Geri Dön

Dynamic resource allocation for humanitarian relief chain coordination integrated with volunteers

İnsani yardım zinciri koordinasyonunda gönüllülerle entegre dinamik kaynak tahsisi modeli

PDF İndir

  1. Tez No: 942791
  2. Yazar: EMİNE NİSA KAPUKAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ŞULE ITIR SATOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 114

Özet

Her afet durumu yönetimi, kendi özel kaynak gereksinimlerine ve yapısına sahiptir. Can kaybı, mali ihtiyaçlar ve yardım gereksinimleri felaket türüne bağlı olarak değişir. Afetin büyüklüğü ve yeri, etkilenen bölgenin sosyo-ekonomik düzeyi, yardım operasyonlarındaki aktörlerin katılımını ve koordinasyon yapısını etkiler. Buradan yola çıkarak, yapılan çalışmada afet yönetiminde kaynak tahsisi zorluğunu ele almak için bir model geliştirilmiştir. Model, insan hayatını kurtarma aciliyetine dayanarak görevleri önceliklendirmeye odaklanmıştır. Beklenen büyük Marmara Depremi için İstanbul'un bir ilçesi için gerçek bir vaka çalışması yapılmıştır. Talep, beklenen hasarlı veya yıkılmış binaların sayısı, NATO triyaj sistemine göre afetzedelerin sınıflandırılması ve hafif veya ciddi yaralanması beklenen afetzede sayısı göz önünde bulundurularak değerlendirilmiştir. Bu talebi karşılamak için, kurtarma birimleri, eğitimli gönüllüler ve spontane gönüllülerin koordinasyon içinde çalışması planlanmıştır. Model ayrıca gönüllülerin eğitim maliyetlerini, yol hasarı olasılığını ve kaynakların bölgeler arasında transferini de dikkate almaktadır. JICA (2002) tarafından İstanbul için önerilen ve modelde farklı afet şiddet seviyelerini temsil eden dört olası deprem senaryosuna dayanarak, her ana senaryodan beş senaryo oluşturulmuş ve toplam yirmi senaryo elde edilmiştir. Senaryoların gerçekleşme olasılıklarının 0,01 ile 0,1 arasında değiştiği ve JICA'nın ana senaryolarının gerçekleşme olasılığı en yüksek senaryolar olduğu varsayılmıştır. Senaryolar oluşturulurken, S1'den itibaren her senaryoda durumun %10 kötüleştiği, yani beklenen can kaybı sayısının %10 arttığı varsayılmıştır. Bu çalışmada, yolların hasar oranlarına göre mesafe artışını dikkate alarak olasılıksal yol hasarı arıza yaklaşımı kullanılmıştır. Çalışmada resmi kurtarma birimleri ve gönüllüler insan kaynağı olarak ve yenilenebilir ve yenilenemez diğer kaynaklar da materyal kaynaklar olarak ele alınmıştır ve bunların senkronize şekilde çalışması hedeflenmiştir. Bu kaynakların ihtiyaçlara göre önceden pozisyonlandırılması ve afet sonrasında ihtiyaç durumuna göre dağıtımı planlanmıştır. Modelin amacı, karşılanmayan talebi, bölgeler arasındaki toplam beklenen kaynak transferini ve karşılanmayan yenilenebilir ve yenilenemez kaynakları en aza indirmektir. Bunun için, üç amaçlı stokastik bir dinamik model oluşturulmuştur. Çok amaçlı bu modeli çözmek için AUGMECON2 yöntemi uygulanmış ve sonuçlar analiz edilmiştir. Çalışma, afet yönetiminde hem insan hem de diğer kaynakların tahsisi ve yönetimi noktasında, idari bilgiler ve öngörüler sunmakta ve kaynak tahsisi planlama fikirleri önermektedir. Ayrıca, bölgeler arası karşılanmamış talebin azami düzeye indirilmesi amacıyla model, eşitlik politikası esas alınarak yeniden oluşturulmuştur. İlk olarak, Politika 1 olarak bölgeler arasında eşitlik sağlanması amaçlanmadan sonuçlar elde edildi. Daha sonra, aynı verilerle, model, Politika 2 olarak bölgeler arası eşitliğin hedeflendiği durum için çözüldü. Bir felaketten sonra kaynak dağıtımında eşitlik vurgulanırken, kurbanların enkazdan zamanında kurtarılmasına öncelik vermek, bölgeler arasında eşit dağıtım sağlamaktan daha önemlidir. Ayrıca, bölgeler arasında eşitlik sağlanması amaçlandığında, toplam karşılanmamış talep daha yüksektir ve kaynak tahsisi sorununu çözmek daha fazla zaman alır. Modelde bölgeler arasında toplam karşılanmamış talepte eşitlik politikasının hedeflenmesinin eşitlikçi sonuçlar sağlaması beklenmesine rağmen, bu durumda toplam karşılanmamış talebin eşitlik hedeflenmediği duruma göre çok daha yüksek olduğu bulunmuştur. Model sonuçları parametrelere göre değişebileceğinden, ilk amaç fonksiyonundaki ceza değerlerine ve senaryo olasılıklarına dayalı duyarlılık analizi yapılmıştır. Ceza değerleri değiştikten sonra, değişmeyen veya hafifçe artan (16 değerden 12'si) karşılanmamış talep değerleri, en kötü senaryolar olan Senaryo 19 ve 20'ye aittir. Bunun nedeni insan kaynaklarının yetersiz olması ve daha iyi sonuçlara ulaşılamamasıdır. Ayrıca senaryo olasılıklarının etkisini anlamak için orijinal ceza değerleri korunarak senaryoların olasılıkları kötü senaryolara daha yüksek olasılıklar verilerek değiştirildi. Sonuç olarak modelin, karşılanmamış talepler için ceza değerleri ve senaryo olasılıkları değişimine karşı dayanıklı olduğu söylenebilir. Bu tez, afet yönetimi alanında arama ve kurtarma ve ilk yardım faaliyetleri için kaynak planlamasına odaklanmaktadır. Bu bağlamda, gönüllüleri, kurtarma ekiplerini ve hem yenilenebilir hem de yenilenemeyen kaynak gereksinimlerini içeren dinamik bir kaynak planlama ve tahsis sistemi önerilmektedir. Önerilen yaklaşım, insan hayatlarını kurtarmayı önceliklendirir ve karşılanmamış talebi en aza indirmek için mevcut ve ek kaynakların kullanımını optimize etmeyi hedeflerken sürecin aciliyetini dikkate alır. Kaynakların verimli tahsisi, bölgeler arasında kaynak transferi ve ek insan işgücünün istihdamı arasında denge kurularak sağlanır. Ayrıca, toplam karşılanmamış insan kaynağı talebinin yanı sıra yenilenebilir ve yenilenemeyen kaynak ihtiyaçlarının en aza indirilmesi hedeflenmektedir. Bu çalışmanın, afetlere hazırlık ve müdahale aşamalarında karar vericilere yardımcı olması ve bütünsel bir yaklaşımla literatüre katkıda bulunması beklenmektedir. Bu çalışma, resmi kurtarma personelinin yanı sıra afet müdahale ekiplerinde gönüllülerin eğitimini ve görevlendirilmesinin ele alındığı literatürdeki ilk çalışmadır. Tüm yenilenebilir, yenilenemez ve insan kaynaklarının afet öncesi ve sonrası tahsisini ve transferini planlar. Modelimiz, bir afetten sonra yardım için doğru ekipleri, gerekli malzemeleri ve araçları bulmakta zorlanan insanların sorununu ele almaya yardımcı olur ve nihayetinde yardım sağlamadaki gecikmeyi azaltır. Bu nedenle, metodolojimiz afet koordinasyon ajansları tarafından kaynakları etkili bir şekilde koordine etmek ve yönetmek, gönüllüleri harekete geçirmek de dahil olmak üzere kritik erken saatlerde kullanılabilir. Bu çalışma deprem felaketine odaklanmıştır. Gelecekteki çalışmalar, toplumları etkileyen diğer afetler için kaynak tahsisine odaklanabilir. Ayrıca, kurbanlar için arama-kurtarma ve ilk yardım dışındaki görevler gelecekte yoğunlaştırılabilir. Modeli ilk 72 saat için uygulamış olsak da, kurtarma dönemi için kaynak tahsis sorununu yönetmek amacıyla daha uzun bir zaman aralığını kapsayan dönemler düşünülebilir. Ayrıca, önerilen matematiksel model, kuruluşlar içinde ve arasında veri paylaşmayı sağlayan bir yazılım aracı olan bir API'ye (Uygulama Programlama Arayüzü) yerleştirilebilir. Modelin sonuçlarının gösterdiği gibi, tek bir kaynağın bile eksikliği görevin tamamlanmasını engelleyecektir. Bu nedenle, bölgelerdeki kullanılabilir kaynakların sayısını komuta merkezine dinamik olarak ileten bir bilgi sistemi, ihtiyaç duyulandan fazla kaynakların afet bölgelerine gelmesini önleyerek sürecin optimum kaynaklarla yönetilmesini kolaylaştırmak için oldukça faydalı olacaktır. Bu, afet bölgelerinden komuta merkezine doğru veri akışı için afet öncesi planlamayı gerektirir ve mevcut durum hakkında bilgi iletir. Afet yönetimi, hükümet ve sivil toplum kuruluşları da dahil olmak üzere birden fazla tarafın işbirliği yapmasını gerektirdiğinden, bu API aracılığıyla kararlarla ilgili girdi veri toplama, karar alma ve çıktı veri iletimi gelecekteki afetlerde kaynak tahsisi için faydalı olacaktır.

Özet (Çeviri)

Each disaster situation has its own specific resource requirements and structures. In the event of a disaster, the number of injuries and lives lost, financial needs, and aid requirements vary based on the type of the disaster. Furthermore, the scale of the disaster, its location, and the socio-economic level of the affected region affect required resources and the actors to participate in relief operations and coordination structure. Volunteers are usually the early responders to the disaster, and need to be employed, as mass casualty events cause a sudden demand surge, and the governmental resources are usually not enough to satisfy all human resource requirements. In this study, a multi-objective dynamic resource allocation model is developed for search-and-rescue and first aid activities under uncertainty with a focus on saving human lives by prioritizing urgent tasks, where the volunteers are employed. A detailed framework covering these tasks and required resources is presented. We considered search-and-rescue units composed of team members from certain fields of expertise and volunteers as human resources. Moreover, the use of different types of renewable and nonrenewable resources required during these tasks and pre-positioning and distribution of these according to needs within the model were planned. In the model, it is aimed to minimize the total unmet human resource demand, the number of resources transferred between regions, and the total unmet renewable and non-renewable resource demand. Hence, a three- objective stochastic programming model is formulated. A real case study was conducted to address resource allocation after the expected major Marmara Earthquake for a district of Istanbul. Demand assessment was made considering the number of buildings expected to be damaged or destroyed, the classification of victims according to the NATO triage system and the number of victims expected to suffer with minor or severe injuries. To meet this demand, officially appointed rescue units and trained volunteers expected to receive training at predetermined levels of classified volunteerism in different professions and spontaneous volunteers are planned to work together in coordination. As the volunteers are usually the first responders, their consideration of resource allocation is invaluable. This is the first study that simultaneously places and dynamically allocates renewable and non-renewable resources and human resources, including the official rescue units and volunteers, for the search-and-rescue and first-aid tasks. Incorporating volunteers' assignments to the search-and-rescue and first-aid teams, considering their expertise levels and prior training, and quitting behavior are unique contributions to our study. The Augmented Epsilon-Constraint-2 (AUGMECON2) Algorithm was employed where necessary iterations were performed in the IBM ILOG CPLEX software environment to obtain the Pareto optimal solutions. Results were analyzed with sensitivity analyses. Besides, the model was solved based on the equity policy to minimize the maximum unmet demand among different regions. The outcomes of this research offer some administrative insights, in which ideas for resource allocation planning were suggested, considering both human and material resources. Most of the unmet human resources demand occurred in the first period since additional resource deployment and interregional transfer of human resources could not be achieved. The population density and the high number of casualties in some regions cause the unmet demand in these regions to be higher than in others. Although targeting the equity policy in total unmet demand among regions in the model is expected to provide equitable results, the total unmet demand, in this case, was much higher than without aiming for equity. As the model's results show, the lack of even one resource will prevent the completion of the task. In cases where some of the resources are used together, a communication system can be used to synchronize them. In the same way, a system that dynamically transmits the number of available resources in the regions to the center will be extremely beneficial in terms of ensuring the management of the process with optimum resources by preventing extra resources from coming to the regions. This requires pre-planning for healthy data flow from disaster areas to transmit the current situation in the region to the system. Integrated decisions for pre- and post-disaster stages are crucial for potential disaster scenarios, as they help determine the expected resource requirements. Improper pre-disaster decision-making will affect post-earthquake decisions, leading to a shortfall in meeting demand.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    645159

    Emergency medical system design for disaster response

    Afete müdahale için acil tıp sistemi tasarımı

    MEHMET KÜRŞAT ÖKSÜZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞULE ITIR SATOĞLU

  2. Tez No

    692574

    An optimization model to control the flow of relief commodities in humanitarian supply chain under uncertainty

    Belirsiz koşullarda insani yardım tedarik zinciri malzeme akışını kontrol etmede optimizasyon modeli

    ISRAA ISMAIL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESRA BAŞ

  3. Tez No

    708280

    Dynamic use of spatial information produced by crowdsourcing approach through social media in the cloud-based decision support process during a disaster

    Afet anında toplumun sosyal medya araçlarıyla ürettiği mekânsal bilgilerin bulut tabanlı karar destek sürecinde dinamik kullanımı

    FEYZİ ÇELİK YILANKIRAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CANER GÜNEY

  4. Tez No

    515202

    Humanitarian assistance policies of the European Union towards syrian refugees in Turkey

    Avrupa Birliği'nin Türkiye'deki Suriyeli mültecilere yönelik insani yardım politikaları

    CANSU ÇELİKER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Siyasal BilimlerOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Siyaset Bilimi ve Kamu Yönetimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAŞAK KALE LACK

  5. Tez No

    947264

    Билим, илим жана маданият тармагындагы Кыргызстан менен Түркиянын кызматташтыгы (1992-2012 жж.)

    Kırgız Cumhuriyeti ile Türkiye Cumhuriyeti arasında eğitim, bilim ve kültürel ilişkiler (1992-2012)

    KADRİ AĞGÜN

    Doktora

    Kırgızca

    Kırgızca

    2016

    TarihKyrgyz State University named after I Arabaev

    Tarih Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÖLÖBEK ABDRAHMANOV

Geri Dön