Reliability analysis of a complex system under uncertainty and failure event dependency

Abstract

Güvenilirlik, tüm sistemlerin emniyetli çalışmasının temel unsurudur. Güvenilirlik analizininamacı, başarısızlık olasılığının ölçülmesi ve aynı zamanda koruyucu bariyerininnicelleştirilmesidir. Bu engeller, sistemi arızalardan korumak için tasarlanmıştır.Gelişmekte olan dünya ekonomisi, sistemlerin artan karmaşıklığı ve artan veri isleme yetisiile birlikte, sistem güvenilirliği konsepti, hizmet kullanılabilirliğini, organizasyonel ve insangüvenilirliğini, karmaşık sistemlerin belirsizliğini, ağ sistemi güvenilirliğini de içerecek şekildegenişlemiştir.İnsan performansı, karmaşık sistemlerin geliştirilmesi ve işleyişinde önemli bir rol oynar, buaçıdan insan hatalarının karmaşık sistem performansı üzerinde ciddi etkileri olduğu açıktır.Tüm mühendislik sistemleri, insan gayretiyle yaratılmış olduğundan, sistem başarısızlıklarınınönemli bir kısmının, cehalet, ihmal veya beceriksizlik gibi insani nedenlere bağlı olduğunuiddia etmek yanlış olmayacaktır. İnsan Güvenilirlik Analizi (İHD) teknikleri imalat, ulaşım,askeri veya ilaç gibi farklı alanlarda kullanılmaktadır. İnsan Güvenilirliği (İG), insan hatalarıciddi olumsuz sonuçlara neden olabileceğinden, son derece önemli bir kavramdır.Sağlık hizmetleri sektörü, çoğu insan uygulamaları, kararları ve işlemleri içerdiği için insangüvenilirliği değerlendirmesi gerektiren temel alanlardan biridir. Bu çalışma, çeşitli sağlıkhizmetleri operasyonları için belirlenen ve analiz edilen tüm olası performans etkileyenfaktörler (PIF) arasında tam bir nedensel ilişki modeli oluşturarak klinik hataya yol açandavranışların detaylı bir temsilini çizmeyi amaçlamaktadır.İG çalışmalarının en önemli sorunu, hatalı olay olasılığının ve sonuçlarının sayısalölçümlerinin olmamasıdır. Bu bağlamda, İnsan Güvenilirliğinde nicel bir risk değerlendirmesisağlamak için birçok yöntem geliştirilmiştir. Ancak insan hatasının doğası, bileşenbelirsizliğinin doğasından, içerdiği belirsizlikler açısından oldukça farklıdır.İnsan performansı veya davranışları ve bunların dinamik dünyaya ve sosyo-teknik çevreyebağımlılıklarının net bir şekilde anlaşılması gereklidir. İnsan davranışları birçok farklıfaktörden etkilenebilir. Ayrıca bu faktörler, insan davranışının farklı aşamaları arasındakibağlantı olabilir. Bu nedenle, PIF'lerin iyi bir şekilde haritalanması, insan davranışınınanlaşılmasında temel kaygılardan biridir.Bu bağlamda, Bulanık Bilişsel Haritalar (FCM), insan davranışlarını ve ardındaki tümnedenleri açık bir şekilde anlamak için kullanılmıştır. Bu bağlamda, sağlık hizmetlerinde farklıalanlarda, yüksek risklerle çalışan dört doktor tüm PİF'leri değerlendirmiştir. Nedenselilişkiler farklı α kesileri kullanılarak bir duyarlılık analizi ile elde edilmiş vedeğerlendirilmiştir. Gerçek hayattaki kararlarda, karar vericilerin uzman görüşlerine güvendüzeyleri farklı olabilir. Bu çalışmada kullanılan duyarlılık analizi, karar vericilere, yargıdakibelirsizliğin çözümün sağlamlığını nasıl etkileyebileceğini açıklayan bir bakış açısı sağlar.

Reliability is the fundamental element of safety operation of all systems. The aim ofreliability analysis is to quantify the failure probability and its protective barriers. Thesebarriers are intended to protect the system from failures.Along with the emerging world economy, the growing complexity of systems and theadvantage of increasing computational power, system reliability concept expanded toinvolve service availability, organizational and human reliability, uncertainty of complexsystems, network system reliability.Human performance plays a significant role in developing and operating complex systems.Hence it is obvious that human errors have serious effects on complex systems'performance. All engineering systems are created by human endeavor, so it is actuallysuitable to claim that most of the system failures are due to human causes as ignorance,negligence or ineptitude. Human Reliability Analysis (HRA) techniques are used in differentfields such as manufacturing, transportation, military or medicine. Human Reliability (HR) is ahighly important notion as human errors may cause serious adverse consequences.Healthcare services sector is one of the major fields that require human reliabilityassessment as most of the applications involve human handling, decisions and processing.This study aims to draw a complete representation of doctors' behavior leading to clinicalerror by acquiring a complete causal relation model between all possible performance-influencing factors (PIFs) in healthcare operations which have been determined andanalyzed for various healthcare operations.A major problem of HR studies is the lack of numerical measures of the likelihood of anerroneous event and its consequences. In these conditions, many methods have beendeveloped to provide a quantitative risk assessment for HR concept. On the other hand, thenature of human error differs from the nature of component failure with the uncertaintiesinvolved.It is requisite to develop a clear understanding of human performance or behavior and theirdependence on dynamic context and socio-technical environment. Human behavior can beaffected by many different factors; furthermore these factors can be the connectionbetween different stages of human behavior. Therefore a good mapping of PIFs is one of theessential concerns of understanding human behavior.In this context, Fuzzy Cognitive Maps (FCM) have been used to procure an explicitunderstanding of human behavior and all of the reasons relying under that behavior. In thisrespect, four doctors working in different high-risk healthcare fields evaluated all PIFs. Thecausal relationships are obtained and evaluated through a sensitivity analysis using differentα-cuts. In real-life decisions, decision-makers / experts may have differentconfidence levels on their judgments. Sensitivity analysis procures decision-makers, aperspective that explains how the fuzziness in judgment may affect the solution robustness.