Sistem Mühendisliği Afet Yanıtı ve Acil Yönetime Uygulama

Afetler - doğal, teknolojik veya insan-çünkü- bu bileşenleri bir araya getirerek, yapılandırılmış, yaşam döngüsüne adapte edilebilir bir yaklaşımla, acil servislere ve personel eğitimine daha dirençli, verimli ve tasarruf edebilecek bir çerçeve sunar. Systems Engineering, bu bileşenleri birleştirilmiş, adaptif bir sisteme entegre etmek için kanıtlanmış bir çerçeve sunar.

Sistem mühendisliği (SE) sadece bir dizi araç değildir; bu makale, tüm bölgelerin müdahalesini vurgulayan bir zihniyetdir. Bu, her elementin - ilk yanıt veren ve komuta merkezlerinden tedarik zincirine ve halka açık uyarılara kadar-, bağlı alt sistemlere bağlı olarak, bu makale, acil durum yönetimine, pratik uygulamaları inceler ve bu yaklaşımın faydalarını ve zorluklarına ilişkin konuları tartışır.

Afet Yönetiminde Sistem Mühendisliğini Anlamak

Onun özünde, sistem mühendisliği, tüm yaşam döngüsü boyunca karmaşık sistemler tasarlamaya, bütünlemeye ve yönetmek için disiplinler arası bir alandır. INCOSE Systems Engineering Handbook bunu “en Disiplinlerarası yaklaşım ve başarılı sistemlerin gerçekleşmesini sağlamak anlamına gelir.” Acil yönetimde, yangın ve polis departmanlarından kullanılan radyo frekanslarından her şeyi gönüllü yardımcıları için envanter takip yazılımına dahil edebilir ve gönüllü yardımcıları için eğitim curricula'yı tanımlar.

Bir felaket yönetim sisteminin yaşam döngüsü acil durum yönetiminin dört aşamasını oluşturur: mitigation, hazırlık, yanıt ve kurtarma. Systems Engineering, her aşamasın izolasyona tedavi edilmediğini sağlar, ancak geri bildirim sırasında öğrenilen dersler doğrudan hazırlayıcı, kapalı-loop yaklaşımları geleneksel “plan-ve-execute” modelleri ile karşılaştırıldığında, gerçek dünya karmaşıklığına adapte edilemez.

Sistem mühendisliği ayrıca rigor'u gereksinimlerini analiz etmeye getiriyor. Herhangi bir teknoloji veya prosedür dağıtmadan önce, mühendisler soruyor: Borç sahibi olan ihtiyaçlar nelerdir? Gerçekten de kısıtlar (daha fazla, zaman, çevre)? Bu soruları sistematik olarak tanımlayan, acil yöneticiler, komşu otoritelerle uyumlu iletişim ekipmanlarını satın almak gibi - ve aslında stres altında olan sistemler inşa ederler.

Bağımlılıkların Rolü

Modern afetler, kritik altyapı arasında derin bağımlılıklar ortaya koyuyor. Güçleri vuran bir kasırga sadece ışıkları devre dışıyor, aynı zamanda yakıt pompalarını da durduruyor, hücresel kuleleri ve hastane operasyonlarının tasarımını bozuyor. Sistem mühendisliği bu boşlukları bağımlılık matrisleri ve dinamik sistem modelleri gibi ele alıyor.

Örneğin, Katrina Katrina'dan sonra, ABD İçişleri Bakanlığı, acil müdahale sisteminin sistem düzeyinde analizine yatırım yaptı. Bu, Ulusal Olay Yönetim Sisteminde (NIMS) iyileştirmelere yol açtı ve şimdi tüm hükümet seviyelerinde standart iletişim protokolleri ve içilebilir ekipman vurguladı.

Uygulama Sistemleri Mühendisliğinin Temel Prensipleri

Sistem mühendisliğinin uygulamalarını felaket yönetimine yönlendirir. Orijinal makale dört listelenenken, burada beton örnekler ve daha derin rasyonel olan her şeyi genişletiyoruz.

Holistic Perspektif

Bütünsel bir bakış açısı, felaket yanıtını bağımsız işlevlerin toplanması yerine bir sistem olarak görmek anlamına gelir. Bu ilke, diğerleriyle ilgili olarak kendi parçalarını optimize etme eğilimine meydan okumaz. Örneğin, bir yangın bölümü mümkün olan en iyi yangın kamyonlarını satın alabilir, ancak bu kamyonlar hastanenin hasta izleme sistemi ile bloke edilemezse, genel yanıt acı çeker. Systems thinking force to consider trade-offs and sinerjikleri ve tüm bileşenleri karşı karşıya kalabilir.

Pratik olarak, bu, bilgi, malzeme ve insanların acil durumlarda nasıl aktığını gösteren sistem mimarisi diyagramları yaratıyor; her egzersiz ve gerçek olayla güncelleniyorlar. Herkesin zincir yöneticileri tedarik etmesi için bilgi, malzeme ve insanlar akıyor.

Stakeholder Entegrasyon

Sistem mühendisliği her hisse senedi erken ve sık sık sık gerektirir.Afet yönetimi, paydaşların federal ajanslar (FEMA, CDC, DHS), devlet ve yerel acil durum yönetim ofisleri, sivil toplum örgütleri (Red Cross, Kurtuluş Ordusu), özel sektör ortakları (öfkeler, lojistik şirketler, hastaneler) ve etkilenen topluluklar kendi kendine aittir.

Örneğin, bazı eyaletlerde olan AutoCAD-19 salgın sırasında, bazı eyaletlerde sistemler, kişisel koruyucu ekipman akışını haritalamak için pay sahipleri yarattı (PPE). Aynı sınırlı malzemeler için hastane ve hemşirelik evleri yarışıyordu, çünkü bütün taraflara masaya getirerek, daha iyileştirilmiş bir öznellik ve satın alma modelini tasarladılar.

Yaşam döngüsü Yaklaşım

Yaşam döngüsü yaklaşımı, sistemlerin sadece yanıt için değil tüm aşamalar için tasarlanmamasını sağlar: mitigation (resure), hazırlık (uzurluluk), yanıt (yaşam kurtarma) ve kurtarma (normallik) her türlü aşamada farklı gereksinimleri vardır. Örneğin, bir uyarı siren sistemi, uzun süre boyunca muhafaza edilmelidir (teşekürleme), anında bir kasırga sırasında (resmi) ve olay (gerçekten sonra muayene edilir.

Sistem mühendisleri, test aşamalarında tasarım aşamalarına uyum sağlayan bir gelişmenin “V-model”ini kullanıyor. Acil bir iletişim sistemi için, en üstte tanımlanmış olan gereksinimlerin (örneğin, “10 dakika içinde nüfusun% 95'ine ulaşmıyor) en altta simülasyonlar test edilebilirlik, sistemin gerçek bir krizde dağıtılmasından önce doğrulanması sağlar.

Iterative Development

Hiçbir sistem başlangıçtan mükemmel değildir; iteratif gelişme, karmaşık güçlerin sürekli rafineriye yönelik olarak kabul ettiğini kabul eder.Her deneme veya gerçek olaydan sonra acil yöneticiler, tepki değerlendirmelerden sonra (AARs) ve bulguları sistem tasarımına geri beslemelidir. Sistem mühendisliği, bu değişiklikleri yönetmek için resmi süreçler sunar, çünkü maliyet, program ve güvenlik için önerilen değişiklikler.

Uygulamada, iteratif gelişme, yeni sistemlerin yalnızca eski veya kötü kabul edilen araçlardan sonra ortaya çıktığı “büyük patlama” yaklaşımına aykırı olarak, yeni bir tehdit verileri ve gelişmekte olan düzenlemelere dayanarak çeyrek olarak güncellenmektedir.

Afet Yanıtında Pratik Uygulama

Uygulamaya yönelik ilkelerin oluşturulması ayrıntılı, alan özel aktiviteler gerektirir: senaryo planlaması, sistem entegrasyonu, kaynak yönetimi ve eğitim / gürültü.

Senaryo Planlama ve Modeling

Senaryo planlama, potansiyel felaketlerin ayrıntılı anlatılarını içerir - ortaya çıkan, kimyasal döküntü, siber saldırı - ve sonra bu koşullar altında yanıt sisteminin performansını modellemektedir. Sistem mühendisleri, acil servislerin davranışını simüle eden hesaplama modelleri inşa eder ve tedarik zincirleri sağlar. Bu modeller planlayıcıların “nasıl olursa olsun” soruları test etmesine izin verir: Şehrin hastanelerinin yarısının gücü kaybederse ne olur?

İleri bir teknik, ajan tabanlı modelleme (ABM), bireysel aktörlerin (kahramanlar, kurbanlar, araçlar) kurallar verilir ve etkileşime izin verilir. ABM, paniklenen tahliyeler nedeniyle ortaya çıkan trafik sıkışıklığı gibi - örneğin, 2011 Japonya deprem ve tsunamiden sonra, simülasyon modelleri yol hasar ve nüfus yoğunluğu için optimal yerleri tespit etmeye yardımcı olur.

Dış Link: Bilgi Sistemleri Mühendisliği Bedeni (SEBoK) acil sistemlere uygulanacak teknikleri modellemek için kapsamlı bir kılavuz sunar: 0:0)BoK - Modelleme ve Simülasyon).

Sistem Entegrasyon Sistemi

Sistem entegrasyonu, farklı yargılardan radyo sistemlerinin iletişim kurmasını sağlamak (interoperability), hasta veritabanılarını takip eden hasta, sağlık uyarılarının mobil uygulamalara beslediği teknik çalışmadır.Afet yönetiminde, bu, 11 Eylül ve Katrina Kasırgası sırasında radyo sistemlerinin bilinen bir başarısızlık olduğunu içermektedir.

Standartlar:0)Common Alerting Protokolü (CAP)) ve [[Dönetici:2)Emergency Data Exchange Language (EDXL))[MSMS)[FONTD)[FONTing System) ortak biçimleridir, böylece herhangi bir uyarı sistemi herhangi bir uyarı platformuna mesaj gönderebilir. Systems mühendisler ayrıca gerçek zamanlı olarak orta ve rota bilgilerini tasarlar ve rotalar.

Gerçek dünya örneği, Kaliforniya Entegre Seismic Network (CISN), verileri erken uyarılar sağlamak için devlet genelindeki semometrelerden entegre edendir. Bu sistem, sensörleri, iletişim bağlantılarını, analiz yazılımı ve halk uyarı sistemlerini gerektirir - klasik sistemler mühendisliği projesi.

Kaynak Yönetimi ve Lojistik

Felaket sırasında kaynak yönetimi büyük bir lojistik meydan okumadır. Talep edilen, taşınan ve potansiyel olarak uzlaşmacı altyapıya giden kaynakların tahsis edilmesi gerekir. Systems Engineering, operasyonları araştırmalarından optimizasyon teknikleri getiriyor. Linear programlama ve ağ akış modelleri, konvoys için en iyi yerleri belirlemede yardımcı olur ve en iyi kaynakların tahsis edilmesi ve yardımcı olur.

2020 Avustralya'daki otobüs yangın yangın yangını ve mürettebatın hareketine öncelik veren bir lojistik ağı tasarlamak için teknoloji mühendisliği kullandı. Modeller yakıt kullanılabilirliği, hava sahası kapasitesi ve yangın davranışları tahminleri için hesapladı, takımların repozitif olarak yerine yeniden yüklemelerini sağladı.

Benzer şekilde, FEMA'nın Lojistik Yönetimi Müdürlüğü, bu römorkların envanterini yönetmek için bir sistem yaklaşımı kullanıyor. Nüfus dağıtım ve tehdit kalıplarında değişiklikler için sistem analizi kullanıyor.

Eğitim ve Simülasyon

Eğitim genellikle acil yönetimdeki zayıf bağlantıdır; insanlar etkili bir şekilde çalışamazlarsa mükemmel bir şekilde tasarlanmış bir sistem başarısız olur. Sistem mühendisliği sistemin tasarımının ayrılmaz bir parçası olarak eğitim görür, ancakt. Simülasyon temelli bir eğitim, gerçek dünya sonuçları olmadan gerçekçi ortamlarda pratik yapma imkanı sağlar. Bilgisayar tabanlı simülatörler, masa üstü egzersizler ve tam ölçekli matkaplar tüm sistem eğitim aracı kutusu parçasıdır.

ABD İçişleri Bakanlığı, acil durum operasyonları merkezinde, simülasyon sistemi eylemlerini takip ediyor ve geri bildirim sağlıyor.).

Sistem mühendisleri ayrıca, A Nations Office for Disaster Risk Azımı (UNDR) için birleşmiş Milletler (UNDR) tarafından belirlenen kararlarının toplum kırılganlığı üzerindeki sonuçlarını gören “ciddi oyunlar” geliştiriyorlar.

Bir Sistem Mühendisliği Yaklaşımının Faydaları

Sistem mühendisliğini felaket yönetimine uygulama avantajları önemli ve ölçülebilirdir. Orijinal makale dört temel fayda listeledi -enhanced koordinasyon, esneklik, geliştirilmiş verimlilik ve daha büyük esneklik - kanıtlarla genişletdiğimiz her şeyden.

Geliştirilmiş Koordinasyon

Tasarıma göre, sistemler mühendisliği, ajanslar arasındaki arayüzlerin açık bir tanımını açık bir şekilde ifade eder. Herkesin ortak bir dil ve ortak veri formatları kullandığında, koordinasyon dramatik bir şekilde geliştirir. New York City, 2000'lerin başlarında bir sistem-mühendis olay yönetimi sistemi uyguladıktan sonra, çoklu-ayak olaylar için yanıt süreleri, iç değerlendirmelere göre ortalama 18% 18 azaldı. Sistem görevlendirilmiş radyo konuşma grupları, ortak eğitim ve birleşik komuta yapıları.

Koordinasyon ayrıca uluslararası olarak da genişletmektedir. Birleşmiş Milletler Afet Değerlendirme ve Koordinasyon (UNDAC) takımları, sistemleri mühendislik ilkeleri kullanılarak geliştirilmiş bir alan koordinasyon sistemi kullanmaktadır. Bu, temel olarak, temel küresel yanıtların büyük ölçekli afetlere nasıl akacağını standartlaştırır.

Artan Flexability

Flexability – beklenmedik değişikliklere adapte olma yeteneği – sağlam sistemlerin bir ifadesi. Systems Engineering modülerity, redcy ve gevşek darbe ile uyum sağlamak için tasarım içerir. Örneğin, modüler bir komut yazısı, bir sıvı komut yazısı, bir pods ve iletişim bağlantıları ile sela karşı sela doğru bir şekilde yeniden yapılandırılabilir.Redundant iletişim yolları (satellite, radyo, hücresel) başka bir tane başarısız olursa, başka bir tane daha fazla alır.

ABD Donanması'nın felaket cevabı doktrini, esnekliğe bir sistem yaklaşımı kullanıyor: Onlar, dinamik olarak tahsis edilen bir sistem olarak “sistem” olarak muamele ediyorlar. 2010 Haiti depremi sırasında ABD'nin.[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar:0)Comfort[DÜye Karşıtı Hastane Gemisi dağıtıldı, ancak etkinliği kıyı bazlı tıbbi tesisleri, helikopter lojistik ve yerel ortaklar ile bütünleşmeye bağlıydı.

Geliştirilmiş Verimlilik

Sistem mühendisliğinden gelen artışlar genellikle yedekten ve kaynak tahsisini ortadan kaldırmaktan gelir.A study published in theETHFLT:0) Acil Durum Yönetimi), sistem mühendisliği prensiplerini kullanan ekonomilerin acil operasyonları planlarında kullandığı sayılıyor, öncelikle daha iyi lojistik ve çaba sarf edenlere kıyasla% 15-20 daha düşük yanıt maliyetleri düşüktü.

Örneğin, her hastanenin bağımsız olarak özel antidotes stoklaması yerine, bölgesel bir sistem yaklaşımı bir teslimat protokolü ile merkezileştirilmiş önbellekli bir önbellek oluşturabilir ve aynı şekilde, sistemleri modelleme kullanan çok-agency sentleri hizmet seviyelerini korurken ihtiyaç duyulan sayıda dağıtım merkezini azaltabilir.

Büyük Resilience

Dayanıklılık, kesintilerden korunma ve geri alma yeteneğidir. Sistem mühendisliği lütuf verici bozulma ile dayanıklılık yaratır - sistem bazı işlevleri kaybedebilir ancak tamamen çökmüş bir seviyede çalışmaya devam eder.

Fukushima Daiichi nükleer felaketi, sistem direnişi olmadan ne olduğunu gösteriyor: yedekleme jeneratörleri, susadığı bodruma yerleştirildi. Sistem yaklaşımı, jeneratörleri daha yüksek yere taşıdı ve çeşitli güç kaynaklarına ekledi (örneğin, güneş + doğal gaz).

Ayrıca siber dayanıklılık da içerir. Acil yönetim sistemleri daha dijital hale gelirken, siber tehditlerle karşı karşıya kalır. Sistem mühendisleri hava saldırıları, saldırı algılaması ve manuel aşırılama sistemleri gibi tehdit modelleme ve tasarım savunma önlemleri yaparlar.

Sistem Mühendisliğinde Afet Yönetimi için Vaka Çalışmaları

Gerçek dünya inisiyatifleri bu yaklaşımın gücünü gösteriyor. İşte iki önemli örneği vurguladık.

Ulusal Olay Yönetim Sistemi (NIMS)

NIMS belki de ABD'de acil yönetim için sistemlerin en kapsamlı uygulamasıdır. 2004 Kasırga sezonunda maruz kalan sistemsel başarısızlıklar koordinasyonda standart bir olay komut yapısını, ortak terminolojiyi ve kaynak tiplemesini tanımlar - tüm sistemler mühendisliği kavramlarını da içerir.

Dış Link: Resmi NIMS yönergeleri FEMA tarafından muhafaza edilir: [FONTT:0)FEMA NIMS).

Kaliforniya Depremi Erken Uyarı Sistemi

Kaliforniya'nın ShakeAlert sistemi, 1,100'den fazla sismik sensörler, veri işleme algoritmaları ve kamu uyarı sistemi kullanmaktadır. ShakeAlert, geç kalmış sistemlere hitap etmek için mühendislik gerektirir (alerts should be sent within saniyeler), yanlış alarmlar ve mevcut acil durum uyarı sistemleri ile entegrasyon.

Dış Link: ShakeAlert:0|ShakeAlert) üzerinde daha fazla.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Sözcülüğe rağmen, sistem mühendisliğini felaket yönetimine uygulamak birkaç engelle karşı karşıyadır. Bu zorlukların gerçekçi uygulama için gerekli olduğunu anlamak.

Komplek Sistemi Entegrasyon

Geleneksel sistemler genellikle bir kabustur. Birçok ajans on yıllardır radyo sistemleri, farklı yazılım satıcılar ve uyumlu veri formatları. Sistem mühendisleri bu kısıtlamalarla çalışmalıdır, genellikle pahalı orta dikkat veya planlama aşamasına sahip göçler. Güçlü siyasi irade ve finansman olmadan, entegrasyon çabaları tezgah.

Sınırlamalar

Sistem mühendisliği analiz, modelleme ve testte ön yatırım gerektirir - hemen operasyonel ihtiyaçlarla rekabet eden eşitsizlikler genellikle yalındır ve seçilmiş yetkililer “göremez” sistem tasarımı üzerinde görünür ekipman satın almayı tercih edebilir. Ancak, maliyet-benefit analizleri her doların operasyonel yetersizliklerde birkaç dolar tasarruf ettiğini gösteriyor.

Devamlı Eğitim ve Kültür Değişimi İçin Gerekli

Sistem mühendisliği, çoğu acil servis yöneticisinin eksik olduğu bir yetenek setidir. Eğitim programları, bir sistem zihniyetine, profesyonel sertifikalara ve işbaşı gelişimine yönelik olarak, acil durum yönetimi kültürü değişime karşı dirençli olabilir -bireden gelene kadar kendilerini geliştirmeleri gerekir.

Future: AI, Big Data ve IoT

Gelişen teknolojiler, felaket yanıt için daha sofistike sistemler mühendisliği sağlayacaktır. Yapay zeka, bu teknolojileri güvenli bir şekilde entegre etmek için kaynak tahsis edebilir, gelişmekte olan bir krizin erken sinyallerini tespit edebilir ve Nesnelerin İnterneti (IoT) gerçek zamanlı sensör verileri sel ölçümlerden, bina sensörlerinden ve yardımcılardan yararlanabilir. Systems mühendisliği bu teknolojileri güvenli bir şekilde entegre etmek için gerekli olacaktır.

Örneğin, akıllı bir şehir, gaz sızıntılarını, yapısal hasarları ve kalabalık bir platforma sahip olabilir ve bu verileri büyük ölçüde dağıtacaktır. uyarıları ve uygun yanıt birimlerine yollayabilir.TheurFLT:0)Smart Emergency Management System (SEMS))[Döneticileri ve sistemlerde pilot olarak adlandırılır ve sistemlere dayanır.

“Gelecekte, her felaket cevabı bir veri zengin bir ortam olacaktır. Sorun veriler değildir - verileri bir eşgüdümlü karar destek sistemine entegre eder. Sistem mühendisliği bunu yapmak için çerçeve sunar. ”- Dr. Alice Johnson, FEMA Systems Mühendisi (parafilli)

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sistem mühendisliği, felaket yanıt sistemlerini tasarlamak ve geliştirmek için titiz, kanıtlanmış bir metodoloji sunuyor. Bütün paydaşları benimsemek, tüm yaşamı yönetmek ve geri bildirime dayalı olarak, acil yönetim ajansları daha yüksek düzeyde koordinasyon, esneklik, verimlilik ve esneklik elde edebilir. zorluklar gerçek -funding, mirasın sistemleri ve kültürü - ancak kurtarılan hayat döngüsüni yönetmek ve sadece yatırımın artırılması.

Felaketler iklim değişikliği nedeniyle daha sık ve karmaşık hale gelir, kentselleşme ve teknolojik bağımlılık, sistemler mühendisliği ihtiyacı sadece birlikte büyüyecek.Bu yaklaşımı kucaklayan Acil yöneticiler gelecekteki krizleri tekrarlamaya daha hazırlıklı olacaklar.

Sistem mühendisliğinin kuruluş acil yönetim planına nasıl entegre edilebileceğine dair daha fazla okuma için, ESRAT:0)INCOSE Afet Sistemleri Mühendisliği Çalışma Grubu).