Geri Dön

Prioritisation of the digital transformation strategies for enhancing maritime safety: Introducing a novel concept

Deniz emniyetinin artırılması için dijital dönüşüm stratejilerinin önceliklendirilmesi: Özgün bir konseptin tanıtımı

  1. Tez No: 1012832
  2. Yazar: MUHAMMED FATİH GÜLEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÖZCAN ARSLAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Denizcilik, Marine
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Deniz taşımacılığı, küresel ticaretin hayati bir unsurudur. Ancak operasyonel prosedürlerin karmaşıklığı, zorlu deniz koşulları ve öngörülemeyen insan faktörleri denizcilik emniyetini tehdit etmektedir. Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO), küresel deniz taşımacılığında başlıca düzenleyici otoritedir. Gemi tasarımı, personel eğitimi, operasyonel prosedürler ve acil durum yönetimini kapsayan geniş bir düzenleyici çerçeve sunar. Ancak gemideki gerçeklik oldukça farklı olabilir. Gemideki operasyonel uygulamalar çoğu zaman kâğıt tabanlı dokümantasyona, manuel kontrol listelerine ve insan muhakemesine dayanır. Bu durum, kaza önleme ve izlenebilirlik açısından önemli zafiyetler oluşturabilir. Dijital dönüşüm, denizcilik dâhil birçok endüstride küresel bir eğilimdir. Son teknoloji uygulamalarının entegrasyonu ile pek çok sorunu gidermek için büyük bir potansiyel sunar. Ancak hâlâ başlangıç aşamasındadır. Kapsamlı bir literatür taraması, denizcilik endüstrisinde dijital dönüşümün yaygınlaştığını (ör., akıllı gemiler, akıllı limanlar, dijital lojistik zincirleri) doğrulamıştır; bununla birlikte, denizcilik emniyeti uygulamalarına yansıması sınırlı kalmaktadır. Bu noktada, tezin temel araştırma sorularından biri ortaya çıkmaktadır: Dijital dönüşüm ile gemide emniyeti artırmak nasıl mümkün olabilir? Bu doktora tezi, gemide operasyonel emniyeti artırmaya yönelik dijital dönüşüm stratejilerinin (DTS) sistematik olarak belirlenmesine, önceliklendirilmesine, kavramsallaştırılmasına ve doğrulanmasına odaklanmaktadır. Gemideki operasyonlara ilişkin talihsiz bir gerçeklik vardır. Uluslararası düzenlemeler çerçeveyi belirlese de, mevcut denizcilik emniyeti prosedürleri hâlâ büyük ölçüde manuel yöntemlere dayanmakta, büyük ölçüde insan inisiyatifine bağlı kalmakta ve ağırlıklı olarak reaktif bir emniyet yaklaşımını benimsemektedir. Bu durum, yüksek riskli gemi operasyonlarında izlenebilirlik, denetlenebilirlik ve proaktif risk yönetimi açısından ciddi sınırlılıklar doğurmaktadır. Bu sorunlar, tezin temel motivasyonlarından birini oluşturmaktadır. Tez beş ana aşamadan oluşmaktadır. İlk olarak kapsamlı bir sistematik literatür taraması yapılmıştır. Web of Science ve Scopus veri tabanlarında 2014-2023 dönemindeki yayınlar taranmış ve PRISMA çerçevesi kullanılarak 703 çalışma incelenmiştir. Uygunluk kriterleri uygulandıktan sonra 180 yayın ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Bulgular motivasyonu desteklemiştir. Çünkü literatür taraması, denizcilik endüstrisinde dijital dönüşümün hızla ivmelendiğini; ancak emniyet boyutuna odaklanan çalışmaların sınırlı kaldığını ortaya koymuştur. Bu durum, gemide operasyonel emniyete yönelik dijital çözümlerde belirgin bir araştırma boşluğu olduğunu doğrulamaktadır. Ayrıca stratejik bir yol haritasına duyulan ihtiyacı da vurgulamaktadır. İkinci aşamada, dijital dönüşüm stratejileri (DDS) belirlenmiş ve önceliklendirilmiştir. Bu amaçla Güçlü Yönler, Zayıf Yönler, Fırsatlar ve Tehditler (SWOT) analizi, aralık tip-2 bulanık Analitik Hiyerarşi Prosesi (IT2FAHP) ve İdeal Çözüme Benzerliğe Göre Tercih Sıralama Tekniği (TOPSIS) entegre edilmiştir. SWOT analizi, içsel güçlü/zayıf yönleri ve dışsal fırsat/tehditleri belirlemiştir; IT2FAHP, belirsizlik altında kriter ağırlıklarını hesaplamak için kullanılmıştır; TOPSIS ise alternatif dijital dönüşüm stratejilerini ideal çözüme yakınlıklarına göre sıralamıştır. Sonuçlara göre en kritik stratejiler ST2 (dijital dönüşümün stratejik analizi), WO2 (dijital izleme ve kayıt) ve WT1 (operasyon odaklı dijital çözümler) olarak belirlenmiştir. Bu bulgu, hem dijital dönüşümün stratejik yönetiminin hem de operasyonların dijital izlenmesi ve kaydedilmesinin emniyet için temel olduğunu göstermektedir. Buna ek olarak, duyarlılık analizleri farklı senaryolar altında strateji sıralamalarının tutarlılığını doğrulamıştır. Bir sonraki aşamada, önceliklendirilmiş stratejiler doğrultusunda yeni bir dijital dönüşüm konsepti geliştirilmiştir. Bu konsept, IoT tabanlı akıllı bir izleme, değerlendirme ve kayıt sistemi kavramsal modeli olarak tasarlanmıştır. Üç ana katmandan oluşmaktadır. İlk katman, operasyonel süreçler sırasında görevlerin, çevresel koşulların ve personel faaliyetlerinin gerçek zamanlı izlenmesini sağlayan IoT sensör katmanıdır. İkinci katman, kural tabanlı ana birim katmanıdır. Bu katman, toplanan verileri prosedürlerle eşleştirir ve kural tabanlı bir karar destek mekanizması sunar. Son katman ise bulut tabanlı veri depolama katmanıdır; bu katman izlenebilirliği, denetlenebilirliği ve veri manipülasyonuna karşı korumayı sağlar. Dördüncü aşamada bir vaka çalışması yürütülmüştür. Bu aşama, önerilen konseptin teorik çerçevenin ötesinde uygulanabilirliğini de göstermektedir. Vaka çalışması, önerilen dijital dönüşüm konseptini gemideki en yüksek riskli operasyonlardan birine -kapalı mahal operasyonlarına- uygulamaktadır. Bu kapsamda kapalı mahal operasyonlarının mevcut uygulamaları ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Buna bağlı olarak kapsamlı bir tehlike analizi yapılmıştır. Ardından prosedürel boşluklar belirlenmiş ve konsept bu boşlukları giderecek şekilde uyarlanmıştır. Son aşamada, önerilen konseptin risk azaltımına etkisi karşılaştırmalı bir risk değerlendirmesi ile doğrulanmıştır. Hata Türleri, Etkileri ve Kritiklik Analizi (FMECA), kanıtsal akıl yürütme (ER) ve kurala dayalı Bayes ağı (RBN) entegre edilerek hibrit bir risk değerlendirme çerçevesi oluşturulmuştur. Beş ana risk bileşeni altında toplam yirmi üç hata türü tanımlanmış ve değerlendirilmiştir. Sonuç olarak,“prosedürel hatalar”ve“insanla ilgili hatalar”en kritik hata kategorileri olarak ortaya çıkmıştır. Özellikle,“sınırlı prosedürel izlenebilirlik ve denetlenebilirlik”en önemli hata türü olarak belirlenmiştir. Ardından aynı analiz, önerilen konseptin entegrasyonu senaryosu için gerçekleştirilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Kısaca, tezin temel bulguları şu şekilde özetlenebilir:  Literatür taraması, dijital teknolojilerin gemideki emniyet uygulamalarına entegrasyonundaki araştırma boşluğunu açıkça ortaya koymaktadır. IoT ve yapay zekânın denizcilik literatüründe en trend son teknoloji unsurları olduğunu göstermektedir. Ayrıca ana odağın seyir emniyeti olduğunu vurgulamakta ve gemide operasyonel emniyetteki araştırma boşluğunu belirlemektedir.  Hibrit stratejik analiz çerçevesi kullanılarak en kritik DDS belirlenmiştir. Dijital dönüşümün stratejik analizi, dijital izleme ve kayıt, ve operasyon odaklı dijital çözümler en öncelikli başlıklar olarak ortaya çıkmıştır.  Önerilen konsept hem teorik hem pratik katkılar sunmaktadır. Bu bağlamda, kapalı mahal operasyonlarının emniyetli yürütümü için IoT tabanlı akıllı izleme, değerlendirme ve kayıt sistemi tasarımı üzerinden uygulanabilirliği doğrulanmıştır.  Kapalı mahal operasyonları için mevcut uygulamaların risk değerlendirme sonuçları, prosedürel hatalar ile insan kaynaklı hataların en kritik risk bileşenleri olduğunu göstermiştir. Özellikle“sınırlı prosedürel izlenebilirlik ve denetlenebilirlik”en kritik hata türü olarak belirlenmiştir.  Karşılaştırmalı analiz, önerilen konseptin toplamda %31,76 risk azaltım potansiyeli sunduğunu doğrulamıştır. Bu tez, denizcilik endüstrisine ve denizcilik literatürüne çeşitli katkılar sunmaktadır. Bu katkılar üç boyutta sınıflandırılabilir:  Akademik açıdan, denizcilik emniyetinde dijital dönüşümün mevcut durumunu ortaya koymakta ve bu alandaki araştırma boşluklarını sistematik olarak belirlemektedir. Bu, bu ölçekte denizcilik emniyetinde dijital dönüşüme ilişkin ilk literatür taramasıdır. Bu tez, denizcilik emniyetinde dijital dönüşümün ilk stratejik analizini gerçekleştirmektedir. Ayrıca, TOWS matrisi ve aralık tip-2 bulanık kümeler ile geliştirilmiş bir SWOT-AHP-TOPSIS entegrasyonunun denizcilik literatüründeki ilk uygulamasını temsil etmektedir.  Örgütsel açıdan, bu tezin pratik çıktıları proaktif bir örgütsel emniyet kültürünün oluşturulmasına katkı sağlamaktadır. Teknolojik eğilimlerin belirlenmesi, dijital dönüşüm potansiyelinin ortaya konması, yeni bir stratejik analiz çerçevesinin sunulması ve pratik dijital çözümler önerilmesi gibi çıktıların tümü denizcilik organizasyonları için özgün bir rehber niteliğindedir. Ayrıca tez, uygun stratejilerle insan bağımlı, kırılgan süreçlerden otomasyon destekli, sağlam ve güvenilir süreçlere dönüşümün mümkün olduğunu doğrulamaktadır.  Prosedürel ve düzenleyici açıdan, mevcut standart ve prosedürlerin sınırlılıklarını ve zorluklarını ortaya koyarak bir boşluk analizi sunmaktadır. Belirlenen sorunlar için pratik çözümler önermektedir. Ek olarak, vaka çalışması, dijital dönüşümün gemideki operasyonlarda proaktif risk yönetimini mümkün kılmak için nasıl kullanılabileceğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Maritime transportation is a vital element of global trade. However, the complexity of operational procedures, challenging sea conditions, and unpredictable human factors threaten maritime safety. The International Maritime Organization (IMO) is the primary regulatory authority in global maritime transportation. It provides a broad regulatory framework, covering ship design, crew training, operational procedures, and emergency management. But the onboard reality could be quite different. Onboard operational practices often rely on paper-based documentation, manual checklists, and human judgment. This can create significant vulnerabilities in accident prevention and traceability. Digital transformation is a global trend in many industries, including maritime. It offers great potential to eliminate many issues with the integration of state-of-the-art technologies. But it is still just the beginning phase. A comprehensive literature review has validated the spreading digital transformation in the maritime industry (e.g., smart ships, smart ports, digital logistics chains); however, its reflection in maritime safety practices remains limited. At this point, one of the thesis's fundamental research questions arises: Is it possible to enhance onboard safety with digital transformation, and how? This Ph.D. thesis focuses on the systematic identification, prioritisation, conceptualisation, and validation of digital transformation strategies (DTS) to enhance onboard maritime safety. There is an unfortunate reality about onboard operations. Although international regulations set the framework, current maritime safety procedures still rely heavily on manual methods, depend largely on human initiative, and mainly adopt a reactive safety approach. This brings some serious limitations in terms of traceability, auditability, and proactive risk management in high-risk ship operations. These issues are one of the core motivations of the thesis. The thesis consists of five main stages. Initially, a comprehensive systematic literature review was conducted. Publications between 2014 and 2023 were searched in the Web of Science and Scopus databases, and 703 studies were examined using the PRISMA framework. After applying the eligibility criteria, 180 publications were analysed in detail. The findings supported the motivation. Because the literature review revealed that digital transformation in the maritime industry has accelerated rapidly, however, only a limited number of studies focus on the safety dimension. It validates the clear research gap focusing on digital solutions for onboard operational safety. This also highlights the need for a strategic roadmap. In the second stage, digital transformation strategies were identified and prioritised. For this purpose, Strengths, Weaknesses, Opportunities, and Threats (SWOT) analysis, interval type-2 fuzzy Analytic Hierarchy Process (IT2FAHP), and Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) were integrated. SWOT analysis identified internal strengths/weaknesses and external opportunities/threats; IT2FAHP was used to calculate the weights of the criteria under uncertainty; and TOPSIS ranked the alternative digital transformation strategies according to their closeness to the ideal solution. According to the results, the most critical strategies were identified as ST2 (strategic analysis of digital transformation), WO2 (digital monitoring and recording), and WT1 (operations-oriented digital solutions). This finding demonstrates that both the strategic management of digital transformation and the digital monitoring and recording of operations are essential for safety. In addition, sensitivity analyses confirmed the consistency of the strategy rankings under different scenarios. In the next stage, a novel digital transformation concept was developed in line with the prioritised strategies. It is designed as a conceptual model of an IoT-based smart monitoring, assessment, and recording system. It has three main layers. The initial one is the IoT sensor layer, which enables real-time monitoring of tasks, environmental conditions, and crew activities during operational processes. The second one is the rule-based master unit layer. This layer matches the collected data with procedures and provides a rule-based decision support mechanism. The last one is the cloud-based data storage layer, which ensures traceability, auditability, and protection against data manipulation. In the fourth stage, a case study was conducted. This phase also demonstrates the practicability of the proposed concept beyond its theoretical framework. The case study applies the proposed digital transformation concept to one of the highest-risk onboard ship operations: enclosed space entry. In this context, the current practices of enclosed space operations were examined in detail. A comprehensive hazard analysis was conducted accordingly. Then the procedural gaps are identified, and the concept is adapted to address them. In the final stage, the impact of the proposed concept on risk mitigation was validated with a comparative risk assessment. A hybrid risk assessment framework was built by integrating Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis (FMECA), evidential reasoning (ER), and rule-based Bayesian network (RBN). A total of twenty-three failure modes under five main risk components were identified and assessed. As a result,“procedural failures”and“human-related failures”appeared as the most critical risk failure categories. In particular,“limited procedural traceability and auditability”was identified as the most significant failure mode. The same analysis was then performed for the integration of the proposed concept scenario, and the results were compared. Briefly, the key findings of the thesis can be summarised as follows:  The literature review explicitly reveals the research gap in the integration of digital technologies into onboard safety practices. It demonstrates that IoT and AI are the most trending state-of-the-art technologies in maritime literature. It also emphasises the main focus on navigational safety and identifies the research gap in onboard operational safety.  Using the hybrid strategic analysis framework, the most critical DTS were identified. Strategic analysis of digital transformation, digital monitoring and recording, and operations-oriented digital solutions emerged as the top priorities.  The proposed concept provides both theoretical and practical contributions, and its applicability has been validated through an IoT-based smart monitoring, assessment, and recording system for safe enclosed space operations design.  Risk assessment results for current practices revealed that procedural failures and human failures are the most critical risk components. In particular,“limited procedural traceability and auditability”was identified as the most critical failure mode.  Comparative analysis has validated that the proposed concept offers an overall 31.76% risk mitigation potential. This thesis presents various contributions to the maritime industry and maritime literature. These can be categorised into three aspects:  From an academic perspective, reveals the current status of digital transformation in maritime safety and systematically identifies research gaps in this field. This is the first literature review on digital transformation in maritime safety on this scale. This thesis performs the first strategic analysis of digital transformation in maritime safety. In addition, it represents the first application of an enhanced SWOT-AHP-TOPSIS integration with TOWS matrix and interval type-2 fuzzy sets in the maritime literature.  From an organisational perspective, the practical outcomes of this thesis contribute to the establishment of a proactive organisational safety culture. The thesis's outputs, such as identifying technological trends, revealing the potential of digital transformation, presenting a novel strategic analysis framework, and offering practical digital solutions, serve as a unique guide for maritime organisations. Furthermore, the thesis validates that it is possible to achieve a transformation from human-dependent, vulnerable processes to automation-supported, robust and reliable processes with the appropriate strategies.  From a procedural and regulatory perspective, the thesis presents a gap analysis by revealing the limitations and challenges of existing standards and procedures. It offers practical solutions for the identified problems. Additionally, the case study demonstrates how digital transformation can be used to enable proactive risk management in the onboard operations.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    940845

    Açık deniz römorkör ve destek gemileri işletmeciliğinin stratejikyönetim modellemesi

    Strategic management modeling for offshore tugboat and supportvessel operations

    ALİ BURÇİN EKE

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZCAN ARSLAN

  2. Tez No

    1006629

    Denizcilik sektöründe dijital dönüşüm süreçlerinin yenilik yönetimiperspektifiyle değerlendirilmesi

    An assessment of digital transformation processes in the maritime industry from an innovation management

    AYNUR GÖNÜLER TÜREDİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Denizcilik Çalışmaları Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    DOÇ. DR. PELİN BOLAT

  3. Tez No

    883289

    Kalite fonksiyon yayılımı temelli yaklaşım ile müşteri odaklı mobil uygulama tasarımı uygulaması

    Customer-oriented mobile application design application with quality function deployment based approach

    MÜŞERREF YILMAZ KESİKCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAHADIR GÜLSÜN

    DOÇ. DR. İREM OTAY

  4. Tez No

    676587

    Dijital dönüşüm ve endüstri 4.0 uygulamaları için kamu hizmet alanlarının bulanık z-sayılar temelli karar destek modelleri ile değerlendirilmesi ve önceliklendirilmesi

    Evaluation and prioritization of public service areas with fuzzy z-numbers based decision support models for digital transformation and industry 4.0 applications

    DUYGU SERGİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İREM UÇAL SARI

  5. Tez No

    940816

    State and civil society relation in Türkiye: The case of women csos

    Türkiye'de Devlet ve sivil toplum ilişkisi: Kadın örgütleri örneği

    TUNA YÜCEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    SosyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Sosyal Politika Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYÇA ERGUN ÖZBOLAT

Geri Dön