Dinamik konumlandırma sistemlerinde tehlikeye sebep olan faktörlerin incelenmesi
Investigation of factors causing hazards in dynamic positioning systems
- Tez No: 921161
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN DEMİREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Denizcilik, Marine
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Açık deniz operasyonları, enerji üretimi ve lojistik faaliyetlerin merkezinde yer almakta olup, zorluklar ve karmaşıklık barındırmaktadır. Petrol ve gaz çıkarımı, rüzgâr enerjisi santralleri ve denizaltı kablo döşeme gibi faaliyetleri içeren bu operasyonlar, denizcilik sektörünün kritik bir parçasıdır. Bu operasyonların sürdürülebilirliği ve güvenliği açısından dinamik konumlandırma sistemleri, gemilerin rüzgâr, dalga ve akıntı gibi çevresel etkilerden bağımsız olarak belirli bir pozisyonda sabit kalmasını sağlayan hayati bir teknoloji olarak öne çıkar. Ancak bu sistemlerdeki arızalar ve operasyonel aksaklıklar, performansı doğrudan etkileyerek ciddi sonuçlara yol açabilmektedir. Bu bağlamda, dinamik konumlandırma sistemlerindeki kritik faktörlerin belirlenmesi ve bu faktörlere yönelik çözüm önerilerinin geliştirilmesi açık deniz operasyonlarının emniyeti açısından büyük önem taşımaktadır. Dinamik konumlandırma sistemleri, geminin konumunu GPS, rüzgar sensörleri ve gyro pusula gibi sensörlerden alınan verilerle kontrol eden entegre bir yapıdan oluşur. Sistem, gelen verileri analiz ederek iticilere sinyal gönderir ve geminin konumunu sürekli olarak düzenler. Güç yönetim sistemi, iticiler, sensörler, bilgisayarlar ve operatör konsolunun bir arada çalışmasıyla sistem, gemilerin güvenliğini ve operasyonel sürekliliğini sağlar. Güç yönetim sistemi, jeneratörler ve kesintisiz güç kaynaklarıyla operasyonun enerji ihtiyacını karşılar ve olası elektrik kesintilerine karşı önlem alır. İticiler, geminin pozisyonunu sabit tutmak için sürekli olarak ayarlanır ve çevresel etkilerle başa çıkılmasını sağlar. Bilgisayarlar, sistemin beyni olarak tüm verileri işleyerek operasyonun doğru bir şekilde sürdürülmesini mümkün kılar. Operatör konsolu ise sistemin insan-makine arayüzünü oluşturarak operatörlerin gerekli müdahaleleri yapmasını sağlar. Tüm bu bileşenlerin uyum içinde çalışması, sistemin karmaşık yapısını daha da kritik hale getirir. Bu tezde dinamik konumlandırma sistemlerindeki tehlike faktörlerini belirlemek ve bu faktörlerin etkilerini analiz etmek için bulanık DEMATEL yöntemi kullanılmıştır. İlk olarak başlangıç matrisinden elde edilen veriler normalleştirilmiş ve toplam ilişki matrisi oluşturulmuştur. Bulanık DEMATEL yöntemi kapsamında, denizcilik sektöründe deneyimli uzmanlar tarafından doldurulan anketlerden elde edilen veriler, faktörler arasındaki ilişkilerin neden-etki bağlamında analiz edilmesine olanak sağlamıştır. Bu anket sonuçları, net ve bulanık değerlerin yanı sıra neden ve etki skorları hesaplanarak işlenmiştir. İnsan faktörü, çevresel koşullar, güç arızaları, yük kayması, yükün destek gemisine çarpması ve gemi puntellerine çarpması gibi faktörler bu bağlamda değerlendirilmiştir. Analizler, insan faktörünün sistem üzerindeki en kritik etkiye (ri+ci: 6.14, ri: 2.88) sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu değerlerin birçok çalışmada olduğu gibi insan faktörünün önemini göstermektedir. Çevresel faktörler ve güç arızaları ise sırasıyla (ri+ci: 5.94, ri: 2.88) ve (ri+ci: 5.96, ri: 2.86) değerleriyle sistemin güvenilirliği üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Bu değerler ışığında ağır çevre koşullarının meydana getirdiği kaza ve olayların etkisi ve güç/elektrik ekipmanlarının önemi ortaya çıkmaktadır. Yük kayması, yükün destek gemisine çarpması ve gemi puntellerine çarpması, dinamik konumlandırma operasyonlarında dikkatle yönetilmesi gereken fiziksel faktörlerdir. Yük kayması, ri−ci değeri 0.33 ile geminin ağırlık merkezini değiştirerek dengesini bozma potansiyeline sahiptir. Bu durum özellikle kötü hava koşullarında sırasında daha sık görülür. Yükün destek gemisine çarpması, ri−ci değeri 0.29 ile operasyonel güvenliği etkileyen bir diğer kritik faktördür. Genellikle yetersiz koordinasyon, çevresel faktörler veya yetersiz iletişim nedeniyle gerçekleşen bu çarpışmalar, destek gemisinde hasara yol açarak operasyonların aksamasına neden olabilir. Yükün gemi puntellerine çarpması, ri−ci değeri 0.24 ile, özellikle ağır ekipmanların taşınması sırasında geminin iç yapısında ciddi hasar oluşturabilecek bir faktör olarak öne çıkar. Tüm bu sonuçlar incelendiğinde, dinamik konumlandırma sistemleri bütünsel bir yaklaşım ile değerlendirilerek hem dinamik konumlandırma sistemlerinin hem de güvertede tehlikeye sebep olan faktörlerin önemi ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca bu faktörlerin yaratabileceği potansiyel problemlerin giderilmesine yönelik çözüm önerileri sunulmuştur. Bulanık DEMATEL yöntemi ile bu önerilerin sebep ve etkileri iki kısımda incelenmiş daha detaylı ve derin bir yaklaşım ortaya konulmuştur. Bu yaklaşım sayesinde açık deniz dinamik konumlandırma sistemlerindeki operasyonlar daha verimli, hatasız ve güvenli bir şekilde gerçekleşebilecektir. Sonuç olarak, emniyetli dinamik konumlandırma ve güverte operasyonlarının devamı için, insan faktöründen çevresel koşullara kadar tüm parametreler dikkate alınmalıdır. Bu kapsamda çözüm önerileri açısından, dinamik konumlandırma operatörleri için acil durumları yönetmeye yönelik; güvertede çalışan personelin dikkatli çalışması, kreyn operatörleri ile açık ve net iletişim halinde olunması, güç ve elektrik sistemlerinin düzenli bakımlarının yapılması, gemi personeline yönelik uygulamalı eğitimlerin artırılması ve çevresel faktörlere dayanıklı teknolojilerin geliştirilmesi önerilmektedir. Bu tez, açık deniz operasyonlarında tehlikeye sebep olan faktörlerin en aza indirilmesi ve emniyet standartlarının yükseltilmesi adına literatüre önemli bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Offshore operations represent a critical segment of the maritime industry, encompassing challenging and complex activities such as oil and gas extraction, wind energy production, and subsea cable installations. These operations necessitate sophisticated technological solutions to ensure safety and operational continuity in challenging environmental conditions. Given the unpredictable nature of offshore environments, vessels operating in these regions must be equipped with advanced navigation and stabilization systems. Among these technologies, Dynamic Positioning (DP) systems have established themselves as essential tools, enabling vessels to maintain their position and heading whilst accounting for external factors such as wind, waves, and currents. DP systems play a crucial role in reducing the risk of operational disruptions and ensuring the accuracy of offshore tasks, particularly in sensitive operations such as deep-sea drilling or cable-laying. Turkey has recently made substantial investments in offshore exploration, particularly in the Mediterranean and Black Sea regions, leveraging DP systems to enhance operational efficiency. These investments are part of broader energy security and economic development strategies, aiming to reduce dependency on foreign energy resources. The growing number of offshore projects in these regions has highlighted the increasing reliance on DP technology to optimize performance while minimizing operational hazards. Nevertheless, despite their advanced capabilities, DP systems are not immune to failures and potential challenges, which can have severe implications for safety, environmental protection, and operational outcomes. The central aim of this thesis is to identify the factors influencing DP system performance and to propose strategies to mitigate the effects of hazard-causing factors. Addressing these challenges is essential for enhancing the reliability of offshore operations and ensuring long-term sustainability. Given the high operational costs associated with offshore activities, any failure in DP systems can lead to significant financial losses, environmental risks, and potential threats to crew safety. Therefore, understanding the interactions between different factors affecting DP performance is key to developing effective mitigation strategies. DP systems are intricate integrated structures that rely on various components, including sensors, thrusters, power management systems, and operator consoles, to maintain a vessel's position. The continuous collection of data by GPS, wind sensors, and gyro compasses is processed by onboard computers, which then issue signals to the thrusters to adjust the vessel's position as required. The power management system is pivotal in ensuring the availability of sufficient energy to operate the system, including emergency backup through uninterruptible power supplies (UPS). The thrusters counteract external forces, thereby maintaining stability and precision, while DP operators monitor and intervene when necessary through dedicated consoles. The seamless interaction between these components is vital for the system's functionality, and any malfunction could pose a significant hazard. This thesis employs the Fuzzy DEMATEL (Decision Making Trial and Evaluation Laboratory) methodology to analyze the interrelationships among critical factors affecting DP systems. Fuzzy DEMATEL is particularly well-suited for addressing the uncertainties and subjective evaluations inherent in complex systems, combining traditional DEMATEL's ability to map cause-and-effect relationships with fuzzy logic to handle imprecise data. This methodology enables a more refined analysis of decision-making processes, especially in environments where quantitative data alone may not provide a complete picture. To gather input for this analysis, surveys were conducted with maritime experts experienced in DP operations. The survey results were processed to calculate net, fuzzy, and cause-effect values for each factor, thereby providing a comprehensive understanding of their roles within the system. The analysis identified six key factors that significantly impact DP systems: human factors, environmental conditions, power failures, load shifts, collisions with support vessels, and damage to vessel structures. Among these, human factors emerged as the most critical, with the highest combined influence (ri+ci = 6.14) and direct impact (ri = 2.88). This underscores the importance of operator expertise, decision-making, and situational awareness in ensuring system reliability. Environmental factors, including wind, waves, and currents, also play a substantial role, with a combined influence of 5.94 and a direct impact of 2.88. It has been determined that these forces have the capacity to impede the system's ability to maintain position, a phenomenon that is especially prevalent during periods of adverse weather conditions. Power failures, which are often the result of generator malfunctions or electrical disruptions, have been identified as another significant factor, with a combined influence of 5.96 and a direct impact of 2.86. Physical incidents such as load shifts and collisions further highlight the operational factors associated with DP systems. Load shifts, characterized by unexpected movement of cargo on the deck, have a cause-effect score (ri-ci) of 0.33, indicating their potential to disrupt stability. Similarly, crane collisions between the vessel and support ships or internal structural components scored 0.29 and 0.24, respectively, reflecting their contribution to structural damage and safety hazards. These findings emphasize the need for rigorous operational protocols and real-time monitoring to mitigate such factors. The Fuzzy DEMATEL methodology has been demonstrated to provide valuable insights into the hierarchical relationships among these factors. By calculating normalized and total relationship matrices, the analysis revealed the extent to which each factor acts as a cause or effect within the system. For instance, human factors exert a direct influence on other factors and are in turn influenced by them, thus occupying a central position in the system's overall functionality. The methodology's capacity to manage imprecise data through fuzzy logic enhanced the accuracy and reliability of these findings, offering a robust framework for prioritizing factor mitigation efforts. The practical application of these findings was further explored through a detailed case study of DP operations. This involved constructing initial matrices based on expert input, normalizing the data, and calculating fuzzy and net values to develop a comprehensive cause-effect diagram. The results obtained confirmed that human factors, environmental conditions, and power failures are the primary drivers of system performance, while physical incidents such as load shifts and collisions are more context-dependent but still significant. These insights were instrumental in formulating targeted recommendations to improve DP system reliability and safety. To mitigate the factors associated with the human element, it is imperative that personnel gain experience on a diverse range of ships during their internship program. It is also recommended that personnel avoid working on the same ship and in the same position for extended periods. Furthermore, it is advised that personnel undergo practical training through accredited courses. Periodic competency assessments should be conducted to ensure that crew members remain adept at handling DP systems under varying operational conditions. Prior to deployment, a thorough evaluation should be conducted to ensure that environmental conditions do not pose a threat. It is imperative that deck and bridge personnel maintain continuous communication, and operations should be halted if necessary to address potential challenges. Equipment maintenance is crucial to prevent power and electrical failures. Furthermore, personnel should undergo training provided by the manufacturer to learn how to react in the event of a power outage. The importance of adequate stowage, a comprehensive evaluation incorporating environmental conditions, and stability calculations for effective load management cannot be overstated. It is strongly recommended that continuous visual and audible communication be maintained between the crane operator and the signalman, and that personnel receive practical training in a simulation environment. This thesis emphasizes the complex nature of the challenges associated with DP systems and the significance of a comprehensive approach to management. Addressing both technical and human factors, maritime operators can enhance the safety and efficiency of offshore operations to a significant degree. Incorporating advanced analytical methodologies, such as Fuzzy DEMATEL, into assessment processes is recognized as a key advancement in reaching this goal. As offshore activities continue to expand in scope and complexity, the insights provided by this research offer valuable guidance for navigating the associated challenges. In summary, this thesis underscores the critical role of DP systems in ensuring the safety and efficiency of offshore operations. The use of Fuzzy DEMATEL in the assessment process allows for the identification and prioritization of key hazard factors, providing actionable recommendations for their reduction. The present study contributes to the development of safer and more resilient maritime technologies by bridging the gap between theoretical analysis and practical implementation.
Benzer Tezler
- Çoklu algılayıcı füzyonunun çoklu robot sistemlerinde eş zamanlı konum belirleme ve haritalama problemine uygulanması
The implementation of multi-sensor fusion to simultaneous localization and mapping problem in multi-robot systems
GÜRKAN TUNA
Doktora
Türkçe
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAYHAN GÜLEZ
YRD. DOÇ. DR. VEHBİ ÇAĞRI GÜNGÖR
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN
- Guidance, navigation and control of an autonomous underwater vehicle
Otonom bir su altı aracının güdüm, seyrüsefer ve kontrolü
MEHMET AVİNÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Seyir emniyetinde insan hatası risk analizi ve insan faktörleri temelinde köprüüstü dizaynına yönelik kural önerileri
Human error risk analysis in navigational safety and human factors based rule recommendations on bridge design
RİFAT BURKAY ALAN
Doktora
Türkçe
2021
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ SALİM SÖĞÜT
- Kesme pimi tasarımında çentik geometrisi parametrelerinin pim dayanımına etkisinin incelenmesi
Examining the impact of groove profiles and dimensional parameters on shear pin strength
MEHMET OZAN YİTİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK