Fuzzy logic system applied to the optimization of BWMS with emphasis on stakeholders' management

Abstract

The International Convention for the Control and Management of Ships' Ballast Water and Sediments (IMO, 2018 Edition) was adopted in 2004 and came into force on 8 September 2017, aiming to produce global regulations to monitor and control the transfer of potentially invasive species. Large efforts have been made by the maritime industry in creating reliable strategies for the installation of systems on board (Register, 2014). Environmental considerations (INTERTANKO, 2018) and optimization of the management systems (IMO, 2017 Report) are the main factors considered to tackle this matter. These factors are translated into a wide range of solutions for retrofitting and new building services, which is evidenced through the substantial amount of data disclosed and analyzed by different parties showing that optimization processes will have an important role for management systems. The analysis of a BWMS project in terms of implementation involves a series of requests in both the initial and concept phases, which are operationally and technically based. The project feasibility, as the market becomes more competitive, is a major aspect to managing projects of this order with the highest levels of monitoring and process control. At a time when engineering processes are reliant on large sources of data, and multienvironmental constraints cannot be neglected, consistent analysis must be studied and applied in the maritime industry. The project management, on the sub field of stakeholders' management, (Bourne, 2016) brings a myriad of shipping agents connected to ballast water management matters with different levels of knowledge, experience and commitment - according to the engineering perspective. From an engineering perspective, categorizing the agents involved and assessing the outcomes are important matters. The stakeholders' expertise is considered at the BWM Convention and its amendments set an important call, in terms of deliverables, to the industry. Avoiding any delay in operation is not the only answer to this call; setting up an optimized and sustainable operation after the installation project for a BWMS is also important. A consistent implementation strategy must be stated before the BWM system installation project starts – the management of stakeholders' is an important aspect of this process. This relies on their expertise, which in turn results in a high level of engagement and supports the implementation plan into the organizations. Another aspect to be taken into account for this analysis is the oil tankers' unique characteristics of purpose and operation, which can be amplified by their hazardous atmosphere. This brings the application of specific classification areas and explosion proof to the system to be installed on board. In this thesis, this type of vessel isxxii highlighted, due to its high levels of regulation, compared to other segments, for example, bulk carriers. In the introduction, the establishment of a framework of management systems to be optimized, with the location of the main constraints, is addressed. Frameworking the process doesn't mean restricting the process, as the research is a dynamic entity, subject to revisions as the investigation advances. The framework provides an understanding of the research and the overall picture as to what it includes and where it starts and finishes. The study of the technical solutions for the management systems available is the first objective of the data analysis in this thesis. Understanding how the makers are presenting solutions according to the BWM Convention is important, because most of the consultants in the market are presenting their analysis for installation based on rankings offered by the same range of data (IMO provides a list of final approved makers). As the research progressed, the stakeholders' management analysis became the main point, where the expertise of the key stakeholders about the BWM Convention is measured, analyzed and translated into a group of coefficients, which are central to the optimization process. The data analyzed was obtained from a series of interviews made from January/2019 to August/2019. Then, the use of Fuzzy Logic principles (Mamdani) – as an instrument of evaluation from the rankings obtained by multi-criteria analysis (from the database of makers) accomplishes the main objective of this thesis, where the peculiarities about oil tankers' modelling are demonstrated through the analysis of 2 optimization case studies (Suezmax and Aframax)

Potansiyel yayılıcı türlerin transferini kontrol etmeye yönelik küresel düzenlemelerin oluşturulmasını hedefleyen Gemi Balast Sularının ve Sedimanlarının Kontrolü ve Yönetimi Hakkında Sözleşme (IMO, 2018 Edition) 2004 yılında kabul edilmiş ve 8 Eylül 2017 tarihinde yürürlüğe girmiştir. Denizcilik sektöründe gemilerin gerekli sistemlerle donatılması için sağlam stratejiler oluşturmak amacıyla büyük çabalar sarf edilmiştir (Register, 2014). Bu meselenin ele alınması konusunda göz önünde bulundurulan temel faktörler, çevresel alanda dikkate alınması gereken hususlar (INTERTANKO, 2018) ile yönetim sistemlerinin optimizasyonudur. (IMO, 2017 Report) Bu faktörlere, donanımların iyileştirilmesi ve yeni inşa hizmetleri alanlarında geniş bir yelpazeye yayılan çözümlerle karşılık bulunmuştur. Bu çözümler, optimizasyon süreçlerinin yönetim sistemleri üzerinde önemli bir rol oynayacağına işaret eden, farklı taraflarca kamuoyuna açıklanan ve analiz edilen önemli miktarda veriyle kanıtlanmaktadır. Bir BWMS projesinin uygulama açısından analizi, hem başlangıç hem de konsept aşamalarında bir dizi operasyonel ve teknik gereklilik içermektedir. Piyasadaki rekabet arttıkça, en yüksek düzeyde denetim ve süreç kontrolü gerektiren bu seviyedeki projelerin yönetilmesinde proje fizibilitesi önemli bir unsur olarak öne çıkmaktadır. Mühendislik süreçlerinin büyük veri kaynaklarına dayandığı ve çok çeşitli çevresel kısıtlamaların göz ardı edilemediği bir dönemde, denizcilik sektöründe tutarlı analizler yürütülmeli ve uygulanmalıdır. Paydaş yönetiminin alt alanı olarak proje yönetimi, (Bourne, 2016) mühendislik bakış açısından, balast sularının yönetimi ile ilişkili ve farklı seviyelerde bilgi, deneyim ve kararlılığa sahip çok sayıda gemicilik şirketini bir araya getirmektedir. Mühendislik açısından bakıldığında, ilgili tarafların kategorilere ayrılması ve sonuçların değerlendirilmesi önemli konulardır. BWM Sözleşmesinde paydaşların uzmanlığına vurgu yapılmıştır ve yapılan değişiklikler proje çıktıları anlamında sektöre önemli bir çağrıda bulunmaktadır. Operasyon süreçlerinde her türlü gecikmeyi önlemek bu çağrıya verilecek tek yanıt değildir; BWMS'nin kurulumu projesinden sonra, optimize edilmiş ve sürdürülebilir bir operasyonel süreç oluşturmak da aynı derecede önemlidir. BWM sistem kurulum projesi başlamadan önce tutarlı bir uygulama stratejisi belirlenmelidir. Paydaşların yönetimi bu sürecin önemli bir parçasıdır. Süreç, paydaşların uzmanlıklarına dayanmaktadır. Bu uzmanlık, yoğun bir katılıma dönüşerek uygulama planının organizasyonlarda hayata geçirilmesini destekler.xxiv Bu analizde dikkate alınması gereken bir diğer husus da, petrol tankerlerinin riskli ortamları nedeniyle daha ciddi boyutlara taşınabilecek özgün amaç ve operasyonuna dair özellikleridir. Bu, belirli sınıflandırma alanlarının uygulanması ve geminin patlamaya dayanıklı bir sistemle donatılmasını beraberinde getirir. Bu tezde, üst düzey düzenlemeler gerektirmesi nedeniyle, diğer segmentlere (örn. dökme yük gemilerine) kıyasla bu gemi türüne vurgu yapılmıştır. Giriş bölümünde, ana sınırlamaların hangi alanlarda olacağı ile beraber, optimize edilecek bir yönetim sistemleri çerçevesinin oluşturulması ele alınmaktadır. Araştırma aşaması revizyona tabi ve dinamik bir süreç olduğu için soruşturma ilerlerken sürece dair bir çerçeve oluşturulması, sürecin kısıtlanacağı anlamına gelmemektedir. Bu çerçeve, araştırmanın içeriğine ve sınırlarına dair genel bir fikir edinilmesini sağlar. Bu tez kapsamında yürütülen veri analizinin ilk amacı mevcut yönetim sistemlerine dair teknik çözümlerin incelenmesidir. Piyasadaki danışmanların çoğu, sistem kurulumuna dair analizlerini aynı veri dizisine dayanarak ortaya atılan sıralamalara göre sundukları için, üreticilerin BWM Sözleşmesine göre ne gibi çözümler sunduklarını anlamak önemlidir (IMO, onaylanmış imalatçıların nihai listesini sunmaktadır). Araştırma ilerledikçe, paydaş yönetimi analizi sürecin asıl meselesi haline gelmiştir. Bu analizde, BWM Sözleşmesi kapsamındaki temel paydaşların uzmanlıkları ölçülmüş, analiz edilmiş ve optimizasyon sürecinin merkezinde yer alan bir dizi katsayıya dönüştürülmüştür. Analiz edilen veriler, Ocak 2019 ile Ağustos 2019 arasında yapılan bir dizi mülakat ile elde edilmiştir. Ardından, çoklu kriter analiziyle elde edilen sıralamalara (üretici veritabanından) yönelik bir değerlendirme aracı olarak Bulanık Mantık prensipleri (Mamdani) kullanılmıştır. Böylece, petrol tankeri modellemesine özgü niteliklerin iki optimizasyon vaka çalışması (Suezmax ve Aframax) analiziyle gösterildiği bu tezin temel amacına ulaşması sağlanmıştır. Analiz, çalışma açısından kısıtlayıcı profillerinden dolayı 2 petrol tankerine yapılmıştır. Bu tip gemideki tehlikeli alanlar, kurulum kısıtlamaları seti ile teknik analizi tasarım ekibine daha ayrıntılı hale getirir ve tez çalışmasında bu durum dikkate alınmıştır. Elde edilen bulanıklaştırılmış veriler, adım aralığının (0.50 ila 10.00 arası) teknik ve operasyonel bulanık verilerin boyutları ile oluşturulacağı bir alanda analiz edilecektir. Tartışma bölümünde, geliştirilen iletişim planı, programlanan sıralama süreci ve bulanıklaştırma süreci boyunca elde edilen bulgular ile ilgili tüm bulgular kaydedilecektir. Diğer tezlerle ilgili karşılaştırmalar ve değerlendirmeler (örneğin: PI, IP, PID), bu tez çalışmasında etkinlikle kullanılan toplam üyelik işlevlerinin sayısı vurgulanarak kaydedilecektir. Sonuç, denizcilik endüstrisinde çok kriterli karar verme sürecinin rolünü ve bunların optimizasyon stratejilerinin temelini belirlemedeki önemini kaydedecek ve vurgulayacaktır. İş tezinin Mühendisliğin farklı alanlarındaki etkilerinden de bahsedilir - endüstrinin talepleri bir dizi otomatik kurallara çevrilir ve otomatik bir karar alanını stabilize eder. Deniz Döngüsü Ekonomisi kavramı, kendi kendini sürdürebilen bir endüstri bağlamındaki önemi nedeniyle tescil edilmiş ve tartışılmıştır. Kurumsal Sosyalxxv Sorumluluk ile ilgili - balast suyunun düzgün yönetimi ile ilgili girişimler burada belirtilmiştir. Çalışma tezinin geçerli olduğu çeşitli sektörler, kısa vadede yeni çözümler üretmeye yönelik, danışmanlık şirketleri, sınıflandırma toplulukları, araştırma merkezleri, tersaneler - Yönetmelik üzerinde güçlü etkisi ve etkisi olan çok sayıda paydaş sayılır ve sintetize edilir.