Konzeption und Realisierung eines Multiagentensystems zur Unterstützung von Entscheidungsträgern bei der Bewältigung von Erdbebenkatastrophen

Weltweit stellen Großschadensereignisse aufgrund von Naturkatastrophen Gesellschaften vor schwer zu bewältigende Probleme. Selbst in Industrienation, die landesweit über ausreichende Ressourcen verfügen, ist das Krisenmanagement in einer betroffenen Region oft eine Herausforderung, wie der Hurrikan Katrina 2005 in den USA oder das Oderhochwasser 1997 in Deutschland zeigten. Bei Erdbebenkatastrophen ist ein zeitnahes Krisenmanagement entscheidend für eine Minimierung der Schäden. Die Orte, die potenziell gefährdet sind, lassen sich meist gut eingrenzen. Es gibt allerdings aktuell keine Möglichkeit, Starkbeben mit einem entsprechenden Schadensumfang frühzeitig vorauszusehen. ... mehrDie Optimierung der Koordination von Einsatzkräften hat das Potenzial, die Bewältigung solcher Großschadensereignisse deutlich zu verbessern.

Aufbauend auf den Ergebnissen vorangegangener Forschung zum Management von Erdbebenkatastrophen am Institut für Technologie und Management im Baubetrieb wurde in der vorliegenden Arbeit ein Entscheidungsunterstützungssystem für die Mitarbeiter einer Einsatzleitstelle geschaffen. In einem theoretischen Teil werden mögliche Hilfestellungen untersucht und bewertet, deren praktischer Nutzen durch die Umsetzung in einem Programm, dem Disaster Management Tool (DMT), evaluiert wird. Ein Modell des Entscheidungsprozesses von Personen aus dem Zivilschutz dient als Anhaltspunkt für mögliche Hilfestellungen sowie deren Präsentation in der Benutzungsoberfläche des Systems.

Die Entscheidungshilfen basieren auf der Auswertung einer Faktenbasis durch Algorithmen und Regeln, die in einer Wissensbasis abgelegt sind. Die Regeln beruhen auf Literaturrecherchen, aber insbesondere auf dem Expertenwissen von Zivilschutzmitarbeitern, welches in Befragungen erhoben wurde. Die im System genutzte Fakten- und Wissensbasis zeichnet sich vor allem durch ihre Fähigkeit zur Verarbeitung unscharfer Informationen aus. Die Implementierung der theoretischen Modelle zur Entscheidungsunterstützung im DMT basiert auf dem Konzept eines Multiagentensystems. Das System dient, aufgrund seiner auf Standards basierenden Plattform und der Nutzung offener Datenformate, auch als Machbarkeitsstudie für das Design einer flexiblen und interoperablen Systemarchitektur. Die gewonnenen Erkenntnisse beschränken sich dabei nicht auf das Katastrophenmanagement nach Starkbeben, sondern lassen sich auch auf Schadensereignisse aufgrund anderer Ursachen übertragen.

Natural disasters that cause large-scale damage are major worldwide problem. As examples like Hurricane Katrina in the USA in 2005 or the Oderhochwasser in Germany in 1997 shows, it’s even for industrialized nations with in sum sufficient resources challenging to manage the response activities in an affected region during a major crisis. In the case of earthquake, timely crisis management is crucial to minimize the damage. While places that are potentially endangered are usually known, it’s in most cases not possible to anticipate when an Earthquake with extended damage strikes. ... mehrThe management of such types of disasters could be significantly improved by an optimization of the coordination of operational forces.

Based on previous research in the management of earthquake disasters at the Institut für Technologie und Management im Baubetrieb, a Decision Support System for the members of an Emergency Operation Centre was developed in this thesis. In the theoretical sections different options for the support are examined and evaluated. Their practical benefits are evaluated by an implementation in a program the Disaster Management Tool (DMT). A model of the decision-making process of persons from civil protection, serves as the reference point for options of support. The presentation of the decision support in the user interface of the DMT is also based on this model.

The support and assistance of the system are based on the evaluation of the available information stored in a Factbase by algorithms and rules from a Knowledgebase. The rules are based on literature research and the expertise of workers from civil protection organizations extracted by interviews. The Fact- and Knowledgebase of system have the ability to process fuzzy information. The architecture of the DMT is based on the concept of a multi-agency system. With Platform components based on specified Standards and XML based data formats, the DMT also serves as a feasibility study for the design of flexible and interoperable system architecture. The findings obtained in the thesis are not restricted to disaster management after Earthquakes, but can also be transferred to other types of disasters.