OPTIMIZATION -BASED SIMULATION MODEL FOR ALLOCATING CONSTRAINED BUDGET FOR BRIDGE MAINTENANCE IN KSA

OPTIMIZATION -BASED SIMULATION MODEL FOR ALLOCATING CONSTRAINED BUDGET FOR BRIDGE MAINTENANCE IN KSA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
STAMP_~1.PDF
Restricted to Repository staff only until 7 May 2021.

Download (4MB)

Arabic Abstract

تشكل الجسور مكوناً اساسياً في أي شبكة طرق ونقل. وظيفة هذه الجسور هي بشكل رئيسي ربط التقاطعات لتسهيل حركة المرور المباشر في حين تقليل الازدحام المروري وتقليص تأخير زمن الرحلات. الجسور كأي منشأة بنية تحتية تحتاج للصيانة الدورية من أجل المحافظة على مستوى خدمة التشغيل عند حد مقبول وبذلك يتم تفادي تعطل المرور واغلاق الجسور وشبكات الطرق. ان مالك هذه الجسور وإدارات الصيانة التي تتبع لها تلك الجسور لديهم نظام إدارة الجسور الذي يحتوي على قاعدة بيانات تخزن فيها معلومات تلك الجسور الواقعة في منطقة معينة. بالإضافة إلى ذلك، يوجد بعض النماذج المرفقة بالنظام التي تساعد مالك الجسور في صنع قرارات تتعلق بصيانة الجسور واستبدالها. بالاعتماد على حالة الجسر يتم تقدير تكلفة الصيانة له. عادة ما يواجه مالك هذه الجسور محددات للميزانية المخصصة لصيانة تلك الجسور وفي اغلب الأحيان لا تكفي هذه الميزانية لصيانة جميع الجسور في منطقة معينة. الهدف المنشود من هذه الدراسة هو بناء نموذج يساعد مالك هذه الجسور على تحديد أولويات الصيانة للجسور وتخصيص الميزانية المتاحة تبعاً لذلك بشكلٍ فعال. ان منهجية هذا البحث تقوم على أساس استخدام أدوات صناعة القرارات ذات السمات المتعددة مثل نظرية التحليل الهرمي ونظرية المنفعة متعددة السمات. الخطوة الأولى في هذا البحث هي إيجاد عوامل تحديد الأولويات لصيانة الجسور في منطقة الدراسة من خلال مراجعة ادبية مكثفة وواسعة النطاق في الأبحاث السابقة والمشابهة ومن ثم مقابلة الخبراء المحليين لإيجاد العوامل الملائمة لمنطقة الدراسة ومن ثم إيجاد وزن كل عامل باستخدام نظرية التحليل الهرمي. الخطوة التالية هي انشاء منحنيات المنفعة لكل عامل. الخطوة الثالثة هي تحديد استراتيجيات الصيانة وافضلياتها. الخطوة الرابعة هي تكوين نموذج المحاكاة القائم على الحل الأمثل حيث يتم وصف النموذج وتحديد سير عمل النموذج ووضع دالة الهدف والمحددات. ان مخرجات هذا النموذج هي عبارة عن قائمة بالمكونات المراد صيانتها مع أولوية كل مكون وتكلفة صيانته. تم اختبار الشك في هذا النموذج ووجد ان مصدر هذه الشك هو الطبيعة الذاتية للمشكلة وكذلك بيانات الجسور التي تعتمد بشكل أساسي على تقييم حالة المنشأ والفحص العيني والتي تنعكس على أولوية الجسور للصيانة. ايضاً، اعتماداً على هذه التقييمات يتم تقدير تكلفة الصيانة للجسور مما يجعل التكلفة مصدراً آخر للشك. الشك في عملية صناعة القرارات هو مخاطرة خاصةً إذا كان القرار متعلق بالحل الأمثل. نتيجة لذلك، يوجد حلول أكثر جاذبية مرغوبة حيث ان تلك الحلول تستوعب عجز الميزانية والاحداث غير المتوقعة حيث ان الحل الأمثل يستهلك اغلب الميزانية مع عدم إبقاء أي احتياطي. تم مشاركة نتائج الدراسة مع الخبراء المحليين حيث أبدو توافقهم مع نتائج النموذج ومصادر الشك كذلك. اقترح الخبراء توسيع البحث في هذا المجال بعمل نموذج لكل مكون للجسر

English Abstract

Bridges constitute a major component in any road and transportation network. Their main function is to connect road intersections to enhance the thru traffic while reducing the traffic congestion and travel time delay. Bridges as any other infrastructure facility require periodic maintenance in order to keep the operation of bridge road at an acceptable level of service hence avoiding traffic interruption and bridge and road networks blockage. Bridges owner and maintenance directorates usually have an internal bridge management system where all information of bridges in their concerned area is stored. In addition to that, there are models attached to that system assist the owners in making decisions related to bridges maintenance and reconstruction. Based on the condition of the bridge the maintenance cost can be calculated. Usually bridge owners have major constrain on their budget for maintenance and the available budget does not cover the maintenance of whole bridges in a certain area. The aim of this research is to develop a model to assist bridge owners in identifying their priority for bridge maintenance and accordingly allocate the available budget effectively. The methodology followed in this research utilizes a MCDM tools like AHP and MAUT. The first step is identifying the prioritization factors of bridge for maintenance in network level thru an extensive literature review and local experts’ interview and determine their weights using AHP. Second, establishing the MAUT utility curves for each factor. Third, identify the maintenance strategies followed locally and their preferences. Fourth, optimization-based simulation model development including model description, workflow and model objective function and constraints. The model output is a list of prioritized components along with their priority and maintenance cost. The uncertainties in the model were examined and found to be mainly from the subjectivity nature of the problem and the bridges data which come from the condition assessment and visual inspection which is reflected in the priority of the bridge. Based on these assessments the maintenance cost is estimated which results in an uncertainty in the maintenance cost, as well. The uncertainty results in a risk in making decisions related to optimal solutions. More attractive solutions may become more desirable since they accommodate the budget overrun and unexpected events since the optimal solution mostly consumes the budget without preserving contingency. Results were shared with the local experts and they agreed with the model outputs and the sources of uncertainty in the model. They suggest to further the research in this area with detailed model for each component

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Construction
Civil Engineering
Civil Engineering > Structural Engineering
Civil Engineering > Transportation Engineering
Divisions: College Of Environmental Design > Construction Engineering and Management Dept
Committee Advisor: Alshibani, Adel
Committee Members: Shash, Ali and Bubshait, Abdulaziz
Depositing User: AMIN ABU SAA (g201703810)
Date Deposited: 10 May 2020 15:40
Last Modified: 10 May 2020 15:40
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141517