Ανάλυση συστημάτων υποδομών με τη χρήση της δυναμικής ανάλυσης δικτύων για την αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών
Creators: name: Νάσου, Πηνελόπη Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Επανατακτικότητα συστημάτων υποδομών
Κρίσιμες υποδομές
Δυναμική ανάλυση δικτύων
Ιnfrastructure systems resilience
Critical infrastructure systems
System dynamics

description: Οι κυβερνήσεις έχουν αναγνωρίσει ότι η εύρυθμη λειτουργία των υποδομών ζωτικής σημασίας (κρίσιμων υποδομών) καθορίζει την κοινωνική ευημερία. Αν μια υποδομή δεν είναι σε θέση να λειτουργήσει μέσα στο ευρύτερο σύστημα των κρίσιμων υποδομών που ανήκει, τότε αυτή η αδυναμία μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες σε περιπτώσεις ακραίων συνθηκών. Έτσι, καθίσταται αναγκαίο οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων να πρέπει να κατανοήσουν τις αιτιώδεις αλληλεξαρτήσεις και τις μη γραμμικές αναδράσεις που διέπουν το σύνολο του δικτύου υποδομών, τόσο κατά τη διάρκεια κανονικών συνθηκών λειτουργίας, όσο και κατά τη διάρκεια αντιμετώπισης μιας πιθανής κρίσης. Η παρούσα διπλωματική εργασία προτείνει μια νέα μεθοδολογία μοντελοποίησης των κρίσιμων υποδομών που βασίζεται στη Δυναμική των Συστημάτων (System Dynamics) για να αποδώσει τη σύνθετη δυναμική τους υπό συνθήκες πλήγματος. Με βάση την αρχιτεκτονική και ορισμένες μαθηματικές σχέσεις που αξιοποιούνται από την βιβλιογραφία αναπτύσσεται ένα μοντέλο δυναμικής προσομοίωσης, το οποίο αποτελεί μια αναλυτικότερη προσέγγιση που αποτυπώνει με μεγαλύτερη επάρκεια την πραγματικότητα συγκριτικά με τα υφιστάμενα μοντέλα που αξιοποιήθηκαν από την βιβλιογραφία. Στην εργασία εφαρμόζονται υποθετικά σενάρια για την προσομοίωση και αναλύονται οι επιπτώσεις των απλών και πολλαπλών πληγμάτων και της συμπεριφοράς του συστήματος όταν μεταξύ των υποδομών αναπτύσσονται αλληλεξαρτήσεις ή όταν οι υποδομές είναι αυτόνομες, ενώ, τέλος, εφαρμόζονται διαφορετικά σενάρια ανάταξης των κρίσιμων υποδομών. Με ιδιαίτερη έμφαση στις χρονικές πτυχές της ανθεκτικότητας του συστήματος, αποδεικνύεται, επίσης, πως το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δυναμική αξιολόγηση της επανατακτικότητας. Το μοντέλο αποτελεί εργαλείο για τους διαχειριστές κρίσεων και αποσκοπεί στην κατανόηση των σεναρίων ακραίων συνθηκών και την πρόβλεψη των επιπτώσεών τους για τη βελτίωση του στρατηγικού σχεδιασμού στην προστασία των κρίσιμων υποδομών.
description: Governments have recognized that the proper functioning of critical infrastructures (CIs) determines the societal welfare. If a failed infrastructure is unable to deliver services and products to the others, disruptive effects can cascade into the larger system of CIs, due to interdependencies between them. Thus, it is of utmost importance that decision-makers understand the causal interdependencies and nonlinear feedback behaviors underlying the entire CIs network toward more effective and continuous during the life cycle of a system crisis response plans. In the present thesis a new modeling approach is proposed, based on System Dynamics (SD) to capture complex dynamics of CIs disruptions. Based on the architecture modeling and mathematical functions proposed by various scientists, a SD model is developed and applied to hypothetical scenarios for simulation-based impact analysis of single and multiple disruptive events. The model is applied for a network of critical infrastructures, considering the case of infrastructure interdependencies or autonomous infrastructures under several disruptive events, occurring simultaneously or not. With a particular emphasis on temporal aspects of system resilience, taking into consideration the time o infrastructure needs to restore and return to function, it also turns out that the model can be used for dynamic resilience assessment. A case study is developed, considering the infrastructure system of the city center of Thessaloniki. The model supports crisis managers in understanding scenarios of disruptions and forecasting their impacts to improve strategic planning in Critical Infrastructure Protection (CIP)