در حال حاضر، اکثر نمایندگی های شهری با توجه به فقدان بودجه و کارگران با تجربه برای نوسازی با چالش هایی در رابطه با وخامت زیرساخت های زیرزمینی مواجه می شوند. طبق گزارش اخیر، زیرساخت های زیرزمینی در ایالات متحده در حال حاضر در رتبه D قرار دارند (در مقیاس A تا F و I) و برای اداره هموار زیرساخت ها طی پنج سال آینده به 255 بیلیون دلار نیاز دارند. این بدان معناست که اکثر سیستم های فاضلاب به حالت نزدیک به فروپاشی می رسند و نقایص و معایب تشخیص داده نشده شدیدتر می شوند. در پاسخ، نمایندگی های دولتی به پیاده سازی سیستم های مدیریت زیرساخت بیشتر توجه می کنند که به نمایندگی ها اجازه مدیریت و بهبود کارا تر و موثرتر سیستم های فاضلاب شان را می دهد.
یک سیستم مدیریت زیرساخت به شیوه ای سیستماتیک برای بهینه سازی تعمیر و نگهداشت، بهره برداری، حفظ و بهبود دارایی های فیزیکی در سرتاسر عمر سرویس با حداقل هزینه اشاره می کند. چنین سیستم هایی به طور کلی شامل توابع موجودی دارایی ها، سنجش شرایط، نوسازی و تعویض، اولویت بندی و تصمیمات سرمایه گذاری می شوند. سازه های حقیقی برای هر نمایندگی متفاوت می باشند، اما مفاهیم ذاتی یکسان هستند.
سریهای فرایندهای فوق الذکر طی مراحلی از طریق جریان اشتراکی داده های وابسته، به یکدیگر پیوند می خورند. بنابراین، یک کلید برای سیستم مدیریت موفق زیرساخت، نحوه سازماندهی، آنالیز و بهره برداری نمایندگی ها از داده های زیاد جهت نیل به تحویل خدمات و سرویس های مطلوب است.
از آنجایی که داده های بدست آمده از فرایندهای کسب و کار زیرساخت معمولاً نشانه های قابل پیش بینی در مورد عملکردهای آتی سیستم فراهم می کنند که برنامه های سرمایه گذاری بلند مدت جهت بازرسی و تجدید و نوسازی سازه ها را راهنمایی می کند، در نتیجه این داده ها باید به شکلی مطمئن ذخیره شده و در عین حال به راحتی برای آنالیز آتی دسترس پذیر باشند. مفهوم انبار داده ، این نیازها را به شکلی مطلوب تامین می کند. طبق توضیحات Chau و همکاران [3]، هدف از ساخت انبار داده، فراهم نمودن سیستمی است که به داده های درست اجازه رسیدن فوری (آنی) به کاربر نهایی درست را می دهد. بنابراین، هدف اولیه پیاده سازی انبارداری داده ها برای سیستم های زیرساخت فاضلاب، فراهم نمودن اطلاعات مربوط و به موقع برای مدیران زیرساخت در فرمت قابل فهم است، به گونه ای که تصمیمات سرویس دهی به مشتریان را می توان به شکلی کارا و موثرتر اخذ نمود. برای مدیران زیرساخت ها، عبارت انبارداری داده ها نه تنها به یک ابزار کارا برای ادغام داده ها بلکه همچنین به یک فرمت مادی از ابزار مدیریت بلادرنگ دیداری متشکل از طراحی پروژه، نوسازی و بهبود اشاره می کند.
نقش های مورد انتظار انبارداری داده ها در سیستم های مدیریت زیرساخت فاضلاب، عبارتند از: تخصیص مطلوب منابع برای تامین سرویس های مورد نیاز، پیش بینی حالت کلی خطوط فاضلاب، و شناسایی ریسک های بالقوه در سیستم های فاضلاب. برای کمک به این عملکردها، مطالعه حاضر سیستم پشتیبانی تصمیم (DSS) با استفاده از انبارداری داده ها مطرح می کند.
توابع و وظایف محوری آن عبارتند از: تعیین خودکار مناسب ترین گزینه های انتخابی برای بازرسی و نوسازی خطوط لوله فاضلاب تحت شرایط خاص و برآورد همزمان هزینه های مربوطه. به علاوه، یک پلتفرم آنالیز برای درک و شناخت جامع سیستم های زیرساخت فاضلاب از دیدگاههای مختلف مدیریت در اختیار مدیران تاسیسات قرار می دهد.
اخیراً، تلاش هایی در جهت توسعه سیستم های پشتیبانی از تصمیم گیری برای نوسازی خطوط لوله در زیرساخت های زیرزمینی صورت گرفته است که از این جمله می توان به AUTOCOP, PipeADDIN، طراح H2ONET، CARE-S, CARE-W و SIROCO اشاره نمود. AUTOCOP یک برنامه ارزیابی بود که از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و مدل تصمیم گیری گروهی برای پردازش مجموعه های مختلفی از معیارها و زیرمعیارهای مسئله تصمیم گیری استفاده نمود. از AUTOCOP برای انتخاب روشهای نوسازی مناسب از طریق مقایسه چهار راهکار استفاده گردید: برش باز، تونل زنی میکرو، انفجار لوله و لوله های در محل عمل آمده.
PipeADDIN عمدتاً از سه مدل تشکیل می شد: مدل بار لوله، مدل تخریب و بدتر شدن لوله، و مدل شکستن لوله. PipeADDIN بارها و تنش های وارد شده به شاه لوله آب را محاسبه، تخریب های ناشی از خوردگی را برآورد و آسیب پذیری را براساس عوامل ایمنی بحرانی سنجید تا بدین طریق لوله ها را برای نوسازی آتی اولویت بندی نماید.
طراح H2ONET یک ابزار گرافیکی مبتنی بر AutoCAD بود که از تغییر الگوریتم ژنتیک برای تعیین کم هزینه ترین راهکار استفاده کرده و در عین حال، نیازهای هیدرولیکی شبکه ها را تامین می کند. CARE-S و CARE-W برای کمک به تاسیسات دولتی در جهت اخذ تصمیمات مالی بهتر با تعیین معیارهای تصمیم گیری متعدد من جمله شرایط فنی و اقتصادی توسعه یافتند. هرچند CARE-W عمدتاً برای شرکت های آبی بزرگتر با داده های کافی در نظر گرفته شده بود، اما هدف اصلی ابتکار SIROCO تامین ابزار اولویت بندی لوله آب برای شرکت های توزیع آب کوچک و متوسط با داده های محدود بود. SIROCO از مدل Weibull و شبیه سازی مونت کارلو برای برآورد احتمال شکستگی لوله در طول هر دوره زمانی استفاده نمود.
هرچند تلاش های قبلی توابع پشتیبانی از تصمیم گیری پیشرفته ای برای مدیریت زیرساخت زیرزمینی فراهم نمود، اما انبارداری داده ها نادر بوده است. در مقایسه با سایر DSS ها، استفاده از DSS مبتنی بر انبار داده، نسبتاً ساده و راحت است. مطالعه حاضر یک DSS کامپیوتری کاربر پسند برای مدیریت لوله فاضلاب با استفاده از ورودی ایده های تخصصی و مشخصات روش های بازرسی و نوسازی در چارچوب DSS مطرح می کند. این ویژگی منجر به بهبود کاربردپذیری سیستم تحت شرایط داده های محدود تاسیسات می گردد.
هدف اصلی این تحقیق، توسعه سیستم مدیریت زیرساخت فاضلاب متراکم اما موثر در قالب یک انبار داده بود. انبار داده با ماژول های پشتیبانی تصمیم ترکیب گردید تا بدین طریق امکان پردازش هوشمند هر سیستم مدیریت فاضلابی امکان پذیر سازد. بر این اساس، یک نمایندگی یا آژانس می تواند وضعیت فعلی اش را کاملاً شناخته، نیازهای بودجه بندی اش را برآورد نموده و به راحتی گزارشات موردی و ویژه ای در مورد زیرساخت هایی با جزئیات مورد نیاز تولید کند؛ این امر منجر به کاهش ریسک های ذاتی در کل سیستم های زیرساخت از طریق تخصیص معقول منابع می شود.