Aralık değerli küresel bulanık AHP & TOPSIS metodolojisi ile acil durum hastanesi seçimi
Selection of emergency hospital using interval valued spherical fuzzy AHP & TOPSIS methodology
Yazar: BEYZANUR MÜRTEZAOĞLU
Danışman: PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Bulanık = Fuzzy

Özet:
Sağlık hizmetleri insanların yaşamlarını sürdürmelerinde, yaşam kalitelerini artırmalarında ya da hayatta kalabilmeleri için büyük öneme sahiptir. Sağlık hizmetlerine yaşamın normal seyrinde ihtiyaç duyulduğu gibi doğal afet, terör olayları, salgın hastalık vb. kitleleri etkileyen afet ve acil durum dönemlerinde de ciddi bir ihtiyaç doğmaktadır. Özellikle son dönemde karşı karşıya kaldığımız Koronavirüs pandemisi tüm ülkelerde olduğu gibi ülkemizde de sağlık sisteminin ne denli önemli olduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca herhangi bir afet ve acil durum anında sağlık kuruluşlarının çevik bir biçimde ihtiyaca yönelik hizmetleri sunabilecek şekilde konumlandırılmaları önem arz etmektedir. Bu sebeple ülkemizi ilgilendiren bir afet ve acil durum söz konusu olduğunda sağlık hizmetlerini daha hızlı, etkin ve yeterli bir biçimde sunabilmek amacıyla halihazırda hizmet veren yüksek kapasiteli hastanelerin acil durum hastanesine dönüşümündeki önceliklendirme bu tezin konusu olarak seçilmiştir. Bu kapsamda; hastane kapasitesinin, ihtiyacı karşılayabilecek boyutta olması ve modeldeki hesaplamalarda yaşanabilecek zorluklar göz önüne alınarak Türkiye'deki 1500 ve üzeri yatağa sahip olan 8 hastanenin alternatifler kümesi olarak belirlenmesine karar verilmiştir. Modelde değerlendirmeye alınacak olan alternatif hastaneler; Adana Şehir Hastanesi, Ankara Şehir Hastanesi, Erzurum Bölge Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Bakırköy Dr. Sadi Konuk Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Başakşehir Çam ve Sakura Şehir Hastanesi, Sancaktepe Şehit Prof. Dr. İlhan Varank Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Kayseri Şehir Hastanesi, Van Eğitim ve Araştırma Hastanesi'dir. Afet ve acil durum anlarında hastanelerin hazırlılık durumunu ve seçimini etkileyen faktörlerin literatür taraması yapılmış, ardından sektörde uzman kişiler ile görüşülerek modelde değerlendirmeye alınmak üzere demografik yapı, yapısal özellikler, esneklik, kapasite, konum ve afet bölgesine yakınlık olarak 6 kriter belirlenmiştir. Ardından karar probleminin amacı, kriterleri ve alternatiflerin olduğu karar hiyerarşisi tanımlanmıştır.
Bu çalışmada, acil durum hastanesi seçim problemi birden fazla karar kriteri bulundurması bakımından çok ölçütlü karar verme (ÇÖKV) problemi olarak ele alınmış, karar verme sürecinin belirsizlik içermesi ve bazı verilerin yalnızca sözel olarak ifade edilebilmesi problemin çözümü için bulanık ÇÖKV yöntemlerini tercih etmemize sebep olmuştur. Bu amaçla öncelikle ÇÖKV ve bulanıklık altında ÇÖKV konuları incelenmiştir. Belirsizlik içeren bu tip karar problemlerinde yaygın kullanımı sebebiyle bulanık AHP ve bulanık TOPSIS yöntemleri tercih edilmiş ve ilgili bölümlerde bu yöntemlerin farklı bulanık küme uzantılarıyla yapılan literatür çalışmalarına yer verilmiştir. Ardından bulanık kümeler ve uzantıları incelenerek çalışmada kullanılacak olan bulanık kümelere karar verilmiştir. Uygulamada, literatürde görece yeni olması ve hastane seçimi alanında bir çalışma bulunmaması sebebiyle aralık değerli küresel bulanık sayıların kullanılması tercih edilmiş, kurulan modelin karşılaştırılması amacıyla da aralık değerli Pisagor bulanık sayıların kullanılmasına karar verilmiştir. İlgili bölümlerde hem noktasal hem de aralık değerli küresel ve Pisagor bulanık kümeler ile ilgili tanımlara yer verilerek modelin kurulması için zemin hazırlanmıştır. Ardından literatürdeki farklı modeller incelenerek uygulama yapmak üzere aralık değerli küresel bulanık sayılar kullanılarak kriter ağırlıklarının bulanık AHP yöntemi ile elde edildiği, alternatiflerin ise bulanık TOPSIS yöntemi ile sıralandığı hibrit bir model geliştirilmiştir. Hem aralık değerli küresel bulanık AHP & TOPSIS hem de karşılaştırmada kullanılacak olan aralık değerli Pisagor bulanık AHP & TOPSIS metodolojisinin adımları ve değerlendirmede kullanılacak olan dilsel skalalar detaylıca tanımlanmıştır. 
Sonrasında sektör uzmanlarından oluşan karar vericilerin sözel değerlendirmeleri alınarak aralık değerli küresel bulanık AHP & TOPSIS metodolojisi ile acil durum hastanesi seçimi uygulamasına geçilmiştir. Uygulama sonucunda acil durum hastanesi seçimindeki en etkili kriterin demografik özellikler olduğu sonucuna varılırken, ülkemizi etkileyen herhangi bir afet ve acil durum anında öncelikle Başakşehir Çam ve Sakura Şehir Hastanesi'nin acil durum hastanesi olarak tahsis edilmesi gerektiği değerlendirmesine ulaşılmıştır. İkinci ve üçüncü sırada ise Bakırköy Dr. Sadi Konuk Eğitim ve Araştırma Hastanesi ile Sancaktepe Şehit Prof. Dr. İlhan Varank Eğitim ve Araştırma Hastanesi'nin gelmesi böyle bir durumda İstanbul'daki hastanelere öncelik verilmesi gerektiği sonucunu ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçları karşılaştırmak amacıyla aynı değerlendirmeler ile aralık değerli Pisagor bulanık AHP & TOPSIS yöntemi uygulanmıştır. Aralık değerli küresel ve Pisagor bulanık kümelerin farklı varsayımlara dayanması ve modellerde kullanılan dilsel skalanın farklı olması sebebiyle alternatiflerin sıralanmasında küçük farklılıkların oluşması normal olarak değerlendirilmiştir. Ardından modelin hassasiyetini incelemek ve elde edilen sonuçların kriterlerin ikili karşılaştırmasındaki değişiklikler karşısındaki değişimini anlamak amacıyla duuyarlılık analizi yapılmıştır. Duyarlılık analizi sonucunda yalnızca bir durumda yakınlık katsayısı birbirine çok yakın olan birinci ve ikinci sıradaki alternatiflerin kendi içinde yer değiştirdiği, diğer durumlarda herhangi bir değişiklik olmadığı görülmüştür.

Abstract:
Healthcare services are of great importance for people to improve their quality of life, lead their lives or survive. Healthcare services are needed in the natural course of life, as well as a serious need for healthcare arises during periods of disasters and emergencies affecting the masses such as  terrorist attacks, natural  disasters, epidemics, etc. Especially the Coronavirus pandemic that we have faced recently reveals how important the healthcare system is in our country as it is in all countries. Additionally, in the event of any disaster and emergency, it is important that healthcare organizations are positioned in such a way that they can provide needs-oriented services in an agile manner. 
The effects of disasters and emergencies on the healthcare system might be multifaceted. Short-term and long-term negative situations related to mental and physical health may occur, such as the lack of access to water, food and medicines, the negative impact of communication and transportation activities, as well as the need for emergency medical intervention. In order to overcome such situations, each country must have its own disaster and emergency plan. Disaster and emergency plans can also be supported by the construction of new hospitals or the conversion of existing hospitals into emergency hospitals according to the condition of existing health institutions and their competence in case of disaster and emergency. For example, in order to overcome the inadequate intensive care and beds in our country during Coronavirus pandemic, the current situation and the future course of the pandemic were projected and two emergency hospital were opened in Istanbul. However, building a new emergency hospital has a number of disadvantages such as the cost of land, facilities, equipment and long construction and starting time of hospitals. Moreover, new service plans should be prepared for the newly built hospital like the appointment of staff and the provision of transportation services. However, it is more convenient and advantageous to turn an existing hospital into an emergency hospital with strengthening work such as capacity increase and supply of equipment and materials according to the requirements of the emergency situation. 
For these reasons, prioritization in the transformation of existing high-capacity hospitals into emergency hospitals in order to provide health services more quickly, effectively and adequately in the event of a disaster and emergency involving our country was selected as the subject of this thesis. This thesis has two major purposes: (1) to determine weight of the criteria that affect the selection of emergency hospital, (2) to prioritize the transformation of high-capacity hospitals into emergency hospitals. In this context, it was decided to set 8 hospitals with 1500 and above beds capacity in Turkey as a set of alternatives, taking into account the size of the hospital capacity to meet the needs and the difficulties that may occur in the calculations in the model. Alternative hospitals evaluated in the model; Adana City Hospital, Ankara City Hospital, Erzurum Regional Education and Research Hospital, Bakırköy Dr. Sadi Konuk Education and Research Hospital, Başakşehir Çam and Sakura City Hospital, Sancaktepe Şehit Prof. Dr. Ilhan Varank Education and Research Hospital, Kayseri City Hospital, Van Education and Research Hospital. The literature review of the factors affecting the preparedness and selection of hospitals in times of disaster and emergency was conducted, and then two doctors and a manager who worked in the fields of management and strategic planning in the healthcare sector were interviewed and 6 criteria were determined as demographic features, structural features, flexibility, capacity, location and proximity to the disaster area to be evaluated in the model. Then, the decision hierarchy with the purpose, criteria and alternatives of the decision problem was defined.
In this study, the emergency hospital selection problem was considered as a multiple attribute decision making (MADM) problem in terms of having more than one decision criteria. Additionally, the uncertainty of the decision-making process and the fact that some of the data can only be expressed via linguistic terms led us to prefer fuzzy MADM methods for the solution of the problem.
For this purpose, firstly MADM methods and fuzzy MADM methods have been examined. Fuzzy AHP and fuzzy TOPSIS methods were preferred due to their widespread use in such decision problems with uncertainty, and literature review of these methods with different fuzzy set extensions were included in the relevant chapters. It was expected that the integration of these two most popular MADM methods provides excellent evaluation methodology under fuzziness. Then, the fuzzy sets and their extensions were examined and the fuzzy sets to be used in this study were decided. In this study, since it is relatively new in the literature and there is no study in the field of hospital selection, it was preferred to use interval-valued spherical fuzzy numbers, and it was decided to use interval-valued pythagorean fuzzy numbers in order to compare the established model. Definitions of spherical and interval-valued spherical and also pythagorean and interval-valued pythagorean fuzzy sets were given in the relevant sections in order to set the stage for methodology which will be used in selection of emergency hospital. Then, a hybrid model was developed in which the criteria weights were obtained by the fuzzy AHP method by using interval-valued spherical fuzzy numbers and the alternatives were ordered by the fuzzy TOPSIS method by examining different models in the literature. The steps of both interval-valued spherical fuzzy AHP & TOPSIS and interval-valued pythagorean fuzzy AHP & TOPSIS methodology to be used in comparison and linguistic scales to be used in evaluation are described in detail.
Afterwards, verbal evaluations of decision makers were taken and emergency hospital selection was implemented with interval-valued spherical fuzzy AHP & TOPSIS methodology. Decision makers group consists of an expert who has worked as manager and strategic planner positions in the health sector and two doctors. As a result of the application, it was concluded that the most important criteria in the selection of the emergency hospital is demographic characteristics, and it has been reached the conclusion that Başakşehir Çam and Sakura City Hospital should be allocated as first emergency hospital in case of any disaster and emergency affecting our country. In the second and third place, Bakırköy Dr. Sadi Konuk Education and Research Hospital and Sancaktepe Şehit Prof. Dr. Ilhan Varank Education and Research Hospital reveals that in such a situation hospitals in Istanbul should be given priority. In order to compare the obtained results, interval-valued Pythagorean fuzzy AHP & TOPSIS method was applied with the same linguistic evaluations. According to the comparison study, since the interval-valued spherical and Pythagorean fuzzy sets are based on different assumptions and the linguistic scale used in the models is different, small differences in the ranking of the alternatives are considered as usual. Then, sensitivity analysis was performed in order to examine the sensitivity of the model and to understand the change of the obtained results against changes in the pairwise comparison of the criteria. As a result of the sensitivity analysis, it was seen that the alternatives in the first and second place, whose proximity coefficients were very close to each other, were replaced by themselves for only one case, and there was no change in other cases. The result of this thesis can be valuable to the politicians and decision makers about the prospective impacts of future disaster and emergency cases on the healthcare system, especially on the hospitals.
Although the study has contributions in some aspects, it has also some limitations. Hospital prioritization in case of disaster and emergency is a difficult decision making problem with several conflicting criteria and most of the criteria are intangible, they can be properly evaluated via linguistic terms. Other weaknesses of this study are that the determination and interpretation of fuzzy numbers requires expertise, a lot of calculation is needed in this methodology, spherical and pythagorean fuzzy sets are still being discussed in the fuzzy logic world due to the fact that the sum of membership and nonmembership degrees exceed one. 
The proposed method can be developed with other extensions of fuzzy sets and compared with different MADM methods in future research. As an opportunity for further research, the model can be extended by different extensions of fuzzy sets such as type-2 fuzzy sets or picture fuzzy set, the results obtained using these fuzzy sets can be compared with the consequences of this study or the studies can be reconsidered by using triangular or trapezoidal fuzzy sets instead of the interval-valued fuzzy sets which were used in this thesis. Moreover, only two of MADM methods were used in this study, for future studies other fuzzy MADM methods such as VIKOR or ELECTRE can be used instead of TOPSIS.