LEE- Deniz Ulaştırma Mühendisliği-Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19252

Gözat

A conceptual approach for design and development of serious games in maritime domain

(Graduate School, 2024-01-19) Gürbüz, Süleyman Cihan ; Çelik, Metin ; 512182005 ; Maritime Transportation Engineering

Around 80,000 merchant vessels which are manned by about 1.6 million seafarers transport around 90 percent of world trading products. Transportation of important products such as food and medical supply during the Covid-19 pandemic has even spotlighted the vital role of seafarers. International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping (STCW) (referred as STCW in this study), which has been issued by International Maritime Organization (IMO), defines the training and competency standards of the seafarers. It has been argued that there is an important gap between required on-board competency levels of seafarers and their actual levels of competency. Despite the regulatory and technological advancements in shipping, human error still plays a major role in more than 80% of shipping accidents. For enhanced competency development of seafarers, maritime industry needs to find cheaper, accessible and more flexible methods of practical education and training. Serious gaming, as a technology-enabled instructional method, offers an important potential for maritime domain as it provides interactive and authentic learning environments. In this regard, main objective of this study is proposing a holistic conceptual approach for effective design, development and utilization of serious games in maritime domain. More specifically, this study intends to provide the academicians and practitioners with a foundational basis for creating and using maritime serious games. For this purpose, a systematic literature review on serious game design approaches with a special focus on future skill development is firstly conducted. In this review, 32 serious game design models which provide practical steps for serious game design are selected. It is found that 8 (25%) of these design approaches support at least one future skills, among which problem‐ solving as well as collaboration and teamwork are the most commonly supported ones. It is also discovered that clear goals and interactivity, used in 6 (75%) and 5 (63%) of the 8 design approaches respectively, are the most commonly implemented game design elements. Considering the significant literature gap on the implementation of serious games for future skills development, this literature review consequently provides valuable insights for the game designers, software developers, educational technology researchers, and engineering educators in various domains. After that, Serious Game Design for Maritime (SGDM), a holistic model to support the design of maritime serious games is proposed. Using the SGDM model, MARITIME LEADERS at SEA (ML@S), a 3D serious game to enhance the leadership and teamwork skills of young seafarers and maritime students, has been prototyped. ML@S game is conceptualized as a module of the "Maritime Gamentor" platform. Using the SGDM model, TASK-BASED RISK ASSESSMENT AT SEA (MRA@S) game is also designed and prototyped for task-based risk assessment training in preparation for the Ship Inspection Report (SIRE 2.0) inspections of Oil Companies International Marine Forum (OCIMF). Proposed model (SGDM) as well as the explained methodology can be followed by technology initiatives, game designers, and researchers for development of similar maritime serious game modules on soft skills and technical skills. Besides, functions of the Maritime Gamentor platform can be further extended in the maritime domain by adding similar serious game based training modules. After prototyping the games, an experimental study was conducted for analyzing the efficiency of the ML@S game and proposed SGDM model. It can be concluded from the experimental study that the game was tested successful by the students in all 4 categories (motivation and engagement, game effectiveness, game clearness, future use). This being the case, it can be put forward that the developed ML@S game can be used as a means of leadership education and training. Looking at the broader picture in the study, it was proved that the SGDM model can be practically applied to design successful maritime serious games. In sum, serious games can provide maritime students and young seafarers with the practical education and training they need in a cost effective way. For this reason, it is believed that the proposed approach can be followed by technology initiatives, game designers, and researchers for development of similar maritime serious game modules on soft skills and technical skills. Consequently, this research intents to contribute to safety, security and environmental protection in maritime domain by providing an insight into enhanced competency development.
A holistic data analytics approach to ship inspection reporting

(Graduate School, 2023-08-08) Biçen, Samet ; Çelik, Metin ; 512192016 ; Maritime Transportation Engineering

Maritime inspection analysis has become an emerging topic in recent years, as practical solutions are sought to improve the pre- and post-inspection analysis in shipping operations. With a focus on finding practical solutions to enhance the pre- and post-inspection process in shipping operations, such as The Oil Companies International Marine Forum (OCIMF) Ship Inspection Report Programme (SIRE), RightShip, The Tanker Management Self-Assessment (TMSA), Chemical Distribution Institute (CDI), there is a growing demand for effective methodologies. The objective of this research is to enhance this field by examining documented observations through the utilization of both natural language processing (NLP) and machine learning (ML) methods. The main goal of this study is to make a valuable contribution to this field by analyzing reported observations. This will be accomplished by employing a combination of natural language processing (NLP) and machine learning (ML) techniques. Additionally, a statistical algorithm model will be utilized to conduct analysis using demographic data. To achieve the objectives of the study, a robust methodology was developed, which leverages the benefits of the American Bureau of Shipping Maritime Root Cause Analysis Tool (ABS-MARCAT). This tool enables the systematic initiation of a potential causes database, incorporating a substantial number of 2383 observations. By employing ABS-MARCAT, the study aims to provide a comprehensive foundation for analyzing and understanding the causes behind reported observations and determining corrective and preventive action tips for elimination of this causes. One of the key contributions of this research is the development of an NLP-based ML algorithm. This algorithm plays an important role in predicting the causes of new entries and determining corrective and preventive action tips in the inspection report's observations. The algorithm's performance demonstrates high accuracy, with results varying between 0.90 and 0.98 across different causation categories. Such accuracy is promising, as it allows for effective identification and classification of causes, providing valuable insights for decision-making in the maritime industry. Another important contribution of this research is the statistical algorithm model that can produce frequencies of causes based on independent variables such as ship name, inspector name, oil major company name and port name. The statistical algorithm model provides predictions about the areas to be considered according to the information required before the inspection. By presenting the frequencies of the cause categories according to the independent variables, it provides a decision support system in the process of predicting the inspection parts to be considered before the inspection. Another important contribution of this research is to suggest corrective and preventive action tips to eliminate the causes of the observations after the causes are identified. The corrective and preventive action tips determined by maritime experts will add a different dimension to the decision-making processes by providing solution suggestions after the analysis of the inspection reports. The pre- and post-inspection analysis model developed in this study holds great potential for enhancing fleet safety and efficiency. By providing maritime executives with an accurate tool to analyze inspection data, it enables them to make informed decisions and take proactive measures to address potential issues. The model serves as a third-party solution for the shipping industry, offering an independent and reliable means of analyzing and assessing inspection data. Looking ahead, future studies are planned to further refine and expand this model. The aim is to conceptualize it as a platform as a service (PaaS) offering, which would enable wider access and utilization by stakeholders in the maritime industry. By transforming the model into a PaaS, it has the potential to become a valuable resource for multiple organizations, facilitating improved fleet safety, operational efficiency, and informed decision-making. In conclusion, this study addresses the emerging field of maritime inspection analysis by developing a robust pre- and post-inspection analysis model. Through the integration of statistical algorithm model, NLP, ML, and the MARCAT tool, the study offers a holistic approach to analyzing reported observations and statistical data. With its high accuracy, the model has the potential to make a significant contribution to the improvement of fleet safety and efficiency. Furthermore, by conceptualizing it as a platform as a service, the study paves the way for wider adoption and application of the model within the shipping industry.
A prescriptive analytics approach towards critical ship machinery operations

(Graduate School, 2024-07-09) Yiğin, Barış ; Çelik, Metin ; 512182001 ; Maritime Transportation Engineering

Shipping handles more than 70% of global trade, is a pillar of the supply chain. To ensure safe, reliable, and environmentally responsible operatins, shipowners and operators must maintain their vessels' operational status at all times. Maintenance standards are essential for keeping both main and auxiliary machinery in optimal condition, thereby ensuring reliable and safe operations. These programs aim to maintain high performance with minimal impact on service, recognizing that the cost savings from effective maintenance program can prevent drawbacks due to machinery faults. The main objective of machine maintenance is to maximize availability by extending the service life of ship machineries and eliminating potential failures by early detection. This involves finding the finding the optimum maintenance strategy, as even minor failure can cause irreversible damage to the entire system if not promptly addressed. Given the complexity and interdependencies within marine systems, a proactive maintenance approach is crucial. Due to scarcity of labeled data and anomalous data, the research question of anomaly detection always attracted interest from academia and industry. Implementing anomaly detection technologies is a challenging task in marine systems due to their complexities and external factors. To address these challenges, this study proposes a prescriptive analytics framework that combines predictive analytics and decision support systems. This framework leverages data collected from various sensors installed on ship machinery to monitor performance and detect anomalies. One of the key innovations of this research it employes data augmentation techniques to generate realistic synthetic failure data, further enhancing the robustness of predictive models. The implementation of this prescriptive maintenance framework involves several steps. First, a comprehensive Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) is conducted to identify potential failure modes, cause of failures and effects of failures. This analysis helps prioritization of the maintenance activities based on the criticality of different failure modes. Next, with the use of data augmentation technique called Generative Adversarial Network, synthetic data generation carried out to create faulty data information. This faulty data generation step enhance the training pool before the next step of anomaly detection process. In order to perform anomaly detection, six different classifiers namely, logistic regression, decision trees, random forest, K nearest neighbor, AdaBoost and XGBoost algorithms trained and validated using historical data and the generated synthetic data. Data set used in this study includes real time data collected from field on a diesel generator installed on a 310,000 DWT oil tanker. The field data collection took place over a six month period and it includes 33 features and 259,200 row data. Findings from the study yield promising results achieving 83.13% accuracy with use XGBoost algorithm and other ranging between 67% to 81%. Finally, a decision support system is integrated to provide actionable recommendations to ship operators, optimizing maintenance schedules and resource allocation. The results of the field study conducted as part of this research demonstrate the effectiveness of the proposed framework. Ships equipped with the prescriptive maintenance system has a significant potential for reduction in unexpected machinery failures, maintenance cost and autonomy of decision in case of anomalies. The system also offers improvement of overall operational efficiency and reliability of the ships. In conclusion, prescriptive maintenance the pinnacle of modern maintenance strategies, offering returns in terms of equipment reliability, safety and operational efficiency. Although installation of data acquisition systems may require initial investment, the benefits include reduced operational distruption and optimized maintenance budgets, making it a valuable approach for the maritime industry.
A psychological assessment model on the commercial maritime transport sector

(Graduate School, 2024-02-07) Ay, Cenk ; Beşikçi Bal, Elif ; 512202005 ; Maritime Transportation Engineering

The intricate tapestry of maritime psychology unfolds within the vast expanse of the seas, where over a million seafarers navigate under unique and demanding circumstances. This comprehensive exploration traverses the currents of evolving methodologies, challenges, and trends within the maritime psychology landscape. Anchored in a profound literature review, the study illuminates the tangible challenges faced by seafarers, from isolation and hierarchical structures to harsh conditions and prolonged separation. The maritime industry's sheer scale, combined with the distinct challenges of maritime life, underscores the profound implications for seafarers' mental well-being. In tandem with advancing technology, the study delves into the integration of machine learning and artificial intelligence in psychological assessments, sparking debates on diagnostic criteria, expert opinions, and ethical considerations. This application becomes particularly critical in an industry where traditional support systems are not only physically distant but also lack adequate medical facilities. The study unfolds through a bibliometric analysis, revealing a surge in research activity post-2010, with the highest publication rates in 2021 and 2022. The disruptive impact of the COVID-19 pandemic on seafarers' lives and mental health emerges as a significant catalyst for this increase. Moving beyond theoretical frameworks, the investigation encompasses four thematic clusters: "Research Design," "Spatial Design," "Data Collection Tools," and "Assessment Approaches." Observational studies take precedence, emphasizing the importance of understanding naturally occurring events and relationships in maritime contexts. Spatial design assumes critical importance, distinguishing studies in simulated environments from those in real-life maritime settings. The diverse array of data collection tools, from surveys and questionnaires to interviews and simulator data, reflects the multifaceted nature of maritime psychology. A paradigm shift is evident in assessment approaches, with "Statistical Analysis," "Machine Learning," and "Statement Analysis" taking center stage. The practical application centers around depression, a prominent psychiatric condition affecting seafarers. Leveraging the Beck Depression Inventory-II (BDI-II), a dataset of 746 records is obtained. Fuzzy logic and the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) methodology, integrated with MATLAB Fuzzy Logic Toolbox, provide a seamless fusion for assessing depression severity. The clustering phase adopts both psychiatric and mathematical approaches, resulting in four distinct clustering groups. The pivotal outcome underscores the high accuracy achievable in predicting depression severity through a machine learning-based approach. The ANFIS model tailored for 2-factor clustering consistently outperforms its 5-factor clustering counterpart. The mathematical approach, specifically the 3-factor clustering, emerges as the more effective choice, highlighting the need for nuanced comprehension of psychiatric factors. The ANFIS model's performance details reveal minimal training RMSE, checking RMSE, and high R 2 scores, emphasizing its efficacy in providing nuanced insights into seafarers' mental well-being. The study navigates ethical considerations associated with data collection, advocating for the necessity of developing culturally sensitive measurement tools. Fuzzy logic, specifically ANFIS, emerges as a vital tool in deciphering complex datasets, promising to revolutionize mental health assessments in the maritime industry. While the study acknowledges limitations and the need for future research with more extensive samples, it contributes significantly to maritime psychology methodologies. In conclusion, this research voyage extends beyond theoretical frameworks, offering a practical tool for assessing and addressing the psychological challenges faced by seafarers. The success of the ANFIS model underscores its potential in fostering a healthier and safer maritime working environment. The study advocates for investments in machine learning-based systems, supported by self-sustaining servers, to enhance mental health services in the maritime sector, charting a course towards a more resilient and supportive maritime industry.
A quantitative approach on human factor analysis in maritime operations

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Erdem, Pelin ; Akyüz, Emre ; 686914 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

The maritime authorities and international organizations have taken the issue of the pivotal role of the human element and its contribution to the safety of ship operations very seriously due to the growing global concern over maritime disasters. At this point, that at least 80 per cent of shipping casualties are related to the human element is underpinned by the conducted studies and investigation reports published by organizations such as IMO (International Maritime Organization), ILO (International Labour Organization) and experts in the field. Despite the economic and technological improvements, since tragic events had caused the worst environmental disasters in recent years, never has the human element been so crucial in the safe operation of ships. However, although the issue of human contribution to unsafe shipboard operations needs to be the focal point of the researches, there has not been a qualified novel study that can meet the gap of the maritime transportation industry. The purpose of this thesis is to develop a uniquely quantitative approach to evaluate the human error probabilities (HEPs) and to analyse the increasing operational risks due to human errors. In this context, a hybrid approach incorporating Fault Tree Analysis (FTA) and Interval type-2 fuzzy-based Success Likelihood Index Method (SLIM) is developed. The approach, additionally contributing to current human error probability assessment methods in academic literature, is applicable to all shipboard operations regardless of vessel type. With the study under this thesis, it is predicted to provide supportive guidance that enables shipping companies to undertake the early detection of unsafe cargo operations before they get out of control. With the risk assessment concentrated on the concept of the human-related operational failure by implementing the hybrid approach, system vulnerabilities that could result in an undesired event are considerably detected and the awareness in shipping safety management is increased. It is also predicted to reach solid targets by providing both qualitative and quantitative data to maritime container transportation safety as well as an insight into what measures may be necessary to reduce future losses. A hybrid approach that differs from a traditional HEP assessment, suitable customization to containership platform, a methodology that involves key risk and performance shaping factors (PSFs) based on the literature, industry standards, technical knowledge of marine experts and analysis of marine accident investigation reports, increased consistency in expert judgements, and analysis of the root causes of major risks to operational safety can be mentioned as original aspects of the thesis. Implementation of management of human error probability analysis integrating with risk analysis will provide a consistent tool for the maritime industry. As a result, the study offering proactive solutions to related issue of unsafe shipboard operations that closely related to both economic and environmental aspects of the maritime transportation industry will provide tangible contributions for enhancing safety.
Açıkdeniz yapıları çalışanlarına verilen eğitimlere yönelik sistematik bir öğretim tasarım modeli

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-08-12) Kandemir, İsmail ; Çiçek, Kadir ; 512172010 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Denizcilik sektörü, doğası gereği tehlikeli ortamlarda faaliyet gösterdiğinden, insan kaynaklarının yüksek düzeyde bilgi, beceri ve yetkinliğe sahip olması önemli bir husustur. Değişen ihtiyaçların ortaya çıktığı aynı zamanda teknik, operasyon vb. farklı gelişmelerin meydana geldiği günümüzde, denizcilik eğitimlerinin etkili, verimli, cazip ve uygun maliyetli bir şekilde tasarlanması büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle, öğretimsel sorunların ve kaynakların sistematik bir bakış açısıyla çözümlenmesi aynı zamanda ince ayrıntılar göz önünde bulundurularak tasarlanması gerekmektedir. Bu açıdan denizcilik eğitim ve öğretimi özelinde, gerekli bilgi, beceri ve yetkinliklerin en üst düzeyde edinilmesini sağlayacak özgün bir öğretimsel tasarım ortaya konulması sektörün insan kaynağı kalitesinin sürdürülmesi açısından gereklidir. Denizcilik sektöründeki insan kaynaklarının eğitim ve öğretiminin önemi, tüm deniz kazalarının büyük çoğunluğunun insan hatasından kaynaklandığı gerçeğiyle de vurgulanmaktadır. Benzer şekilde, açık denizlerde gemileri ve platformları bulunan petrol ve gaz endüstrisi personeline standartlar, yönetmelikler, acil durum prosedürleri vb. temel eğitimlerin yanı sıra uzmanlığa uygun diğer eğitimler sağlanmış olsa da insan hatası kaynaklı kazalar meydana gelmeye devam etmektedir. Açıkdeniz petrol endüstrisi, iş sağlığı ve emniyeti gibi konularda sert kurallara sahip olduğundan, çalışanların görevlerine başlamasından önce "Temel Açık Deniz Emniyet Giriş ve Acil Durum Eğitimi (BOISET)" sertifikasına sahip olması zorunluluğu getirmiştir. Bu kuralları, 1991 yılından başlayarak işgücü emniyeti ve yetkinliğinin iyileştirilmesine yardımcı olmak amacıyla petrol ve gaz endüstrisi için standartlar belirleme konularında çalışmalar yapan ayrıca personel eğitimlerini düzenleyen ve gerçekleştiren kurum olan Açıkdeniz Petrol Endüstrisi Eğitim Örgütü (OPITO) koymuştur. Günümüzde, BOSIET birçok farklı ülkede çeşitli eğitim merkezlerinde, OPITO standartlarına uygun olarak yürütülmektedir. Standartlar incelendiğinde, eğitimin modüllerden, modüllerin ise element adı verilen alt birimlerden oluştuğu görülebilmekte ayrıca verilecek eğitimler için genel kapsam, ders sonuçları, konu başlıkları vb. bilgiler elde edilebilmektedir. Bu bilgilerden yola çıkan eğitim merkezleri kendi müfredatlarını oluşturur ve seçtikleri çerçeve ile eğitimlerine devam ederler. Bu doğrulturda, eğitmenlerin konuya hakimiyeti, materyallerin ve ders görsellerinin etkinliği gibi seçeneklerle bağlantılı olarak kurs merkezleri iyi ya da kötü sonuçlar üretebilmektedir. Açıkdeniz ortamı, karadan uzak konumu, sert hava koşulları ve kazaların meydana gelme potansiyeli nedeniyle eşi benzeri olmayan emniyet sorunlarını ortaya çıkartmaktadır. BOSIET, çalışanların açık deniz ortamlarında emniyetli ve etkili bir şekilde çalışmaya yeterince hazırlanmalarını sağladığı için kurs merkezlerinin bireysel çabaların dışında da eğitimin bir sistematik bakış açısı gözden geçirilmesinin ihtiyacını barındırmaktadır. Tez çalışmamız, açık denizde çalışmak isteyen veya halihazırda bu sektörde çalışan personelin, OPITO standartlarına uygun olarak belirtilen yetkinlikleri en üst düzeyde kazanmalarını sağlamak ve BOSIET'in etkililiğini artırmak amacıyla dört temel bakış ile derinlemesine bir inceleme sunmaktadır. İlk olarak, öğretim tasarim modellerinin prensipleri ve öğretimin geliştirilmesi sürecindeki kritik rolleri irdelemiştir. Literatürde çok sayıda IDM'in olması ve öğretimsel probleme en uygun seçimin yapılması konusundaki belirsizlikler ve zorluklar sebebiyle tez kapsamında bir IDM seçim yaklaşımı geliştirilmiştir. Bu yaklaşım ile çok kriterli bir karar verme problemine dönüşen IDM seçimi ele alınmış ve bulanık aksiyomatik tasarım (FAD) metodolojisi kullanılarak bir karar desteği sağlanması amaçlanmıştır. Bu yeni yaklaşımın etkinliği BOSIET'e odaklanan bir vaka çalışması ile vurgulanmıştır. Vaka çalışmasında teorik ve pratik kısımlar için farklı IDM alternatifleri uzmanların değerlendirmelerine göre karşılaştırılmış, sonucunda teorik kısım için Dick, Carey ve Carey, pratik kısım için ise ADDIE modeli en iyi alternatif olarak tespit edilmiştir. İkinci olarak teorik ve pratik kısımlar için tespit edilen en iyi alternatif modellerin esneklik, revizyon kabiliyeti, biçimlendirici ve özetleyici değerlendirme özellikleri gibi güçlü yönlerinden yararlanılarak BOSIET özelinde bir IDM önerilmiştir. Üçüncü olarak, önerilen IDM'e kontrol listesi (CL) ve küresel derecelendirme ölçeği (GRS) yaklaşımları bütünleştirilerek BOSIET kursiyerlerinin bilgi ve beceri kazanım seviyelerini değerlendirmek için yeni bir araç eklenmiştir. Dördüncü ve son olarak ise ortaya konulan IDM'in etkinliğini test etme amacıyla yapı ve davranışsal testleri içeren sistem dinamiği yaklaşımından yola çıkılarak öğretim tasarımında kullanılan modellerin ve stratejilerin etkileşimi incelenmiştir. Önerilen IDM ile BOSIET'in içeriği tasarlandıktan sonra uzman ve eğitmen görüşleri alınarak düzeltmeler yapılmış daha sonra deney ve kontrol grupları üzerinde uygulanarak etkinliği test edilmiştir. Sonuçlar, yeni öğretim tasarımının geleneksel yönteme kıyasla istenen öğrenme çıktılarına daha etkili bir şekilde ulaşmayı sağladığını göstermiştir. Bu tezin ana bulguları, önerilen IDM vasıtasıyla ortaya konulan öğretimsel tasarıma değerlendirme aracı da birleştirildiğinde, delegelerin bilgi ve beceri kazanımlarını önemli ölçüde geliştirdiğini göstermektedir. Bulanık aksiyomatik tasarım kullanılarak öğretim tasarımı unsurlarının karşılaştırılmasına yönelik metodolojinin, BOSIET eğitimi için en uygun IDM'in belirlenmesinde etkili olduğu ortaya konulmuştur. Ayrıca, farklı akademik çalışmaları bir araya getirerek IDM'i test etme yaklaşımı, önerilen modelin etkinliğine dair güvenilir kanıtlar sağlamıştır. Sonuç olarak, doktora tezi, BOSIET için kapsamlı bir IDM'in yanı sıra bir değerlendirme aracı, öğretim problemi için uygun IDM'yi seçmeye yönelik bir yaklaşım ve IDM'nin etkinliğini test etmek için bir metodoloji sunmuştur.
Analysis of sea ice concentration around Horseshoe Island in Marguerite Bay with satellite imagery

(Graduate School, 2024-09-10) Yirmibeşoğlu, Sinan ; Özsoy, Burcu ; 512182013 ; Maritime Transportation Engineering

Although the Antarctic Peninsula is one of the Polar Regions most affected by global climate change, changes in sea ice formation in the Southern Ocean also play a dynamic role in this change as a crucial element in all other scientific measurements and ecosystem. Sea ice is of great importance for humans, underwater life and the creatures on which it serves as a hunting ground. This importance develops in many different areas ranging from the reflection of the sun's rays back on the albedo scale to the intense proliferation of plankton to maintain the marine ecosystem. The formation of sea ice, especially around Horseshoe Island and in the Marguerite Bay, affects the logistics and scientific processes of Turkish scientific studies in Antarctica. These effects are shaped both economically and periodically by the formation of sea ice and its properties. Since the planning of the deployment of the Turkish Scientific Research Station in Antarctic Peninsula, which is the strategic target of Türkiye for Antarctic research, the region's properties were need to analyze in case of sea ice conditions of the area for further research and logistic operations in the waterways. In this study, it is aimed to periodically reveal the formation of new/old ice in the region with the minimum and maximum coverage areas by using the data of the satellite technology that has developed and grew in recent years. Over 8000 satellite images of NASA's Terra / Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer instrument (MODIS), were collected and examined especially for the years between 2000 and 2022. Latest marine traffic tracks of the area analyzed to understand maritime needs for the natural or artificial ports / berths for the future vessel operations. For that reason there are four areas selected to analyze; the approach site from West direction to Horseshoe Island, Sally Cove which host old British Station called Base Y, Lystad Bay which host Turkish Scientific Research Camp and Gaul Cove which lies in the Eastern side of the Horseshoe Island. The research results from satellite images shows that the recent years are not let the occurence of multiyear sea ice in the area. The most productive months for ship navigation seen as March, February, April and January for any kind of vessel due to plenty of sea ice free days. The study shed lights on the upcoming vessel selection according to appropriate polar class which can navigate safely during expeditions to Horseshoe Island by monthly sea ice conditions. The average number of sea ice free days seems increasing due to increasing temperature trends. However, the cloudiness is high and clear skies only counted as 38 days in average for the last twenty years. It shows that the optical satellite usage for the area is not suitable. The outputs of this research will shed light on the vessel navigation to ensure safety and effectiveness of the expeditions to Horseshoe Island.
Association rule mining for identifying factors in dynamic positioning incidents and accidents

(Graduate School, 2024-01-17) Şahin, Tuğfan ; Bolat, Pelin ; 512182006 ; Maritime Transportation Engineering

Dynamic Positioning (DP) systems play a pivotal role in the offshore industry, automating vessel position and heading control. This study investigates thoroughly into the causes of DP incidents using association rule mining, specifically the Apriori algorithm within the Weka program, developed by the University of Waikato. The dataset, drawn from the International Maritime Contractors' Association (IMCA) database spanning 2004 to 2021, encompasses 691 DP incidents, providing a robust foundation for analysis. Dynamic Positioning is hailed as a technological boon in the offshore industry, ensuring vessels maintain specific positions and headings automatically. Despite its advantages, the need for vigilant monitoring persists, managed by Dynamic Positioning Operators (DPOs). This study aims to reveal the causes of DP incidents through association rule mining, offering a comprehension into the factors contributing to these incidents. The DP control system relies on data from gyro compasses and position reference systems (PRS) to maintain a vessel's heading and position. During DP operations, the setpoints for the ship's heading and position are defined by the DPO and then processed by the dynamic positioning control system, which provides control signals for both the thrusters and main propulsion systems of the vessel. The DP control system consistently aims to distribute the most efficient thrust to each of its propulsion units that are currently operational. The heading or position measurements are compared to the predicted data generated by the mathematical model. Subsequently, the variations are applied to modify the model. DP incidents, categorized into loss of redundancy and loss of position, pose significant risks, and understanding their causes is imperative for the industry's safety. Loss of position incidents can also be divided into two different types: drift-off and drive-off. While numerous studies investigate the causes of marine accidents, a noticeable gap exists in understanding the factors contributing specifically to DP incidents. This research aims to address this gap by employing association rule mining to identify patterns and relationships within a dataset comprising 1352 incidents from the IMCA database. The Apriori algorithm, integrated into the Weka program, was employed for association rule mining. Weka, a machine-learning workbench, provided a user-friendly interface for dataset analysis. The initial dataset was filtered to 691 incidents for in-depth exploration. The dataset's origin from the IMCA, a reputable source in the maritime offshore industry, enhances the study's credibility. Analysis reveals primary causes of DP incidents, with thrusters and propulsion failures (24%), computer failures (15%), power-related failures (14%), PRS-related failures (13%), and human factor-related failures (9%) dominating. Secondary causes, notably human factors (54.5%) and electrical problems (13.5%), exhibited an upward trend from 2017 to 2021. In-depth association rule analysis provides insights into the triggers and outcomes of DP incidents. Accidentally pressing buttons (55.2%) and pressing wrong (standby) buttons (13.1%) emerged as significant triggers. Environmental factors, particularly squalls, swells, and waves, were strongly associated with drift-off incidents (100%). Specific causes, such as power-related failures, thruster or propulsion failures, and PRS-related failures, exhibited distinct outcomes, contributing to a nuanced understanding of DP incidents. Based on findings, recommendations focus on enhancing DPO training and industry practices. Suggestions include extending the duration of DP simulator courses, revising sea time requirements, and introducing specialized certifications for each vessel types. Simulator-based training should encompass specific actions during emergencies, blackout recovery, and responses to environmental changes. Extending DP Simulator Courses: Recognizing the significance of practical knowledge, it is recommended to increase the duration of DP simulator courses. This extended training period allows trainee DPOs to gain hands-on experience in a simulated environment, comparing real-life and simulator incidents. Revising Seatime Requirements: Current sea time requirements post DP simulator course completion may be insufficient for gaining the necessary practical experience. Policymakers are encouraged to consider extending the DP sea time duration (currently set at 2 hours for each DP sea time day) or extending the mandated overall sea time, currently set at 60 days, providing prospective DPOs with more hands-on opportunities. Moreover, it is not recommended to transfer any surplus active sea time days acquired prior to the DP simulator course (Phase 3) to subsequent phase (Phase 4). Specialized Certification: A specialized certification program is proposed, wherein DPOs gain certification based on their experience with specific vessel types. This approach ensures that DPOs possess vessel-specific knowledge before assuming responsibilities, enhancing overall competency. Industry stakeholders are encouraged to develop expert specialization programs, allowing DPOs with extensive experience on specific types of vessels to obtain specialized certificates, ensuring they possess the requisite knowledge for their roles. Simulator-Based Emergency Training: DPOs are recommended to undergo simulator-based emergency training covering various scenarios, such as blackout recovery, response to environmental changes, and actions during emergencies. This ensures DPOs are well-prepared for critical situations. Meteorology Training: Given the association of environmental factors with drift-off incidents, meteorology training combined with DP operations is recommended. This training should include actions during not only emergencies, but also extreme weather conditions such as squalls, solitons, unpredictable changes in current, etc. Additionally, maintaining continuous and vigilant watchkeeping is of significant importance for ensuring the safety of operations. Power-related Training: Considering the significant impact of power-related failures, blackout recovery training is highlighted as crucial. DPOs, EROs, ETOs, should be well-versed in blackout recovery processes and vessel-specific characteristics. Additionally, it is recommended to provide comprehensive training for DP key personnel before they embark on their vessel assignment. This training should encompass ship-specific thruster/propulsion training, as well as power management training, covering the concept of different propulsion systems, their limitations, and blackout prevention and recovery processes. Home Training Modules: DP vessel managers and operators should implement home training modules for personnel engaged in DP operations. These modules, covering significant documents related to the vessel and its operations, enhance familiarity and competence. These documents encompass a variety of materials, including, but not limited to, the most recent FMEA and DP annual trial reports of the joining vessel, the DP operation manual, DP incident or failure reports (if any), the latest DP audit report, WSOG, TAM, CAMO, etc. Human Factor Analysis: A more detailed analysis of human factors and situational awareness is recommended for future research. Understanding the intricacies of human error and awareness can contribute to minimizing risks associated with DP incidents. Competency Factor Analysis: For future studies, competency factors of DPO for different types of DP vessels can also be identified in more detail. By means of the work, the competency factors can be achieved by taking a specific vessel type or incident model and employing advanced approaches such as machine learning or Bayesian network analysis, among others. Situational Awareness: Further studies should also explore human factors and situational awareness in greater detail. Situational awareness is vital for DPOs during emergencies, and detailed analysis can contribute to better decision-making and risk mitigation. This condensed summary provides a detailed overview of the original thesis, retaining the essence of the research while presenting key findings and recommendations. Understanding the causes of DP incidents is crucial for enhancing safety in the offshore industry. The comprehensive recommendations aim to guide industry stakeholders, DP vessel managers and operators, training centers, and policymakers in implementing effective measures to reduce the occurrence of DP incidents and improve overall safety standards. The implications of this research extend beyond the academic realm, addressing the substantial financial stakes in the offshore industry. By identifying causes and providing targeted recommendations, this study offers a practical guide for industry practitioners. Potential directions for future research include detailed competency factors, advanced analytical approaches, and in-depth analyses of human factors and situational awareness. In conclusion, this study illuminates the complexities of DP incidents, providing a comprehensive understanding of causes and recommending measures to enhance safety. Given the substantial financial implications of incidents in the offshore industry, this research contributes to a proactive approach, allowing stakeholders to anticipate and address risks effectively.
Coğrafi veriye analitik bilgiye dayalı denizcilik okulları segmentasyonu ve kalite değerlendirmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-04-12) Güzel, Esat ; Bolat, Pelin ; 512152007 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Küresel ticarete konu malların taşınmasında % 90'dan daha fazla paya sahip olan denizcilik sektörünün işgücü kaynağı nitelikli gemiadamlarıdır. Her ne kadar insansız gemiler ve tam otomasyona sahip gemiler üzerinde çalışmalar devam etse de yakın gelecekte gemiadamına olan ihtiyacın azalması bir yana özellikle zabit sınıfı gemiadamları açığının giderek artacağı öngörülmektedir. Türkiye'de denizcilik eğitimi Yükseköğretim Kurulu (YÖK)'e bağlı fakülteler, yüksekokullar ve meslek yüksek okullarında, Milli Eğitim Bakanlığı (MEB)'e bağlı resmi ve özel meslek liseleri / denizcilik meslek liseleri ile özel denizcilik kurslarında icra edilmektedir. Gemiadamları eğitiminin, Türkiye'nin de taraf olduğu "Gemiadamlarının Eğitim Belgelendirme ve Vardiya Tutma Standartları Hakkında Uluslararası Sözleşme (STCW-1978)" hükümlerine uygunluğunu denetleme ve bu sözleşmeye göre gemiadamlarının belgelendirilmesi, Türkiye'nin denizcilikten sorumlu idaresi olan Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı tarafından yerine getirilmektedir. Dolayısı ile Türkiye'deki denizcilik eğitim kurumları kuruluş ve işleyiş bakımından eğitim seviyesine göre MEB'e ve YÖK'e bağlı olsa da gemiadamları eğitiminin akreditasyonu ve belgelendirilmesi açısından Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı'na tabidir. Bu yetkilendirme STCW-1978 Sözleşmesi gereklerine uygun olarak yürürlüğe konulan Gemiadamları ve Kılavuz Kaptanlar Eğitim ve Sınav Yönergesi hükümlerine göre yapılmaktadır. Yönergeye göre eğitim kurumlarının ekipman, müfredat, derslik, eğitici, simülatör, denizde güvenlik eğitimi tesisi, kalite yönetim sistemi gibi kriterleri sağlaması gerekmektedir. Aralık 2020 itibariyle Türkiye'de 20'si önlisans düzeyinde, 26'sı lisans düzeyinde, 52'si lise düzeyinde, 70'i kurs düzeyinde olmak üzere 168 denizcilik eğitim kurumu bulunmaktadır. Bu kurumlardan yalnızca 101 tanesi Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı tarafından akredite edilerek gemiadamı eğitimi vermek üzere yetkilendirilmiştir. Dünyada eğitim kurumlarının eğitim kalitesinin değerlendirilmesi ve sıralanması için bazı metodolojiler geliştirilmiş ve bu hususta yayımlanmış "en iyi" sıralamaları mevcut olsa da, denizcilik eğitim kurumlarının eğitim kalitesini ve sıralamasını bilimsel ve sistematik bir yaklaşımla ele alan bir çalışma bulunmamaktadır. Aynı şekilde bu alanda Coğrafi Bilgi Sistemleri'nden faydanılarak denizcilik eğitim kurumlarının segmentasyonu ile ilgili bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Türkiye ölçeğinde de bu alanda yapılan çalışmalarda ağırlıklı olarak denizcilik eğitiminde karşılaşılan sorunlar, eğitim kurumlarındaki eğitimci profilleri, gemiadamlarının eğitimine yönelik diğer tespitler ve öneriler yer almaktadır. Yine bu çalışmalarda, denizcilik eğitim kurumlarında yapılan iç denetim, dış denetim veya idari denetim gibi nesnel bir izleme ve değerlendirme mekanizması sonucu elde edilen veriler ışığında yapılmış bir araştırmaya rastlanılmamış, ağırlıklı olarak eğitimci sayısı, öğrenci sayısı, akademik çalışma sayısı, altyapı olanakları gibi temel bilgiler irdelenmiştir. Türkiye'de denizcilik eğitim kurumlarının Gemiadamları ve Kılavuz Kaptanlar Eğitim ve Sınav Yönergesi çerçevesinde yapılan izleme ve değerlendirme faaliyetleri kapsamındaki denetlemelerinde elde edilen uygunsuzluklar, Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı'nın Gemiadamları Eğitim Bilgi Sistemi (GAEBS) bünyesinde kaydedilmektedir. Bu çalışmada, Coğrafi Bilgi Sistemlerinden faydalanılarak önce denizcilik eğitim kurumlarının coğrafi dağılım haritaları çıkarılmış ve ülkemizin denizcilik eğitim kapasite ihtiyaçlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın devamında 2011-2017 yılları arasında 117 denizcilik eğitim kurumunun denetlemesinde elde edilen uygunsuzluklara ilişkin entropi tabanlı gri ilişki analizi yapılarak kalite değerlendirmesine ilişkin ağırlık faktörleri hesaplanmış, bu sonuçlara göre Türk denizcilik eğitim kurumlarının uygunsuzluk faktörlerine göre coğrafi segmentasyonu yapılmıştır. Çalışmanın sonuç ve öneriler kısmında dünya gemiadamı piyasasından yeterli pay alabilmek için denizcilik eğitim politikalarının çağımızın gerektirdiği bilim, teknolojik gelişmeler, eğitim altyapısı, tecrübe ve yabancı dil eğitimi hususları ile uluslararası piyasada tercih edilme kriterleri göz önüne alınarak yeniden yapılandırılması önerilmiştir.
Çatma sorumluluklarının çok kriterli karar verme yaklaşımı kullanılarak analiz edilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-09-01) Gürel, Oğuzhan ; Kum, Serdar ; 512062010 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Denizcilik sektöründe can ve mal kaybına veya büyük çevre kirliliklerine sebep olan deniz kazaları yaşanmaktadır. Bu kazalardan birisi olan çatışma kazaları, dünyadaki deniz ticaretin artmasıyla birlikte oluşan deniz trafik yoğunluğu nedeniyle yaşanmaya devam etmektedir. Gemi karşılaşmalarındaki çatışma risklerini kabul edilebilir risk seviyelerinin altına indirmek için kanunlar, kurallar ve düzenlemeler yapılmasına rağmen deniz kazalarının önemli bir oranını çatışma kazaları oluşturmaktadır. Gemilerde kullanılan yeni teknolojik sistemler ve seyir yardımcısı cihazlar sayesinde, gemi kaptanları ve zabitler çatışma riskini daha kolay tespit etmesinde rağmen, yetersiz kural bilgisi, yorgunluk, durumsal farkındalığın eksikliği, kötü gözcülük, kötü köprüüstü yönetimi, VHF (Very High Frequency) haberleşmelerinde yanlış anlaşılmalar gibi insan kaynaklı hatalar nedeniyle yaşanılan kazaları incelemek ve gereken tedbirleri almak önemli hale gelmiştir. Çatışma kazaları sonrası, çatışma yaşayan gemilerin kusur oranlarının belirlenmesi, mahkemeler tarafından görevlendirilen bilirkişiler aracılığıyla yapılmaktadır. Bilirkişiler çatışma sonrası, ECDIS (Electronic Chart Display and Information System), VDR (Voyage Data Recorder) gibi köprüüstü cihazları kayıtları ve diğer verilerin toplanmasından sonra, çatışma kazası ile ilgili değerlendirme yapmakta ve çatışmayı önleme kuralları ihlallerini tespit etmektedir. Yapılan hatalı hareketler ve kural ihlalleri doğrultusunda gemilerin yüzdesel olarak kusur oranları belirlenip, mahkemeye sunulmaktadır. Bu aşamada çatışmayı önleme kuralları ile ilgili değerlendirmelerin yapılması nedeniyle, tezde çatışmayı önleme kuralları ayrıntılı şekilde açıklanmıştır. Çatışmayı önleme kurallarında denizciler tarafından anlaşılamayan noktalar örnek kazalar üzerinde incelenmiş ve gereken önlemlerin alınması amacıyla açıklamalar yapılmıştır. Geleneksel kuralların yazılı hale getirilip, yıllar içinde birçok güncelleme alarak bugünkü halini alan DÇÖT (Denizde Çatışmayı Önleme Tüzüğü, International Regulations for Preventing Collisions at Sea-COLREGs) örf adet kurallarına dayanır. Bu nedenle bazı yazılı hale gelmemiş örf adet kuralları, iyi denizcilik kuralı olarak değerlendirilmekte ve denizciler bu kurallara uymakla yükümlüdür. Çalışmada iyi denizcilik uygulamaları üzerinde durulmuş ve ayrıntılı şekilde incelenmiştir. Çatışmayı önleme kurallarının genel mantığı değerlendirildiğinde, asıl amacın çatışmayı önlemek olduğu görülmektedir. Bazı koşullarda çatışmayı önleme kuralları, kurallardan ayrılmaya bile izin vermektedir. Kurallardan ayrılırken denizciler sağduyusu doğrultusunda bir hareket yapmalı ve duruma uygun bir çözüm üretmelidir. Bu çalışmada, denizcilerin kurallardan ayrılmakta haklı olduğu, ani tehlike ve özel şartların bulunduğu durumlar açıklanmış ve örneklerle desteklenmiştir. Oldukça karmaşık ve çok fazla değerlendirme kriterinin aynı anda göz önünde bulundurulması gereken, kusur oranlarının belirlenmesi probleminde, geleneksel yöntem ile objektif karar vermek oldukça zor olabilmektedir. Literatür araştırılmış, çatışma kazalarındaki bu karar verme problemini çözmekte kullanılabilecek yöntemler incelenmiştir. Detaylı literatür çalışması neticesinde, denizde çatışma sonrası kusur oranlarının belirlenmesi problemine yönelik kısıtlı sayıda çalışma olduğu ve söz konusu problemin çözümüne yönelik sistematik ve akademik açıdan güçlü bir yöntem ya da model önerilmediği görülmektedir. Çatışma yaşayan gemilerin kusur oranlarının belirlenmesinde çatışmaya özel uygulamada olan kuralların ortaya konduğu, mahkemelerin kusur oranlarına karar verirken karar verme eğilimleri ve alışkanlıklarının tespit edildiği, bilirkişi grubu ve hakimlerin çatışmadaki kusur oranlarının belirlenmesinde bilgili ve tecrübeli olması gerekliliğinin vurgulandığı çalışmalar bulunmaktadır. Elde edilen sonuçlar çatışmada kusur oranlarının tespit edilmesi sürecinin hakimlerin bilgi, tecrübe ve olayı ele alış şekillerine bağlı olarak öznel yargılardan etkilenebilmesi nedeniyle söz konusu problemin çözümünde objektif, sistematik ve akademik yaklaşımlarla daha hassas karar süreci yürütülmesi ihtiyacı vurgulanmıştır. Fakat söz konusu problemin çözümüne yönelik etkin bilimsel bir çalışma tespit edilememiştir. Bu çalışmada önerilen AHP-TOPSIS (Analytic Hierarchy Process- Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution) hibrit yaklaşımı ve sunulan modelin tüm çatışmalara uygulanabilir olması sayesinde literatürdeki diğer çalışmalardan, akademik yaklaşımı ve tüm kaza analizlerine genel çözüm sunması özellikleri ile ayrışmaktadır. Ayrıca, emsal dava sonuçları ile kıyaslanarak sonuçlarının doğrulanmış olması objektif ve rasyonel çözüm anlamında avantajı hale gelmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada bilirkişilere bu noktada karar desteği sağlayabilmek amacıyla çok kriterli karar verme yöntemleri kullanılarak model algoritması oluşturulmuştur. Bilirkişilerin ECDIS, VDR kayıtları gibi veri kaynaklarının yanında çatışma kazasını yaşayan kaptan ve zabitlerin ifadelerini standart hale getirmek amacıyla beyan formu oluşturulmuştur. Ardından bilirkişilerin yaşanan çatışma kazasında değerlendirme yapacağı çatışmayı önleme kuralların, hangilerinin o kaza için uygulamada olması gerektiği konusunda bilgi verilmiştir. Çatışmadaki kusur oranının belirlenmesindeki kural kriterleri belirlenmiş ve model algoritmasında yapılandırılmıştır. Model algoritmasında bilirkişinin çatışma kazası ile ilgili çatışma kazası analizinde çatışma için uygulamada olan kural kriterlerinin ağırlıklandırılması AHP yöntemi ile yapılandırılmış, aynı kriterler üzerinden gemilerin kusurlarının tespiti için TOPSIS yöntemi kullanılmıştır. AHP, karar vermeye etki eden çok fazla faktörün söz konusu olduğu kompleks sistemlerde, alan uzmanlarının görüşlerinden faydalanarak sübjektif etkinin en aza indirildiği Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) metotları arasında sıklıkla tercih edilen yöntemlerdendir. Alan uzmanlarının bilgi, tecrübe, düşünce ve ön sezilerinin mantıksal bir çerçevede karar verme sürecine aktarılabilmesini sağlayan bu yöntem günümüzde mühendislik, tıp, üretim, işletme yönetimi, ekonomi ve psikoloji gibi pek çok alanda karar verme amacıyla kullanılmaktadır. Yöntem karara etki eden faktörlerin ikili kıyaslamaları ile oluşturulan matrislerden oluşmaktadır ve bu matrislerin tutarlılıklarının analiz edilebilmesine imkan sağlaması sayesinde şeffaf ve nesnel bir çözüm sunabilmektedir. Karmaşık karar verme süreçlerinde ana karar (çatışmadaki kusur), karara etki eden kriter (DÇÖT kuralları) ile karar alternatifleri (çatışan gemiler) arasındaki ilişkiyi ve hiyerarşik etkilemişimi dikkate alarak model oluşturma imkanı sağlamaktadır. Tez kapsamında oluşturulan modelde karara etki eden kriterlerin sıralaması için AHP yöntemi, ağırlıkları belirlenen kriterlerin alternatifler üzerindeki ağırlıklarının hesaplanması için ise TOPSIS yöntemi kullanılarak hibrit karar verme metodolojinden faydalanılmıştır. Bilirkişilerin çok kriterli karar verme yöntemini kullanacağı Excel tabanlı arayüz oluşturulmuş ve emsal karar verilen mahkeme kararları üzerinden model uygulamalarına geçilmiştir. Mahkemelerin verdiği emsal kararlar, çatışmayı önleme kurallarının gelişiminde çok önemli bir rol oynamaktadır. Bu emsal kararlar sonrasında yaşanan kazalarda bu karara uygun mahkeme kararları verilmektedir. Yıllar içinde bu kararlar kuralların güncellenmesi ile kurallara dahil edilmekte ve gerekli değişiklikler yapılabilmektedir. Bu nedenle özellikle emsal mahkeme kararları, verilen çatışma kazaları ile model uygulamaları yapılmıştır. Bu uygulamalar sonucunda emsal karar verilen mahkeme kararları ile model çıktıları benzer sonuçlar vermiştir. Geliştirilen model ile birlikte çatışma kazası için değerlendirme kriteri olan bütün çatışmayı önleme kuralları değerlendirilmiş olmakta ve daha bilimsel bir yaklaşım ortaya konmaktadır. Bilirkişilerin çatışma kazasındaki kusur oranlarını belirlemesinde, çok fazla kriter değerlendirme gereğinin getirdiği zorluklar aşılmakta ve daha objektif karar verilmesi sağlanmaktadır. Tez kapsamında geliştirilen model ve benzer gelecek çalışmalar sayesinde, hakimlerin karar vermekte zorlandıkları ve farklı bilirkişi gruplarının birbiri ile çelişkili karar verebildiği çatışma kazalarının kusur oranlarının belirlenmesi problemine etkin bir çözüm sunulmuş olacaktır.
Decarbonization pathways in maritime transportation: A techno-economic analysis of alternative marine fuels

(Graduate School, 2024-10-11) Ejder, Emir ; Arslanoğlu, Yasin ; 512202006 ; Maritime Transportation Engineering

The doctoral thesis addresses the decarbonization challenge that the maritime transport sector, a key player in global trade, is confronting in the context of climate change, one of the most pressing environmental challenges of the 21st century. By thoroughly examining the potential of alternative fuels and emission reduction technologies in their technical, economic and environmental dimensions, the study provides a comprehensive and robust analytical framework for the sector's transition to a sustainable future. The research's theoretical foundation is based on sustainable transition theory, a socio-technical systems approach, and technological innovation systems literature. This theoretical framework allows us to conceptualize the decarbonization of the maritime transport sector not only as a technological issue but also as a system transformation involving complex socio-economic and political dynamics. From a methodological perspective, the study adopts a mixed research design involving a sophisticated combination of qualitative and quantitative methods. The approach allows us to address the research topic's multidimensional nature comprehensively. The study examines different aspects of the decarbonization process of the maritime transport sector through three interrelated original papers. The first paper deals with the use of ammonia-fueled engines on bulk carriers. In this study, a techno-economic analysis method supported by Monte Carlo simulation is used. The analysis also takes into account regulatory frameworks such as the recently introduced Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) and Carbon Intensity Indicator (CII) of the International Maritime Organization (IMO). This approach allowed us to assess the potential and limitations of ammonia within the current regulatory context. The second paper presents a comparative cost-benefit analysis of various emission reduction techniques for container ships. Nine different scenarios are analyzed, revealing the economic and environmental impacts of scrubber systems, LNG, ammonia, and other alternative fuels. The study contributes to the literature, especially examining the technological and economic trade-offs between retrofitting the existing fleet and new building ships. The third paper's empirical analysis of LNG and dual-fuel engines, based on real-world data from 11 sea voyages over a three-year period, provides valuable insights. The use of the decision tree method in this study not only reveals the potential of LNG in the context of IMO's 2050 emission targets but also highlights the practical limitations of this technology, thereby offering actionable guidance for industry professionals. The study's findings show that alternative fuels and emission reduction technologies have significant potential for decarbonizing the maritime transport sector. However, realizing this potential requires overcoming various technical, economic and operational challenges. For example, while using ammonia reduces total fuel consumption and effectively reduces NOX emissions compared to VLSFO and MGO, it also has disadvantages such as low energy density and high production costs. Similarly, while using LNG reduces about 30 per cent of CO2 emissions, it faces problems such as the problem of methane leakage and the inability to meet the IMO's 2050 targets fully. One of the study's most important conclusions is that there is no single universal solution for the sector's decarbonization. The effectiveness of emission reduction technologies varies depending on ship type, operational profile, economic factors, and even geographical region. This underscores the need for multifaceted and adaptive strategies, providing a sense of reassurance about the sector's flexibility and resilience in the face of decarbonization challenges. The research also illuminates the complex relationships at the intersection of technological innovation, economic feasibility, and regulatory frameworks. For example, IMO regulations such as EEXI and CII significantly influence the technology choices of ship owners and operators. It shows that the sector's decarbonization process is a technological issue and a complex socio-technical transition process with institutional, economic, and political dimensions. The thesis findings highlight that the sector's decarbonization should be gradual. In the short term, measures to improve the energy efficiency of the existing fleet (e.g. operational optimization, hull and propeller upgrades) will be important. In contrast, in the medium term, the role of transition fuels such as LNG will increase. In the long term, a transition to zero-emission fuels such as ammonia and hydrogen seems inevitable. The success of this transition process depends on the cooperation of all sector stakeholders and the development of holistic policies. The study also highlights the critical role of decarbonization of the maritime transport sector in the fight against global climate change. The target of the Initial GHG Strategy adopted by IMO in 2018 to eliminate the total annual GHG emissions of the sector by 2050 is very ambitious. The realization of this target requires not only technological innovations but also fundamental changes in the sector's business models, operational practices and regulatory framework. Another important finding of the research is the multidimensional nature of the barriers to the adoption of alternative fuels and emission-reduction technologies. Technical challenges (e.g. lack of fuel infrastructure, required changes in ship designs), economic barriers (high initial costs, uncertain return on investment), and institutional barriers (regulatory uncertainties, lack of industry standards) complicate this transition process. To overcome these barriers, it's crucial for public-private partnerships to be strengthened, making the audience feel involved in the sector's transition. The study also addresses the potential impacts of decarbonization of the maritime transport sector on global supply chains. The transition to alternative fuels will require restructuring fuel supply chains, which may affect global trade flows. For example, the widespread use of fuels such as LNG or ammonia will require new infrastructure investments for production, storage and distribution. It may increase the strategic importance of some ports and regions while reducing the competitiveness of others. Another significant contribution of the thesis is its analysis of the financing of the decarbonization of the maritime transport sector. The study reveals that more than traditional financing models may be needed to support the sector's long-term and costly transformation. In this context, the potential of innovative financing mechanisms such as green bonds, carbon credits and sustainability-linked loans is highlighted. In conclusion, this PhD thesis provides a comprehensive analytical framework for the transition of the maritime transport sector towards a sustainable future. The study emphasizes the need for a multifaceted approach to reducing the sector's carbon footprint while also highlighting the challenges and opportunities that may be encountered in this process. In this context, it is concluded that technological innovations, economic incentives, regulatory frameworks, and sectoral cooperation need to be addressed in an integrated manner. This research provides valuable insights for policymakers, industry leaders, and academics and a solid theoretical and empirical foundation for future research. However, the study also has some limitations. In particular, the limited number of vessel types and operation profiles examined may affect the generalizability of the findings. Moreover, the rapidly evolving technological and regulatory environment may necessitate updating the study's findings. For future research, it is important to extend and deepen the scope of this study. Examining a wider range of ship types and operational profiles will increase the generalizability of the findings. However, a more in-depth examination of the effects of global supply chains and geopolitical factors on alternative fuel adoption to understand the long-term impacts of alternative fuels and emission reduction technologies could enrich the body of knowledge in this field. Decarbonization of the maritime transport sector is critical not only for the sector itself but also for the global climate change response. This thesis aims to contribute to the sector's transition to a sustainable future by presenting the strategic approaches necessary to tackle this complex and multidimensional challenge. The successful transformation of the sector will be possible through coordinated efforts by all stakeholders, continuous innovation, and long-term, stable policy frameworks.
Deep learning-based behavior analysis of seafarers

(Graduate School, 2022-11-28) Gökçek, Veysel ; Koçak, Gazi ; Genç, Yakup ; 512162005 ; Maritime Transportation Engineering

Human error (HE) in maritime accidents is the focus of many researches. Researchers develop many approaches to mitigate it. Apart from the approaches introduced in the literature, a new approach is proposed in this thesis. The idea is that errors are hidden in human behaviours. If the behaviours causing marine accidents can be detected, relevant warnings and improvements can be arranged to eliminate those behaviours. In this context, this thesis aims to develop a deep learning-based algorithm to analyze the behaviour of seafarers. While the frequency of maritime accidents has been in decline thanks to the studies, one single incident can have catastrophic and long-term consequences for the marine environment. Especially collisions and groundings have the potential to cause those catastrophic results for the marine environment, so the thesis is delimited to eliminate the cause of collisions and groundings. According to the literature, errors causing collisions and groundings have occurred on the bridge where the main actor involved has been the watchkeeping personnel (WP). To validate the literature and find the main reasons causing collisions and groundings, a totally of 94 maritime incident reports on collisions and groundings are obtained from the UK's Marine Accident Investigation Branch, the Transportation Safety Board of Canada and the National Transportation Safety Board of the United States of America. TRACEr-MAR taxonomy is utilized on those incident reports to find root causes of the human errors causing collisions and groundings. Results show that 74 % of the errors are directly related to the watchkeeping behaviour of the WPs. Monitoring and assessing the behaviours of WPs all the time during navigation watch has the potential to mitigate those errors. An alerting algorithm can be adjusted to warn the master or assigned officer based on behaviours causing errors gathered from monitoring results. Besides, the assessment system encourages the WPs to keep standard watch because of knowing that they are continuously being monitored and evaluated. In this thesis, a Bridge Navigation Watch Monitoring System (BNWMS) is suggested to achieve those monitoring and assessment tasks. The proposed architecture for BNWMS enables to train a model that continuously analyses the behaviour of WPs. Motion heatmap of 3D body poses over a specific time interval is suggested as an input. 2D body poses belonging to the same person are estimated from multiple camera views by using a deep learning-based pose estimation algorithm. Those estimated 2D poses are projected into 3D space by utilizing multiple-view computer vision techniques. Finally, the obtained 3D poses are plotted on the bird's-eye view bridge plan to calculate a heatmap of body motions capturing temporal as well as spatial information. After validating the proposed vision-based approach in the pilot study, the multi-view video camera system is established on an actual bridge of a commercial bulk carrier by Veysel GOKCEK to collect relevant data. 14400 motion heatmaps, each of them presenting unique 12 minutes during navigation watch, are generated from collected data. Watchkeeping behaviours of the WPs based on generated heatmaps are classified as "Not Acceptable", "Below Standard", and "Standard". Training of models is conducted by using labelled 14400 motion heatmaps. Design of 6 custom CNNs and fine-tuning of 4 pre-trained CNNs are carried out to compare different CNN architectures. Pre-trained models show a higher value than custom CNNs, owing to their pre-trained initial layers which boost feature extraction. Pre-trained VGG16 model which has the highest accuracy of 0.96 among all models is utilized to predict instant monitoring and cumulative assessments of three navigation watch based on defined classes. Numerical scores are assigned to the classes, 0 points for "Not Acceptable", 50 points for "Below Standard", and 100 points for "Standard". Both instant monitoring and cumulative assessment using numerical scores are plotted on the graph to display the performance of the watches. While instant monitoring succeeds to show the momentary condition of the navigation watch, cumulative assessment achieves to separate watches based on their performance values. The BNWMS which is consist of both instant monitoring and cumulative assessment can also produce the numerical performance of navigation on a daily, weekly, monthly or a defined period basis. An alerting algorithm can be adjusted to warn the master or assigned officer when the instant monitoring or assessment value is under the threshold. Defining the relevant threshold value based on the condition of the voyage is the feature work including revision of maritime regulations, risk assessments and company procedures. This is the first research of deep learning-based behaviour analysis on WPs keeping watch on the ship's bridge. The developed BNWMS in the thesis has introduced two new approaches to the literature. One of them is explaining the behaviour of workers by a generation of their motion heatmaps on the 2D plan of the working area within a defined period. The second one is the instant and cumulative assessment of those heatmaps by deep learning-based artificial intelligence all the time. This research will be the basis for a series of other studies. Developed novel approaches will pave the way for behaviour analysis in environments other than ships such as factories that require working in a large area.
Deniz taşımacılığında emniyet esaslı akıllı gemi denetim analitiği

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-03-06) Demirci, Seyid Mahmud Esad ; Çiçek, Kadir ; 512172011 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Deniz taşımacılığı sahip olduğu düşük maliyet ve yüksek kapasite sayesinde küresel ticari yük akışındaki payını giderek artırmakta ve küresel tedarik zincirinin omurgasını oluşturmaya devam etmektedir. Ancak giderek artan gemi hacimleri ve gemi sayısı ile birlikte deniz kazalarının sayısını da artırmıştır. Deniz kazaları sonucunda meydana gelen can, mal kaybı ve çevre kirliliği deniz taşımacılığında katı yasal düzenlemelerin oluşturulmasını gerektirmiştir. Yasal düzenlemeler çerçevesinde belirli standartlarda işletilmesi gereken gemilerle deniz taşımacılığında sürdürülebilirliğin ve denizlerde emniyetin sağlanması hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda, gemilerde standartların uygulanmasında ilk sorumlu bayrak devletleri ve bayrak devletleri tarafından yetkilendirilen klas kuruluşları iken bu standartlara uyulması ve gemiye özgü emniyet yönetim sisteminin oluşturulması gemi işletme firmaları sorumluğundadır. Bu sorumluluklar çerçevesinde bayrak devletleri, klas kuruluşları ve gemi işletme firmaları gemilerde standartların sağlanması açısından ilk emniyet bariyerini oluşturmaktadır. Ancak standart altı gemilerden kaynaklanan deniz kazalarının meydana gelmesi ikinci bir emniyet bariyerini gerektirmiş ve Uluslararası Denizcilik Örgütünün teşvikiyle liman devleti denetim rejimleri oluşturulmuştur. Emniyet bariyerlerinde yer alan sektör paydaşlarının yürüttükleri gemi denetimleri yanı sıra yük sahipleri, armatörler ve sigorta kuruluşları gibi önemli sektör paydaşlarının iştirak ve teşvikleriyle farklı denetim mekanizmaları geliştirilmiştir. Geliştirilen tüm bu denetim mekanizmaları, gemilerin gerekli standartları sağlaması, deniz taşımacılığındaki kazaları asgari seviyeye indirgenmesi ve çevre kirliliğinin önlenmesi amacıyla emniyet esaslı gemi denetimlerini yürütmektedirler. Ancak gemi denetimlerinde etkinliği ve verimliliği azaltan ve aşılması gereken bir takım zorluklar bulunmaktadır. Gemi denetim verimliliğinin artırılması için aşılması gereken en önemli zorluklardan biri, birbirinden bağımsız ve çok sayıda denetim mekanizmasının olması sebebiyle gemi denetim sürecinde oluşan uygulama farlılıklarıdır. Son emniyet bariyeri olarak kabul edilen liman devleti denetim rejimlerinde harmonize bir denetim sürecinin izlenebilmesi ve denetim verimliliğinin artırılabilmesi için ilk olarak Paris MoU denetim rejiminde uygulamaya başlanan gemi risk profili hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. Gemi özellikleri temelinde hesaplanan gemi risk profili yardımıyla gemilerin denetim kapsamı ve periyodu belirlenmektedir. Paris MoU denetim rejimini takiben diğer denetim rejimlerinde de benzer gemi risk profili hesaplama yöntemleri uygulanmaya başlanmıştır. Ancak gemi risk profili hesaplamasında değerlerinden her bir gemi özelliğinin gemi tutulma indeksi odaklı bir yaklaşımla sınıflandırılması ve gemi tutulmasının denetim uzmanının profesyonel yargısına bağlı olması denetim sürecinde farklılaşmalara sebep olmakta ve harmonize bir denetim yapısının oluşturulmasına engel teşkil etmektedir. Öte yandan gemilerde tespit edilen eksiklikler ise denetim uzmanı yargısından bağımsız olup geminin sağlaması gereken standartlar uymaması ya da bunlardan sapması durumudur. Bu bağlamda, gemi özelliklerinin ortak bir yaklaşım sağlanabilmesi ve denetim sürecinde ortaya çıkan tutarsızlıkların en aza indirgenebilmesi için tutulma indeksi yaklaşımından bağımsız bir yaklaşım izlenmesi gerekmektedir. Gemi denetimlerinde etkinliğin artırılması önündeki en önemli zorluk ise şiddetli zaman kısıt ve baskısı altında ve az sayıda denetim uzmanı ile yürütülen denetimlerde kontrol edilmesi gereken birçok alan ve yüzlerce öğenin bulunmasıdır. Liman devleti denetim rejimleri tarafından denetim uzmanlarına rehber niteliğinde gemi ve denetim tipi özelinde kontrol edilmesi gereken alanlar ve eksiklik öğeleri tavsiye edilmiştir. Ancak gemi risk profili hesaplamasında oluşabilecek hatalar ve gemi tipi yanında diğer gemi özelliklerinden kaynaklanan eksiklikler göz önüne alındığında kontrol edilmesi gereken alanların ve eksikliklerin tahmin edilmesi için denetim sürecinde sistematik bir yaklaşıma ihtiyaç duyulmaktadır. Sektör paydaşlarının ihtiyacı odağında yürütülen bu çalışmada, gemi denetim verimliliği ve etkinliği önündeki zorlukların üstesinden gelinmesi amacıyla akıllı gemi denetim analitiği modeli önerilmiştir. Önerilen model tasarımında veri tabanında bilgi keşfi sürecinin beş temel adımı, iyi yapılandırılmış ve son emniyet bariyeri olarak kabul edilen liman devleti denetim rejimlerinde uygulanmakta olan denetim sürecine uyarlanmıştır. Ancak liman devleti denetim rejimlerinden uygulanmakta olan denetim sürecinde denetim kapsamının sadece gemi risk profiliyle sınırlı olması sebebiyle önerilen modelde doğrudan gemi özellikleri odağında denetimin şekillenmesi, odaklanılması gereken alanların ve eksiklik öğelerinin tahmin edilmesi esas alınmıştır. Akıllı gemi denetim analitiği modeliyle gemi denetimlerinde verimliliğin ve etkinliğin artırılması amacıyla aşılması gereken zorlukların çözümü için bulanık kümeleme ve apriori algoritmalarından faydalanılmıştır. Bulanık kümeleme algoritmasıyla denetim sürecinde değerlendirilen ve kritik öneme sahip gemi özelliklerinden gemi yaşı, gemi tipi, gemi gros tonajı, geminin bayrak devleti, klas kuruluşu ve işletme firması performansı tutulma endeksi yaklaşımından farklı olarak eksiklik indeksi yaklaşımıyla kümelenerek yeni bir sınıflandırma yapılmıştır. Bu sayede, her bir gemi özelliği için denetim uzmanı profesyonel yargısından bağımsız ve yansız kümeler elde edilmiştir. Elde edilen kümelerin modelde kullanılmasıyla önerilen modelin tüm sektör paydaşlarının kullanımına elverişli olması, harmonize bir denetim sistemi için zemin oluşturması ve eksiklik odaklı kümeleme yaklaşımı sayesinde denetim verimliliğini artırması beklenmektedir. Gemi denetiminde etkinliğin artırılması için apriori algoritmasıyla denetim alanları ve eksiklik öğeleri arasındaki birliktelik kuralları elde edilerek örüntüler keşfedilmiştir. Keşfedilen örüntülerde tümdengelim yaklaşımıyla birbirine bağlı iki çevrimle, öncelikle odaklanılması gereken denetim alanları ve sonrasında bu denetim alanlarında kontrol edilmesi gereken eksiklik öğelerinin tahmin edilmektedir. Önerilen modelde denetlenen geminin önceki denetim kayıtlarının yahut denetim esnasında tespit edilen eksiklikler odağında yürütülebilmesi sayesinde gemi denetiminde dinamik bir yaklaşım sağlanmıştır. Sonuç olarak, Paris MoU veri tabanından elde edilen gemi denetim verilerinin kullanıldığı veri tabanında bilgi keşfi süreci temelinde önerilen model, denetim uzmanlarına gemi denetiminde odaklanılması gereken alanları ve bu alanlarda kontrol edilmesi gereken eksiklik öğeleri için karar destek sistemi sunmaktadır. Sunulan karar destek sisteminde kullanılan her bir gemi özelliğinin eksiklik odaklı bir yaklaşımla yansız bir ölçekle kümelenmesi sayesinde gemi riskine odaklanmaktan ziyade denetimde eksikliğin tespit edilmesi odağında model tasarımı sağlamıştır. Böylelikle tüm sektör paydaşlarının gemi denetimlerinde faydalanabileceği bir model sunulmuştur. Ancak sunulan modelde sadece Paris MoU veri tabanından elde edilen verilerin kullanılması çalışmanın sınırlılığını oluşturmaktadır. Bu yüzden diğer denetim mekanizmalarından elde edilen denetim verilerinin önerilen modelde kullanılabilir hale getirilerek modele entegre edilmesiyle modelin güçlendirilmesine yönelik çalışmaların yapılması mümkündür.
Deniz ticaret endekslerini zaman serisi modelleri kullanarak tahminleme

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-08-25) Koyuncu, Kaan ; Tavacıoğlu, Leyla ; 512172001 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Günümüzde şirketlerin geleceklerine yön verebilmesi, karlılıklarını arttırarak anlamlı bir büyüme ivmesi yakalayabilmeleri, gelir gider dengesini optimum düzeyde tutarak karlılığı maksimize etmeleri, olumsuz koşullarda varlıklarını sürdürebilmeleri ve doğru zamanda doğru kararlar alabilmeleri, sektörlerinde hızlı hareket eden ve yön veren bileşenleri okuma, anlama, doğru yorumlayarak karşılık verebilme kabiliyetlerine bağlıdır. "Veri Bazlı Karar Verme" yaklaşımı bugünün dünyasında kurumların ve kişilerin var olabilmesi için gerekli hale gelmiştir. Eldeki verilerden belli değişkenlerin tahminlenmesi, gelecekte karşılaşılması muhtemel durum ve senaryoları uygun veri ve analiz teknikleri kullanarak öngörmek ve duruma göre önlem almaktır. Denizcilik sektöründe ise özellikle iş zekâsı ve analitiği, raporlama, iş ve süreç geliştirme departmanları ve yöneticiler genellikle navlun oranları, ürün satışları, envanter gereksinimleri, sefer hesapları, sevkiyat oranları hakkında düzenli olarak tahminler yapmakta ve yorumlamaktadırlar. Yapılan analizler doğrultusunda tahmin değerlerine dayalı olarak kısa ve orta vadede operasyonel ve stratejik kararlar alınmaktadır. Denizcilik endüstrileri karmaşık küresel pazarlarda faaliyet göstermekte, işletmeler dış girdilere ve değişken çevre koşullarına karşı oldukça hassastır. Özellikle pandemi ile birlikte küresel çapta değişen yeni dünya ekonomisi ve gelişmeler denizcilik piyasalarını da derinden etkilediği gözlemlenmektedir. Ülkelerin virüse karşı aldığı tedbirler; örümcek ağı gibi birbirine bağlı denizcilik endüstrisi üzerinde Domino (Kelebek) etkisini başlatmıştır. Tedarik zincirindeki bu kırılma, ABD, Avrupa ve Asya' nın diğer limanlarını da etkisi altına alarak zincir boyunca dalgalanma yarattığı açıkça gözlemlendi. Özellikle konteyner piyasasında yaşanan önce azalan taleple düşen navlun oranları ve hemen akabinde boş konteyner ihtiyacı ile sürekli artış eğilimi gösteren taşıma ihtiyacı navlunları agresif şekilde yükseltmiştir. Bu sebeple, denizcilik sektöründe navlun fiyatlarının trendini tahmin etmek ve geleceğe yönelik pozitif değer yaratmaya yönelik stratejiler geliştirmek çok daha önemli hale gelmiştir. Geçmiş ve güncel veriler (veri ambarları) ile yapılacak çalışmalar dijitalleşen piyasalarda geleceği öngörmek için güçlü bir araç olarak karşımıza çıkmaktadır. Covid-19, dijital paralar, Fed faiz politikası, ticaret savaşları, enerji krizleri, enflasyon, web3.0 ve savaşlar gibi dünya küresel piyasalarında dönüm noktası sayılan gelişmelerde önemi daha da artmaktadır. Öngörünün önemi, yalnız kriz zamanlarında değil, tüm şartların uygun olduğu zamanlarda bile kolayca görülebilir. Bu bağlamda kullanabilecek öngörü modellerinden en çok tercih edilen ve başvurulan yöntemlerin başında zaman serisi modelleri gelmektedir. Tahmin için kullanılabilecek birçok zaman serisi tekniği üzerine son yıllarda çalışılmaktadır. Tek ve karmaşık değişkenlere bağlı veri yapılarında tahminleme için ARIMA, Support Vector Regression (SVR), bulanık kümeler, yapay sinir ağları ve makine öğrenimi ön plana çıkmaktadır. Zaman serileri üzerine ilk çalışma Klein ve Verbeke (1987) tarafından yapılmış olup, Antwerp limanında aylık veriler içeren tek değişkenli zaman serileri kullanılarak Antwerp limanındaki çelik trafik akışını modellemiştir. Pino ve arkadaşları çok fazla veriden oluşan herhangi bir zaman serisini hızlı şekilde tahminlemek için çalışmalarında, İspanya'nın elektrik üretim piyasasındaki rolü içi enerji fiyatının saatlik öngörülerini hesaplamaktadır. Zeng ve arkadaşları, Baltic Dry Index (BDI) tahmini için empirical mode decomposition (EMD) ve artificial neural networks (ANN) dayalı bir yöntem geliştirmiştir. Angelopoulos çalışmasında, Baltic Dry Index (BDI) dinamik spektral içeriğini araştırmaktadır. Baltic Dry Index'in dinamik spektral içeriği, zaman içindeki olası varyasyonlarını ortaya çıkarmak için Zhao-Atlas-Marks çift doğrusal zaman-frekans gösterimi aracılığıyla analiz ederek tasvir etmiştir. Tahmin üzerine başka bir çalışmada, Fahran mevsimsel değişiklikleri dikkate alarak bazı uluslararası konteyner limanlarında SARIMA modellerini kullanarak konteyner elleçleme tahmininde bulunmuştur. Sezer ise çalışmasında 2005-2019 arasındaki finansal zaman serisi tahmin uygulamasına ilişkin çalışmalara yönelik kapsamlı bir literatür incelemesi yapmıştır. Çalışmalarını endeks, forex ve emtia tahmini gibi öngörülen tahmin uygulama alanlarına göre kategorize etmiştir Zaman serisi analizi kullanılarak çeşitli endüstrilerde birçok model ve yöntem geliştirilmiştir. Zaman serileri literatürde yeni bir konu olmamasına rağmen denizcilik endüstrisinde çalışmaların kısıtlı olduğu ve çoğunlukla güncel olmadığı görülmektedir. Bu çalışma ile Institute of Shipping Economics and Logistics (ISL) and the Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung (RWI) Container Throughput Index, Shanghai Containerized Freight Index (SCFI), The Baltic Exchange Dry Index aylık verilerine dayanarak bir öngörü yapılması amaçlanmaktadır. RWI/ISL container throughput index ile ilgili bir çalışmaya rastlanmamış olmaması nedeniyle bu konuda yapılan ilk çalışma olacaktır. Pandemi ve sonrası tahminlemeye dayalı güncel yayınların az olmasına istinaden yapmayı hedeflediğimiz SCFI ve BDI ile ilgili çalışmamızın literatüre önemli katkı sağlaması beklenmektedir. Aynı zamanda denizcilik sektörü de bu çalışmalardan faydalanabilecektir. Çalışmanın giriş bölümünde veri bazlı karar verme ve tahminlemenin önemi, denizcilik sektörü üzerine değerlendirilmesi ve çalışmanın aşamalarına değinilmektedir. Toplamda 3 farklı indeks ile yapılacak olan bu çalışma 4 aşamadan oluşmaktadır. Birinci bölümde literatür çalışmaları çerçevesinde çalışmamızın amacı ve önemi önemi vurgulanmaktadır. Ayrıca denizcilik ve diğer sektörlerde zaman serileri üzerine yapılan öngörü çalışmaları incelenmiştir. İkinci bölümde zaman serileri ve temel kavramlar açıklanmaktadır. Üçüncü bölüm, çalışma metodolojisi ve modellerin belirlenmesi, seçilen denizcilik indeksleri ile uygulama süreçlerinin belirlenmesi, analizlerin gerçekleştirilmesi, değerlendirilmesi ve yorumlanması aşamalarını içermektedir. Dördüncü bölümle çalışma sonuçlandırılmıştır. Çalışmada, RWI/ISL Container Throughput Index, Shanghai Containerized Freight Index (SCFI), The Baltic Exchange Dry Index aylık verileriyle modellemek için Box-Jenkins modellerinden ARIMA ve SARIMA'ya odaklanılmıştır. RWL/ISL ve BDI verilerini modelleme aşamasında R programlama dili, SCFI'da ise Python programlama dili kullanılmıştır. İlk çalışmada, Ocak 2007'den Aralık 2019'a kadar olan dönem aralığında aylık veriler ile RWI/ISL Konteyner Endeksi'nin kısa vadeli tahmininin incelemesi amaçlanmıştır. Model, SARIMA ve ETS modelleri kullanılarak tahmin edilmiştir. Tahmin sonuçları, orijinal RWI/ISL serisi Nisan 2020 ayından sonra artarken, Mart 2020'den sonra mevsimsel ve iş günü ayarlı RWI/ISL serisi azalmıştır. SARIMA modelin ETS modeline göre daha iyi sonuç vermektedir. RWL/ISL ile literatürde yapılan ilk çalışma olması ve öngörü modelinizin başarılı performansının denizcilik sektörüne ve literatüre katkı sağlaması beklenmektedir. Bu çalışmada, iki farklı zaman serisi modelleme yaklaşımı ve yaklaşımların varsayımlarını sağlamak için uygun kriterler kullanarak SCFI'nin tahmin doğruluğunun iyileştirilmesine katkıda bulunulması amaçlanmıştır. Bu amaçla SCFI verileri Holt-Winters ve SARIMA yöntemleri ile incelenmiştir. SARIMA modeli Holt-Winters ile karşılaştırıldığında minimum MAPE ve RMSE değerlerine sahiptir. Zaman serisi analizi sonucunda, tahmin doğruluğu kabul edilebilir olduğundan seçilen SARIMA (0,2,3) (1,0,0)12 modeli gelecekteki değerleri tahmin etmek için kullanılabilir. Çalışma sonuçları, SARIMA modelinin daha kesin ve doğru bir model olduğunu göstermektedir. Belirlenen SARIMA modeli doğrultusunda Ağustos 2021-Şubat 2022 dönemi için tahmin değerleri hesaplanmıştır. Baltıc Dry Index çalışmasında ise Ocak 2011 ve Haziran 2021 dönemini kapsayan aylık veriler, tek değişkenli zaman serilerinde Otoregresif Bütünleşik Hareketli Ortalama (ARIMA) yöntemi ile Baltic Dry Index (BDI) için 12 (aylık) dönemlik öngörü yapılmıştır. ARIMA modelinin belirlenmesi için önce inceleme kapsamında mevsimsellik ve birim kök testleri ile veri setinin dışsal bileşenleri araştırılmıştır. Belirlenen model için spesifikasyon testleri varsayımlarını sağlamış ve modelin geçerli ve güvenilir olduğuna karar verilmiştir. Sonuç olarak, deniz taşımacılığı piyasası analistleri, önerdiğimiz tatmin edici tahmin modellerinin performansından faydalanabilir, bunları kendi analiz araçlarına entegre edebilir.
Deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına etki eden faktörlerin entropi ağırlıklı gri ilişkisel analiz yöntemi ile değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-19) Eski, Özge ; Tavacıoğlu, Leyla ; 512172013 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Deniz yolu taşımacılığı, yüklerin uzun mesafelerde ekonomik ve emniyetli bir şekilde taşınmasını sağlamaktadır ve 2000'e yakın tehlikeli yükün taşınması için dünya çapında tercih edilen bir yöntemdir. Tehlikeli yükler, insan sağlığına ve deniz çevresine zararlı olabilecek fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip maddelerdir. Deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı sırasında kazalar meydana gelebilmektedir. Önceki kazalar, deniz çevresinin kirlenmesine, maddi kayıplara, ölümlere ve ciddi yaralanmalara yol açmıştır. Deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı, başlangıç noktasından nihai varış noktasına kadar büyük bir özen gerektirmektedir. Deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına etki eden faktörlerin belirlenmesi, bu kazaların önlenmesinde ve azaltılmasında büyük rol oynamaktadır. Emniyetli deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı için yapılan akademik çalışmalara rağmen kazalar meydana gelmeye devam etmektedir. Bu durum, deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarının çok daha kapsamlı ve objektif bir şekilde ele alınmasını zorunlu kılmaktadır. Farklı gemi operasyonlarındaki ilk olaylar, deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarını değişen derecelerde etkilemektedir. Bu nedenle, bu tez çalışması, deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına etki eden faktörleri, ilk olaylara ve temel gemi operasyonlarına dayalı olarak değerlendirmek için entropi ağırlık yöntemini gri ilişkisel analiz ile kombine etmektedir. Uluslararası Denizcilik Örgütü'nün Bütünleşik Küresel Deniz Taşımacılığı Bilgi Sistemi veri tabanında kayıtlı, 2000 ve 2021 yılları arasında meydana gelen deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına ilişkin raporlar analiz edilmiştir. İlk olaylar ve temel gemi operasyonları, kaza raporları analiz edilerek belirlenmiştir. Temel gemi operasyonlarının ağırlıkları entropi ağırlık yöntemi ile objektif olarak hesaplanmıştır. İlk olayların korelasyon dereceleri gri ilişkisel analiz ile objektif olarak hesaplanmıştır. Bu tez çalışması, dünya genelinde meydana gelen deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına etki eden faktörleri değerlendirmektedir. Dünya genelinde meydana gelen deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarında, ayrılma, yakıt ikmal, pilotaj, manevra ve bağlama operasyonlarının toplam ağırlığı, toplamın yaklaşık %60'ını açıklamaktadır. Bu sonuç, dünya genelinde meydana gelen deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarının büyük bir kısmının bu beş temel gemi operasyonu sırasında gerçekleştiğini göstermektedir. Çatışmalar ve iş kazaları, dünya genelinde meydana gelen deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazaları üzerinde daha önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle, seyir, geçiş, manevra ve yakıt ikmal operasyonları sırasındaki çatışmalar ve yükleme, demirleme, yanaşma ve bağlama operasyonları sırasındaki iş kazaları, dünya genelinde deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına neden olma olasılığı en yüksek olanlardır. Bu tez çalışması, mürettebat ölümleri ve ciddi yaralanmalar ile sonuçlanan deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına etki eden faktörleri değerlendirmektedir. Mürettebat ölümleri ve ciddi yaralanmalar ile sonuçlanan deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarında, yakıt ikmal, yanaşma ve bağlama operasyonlarının toplam ağırlığı, toplamın %70'inden fazlasını açıklamaktadır. Bu sonuç, mürettebat ölümlerinin ve ciddi yaralanmaların çoğunun bu üç temel gemi operasyonu sırasında meydana geldiğini belirtmektedir. İş kazaları ve yangın/patlamalar, mürettebat ölümleri ve ciddi yaralanmalar üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Özellikle, seyir, yükleme/boşaltma, demirleme, yanaşma ve bağlama operasyonları sırasındaki iş kazaları ve yakıt ikmal operasyonları sırasındaki yangın/patlamalar, mürettebat ölümlerine ve ciddi yaralanmalara neden olma ihtimali en yüksek olanlardır. Bu tez çalışması, liman alanlarında kimyasal dökülme ile sonuçlanan deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarına etki eden faktörleri değerlendirmektedir. Liman alanlarında kimyasal dökülme ile sonuçlanan deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı kazalarında, boşaltma, yanaşma ve ayrılma operasyonlarının toplam ağırlığı, toplamın %70'inden fazlasını açıklamaktadır. Bu sonuç, liman alanlarında kimyasal dökülmelerin genellikle bu üç temel gemi operasyonu sırasında meydana geldiğini ifade etmektedir. Temaslar ve iş kazaları, liman alanlarında meydana gelen kimyasal dökülmeler üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Özellikle, yanaşma ve ayrılma operasyonları sırasındaki temaslar ve boşaltma operasyonları sırasındaki iş kazaları, liman alanlarında kimyasal dökülmeye yol açma olasılığı en yüksek olanlardır. Bu tez çalışmasının sonuçları, deniz yolu tehlikeli yük taşımacılığı emniyetini sağlamak için gerekli stratejilerin geliştirilmesinde paydaşlara yardımcı olabilecektir.
Denizcilik aile işletmelerinde kurumsallaşma

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Demir, Barış ; Tavacıoğlu, Leyla ; 722198 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Kurumsallaşma gelişen pazar koşullarında işletmelerin hayatta kalabilmeleri için son derece önemlidir. Kurumsallaşabilen işletmeler, iş ve işlemleri standart hale getirerek, kişilerden bağımsız bir sistem içerisinde yönetim fonksiyonlarını gerçekleştirebilmektedirler. Bu da profesyonel bir yönetim anlayışının doğmasına sebep olmaktadır. Aile işletmeleri dünya ekonomisinde önemli bir rol oynamaktadır. Denizcilik sektörü incelendiğinde de işletmelerin büyük bir kısmının aile işletmesi olduğu görülmektedir. Genellikle babadan oğula geçen bir yönetim anlayışıyla yönetilen ve kurumsallaşmayı başaramayan bu işletmeler, sürdürülebilirlik açısından büyük sorunlar yaşamakta ve birçoğu ikinci kuşağa erişemeden faaliyetlerini durdurmaktadır. İşletmelerin mevcut kurumsal yapılarını ölçmek, işletmenin hangi kurumsal yönetim fonksiyonlarında eksikliklerin olduğunu anlamaya yaramaktadır. Bu sebeple bu çalışmada Türkiye'de faaliyet gösteren gemi işletmeciliği firmalarına yönelik bir kurumsallaşma seviyesi ölçeği geliştirilerek, işletmelerin mevcut kurumsal yapıları incelenmiştir. Kurumsallaşma süreçlerinden hangi aşamalarda eksikliklerin olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca kurumsallaşma fonksiyonları arasındaki ilişkiler incelenerek birbirlerine etki eden faktörler analiz edilmiştir. Çalışmada İMEAK Deniz Ticaret Odasına kayıtlı, Türk Bayraklı gemilere sahip ve aile işletmesi konumunda olan 177 gemi işletmeciliği firmasında çeşitli pozisyonlarda çalışan 193 kara personeline anket uygulanmıştır. Anket sonuçları SPSS 23.0 istatistik programında analiz edilmiştir. Ölçek geliştirme sürecinde önce Keşfedici Faktör Analizi (KFA) yapılarak ölçekte yer alan ifadelerin faktörleşmeleri sağlanmıştır. Başta 18 olan ifade sayısı 14 ifadeye düşürülmüştür ve ifadeler 3 faktör altında toplanmıştır. Faktörler, literatür ve uzman görüşleri yardımıyla; etkin örgüt yapısı, iç denetim ve yetki devri olarak adlandırılmıştır. KFA ile birlikte güvenilirlik analizleri yapılan ölçeğin yapı geçerliliğini test etmek adına Doğrulayıcı Faktör Analizi (DFA) yapılmıştır. KFA ve DFA sonuçlarına göre ölçek güvenilir ve geçerli bulunmuştur. Ölçekte yer alan faktörler arasındaki ilişkileri test etmek için SPSS AMOS 23.0 istatistik paket programında Yapısal Eşitlik Modellemesi (YEM) uygulanmıştır. Yapısal Eşitlik Modeli ile yapılan hipotez testleri incelendiğinde, Türk denizcilik aile işletmelerinde etkin bir örgüt yapısının oluşturulmasının, yetki devri ve iç denetimi faaliyetlerini olumlu yönde etkilediği sonucuna varılmıştır. Yetki devrinin iç denetime doğrudan ve anlamlı bir etkisinin olmadığı görülmekle birlikte, aracı değişken analizi yapılarak elde edilen sonuca göre etkin örgüt yapısının yetki devri ve iç denetim arasında tam aracılık etkisiyle bir köprü görevi gördüğü anlaşılmıştır. İşletmelerin kuşaklarıyla kurumsallaşma seviyeleri arasında bir ilişki olup olmadığı Anova Analizi ile test edilmiştir. Analiz sonucuna göre işletmelerin kaçıncı kuşak bir işletme olduğuyla kurumsallaşma seviyeleri arasında istatiksel olarak bir anlamlılık olmadığını görülmüştür. Denizcilik aile işletmelerinin kurumsallaşma seviyelerini tespit etmek adına frekans analizi yapılmıştır. Frekans analizi sonuçlarına göre Türkiye'de faaliyet gösteren aile sahipli gemi işletme firmalarının 3,51'lik bir ortalamayla yarı/orta seviyede kurumsallaştıkları tespit edilmiştir. Bu çalışma, denizcilikte kurumsallaşma alanında yapılan ilk nicel çalışmadır. Ayrıca literatürden farklı olarak, armatörler ve işletme sahiplerinin görüşleri yerine kara personelinin görüşleri ele alınmıştır. Bu şekilde armatör ve işletme sahiplerinin kendi işletmelerini değerlendirirken oluşabilecek taraflı tutumların engellenmesi amaçlanmıştır.
Denizcilik işletmelerine yönelik entelektüel sermaye değerlemesi üzerine bir model önerisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-03-03) Çevik, Gizem ; Arslan, Özcan ; 512152014 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Bir işletmedeki entelektüel sermaye, fikirlerin zenginliğini ve firmanın geleceğini büyük ölçüde belirleyen yenilik yeteneğini içerir. Mevcut piyasalarda rekabet gün geçtikçe artarken, günümüz iş ortamında entelektüel sermaye, organizasyonlarda gelişmeyi ve rekabet gücünü sağlayan en kritik faktörlerden biridir. Birçok işletmenin hayatta kalması, değişikliklere uyum sağlama istekliliğine ve yeteneğine bağlıdır. Entelektüel sermaye sayesinde firmalar, değişimlere hızla adapte olabilmekte ve piyasalarda rekabetçi kalabilmektedir. Denizcilik işletmeleri, faaliyet alanları dikkate alındığında hizmet yoğun işletmeler arasında değerlendirilmekte olup, dahası ulusal ve uluslararası sosyal, ekonomik ve siyasi tüm değişkenlerin etkin rol oynadığı bir sektördedir. Bu firmalar coğrafik açıdan nerede olursa olsun uluslararası yapısı itibariyle dünya pazarından pay almak için savaşmaktadır. Bu sırada işletimlerindeki gemi sayısı ve tonajları kadar, bilgi, deneyim, örgüt kültürü, organizasyon yapısı, ulusal ve uluslararasındaki paydaşları ile ilişkileri, çalışanlarının eğitim seviyesi, operasyonlarının emniyet derecesi, denetim ve takip prosedürleri gibi birçok değişken olumlu veya olumsuz olarak bu işletmeleri etkilemektedir. 2008 krizinden bu yana yaşam savaşı veren denizcilik işletmelerinin 2016 yılında BDI (Baltic Dry Index)'nin de gemi kira bedellerinin çok altında seyretmesi sebebiyle iflas veya el değiştirme yüzdelerinin sürekli artan bir ivmeye sahip olmasıdır. Bunlara ek olarak mevsimsel döngünün dışında bir de Covid- 19 pandemisinin yarattığı dalgalanmanın da etkisinin ne kadar olacağı ve süresi önceden hesap edilemediğinden karar vericileri zorlamıştır. Sektörel haberlerin ışığında görülebilir ki öngörüsüz yapılan yatırımlar kadar işletme değerini yukarı taşıyacak deneyim, patent, bilinirlik, sektörel yazılımlar, çalışan eğitimleri, örgüt kültürü gibi entelektüel sermayenin iyi planlanmıyor oluşu hatta tamamen önem verilmeyişi bu işletmelerin sonlarını getirmiştir. Buna göre, gemi işletmeciliği firmalarının entelektüel sermaye esaslı değerlendirme yapmaları ve buna bağlı olarak değer arttırıcı karar vermeleri, bu etkenleri iyi çözümlemeleri ve süreçlerini denetlemeleri gerekmektedir. Geçmişte bireyler, örgütsel performansın finansal ve gider kalemlerine bağlı olduğuna inanıyorlardı. Bu yaklaşım, artık örgütlerin başarısının büyük ölçüde örgütsel performansa katkıda bulunan entelektüel sermaye öğelerine bağlı olduğu yönünde değişmiştir. Gemi işletmesi şirketlerinin performansı endüstrideki müşteriler (kiracı/taşıtan) için de önem arz etmektedir. Gün geçtikçe, işletmeler ve işletme altında seyreden gemiler için denetleme ve takip sistemlerinde artış görülmektedir. Bu çalışmada hedeflenen, bir gemi işletme şirketinin entelektüel sermayesini ölçülmesini sağlayan denizciliğe özel bir model oluşturulması ile işletmelerdeki karar vericiler için rekabet avantajlarını arttırabilecekleri başarı alanlarını gözlemleyebilecekleri veri sunarak, stratejik karar alımı süreçlerine destekte bulunulmasıdır. Bu çalışma kapsamında geliştirilen denizcilik işletmeleri olarak gemi işletme firmaları baz alınmış olup, yapılan sistematik literatür çalışması sayesinde entelektüel sermayeyi ölçmek için kullanılan kriterler ile denizciliğe özgü anahtar performans göstergeleri karşılaştırılarak entegre edilmiş ve taksonomi çalışması yapılmıştır. Farklı gemi tipleri ve sefer bölgelerinde çalışan firmalara uyum sağlanabilmesi için çerçeve geniş tutulmuş ancak ölçümlerde bu kısıtların olumsuz etkilerinin oluşmaması adına firmanın sorumluluk alanına girmeyen göstergeler devre dışı bırakılmıştır. Literatürde kabul görmüş entelektüel sermaye unsurları olan insan sermayesi, yapısal sermaye ve ilişkisel sermayeyi ölçmek için kullanılmak üzere, 21 uzman tarafından yapılan değerlendirme sonucunda nihai 99 anahtar performans göstergesi tespit edilmiştir. Ölçümde kullanılacak anahtar performans göstergeleri, 3 unsurun alt boyutlarını oluşturacak şekilde 15 grup performans göstergesi seviyesinde toplanmıştır. Bulanık Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) yöntemi kullanılarak 13 uzman tarafından entelektüel sermaye unsurlarının ve grup performans göstergelerinin ağırlıklandırılması sağlanmıştır. Anahtar performans göstergelerinin ölçülmesinde ise 158 performans göstergesinden faydalanılmıştır. Göstergelerin ölçüm periyotları literatürle de uyumlu olacak şekilde her çeyrek yılda bir veya yıllık olarak belirlenmiştir. Çoğu gösterge objektif ölçüm metotları ile hesaplanmaktadır ve bunların bazıları literatürden çekilmiş bazıları yazar tarafından üretilmiştir. Kısıtlı sayıda da olsa sübjektif metotlarla ölçülmek durumunda kalan göstergelerin tespiti için ise yine literatürdeki anket uygulamalarından yararlanılmıştır. Her bir anahtar performans göstergesi için minimum gereklilik ve sektörel hedefler belirlenmiş, bu sayede başarı oranları saptanabilmesi mümkün kılınmıştır. Uygulanan methodoloji sonucunda "Gemi İşletme Şirketleri için Entelektüel Sermaye Öz Değerlendirme (ICSA_SMC) Modeli" geliştirilmiştir. Yapılan ölçümleri kontrol etmek amacıyla ise anahtar performans göstergeleri boyutunda İdeal Çözüme Benzerlik Bakımından Sıralama Performansı Tekniği (TOPSIS) kullanılmıştır. Çalışmanın ilk çıktısı, bulanık AHS yöntemi kullanılarak yapılan ağırlıklandırma çalışmasının sonuçlarıdır. İnsan sermayesi unsuru (0,537) ile ilk sırada gelirken, unsurun alt boyutunda incelenen, İnsan Kaynakları Operasyonel Yönetimi (0,197), Eğitim ve Gelişim (0,189), Çalışan Yetkinliği (0,151) grup performans göstergelerinin ilk 3 sırayı aldığı gözlemlenmiştir. Diğer bir unsur olan yapısal sermaye (0,292) ise, bir gemi işletme şirketinin entelektüel sermayesini oluşturan ikinci önemli unsur olarak karşımıza çıkmaktadır. Ancak bu unsurun alt boyutunda incelenen 10 grup performans göstergesi bulunduğundan, gruplar tek tek incelendiğinde önem dereceleri göreceli olarak düşük kalmaktadır: 1. Sağlık ve Emniyet Performansı (0,056); Seyir Emniyeti Performansı (0,056); 3. Teknik Performans (0,032); 4. Çevresel Performans (0,028); 5. Operasyonel Performansı (0,026); 6. Güvenlik Performansı (0,025); 7. Kontrol Performansı (0,022); 8. Bilgi Teknolojisi Performansı (0,018); 9. Hukuki Performansı (0,015); ve 10. Gelişimsel Performansı (0,014). Unsurlar arasında son sırada yer alan ilişkisel sermaye unsuru (0,171) sadece 2 grup performans göstergesinden oluşmaktadır ve Paydaşlarla İlişki Performansı (0,127) genel değerlendirmede 4. sırayı alırken, Toplumsal İlişki Performansı (0,044) 7. sıradadır. Çalışmanın bu aşamasında açıkça görülmektedir ki, bir gemi işletme şirketinin entelektüel sermayesini artırmak için öncelikli olarak odaklanması gereken insan sermayesini iyi yönetmek ve bu konularda yatırımlara öncelik verilmesi gerekmektedir. İkincil öncelikli sermaye unsuru yapısal sermaye olmasına karşın, ilişkisel sermaye alt gruplarında incelenen paydaşlarla ilişkiler yine bu firmaların stratejik kararlarını etkileyebilecek boyutta olduğu görülmektedir. Bütünsel bakış açısıyla bir gemi işletme firmasının hayatta kalabilmesi ve piyasada tutunabilmesi için ön şart yapısal sermayesinin güçlü olmasıdır. Ancak konu değer katma olduğunda, insan kaynaklarının yetkinliği ve yönetimi, dış paydaşlarla uzun soluklu ve güvenilir şekilde kurduğu ilişkiler ile ilgili alınacak stratejik kararlar firma değerini kat ve kat arttırabilir. ICSA_SMC model testinin yapılması amacıyla, 5 gemi işletme şirketinden 2021 yılı verisi çekilerek analizler yapılmıştır. Analizde puan kartı prensibi benimsenerek, firmaların entelektüel sermayeleri 100 üzerinden değerlendirilmiştir. İlk sırayı değerleme her ne kadar bu parametrelerden bağımsız olarak yapılmış olsa da hem tanker hem kuru yük işletmeciliği ile uğraşan ve filosunda diğerlerinde nazaran daha fazla gemi bulunduran Firma 3 (%81,65) almıştır. İkinci sırada yer alan tanker işletmeciliği ile uğraşan Firma 2'yi (%74,56), yine tanker işletmeciliği yapan Firma 5 (%69,77) takip etmektedir. Firma 2'nin filodaki gemi sayısının Firma 3'e kıyasla daha fazla olduğu dikkatleri çekerken, filo büyüklüğünün entelektüel sermaye yönetimi konusunda etkisinin olup olmadığı sorusu dikkat çekmektedir. Bu üç firma ardından kuruyük işletmeciliği ile uğraşan Firma 1 (%62,31), 4. sırayı almıştır. Son sırada ise koster tipi gemileri işleten Firma 5 (%27,42) karşımıza çıkmaktadır. TOPSIS yöntemi kullanılarak anahtar performans göstergeleri seviyesinde ideal çözüme yakınlıklarına bakılan firmaların sıralaması aynı kalarak, ICSA_SMC modeli doğrulanmıştır. Bu tez kapsamında önerilen ICSA_SMC modeli ile gemi işletmeciliği ile uğraşan şirketler için ilk defa bulanık mantık ile ağırlıklandırma (Bulanık AHS) ve puan kartı (SC) entegrasyonu yapılarak, kontrol yöntemi olarak da TOPSIS'in eklenmesi ile hibrit bir yaklaşım güdülmüştür. Önerilen model diğer hizmet bazlı sektörler için çalışılarak, öz değerlendirme kılavuzları geliştirilebilir. Bu çalışma ile gemi işletme şirketlerinin performans bazlı entelektüel sermaye değerlemesi için hibrit model sunulmuştur. Minimum gereklilik ve hedefler sabit tutulduğunda bu model sayesinde oluşturulacak bir veri tabanında değerlerini güncel tutan işletmeler entelektüel sermaye değerleri karşılaştırabilme yetisine sahip olabilirler. Çalışma amacına ek olarak, ICSA_SMC modeli ile işletmelerin öz değerlendirmelerini yapabilmeleri mümkün kılınmıştır. Bu aşamada firmalar kendi hedeflerini belirleyerek, firma içinde verilen stratejik kararlarının etkilerini gözlemleyebilecek ve entelektüel sermaye yönetimi konusunda yetenek kazanmış olacaklardır. Model şirketlere ek veri takibi yükü yüklemesine karşın, BIMCO standartları ve TMSA ile uyumlu bir şekilde hazırlandığından bütünsel bir takip sistemi de kazandırmıştır. Öncelikle çalışmanın uygulanabilir kalmasını sağlamak için herhangi bir takip çalışmasının planlanmasında özen gösterilmesi gerekecektir. İleri bir çalışma alanı, takip edilmesinin benimsenmesini kolaylaştırmanın bir yolu olarak, performans ölçüleri ve stratejik hedefler arasındaki bağlantıları anlamada araçların yöneticilere nasıl yardımcı olabileceğini değerlendirmektir. Gemi işletmelerinin değer kazanımlarını sağlayacak şekilde, senaryo bazlı yatırım ve stratejik karar modelleme üzerinde çalışılabilir.
Denizcilikte kompleks sistem kaza analizi için yeni bir model önerisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-08-01) Ceylan, Bulut Ozan ; Arslanoğlu, Yasin ; 512202004 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

Kazaların neden oluştuğunu anlayabilmek, ileride oluşacak kazaları engellemek adına son derece önemlidir. Kaza nedenselliğinin sonuçları mal, çevre ve insan yaşamı için son derece yıkıcı etkilere sebep olabileceğinden, birçok alan için her zaman kritik ve sıklıkla çalışılan bir konudur. Bu bağlamda, kazaların analiz edilerek güvenlik kavramının iyileştirilmesi, birçok sistemin temel hedefi haline gelmiştir. Kazaların neden oluştuğunu anlamak ve kazanın ardında gizlenen tüm faktörleri ortaya çıkartmak amacıyla tarih boyunca çeşitli kaza analiz yöntemleri önerilmiş ve kullanılmıştır. Bu yöntemler, genellikle içinde bulunduğu ortamı yansıttığından, bazıları salgın hastalık durumundan, bazıları ise dönemin teknolojik şartlarından etkilenmiştir. Fakat genel olarak kaza analiz yöntemleri oluşan kazaların, birbiri ardına tetiklenen olaylar sonucu meydana geldiğini kabul eden, doğrusal bir akış içerisinde kazayı inceleyen mekanizmalara sahiptir. Son yıllarda hızla gelişen teknoloji sayesinde gelişmiş ekipman, yazılım ve sistemler endüstride kullanılmaya başlanmıştır. Daha önceki yıllarda sadece mekanik temellere dayanan endüstri insan, makine ve yazılım unsurlarını beraber barındıran dinamik ve karmaşık süreçlere sahip yapılara evirilmiştir. Artık, pek çok sistem, yazılım ve insan tarafından kontrol edilen makineler ve bunların birbiri ile etkileşimini içermektedir. Tarih boyunca, diğer mekanik sistemlerde olduğu gibi, günümüz karmaşık sosyo-teknik ortamlarında da kazalar yaşanmakta ve bu kazalar analiz edilmektedir. Kompleks yapıdaki tesislerin mühendislik sistemleri, dinamik ve karmaşık bir yapı içerisinde hareket eden bileşenlere sahiptir. Bu sosyo-teknik sistemin kaza analizi, süreç güvenliği ve risk mühendisliği açısından diğer sistemlerden daha büyük bir öneme sahiptir. Ancak günümüz kompleks sistemlerinde, ortaya konduğu dönemin mekanik endüstri anlayışını yansıtan ve olayların zincirleme reaksiyonlar sonucu geliştiği fikriyle çalışan kaza analiz yöntemleri başarılı olamadığı görülmüştür. Uzun yıllar önce ortaya konmuş bu yöntemler, insan, makine ve yazılım etkileşimlerinin tümünü yakalamada başarısız olabilmektedir. Ayrıca anlık olarak değişen dinamik sistemlerde, sıralı olarak analiz yapan bu yöntemlerin etkili olması beklenmemektedir. Bu yöntemlerin ortaya konduğu tarihteki mekanik sistemler ile günümüz kompleks sistemleri kıyaslandığında, çok büyük farklar olduğu açıktır. Bu nedenle, bugünün karmaşık sistemlerini analiz edebilen, yeni nesil kaza analiz tekniklerinin önemi gün geçtikçe artmaktadır. Bu ihtiyaç ışığında, araştırmacılar tarafından sistem teorisine dayalı yeni kaza analiz yöntemleri tanıtılmaya ve kullanılmaya başlanmıştır. Sistem teorisi tabanlı AcciMap, Sistemler-Teorik Kaza Modeli ve Süreçleri (STAMP) ve Fonksiyonel Rezonans Kaza Modeli (FRAM) en tutarlı yapıdaki ve sık çalışılan sistematik yaklaşımlardır. Bu analiz yöntemlerinden biri olan STAMP, Leveson tarafından karmaşık sistemlerde analiz yapmak üzere, geleneksel kaza analizinin sınırlamalarına cevap verebilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu yöntem, güçlü algılama kabiliyeti sayesinde, dinamik ve karmaşık bir yapının her türlü bileşen hatasını ve bunların etkileşimlerini tespit edebilmektedir. Diğer sistem teorisine dayalı yöntemlerle karşılaştırıldığında ise, STAMP'ın kazanın temel nedenlerinin belirlenmesinde daha kapsamlı olduğu, bazı çalışmalarla ortaya konmuştur. Ek olarak, bu yöntemin, karmaşık sistemlerde daha etkin bir kapasiteye sahip olduğu ve Accimap gibi diğer tekniklerden daha güvenilir analiz sonuçları üretebildiği de çeşitli çalışmalarla vurgulanmıştır. Fakat bu teknik sistem teorisine dayanmasına ve dinamik analitik yeteneklere sahip olmasına rağmen, hala geliştirmeye açık zayıf noktaları vardır. Dezavantajlardan biri, STAMP'ın sayısal bir analiz olmayıp nitel olarak analiz yapmasıdır. Literatürdeki çalışmalara bakıldığında araştırmacıların bu yöntemi çeşitli alanlarda, nitel olarak kullandıkları görülmektedir. Analiz sonucu tespit edilen eksiklikler, bir sıralama olmaksızın okuyucuya sunulmakta, faktörlerin eşit öneme sahip olduğu kabul edilmektedir. Bu sebeple, analiz sonrası bir öncelik sırası paylaşılamamaktadır. Buna ek olarak, yöntemin bilimsel çalışmalarda çok farklı şekillerde uygulanması, net uygulama adımları bulunmadığını göstermektedir. Daha özel bir bakış açısıyla, güverte ve makine bölümleri ile gemiler yukarıda bahsedilen karmaşık mühendislik yapıları arasında yer almaktadır. Ticari bir geminin makine dairesi, farklı süreçlere sahip çeşitli sistemler ve alt sistemler içermektedir. Örneğin, basınçlı hava, yağlama, soğutma suyu, ön ısıtma, egzoz, yakıt, sevk sistemi, yağ buharı algılama, makine koruma güvenlik sistemleri ile ana makine, geminin makine dairesi bileşenlerinden yalnızca bir tanesidir. Sadece geminin ana makinesinde bile, bu kadar çok bileşen varken, gemide bulunan jeneratörler, kazanlar, kompresörler, pompalar, dümen sistemi, acil durum jeneratör ve pompa sistemleri, gibi unsurlar düşünüldüğünde gemilerin son derece karmaşık yapılar olduğu görülmektedir. Makine kısmına ek olarak, geminin güverte kısmı da benzer şekilde çeşitli sistemlerle donatılmış durumdadır. Tüm bunlara insan faktörü ve gelişen teknoloji ile artan insan-makine etkileşimleri de eklendiğinde gemilerin yüksek karmaşıklıktaki durumu daha iyi ifade edilmiş olmaktadır. Karmaşık sistemleri analiz edebilen, yeni nesil kaza analiz yöntemleri, günümüzde çok farklı alanlarda kullanılmaya başlanmıştır. Sağlık, havacılık, demiryolu, petrol üretim, mühendislik süreçleri gibi sektörler bunlardan bazılarıdır. Denizcilik, tamamen karmaşık sistemler içermesine ve sistem teorisi temelli kaza analizleri son derece kapsamlı olmasına rağmen, bu yeni nesil yaklaşımlar denizcilik alanında henüz yeterince kullanılmamıştır. Denizcilik sektöründe, STAMP gibi yeni nesil kaza analiz yöntemlerini kullanan çok az çalışma bulunmaktadır. Yüksek karmaşıklığa sahip yapılar olan gemilerde yürütülecek olan kaza analizlerinin bu karmaşık yapıya cevap verebilen kapsamlı ve yeni nesil teknikler kullanılması gerekliliği açıktır. Bu sebeple, bu tez çalışmasında, yenilikçi kaza analiz yöntemleri ile denizcilikte kompleks sistem kaza analizi için yeni bir model önerisi sunularak bu ihtiyacın karşılanması amaçlanmaktadır. Çalışmada, kazalara katkıda bulunan faktörlerin araştırılması için, yeni bir analiz aracı önermektedir. Bu yaklaşım, karmaşık sistem kaza analizi dâhilinde, alternatif bir çözüm oluşturmak için, STAMP ve kural tabanlı bulanık FMEA yöntemlerini birleştirmektedir. Bu iki yönteme ek olarak, bazı yenilikçi adımlar da çalışmaya dâhil edilmiştir. Tez uygulaması kapsamında, önerilen modelin etkinliğini göstermek adına, iki adet yaşanmış gemi kazası incelenmiştir. İncelenen kazaların, makine kaynaklı olması ve insan, yazılım, donanım etkileşimlerini içeren son derece karmaşık bir yapıya sahip olması gözetilmiştir. Ayrıca, son dönemde artan teknolojik gelişmelerle hızlanan makine-insan etkileşimlerini daha iyi gösterebilmek adına, her iki kaza son yıllarda gerçekleşen, güncel vakalardan seçilmiştir. Her iki vakaya önerilen modelin adımları, sırasıyla uygulanmış, elde edilen faktörler, FRPN puanlarıyla beraber final raporu altında paylaşılmıştır. İlk uygulama olan M/V Vitaspirit kazası kapsamında, kazaya sebep olan faktörler tespit edilmiş, kodlanmış, daha sonra bulanık mantık ortamında uzman görüşü ile ağırlıklandırılarak, final raporu elde edilmiştir. Final raporu ışığında, bu kazanın, %71 insan faktörü, %12 donanım ve yazılım faktörü ve %17 dış faktör nedeniyle ortaya çıktığı ortaya konmuştur. Önerilen yaklaşıma göre, ikinci uygulaması vakası olan M/V Guroni olayında ise, kazanın %79 insan faktörü, %14 donanım ve yazılım faktörü ve %7 dış faktör nedeniyle oluştuğu tespit edilmiştir.
Design of seafarer-centric safety system; mental workload (MWL) prediction

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Özsever, Barış ; Tavacıoğlu, Leyla ; 711394 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

It is known that human factor has a major effect on maritime casualties that cause great harm to environment, economy and maritime sector. It was stated that while human error is the primary contributor of accidents, a good part of collisions and groundings were related to mental workload (MWL) of watchkeeping officers. Automation, mechanization and the introduction of new technologies had changed the working conditions together with reducing the number of crew and increasing the MWL of operators. This clearly indicates that human element related issues will continue to be one of the major issues in marine transportation assets. In maritime-related studies, it has been analysed mostly how the ship's environment, working period and other factors affect the seafarers. Almost all maritime-related studies couldn't have a potential to develop MWL prediction system for maritime operations aspect. However, lots of studies on drivers and pilots, have produced successful results for MWL prediction. Taking into consideration the fact that MWL has major contribution to maritime casualties, the development of real-time MWL prediction system is vitally essential for ships. By implementing the similar measurement techniques used in the studies on drivers and pilots, to maritime transportation, this study aims to classify the physiological responses of the operators that can produce an output for state of officer on duty as "Safe" or "Risky" from the collected physiological data and task load data during the seaborn operations. This study predicates on the theories which are the statement "minimum performance requires sufficient behavioural activity" of Sheridan and Simpson (1979) together with inverted U function of Yerkes and Dodson (1908) which presents the relationship between arousal and performance. Moreover, the theory of Young et al. (2015) which presents the relationship among mental workload, performance, task demand and resource supply and indicates the overload region, guides this study in terms of building the structure of the experimental research. By being predicated on the above-mentioned theories, this study aimed to design Cognitive Seafarer - Ship Interface (CSSI) which is a main part of Seafarer-Centric Safety System. The physiological data of the 17 junior deck officers (12 subjects performed navigation scenario, 5 subjects performed cargo operation scenario) was recorded according to the design. By being correlated with the performance of the officer, the change of physiological responses of the subjects were analysed in low and high task load levels. The medical decision-making process, which deduced "Safe" or "Risky", was run for this change. For performance measurement that is a part of triangulated measurement strategy (Wierwille and Eggemeier, 1993), Officer Performance Model which is used for MWL classification, was developed for navigation and cargo operation tasks. Additionally, the inputs of Task Load Estimator were defined as data transcription from navigational aids according to results of classification. In summary, the following process were done and results were found. Firstly, the navigation and cargo operation scenarios were created to simulate ship environment. The difficulty level of navigation scenario was gradually adjusted (in order to prevent acquired skill) according to traffic density, visibility and geography by combining in 4 steps. The difficulty level of cargo operation scenario was gradually adjusted according to type and number of operation and operation period corresponding to a real cargo operation by combining in 3 steps. Task load assessments of the scenarios were carried out according to Operator Function Model (OFM-COG) and its sample implications in literature. The results of NASA-TLX scores of the subjects supported the increase of task load levels of the scenarios. ANOVA results showed that there are significant differences in the NASA-TLX scores of 5 different dimensions and in total, among 4 steps which have different task load levels for navigation scenario. Similarly, ANOVA results showed that there are significant differences in the NASA-TLX scores of 3 different dimensions and in total among 3 steps which have different task load levels for cargo operation scenario. According to the subjective assessments of the subjects, MWL increased during the both of navigation and cargo operation scenarios. Secondly, ROC curve analysis was performed for validation of developed officer performance model. Recorded performances of the participants were evaluated as "safe" and "risky" for each task by one ocean going Master expert for navigation tasks and by one ocean going Chief Officer for cargo operation tasks. According to the ROC curve analysis, developed officer performance model was validated with high significance and AUC values. These results showed that the developed officer performance model can be used in any study focused on performance measurement in navigation and chemical tanker cargo operations. Being validated measurement method, performances of the subjects showed that there is a negative significant correlation between performance score and task load in both of navigation and cargo operation tasks. With the distinction of the task load as high task load and low task load, the performance scores were also found significantly different in low and high task loads for both of navigation and cargo operation tasks. Thirdly, physiological responses of the subjects were often differentiated between low and high task loads. Although the change of time-based heart rate variability (HRV) features was not found meaningful according to literature during the increase of task load, the change of frequency-based, time-frequency and nonlinear HRV features were found significant and meaningful during the increase of task load. Moreover, the change of some electrodermal activity (EDA) features and some eye responses were found significant in this study. However, the change of EDA responses was not found strongly correlated with the increase of task load. This can be explained by the fact that electrodermal activity occurs in stressful conditions rather than mental workload. The "frustration" scores of the NASA-TLX supported the fact that the subjects didn't feel so stressed during the tasks. On the other hand, the change of pupil diameter features was found significant and meaningful during the increase of task load in navigation tasks but in cargo operation tasks. Additionally, the change of blink frequency features varied across the scenarios. The variable results of eye responses are thought that the selectivity of eye blinks and pupil diameter to MWL is low according to literature. Additionally, the reason of the fact that the change of some eye features was significant during the increase of task load is thought to be related with the characteristics of eye responses that pupil diameter change is correlated highly with error rate and blink rate increases in incorrect responses rather than correct responses. Therefore, these significances can be explained with the decrease of performance together arising from the increase of task load. On the other hand, the correlations between HRV and EDA features, HRV and eye features, EDA and eye features were found significant and meaningful in mental workload theory. Classification process was carried out with artificial neural network (ANN) code and "Classification Learner" tool of Matlab 2020a. Although the results of the classifications of the subjects' physiological responses on high and low task loads in this study did not give very good accuracies, compared with the studies in literature, they gave sufficient results. The classification accuracies, 75.7% in testing, 83.3% in all for navigation tasks, 80.0% in testing, 92.5% in all for cargo operation tasks and 61.3% in testing, 77.0% in all for cross-task classification have been found similar to those stated in the related studies whose mental workload and stress classification accuracies vary between 70.48% and 98%. According to classification efforts of physiological responses on high task load and low task load levels and performance scores of the subjects, the red lines of task demand became appear in this study. Continuing from the aim of Orlandi and Brooks (2018) and the contributions to MWL prediction in marine engine operations of Yan et al. (2019), the red lines of task demand in ship navigation was tried to determine in this study. Classification of physiological responses and the distinction of the task loads according to the performances of the subjects have ensured the task load to be separated as high task load and low task load. Thus, the inputs of the Cognitive Seafarer-Ship Interface (CSSI) were formed with the outputs of high task load details for navigation and the physiological responses given as features (classified in this study). CSSI processes the task loading together with physiological data of the officer and gives an output as "Risky" for safety of navigation in "The future Seafarer-Centric Safety System design" to be used on ships or at the Shore Control Centre for autonomous ships in future. Consequently, this study will contribute to literature, being the first study in terms of predicting MWL for navigation and cargo operations in maritime transportation. In addition, this study will be a guide for future studies as it reveals the design of the "Seafarer-Centric Safety System" to be developed in order to minimize maritime casualties.
Design of seafarer-centric safety system; mental workload (MWL) prediction

(Graduate School, 2022-01-06) Özsever, Barış ; Tavacıoğlu, Leyla ; 512152011 ; Deniz Ulaştırma Mühendisliği

It is known that the human factor has a major effect on maritime casualties that cause great harm to the environment, economy, and maritime sector. It was stated that while human error is the primary contributor to accidents, a good part of collisions and groundings were related to the mental workload (MWL) of watchkeeping officers. Automation, mechanization, and the introduction of new technologies have changed the working conditions together with reducing the number of crew and increasing the MWL of operators. This indicates that human element-related issues will continue to be one of the major issues in marine transportation assets. In maritime-related studies, it has been analyzed mostly how the ship's environment, working period, and other factors affect the seafarers. Almost all maritime-related studies couldn't have the potential to develop an MWL prediction system for maritime operations aspect. However, lots of studies on drivers and pilots, have produced successful results for MWL prediction. Taking into consideration the fact that MWL has a major contribution to maritime casualties, the development of a real-time MWL prediction system is vitally essential for ships. By implementing the similar measurement techniques used in the studies on drivers and pilots, to maritime transportation, this study aims to classify the physiological responses of the operators that can produce an output for the state of the officer on duty as "Safe" or "Risky" from the collected physiological data and task load data during the seaborn operations. This study predicates the theories which are the statement "minimum performance requires sufficient behavioral activity" of Sheridan and Simpson (1979) together with the inverted U function of Yerkes and Dodson (1908) which presents the relationship between arousal and performance. Moreover, the theory of Young et al. (2015) which presents the relationship among mental workload, performance, task demand, and resource supply and indicates the overload region, guides this study in terms of building the structure of the experimental research. By being predicated on the above-mentioned theories, this study aimed to design a Cognitive Seafarer-Ship Interface (CSSI) which is a main part of the Seafarer-Centric Safety System. The physiological data of the 17 junior deck officers (12 subjects performed navigation scenario, 5 subjects performed cargo operation scenario) was recorded according to the design. By being correlated with the performance of the officer, the change of physiological responses of the subjects were analyzed in low and high task load levels. The medical decision-making process, which deduced "Safe" or "Risky", was run for this change. For performance measurement which is a part of a triangulated measurement strategy (Wierwille and Eggemeier, 1993), Officer Performance Model which is used for MWL classification, was developed for navigation and cargo operation tasks. Additionally, the inputs of the Task Load Estimator were defined as data transcription from navigational aids according to the results of classification. In summary, the following process was done and results were found.

Gözat

Başlık ile LEE- Deniz Ulaştırma Mühendisliği-Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri