Gemi trafik hizmetleri yönetiminin emniyet tabanlı işlevsel risk analizi
Safety-based functional risk analysis of vessel traffic services management
Yazar: ADEM VİRAN
Danışman: DOÇ. DR. AYHAN MENTEŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Denizcilik = Marine ; Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Dünya ticaretinin önemli bir bölümü deniz yolları üzerinden gerçekleşmektedir. Taşınan yük miktarı ise sürekli artmaktadır. Denizyolu rotaları ticari dolaşım için stratejik öneme sahiptir. Süveyş, Panama, Hürmüz, Malakka ve tabi ki Türk Boğazları gemiler tarafından kullanılan kritik geçiş noktalarıdır. Coğrafi ve stratejik konum ile küresel ticaretin gereksinimleri bu noktaların çokça rağbet görmesine sebep olmaktadır. Bu talep ise istenmeyen deniz kazalarının oluşmasına can, mal ve çevre kayıplarına yol açmaktadır. Bunu önlemek adına en etkili çözümlerden biri gemi trafik hizmetleri yönetimidir. Hali hazırda dünya genelinde birçok suyolu ve liman üzerinde kurulu gemi trafik hizmetleri ile olası kazaların önüne büyük oranda geçilmiştir.
Bu tez ile denizyolu ticari taşımacılığı geçiş noktalarının önemli bir örneği olan Türk Boğazları gemi trafik hizmetleri yönetim sistemi ve görevleri rutin işlevler üzerinden incelenerek performans değişkenliklerine ait risk analizlerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda ilgili literatür taranmış, kullanılacak yöntemlere ilişkin prensipler araştırılmış, saha gözlemleri, mülakatlar ve doküman incelemesi ile model analizi yapılandırılmıştır.  
Kaza ve kök nedenleri yerine trafik hizmetleri sisteminin normal çalışması gözlemlenerek belirlenen işlevlerin girdi, çıktı, kaynak, kontrol, önkoşul ve zaman yönleri, birbiri ile olan bağlantıları ve bu bağlantıların sebep olabileceği olası performans değişkenlikleri "Resilience Engineering" mantığına sahip yeni nesil emniyet analiz yaklaşımlarından olan Functional Resonance Analysis Model (FRAM – İşlevsel Rezonans Analiz Metodu) ilkeleri çerçevesinde incelenmiştir. Değişkenliğin risk seviyesi örnek kaza senaryoları ile desteklenerek kavramsal ifadeler üzerinden tanımlanmıştır. Gemi trafik hizmetleri sisteminin tüm paydaşları göz önünde bulundurularak sistemin bütününe bakılarak nasıl çalıştığı araştırılmıştır. İşlev bağlantıları görselleştirilerek ilişki ağı ortaya konulmuştur. Kritik işlev bağlantılarına ait değişkenliğin performansı olumsuz yönde etkilediği noktalar tespit edilmiştir. Toplam negatif performans değişkenliğini sönümleyecek kontrol tedbirleri sıralanmıştır. 
Riskin sayısal skorlara dönüştürülmesi adına FRAM ile elde edilen işlev değişkenlikleri birer hata türüne dönüştürülerek Failure Mode and Effect Analysis (FMEA – Hata Türü ve Etkileri Analizi) ile incelenmiştir. Hata türlerine ilişkin hata etkisi ve nedenleri araştırılmış, olasılık, şiddet ve tespit edilebilirlik ölçeklerine göre konunun uzmanları tarafından puanlanarak Risk Öncelik Sayıları (RPN) elde edilmiştir. FMEA'nın kesin sayılar ve belirsizlik durumları ile ilgili literatürde yer alan kısıtları sebebiyle Bulanık Mantık yardımıyla uzman değerlendirmeleri bulanıklaştırılarak oluşturulan kural tabanına göre çıkarım mekanizması yardımıyla Bulanık Risk Öncelik Sayıları (FRPN) elde edilmiştir. Klasik FMEA ve Bulanık FMEA çıktı değerleri öncelik sıralamalarına göre karşılaştırılmıştır. Hata kaynakları ve hata türü risk ortalamalarına göre işlevlerin risk seviyeleri incelenerek risk azaltıcı kontrol faaliyetleri belirtilmiştir.
Son olarak gemi trafik hizmetleri yönetimine ait işlevlerin birbiri ile olan etkileşim düzeylerinin tespiti The Decision Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL - Karar Verme Deneme ve Değerlendirme Laboratuvarı)  metodu ile incelenerek toplam ilişki matrisi üzerinden etkileyen ve etkilenen işlevler belirlenmiştir. İşlevlerin önem derecesi ve ağırlıkları tespit edilerek etki grafikleri çizilmiştir. 
Yapılan bu çalışmanın literatüre bazı noktalar açısından katkı sağladığı değerlendirilmektedir.
Bunlardan ilki çok geniş bir çerçevede ve çok fazla değişkene sahip olan Türk Boğazları gemi trafik hizmetleri yönetim sisteminin normal günlük işlevler üzerinden sıralı bir sistematiğe dönüştürülerek incelenmesidir. İşlevlerin birbiri ile olan bağlantı yönleri tespit edilerek görselleştirilmiştir. Gerçekleşen kazalar ve nedenleri yerine işlerin daha çok başarılı ilerlediği süreçlere odaklanılarak rutin işlev bağlantılarının gerçekte nasıl gerçekleştiği tespit edilmiştir. İşlevlere ait olası değişkenlikler üzerinden bir risk analizi ortaya konulmuştur. Bu durum gerçekleşme alanı geniş bir sürece sahip olan GTHYS'nin anlaşılması adına önemli bir katkıdır.
İkinci olarak Türk Boğazları ile ilgili literatürde bakir konulardan biri olan GTHYS işlevlerine ait olası hata türlerinin çeşitli yaklaşımlar ile risk analizlerinin elde edilmesidir. Bu sayede insan-teknoloji- organizasyon kaynaklı bileşenlere sahip olan karmaşık yapıdaki GTH sisteminin başarıyla yönetilmesi adına kritik noktalar somutlaştırılarak tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre yüksek risk algısına sahip hata türleri önceliklendirilerek gerekli düzeltici ve önleyici kontrol faaliyetlerinin nerelerden başlaması gerektiğine karar verilebilir.   
Son olarak GTH işlevlerinin birbirine olan etkileşim düzeyinin tespit edilerek etkilenen ve etkileyen olarak sınıflandırılmasıdır. GTH kapsamında gerçekleştirilen işlevler çok çeşitli ve çok fazladır. Hangi işlevin daha önemli ve diğer işlevler üzerinde etkisinin daha yüksek olduğunu anlamamız önceliklendirme için faydalıdır. Elde edilen sonuçlara bakılarak önem ve etki düzeyine göre işlevler üzerinde yapısal iyileştirmeler bu sayede gerçekleştirilebilir.
Tez çalışmamızda GTH'ın en önemli paydaşı olan trafikteki gemilerin teknik yeterlilik, hareket ve manevralarının büyük belirsizliklere sahip olması sistemin tamamına yönelik çözüm önerilerini sınırlandırmaktadır. Gelecekte GTH ve gemi hareket işlevlerinin bir bütün olarak ele alınıp entegre edilerek risk analizlerinin yapılması adına çalışmamızın bir basamak teşkil ederek mevcut bulguları bir adım öteye taşıyacağı değerlendirilmektedir.

Abstract:
A significant portion of global trade occurs via maritime routes, and the volume of transported goods continues to increase steadily. Sea routes hold strategic importance for commercial circulation, with the Suez Canal, Panama Canal, Strait of Hormuz, Malacca Strait, and, of course, the Turkish Straits being critical passages for ships. The geographical and strategic positions, coupled with the requirements of global trade, lead to high demand for these points. However, this demand also results in the occurrence of undesirable maritime accidents, leading to loss of life, property, and environmental damage.
Research in the maritime field is increasingly adopting new safety approaches as the industry evolves. Key focus areas include energy management on ships, optimizing fuel consumption, determining optimal routes and speeds, preventing marine pollution caused by ships, controlling the spread of oil pollution in marine environments, regulating ship traffic in high-risk areas, and enhancing measures for preventing ship accidents and facilitating rescue assistance at sea.
To prevent such incidents, one of the most effective solutions is the management of vessel traffic services (VTS). Currently, around the world, the implementation of VTS in various waterways and ports has significantly mitigated the risk of potential accidents. 
For these reasons, The Turkish Straits Vessel Traffic Services Management (VTSM) region has been chosen as the model application area. The aim of this thesis is to examine the VTSM system of the Turkish Straits, a crucial example of transit points in maritime commercial transportation. The study focuses on routine functions, analyzing the system's tasks and performance variations through risk analyses. In this context, relevant literature has been reviewed, principles related to the methods to be employed have been researched, and a model analysis has been structured through field observations, interviews, and document reviews.
The input, output, resource, control, prerequisite and time directions of the functions determined by observing the normal operation of the traffic services system instead of the accident and its root causes, their connections with each other and the possible performance variations that may be caused by these connections were examined within the framework of the principles of the FRAM method (Functional Resonance Analysis Model), which is one of the new generation safety analysis approaches with the logic of "Resilience Engineering". FRAM (Functional Resonance Analysis Method). FRAM aims to detect interactions that lead to performance change by focusing on what usually goes right rather than errors and failures.
The risk level of variability is defined through conceptual expressions supported by sample accident scenarios. Considering all the stakeholders of the vessel traffic services system, it has been investigated how it works by looking at the whole system. Function connections were visualized and the relationship network was revealed. It has been determined that the variability of critical function connections adversely affects performance. Control measures to absorb total negative performance variability are listed.
The functional variability obtained by the FRAM method was converted into error type, FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) error effect and causes were investigated, and Risk Priority Number (RPN) was obtained by scoring by experts according to probability, severity and detectability scales. Due to the limitations of FMEA in the literature on exact numbers and uncertainty, FRPN values (Fuzzy Risk Priority Number) were obtained with the help of the inference mechanism according to the rule base created by blurring the expert evaluations with the help of Fuzzy Logic. Classical FMEA and Fuzzy FMEA output values were compared according to their priority ranking. Risk mitigating control activities are specified by examining the risk levels of the functions according to the means of error sources and error type.
Finally, the determination of the interaction levels of the functions of VTSM with each other was examined with the DEMATEL (The Decision Making Trial and Evaluation Laboratory) method and the functions affecting and affected by the total relationship matrix were determined. The importance and weights of the functions were determined and impact graphs were drawn. 
According to the risk results, it was seen that training and simulation programs related to human resources should be developed. It is necessary to carry out emergency activities to increase the awareness of maritime traffic operators in traffic monitoring and control processes. It is necessary for planning and organization that the traffic management system and infrastructure are in operable. 
It is necessary to carry out periodic maintenance on the system, software updates system backups, keeping the spare parts stock ready, and preparing technical alternative plans against possible sudden interruptions.  Optimum traffic planning with artificial intelligence-supported algorithms according to the characteristics of the ships waiting in traffic will contribute to the minimize of human errors. Again, the use of "blockchain" like algorithms that will shorten the data flow processes of environmental variability will shorten the transaction processes and facilitate the flow of information services.
It is considered that this study has contributed to the literature in terms of some points. 
The first of these is that the Turkish Straits VTSMS, which has a very wide framework and many variables, is transformed into a sequential system over normal daily functions and their connections with each other are given in detail. By focusing on the processes in which the work progresses more successfully instead of the accidents and their causes, it is determined how routine function connections actually take place. This is an important contribution to the understanding of VTSMS, which has a wide process.
Secondly, it is one of the untouched issues in the literature on the Turkish Straits, and the criticality of the system, which has a complex structure of organization - human - technology, is analyzed by revealing the risk analyzes of the possible error types of VTSMS functions with various approaches. By prioritizing the types of errors that are perceived to be high in terms of risk, it can be decided where the necessary corrective and preventive control actions should start.
Finally, it is the classification of VTS functions as affected and influencing by determining the level of interaction with each other. The results obtained guide structural improvements on functions according to their importance and impact level.
Ship traffic services provided for the Turkish Straits are not optional, but are a mandatory service that has a local legislative structure integrated with international maritime norms and is accepted. With its installation and operation, it provides a significant effect on reducing accident rates. The importance of the Turkish Straits can only be seen with the recent grain corridor agreement. The safe operation of ship traffic services in the Turkish Straits, which is very critical and at the same time strategically important in every respect, is necessary not only for the interests of our country but also for the whole world. It is very likely that the negative accident events that may occur will affect other world stakeholders as headlines.
In our thesis, the technical competence, movements and maneuvers of the ships in traffic, which are the most important stakeholders of VTS, have great uncertainties, limiting the solution proposals for the whole system. In the future, it is considered that our study will take the current findings one step further by constituting a step in order to consider and integrate VTS and ship movement functions as a whole.