[論文レビュー] The Need to Reconcile Concepts that Characterize Systems Withstanding Threats

Stephanie Galaitsi, Benjamin D. Trump+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 22, 2019

Infrastructure Resilience and Vulnerability Analysis参考文献 23被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、言語的・数学的分析を通じて、回復力、頑丈さ、機敏性、適応性、信頼性、安全性、持続可能性、抵抗性の9つの関連するシステム性能概念を統合する概念的枠組みを提案する。専門家インタビュー、文献レビュー、形式的モデリングを統合することで、明確な定義と比較可能な視覚的表現が可能となり、システム設計者がシステム固有のダイナミクスに基づいて脅威低減に最適な戦略を選択できる構造的アプローチを提供する。

ABSTRACT

Desirable system performance in the face of threats and disruptions has been characterized by various management concepts. Through semi-structured interviews with editors of journals in the fields of emergency response and systems management, a literature review, and professional judgment, we identified nine related and often interchangeably-used system performance concepts: adaptability, agility, reliability, resilience, resistance, robustness, safety, security, and sustainability. We analysed expert responses and reviewed the linguistic definitions and mathematical framing of these concepts to understand their applications. We found a lack of consensus on their usage between interview subjects, but using a mathematical framing enriched the linguistic definitions and enabled formulating comparative visualizations and system-specific definitions for the concepts. We propose a conceptual framing to relate the concepts for management purposes. A better understanding of these concepts will allow system planners to pursue management strategies best suited to their unique system dynamics and specific objectives of 'goodness' that all these concepts bring.

研究の動機と目的

• 脅威レジリエンスおよび混乱管理において用いられる9つの主要なシステム性能概念を特定・分析すること。
• 緊急対応やシステム管理などの分野において、用語や応用に関する合意が欠如している問題に対処すること。
• これらの概念の違いと関係を明確にする統一された概念的枠組みを構築し、実務的管理用途に役立てるためのもの。
• システム固有のダイナミクスと「良さ」の目的に基づいて、最適な戦略を選択できるようにすること。

提案手法

• 緊急対応およびシステム管理分野のジャーナル編集者に対して、半構造的インタビューを実施し、一般的に用いられるシステム性能概念を特定する。
• 文献レビューを実施し、特定された概念の言語的定義と数学的定式化を分析する。
• 専門家の意見と概念的一致性に基づいて、専門的判断を用いて概念を精査・分類する。
• 数学的フレーミングを用いて言語的定義を豊かにし、概念の関係を形式的に比較・視覚化可能にする。
• 9つの概念間の相互依存関係と違いをマッピングする概念的モデルを構築する。
• 複雑なシステム設計および運用における意思決定支援を目的として、システム固有の定義と比較可能な視覚的表現を作成する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 緊急対応およびシステム管理分野の専門家は、9つの主要なシステム性能概念をどのように定義し、どのように応用しているか？
• RQ2 回復力、頑丈さ、機敏性といった概念の間には、言語的・数学的差異があるが、それらはどのように関係しているか？
• RQ3 これらの概念の使用法と境界について、文献および専門家の間でどの程度合意が得られているか？
• RQ4 数学的フレーミングは、システム設計および管理におけるこれらの概念の明確さと実用性をどの程度向上できるか？
• RQ5 これらの概念を統合する概念的枠組みは、システム計画におけるより良い意思決定をどのように支援できるか？

主な発見

• 適応性、機敏性、信頼性、回復力、抵抗性、頑丈さ、安全性、セキュリティ、持続可能性の9つのシステム性能概念が、頻繁に使用されるが、定義が一貫していないことが判明した。
• 専門家インタビューの対象者間で用語の使用に合意がなく、それでもこれらの概念の重要性は共通認識されていることが確認された。
• 数学的フレーミングにより、言語的定義が著しく豊かになり、明確な違いの特定と比較分析が可能になった。
• 提案された概念的枠組みにより、システム固有の定義と視覚的表現が可能となり、概念間の関係が明確になった。
• この枠組みにより、システム固有のダイナミクスと脅威プロファイルに基づいた、システム性能目標の戦略的選択が可能になった。
• 本研究は、これらの概念を統合することで、システム計画および脅威低減における意思決定が向上することを示している。