Decision Programming Formulations for Optimal Asset Portfolio Management Under Uncertainty
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2022-06-14
Department
Major/Subject
Systems and Operations Research
Mcode
SCI3055
Degree programme
Master’s Programme in Mathematics and Operations Research
Language
en
Pages
68+1
Series
Abstract
The management of physical infrastructure assets is crucial to the operation of modern societies. For example, environmental concerns and increasing competition means that decision makers need to consider multiple non-trivial causal relationships. Thus, mathematical modeling may bring substantial benefits to aid decision making. Asset management problems are typically characterized by multiple objectives, multiple periods, uncertainty, disruptions and risk management. The main tool of this thesis is the Decision Programming framework combined with influence diagrams. The unit of analysis is a single asset, for which optimal asset management strategies are determined. The asset management strategies consider, for example, asset condition, asset performance, failures, planned maintenance and reactive maintenance. Furthermore, chance constraints are utilized to solve asset management problems under uncertainty. Asset portfolio management problems are addressed with the use of a multi-level model in which assets are classified according to their types and categories. The portfolio problems are solved by combining optimal single asset maintenance strategies while considering the effects of, for example, diversification and joint probability distributions. The conceptual framework developed in this thesis was also discussed with the Finnish Transport Infrastructure agency and it was considered to be relevant. All in all, the results of this thesis indicate that asset portfolio management based on the Decision Programming framework and influence diagrams is viable and effective.Förvaltning av fysiska infrastrukturtillgångar är en central aspekt i ett fungerande modernt samhälle. Exempelvis innebär ökad miljöhänsyn och ökad konkurrens att beslutsfattare måste ta hänsyn till flera icke-trivial orsakssamband. Matematisk modellering kan därför ge betydliga fördelar för att underlätta beslutsfattandet. Tillgångsförvaltningproblem kännetecknas vanligtvis av flera kriterier, flera perioder, osäkerhet, störningar och riskhantering. Viktigaste verktyget i denna avhandling är ''Decision Programming'' ramverket i samband med så kallade inflytandediagram. Analysenheten är en enskild tillgång, för vilken optimala förvaltningsstrategier, i stället för enbart underhållsbeslut, bestäms. Strategierna tar i beaktande tillgångens skick, prestanda och planerat samt reaktivt underhåll. För att lösa tillgångsförvaltningsproblem på en portfolienivå klassifieras tillgångar först enligt deras typ samt kategori. Portföljproblemen löses sedan genom att kombinera optimala förvaltningstrategier för enskilda tillgångar samtidigt som effekterna av t.ex. diversifiering och gemensamma sannolikhetsfördelningar beaktas. Konceptuella ramverket som utvecklades i denna avhandling diskuterades med Trafikledsverket och ansågs vara relevant. I sin helhet visar resultaten att tillgångsförvaltning baserat på ''Decision Programming'' och inflytandediagram är genomförbart och effektivt.Description
Supervisor
Salo, AhtiThesis advisor
Salo, AhtiKeywords
decision, analysis, portfolio, uncertainty, influence, diagram