmen, tüm analiz yöntemlerinin tek ortak ana parçası insandır ve sonucu doğrudan etkilemektedir. Farkında olunsun ya da olunmasın, karar verme seçimleri ile her gün günlük hayatta karışılaşılmaktadır. Saaty Analitik Hiyerarşi Proses (AHP) ile karar verme problemlerini çözmebilmek için Eigen vektörlerini kullanılmanın mümkün olduğunu kanıtladı. Bu çalışması ile Saaty, yeni çalışmalara ve yöntemlere kapıyı aralamıştır. Pek çok başarılı uygulaması olmasına ragmen, gerçek problemleri hiyerarşik bir yapıda modelleme konusunda zorluklar, AHP kullanımını kısıtlamaktadır; bu sebeple Saaty bağımlılıkları ve geri bildirimi ile ağ yapısında bir modelleme yöntemi geliştirmiştir. Bu metodoloji Analitik Ağ Süreci (ANP) diye adlanrılmıştır. ANP başarılı bir şekilde karmaşık karar verme problemlerini modelleyebilmektedir. Ancak modelleme ve modelin çözümü AHP’ye kısayla çok fazla sabır ve çaba gerektirmektedir. Zira ağ modelin her bir bağlantısı için ikili karşılaştırma yöntemi kullanılması gerekmektedir. Bunun dışında bulanık küme teorisinden faydalanılarak, bulanık çok kriterli karar yöntemlerini (fuzzy) kullanmak, ANP’nin çözümlerine bulanık ortam etkilerini katmak için alternatif bir yöntem olarak tavsiye edilmiştir. Belirsizliği içeren bulanık kümeleri her türlü soruna uygulamak kolaydır. Bulanık setlerde de bazı zorluklar vardır. Bulanık küme tanımların yapılabilmesi için, üyelik fonksiyonlarını tanımlak da tecrübe gerektirir. Tanımlanmış kuralları da değiştirmek o kadar kolay da değildir, dolayısıyla system baştan detaylı düşünülmeli ve ona gore düzenlenmelidir. Bu tür sebeplerden dolayı nispeten uygulaması daha kolya olan Bulanık-AHP, Bulanık-ANP, vb. hibrid yöntemlerin kullanılması yaygındır. Pek çok hibrid çözüm metodolojileri geliştirilmiştir, böylece uygulayıcı, probleminin doğasına uygun olan yöntemi doğrudan seçip kullanabilir. Bu çalışmada, LNG yakıt dolum operasyonu vaka çalışması olarak seçilmiştir. LNG mevcut yakıtlar arasında, Uluslararası Denizcilik Örgütü ve bir takım ülkelerin hava kirliliği ile mücadele kapsamında koymuş olduğu kurallara uyabilecek en olası alternatiflerden biridir. Yakıt dolumu LNG kullanımı işleminin en riskli parçasıdır. Yakıt dolumu ile ilgili HAZID / HAZOP çalışmaları, klas kuruluşlarının yakıt dolumu ile ilgili geliştirdileri prensipleri yakıt dolumu için olabilecek tehlikelerin tanımlanmasında kullanılmıştır. Tehlikeler ve riskler Hata Ağacı Analizi (FTA) kullanarak kümeler altında toplanmıştır ve bu kümelerden ANP ağ yapısı oluşturulmuştur. Oluşturulan ANP ağ yapısı; ANP (logaritmik en küçük kareler) ve Bulanık-ANP yöntemleriyle çözülmüştür. Bu çözümler için eklerde sunulan excel kodları yazılmıştır. Bulanık-ANP çözümü için, pek çok geliştirilmiş olan çeşitli metodolojiler bulunmaktadır, çözüm için bunlardan bir tanesi kullanılmıştır.. Bu çalışmada bulanık ortam modellemesi için üçgen bulanık fonksiyonlar kullanılmıştır ve bunlar için Chang’ın geliştirmiş olduğu yöntem çözüm olarak kullanılmıştır. Elde edilen sonuçları doğrulamak amacıyla “Superdecision” isimli programda aynı ağ yapısı oluşturulmuş ve program ile Eigen değerleri kullanılarak ANP çözümü elde edilmiştir. Elde edilen çözüm bulanıklık faktörünü içermemektedir. Tüm çalışmanın sonunda yapılan hesaplamalar ile çalışmada aynı ağ yapısı için üç farklı yönteme dair sonuçları karşılaştırma şansı elde edilmiştir. Yapılan tüm hesaplamalardan sonra risk değerlerinin hesabı için; riskin gerçekleşme ihtimali ve olası sonuçlarının çarpımı hesapta kullanılmıştır. Çalışmaya altı adet uzman davet edilmiştir, bunlardan iki tanesi klas kuruluşunda görevli, iki tanesi armatör firmada lng operasyonlarında çalışmış ve diğer iki tanesi ise lng sistemleri üreten bir firmada çalışmaktadırlar. Davet edilen tüm uzmanlar lng konusunda kendi bölümlerinde çalışmaktadırlar. Davet edilen uzmanlardan iki tanesi daveti olumlu cevaplandırmıştır. Bu uzmanlardan, oluşturulmuş olan ANP ağ yapısına göre önceden tanımlanmış anketleri doldurmaları istenmiştir. Her bir karar xxiii verici için elde edilen final sonuçlar, Bireysel işlemlerin kümeştirilmesinde kullanılan AIP yöntemi ile tek bir karar vericiye indirgenmiştir. Karar vericilerin kararları sonuç için birleştirilirken her bir karar vericinin sonuç üzerinde aynı derecede etkisi olmadığı yani ağırlıklarının farklı olduğu varsayılmıştır. Bu da her bir kullanıcı için elde edilen farklı ağırlıklar kullanılarak aynı yöntem içerisinde çözülmüştür. Karar vericilerin ağırlıklarını hesaplayabilmek için ufak bir ayrı ANP yapısı oluşturulmuş ve bu yapı çözülerek her bir karar vericinin ağırlığı elde edilmiştir. ANP yapısının her bir küme ve küme elemanı için sonuçları incelendiğinde; ANP (logaritmik en küçük kareler yöntemi) ile ANP (Superdecisions) sonuçlarının birbirlerine çok yakın olduğu görülmektedir. Bunun sebebi Saaty ve Vargas’ın 1984 yılındaki çalışmalarında belirttikleri gibi muhtemelen tutarlılık oranının 0.1’in altında tutulmuş olmasından kaynaklanmaktadır. Daha büyük tutarlılık oranlarında çalışma tekrarlanıp değişim incelenebilinir. Ancak 0.1 altındaki değerlerde sonuçlar birbirine çok yakındır. Bulanık-ANP sonuçları, logaritmik en küçük kareler ve eigen değerleri ile hesaplanan ANP sonuçlarından biraz farklılık göstermiştir. Ancak gözüken farklılık sonucu değiştirecek derecede büyük değildir. Bulanıklık fonksiyonların kullanılmasının sebebi bu farklılığın görülmesidir, ki bu beklenen bir sonuçtur. Burada dikkat edilemesi gereken bulanıklığın sonucu ne kadar oranda değiştirebildiğidir. Yapılan uygulamada üçgen bulanık fonksiyonlar kullanılmıştır, ileriki çalışmalarda daha farklı fonksiyonlar ile yeni hesaplamalar yapılarak diğer yöntemlerdeki sonuçlar ile olan farklılıklar karşılaştırılabilinir. Yapılan çalışmalarda LNG kaçaklarının diğer belirlenmiş olan risk alternatiflerine gore daha tehlikeli olduğu gözükmektedir. Bunun sebebi LNG kaçaklarının diğer kaçak ve yangın risklerini içerisinde barındırmasından kaynaklanmaktadır.
Analyzing risk is an essential and very powerful tool to deal with uncertainties. New technologies, new developments and new methodologies always include uncertainties and thereby risks. There are many different methods to deal with risks. Qualitative and quantitative methods are both used for decades with success in many different industries. Quantitative studies require more statistical data then qualitative ones. Ability to use both tangible and intangible data in analyses enables to perform risk analysis at any stage of the project. Hazardous Identification (HAZID) and Hazardous and Operability (HAZOP) studies are powerful and widely used analysis methods. In these studies a group of experts make an effort to define and assess possible risks. Work groups may be problematic if group domination by one or more participants happens. And generally because of the consensus about the subject, it is hard to include fuzziness. Risk assessment is a very important figure in analysis of new systems. Assessment has three main stages; risk identification, risk analysis and risk evaluation. Identification starts with questioning “when, what, who, how, where”, after finding answers to these questions analysis stage starts. Answers to questions at identification stage helps to understand the boundaries of the system. Analysis focuses on “how much, how often, how critical” type questions. These questions help analyst to understand the nature, period and level of risk. After analyzing the risk evaluation period starts; this point is the one where the action to the risk is selected, taking no action or transferring risk such as an insurance company might also be an alternative. There are several techniques defined by ISO to deal with risk management. About 30 techniques are listed in the standard. Whatever the method is used, knowledge of experts, their understanding of problem and their position to view the risk will directly affect the result. In order to get proper assessment results, problem has to be thought from all sides of aspect. The success is methodology depended, however the main component of all analysis methods is human. Whether or not be aware of it, decision making is something done in every daily life. Decisions made, draw the path of life, decisions shapes the life and every decision has it’s own consequences that has to be faced. Historically, human decisions theories have focused on outcome prediction. Modern decision making is based on ; understanding of decision making process, thoughts and application of technology tools to support process by human beings. Analytical Hierarchy Process (AHP) proved that using Eigen vectors to solve decision problems is possible. With this study Saaty opened slightly the door to the new studies. Difficulties about modeling real problems in a hierarchical structure are limiting the usage of AHP; therefore a better way of modeling in network structure with dependencies and feedback is presented by Saaty. This methodology is called Analytical Network Process (ANP). ANP is a successful and powerful tool to model complex decision problems. However modeling and solving ANP requires a lot of patience and effort. Fuzzy Multi-Criteria Decision Making using Fuzzy Set Theory has been recommended as an alternative method for overcome the complexity of ANP. Fuzzy sets contain uncertainty and they are easy to apply to all kinds of problems. There are also some xx challenging difficulties with fuzzy sets. Definition of fuzzy sets, membership functions require experience. Changing defined rules is not so easy. Due to these problems in multi-criteria decision making, hybrid methods such as Fuzzy-AHP, Fuzzy-ANP, etc. are being used commonly. There are generated hybrid solution methodologies, thus applier, depending of the nature of the problem, may choose one of them and directly apply the solution method. In this study, LNG bunkering operation was selected as case study. LNG is one of the most probable alternatives to current fuel oils. Bunkering operation is the most challenging part of LNG usage on board. HAZID/HAZOP studies for bunkering, classification societies bunkering guidelines were used to define the hazards. Hazards are grouped under clusters by using Fault Tree Analysis (FTA). Experts participating in the study were asked to fill in the questionnaire, according to pre-defined ANP network structure. Risk values for alternatives are calculated using likelihood and consequences. Final results obtained by using group decision making techniques such as aggregation of individual priorities (AIP), expert weights also calculated by using a separate ANP network. As result LNG leaks have been found the most critical risk alternative for all calculation methodologies.
Description: Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2016
URI: http://hdl.handle.net/11527/13511
Appears in Collections:Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
10123218.pdf7.71 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.