Assessing emergency management capabilities in networked service systems : an enhanced FRAM approach

Critical infrastructure (CI) systems are more and more complex nowadays, and their functionality covers a key role in our society. In case of a disruption, consequences may be serious and could impact on large portions of the population depending on the territory affected. This is why it is fundamental to make them resilient enough to deal with different types of threats and avoid possible service interruptions. This work hence focuses on emergency management, critical infrastructure, and first responder operators. Its aim is proposing a novel method for assessing their operational capabilities to recover CI in case of a disruption, thus enhancing their resilience against accidental events. To do so, a state-of-the-art analysis has been performed on FRAM, a modelling technique of interactions between stakeholders of a system. FRAM appeared to be a powerful tool, used in various contexts to model systems and their connections, but it has been rarely used to assess emergency management system-of-systems, and most of all, it has never been applied to large, complex systems that include many stakeholders and hundreds of functions. This work has developed a new enhanced FRAM approach aimed at filling the gaps emerged from the literature and at modelling intertwined systems in the context of emergency management. In detail, the proposed approach considers a first assessment of operators’ emergency management capabilities, to be coded into FRAM functions. These are then managed through the Resilience Analysis Matrix and ultimately clustered with the Rank Order Clustering. Some indicators have been developed to provide valuable information on the clusters and on the overall system. The described approach has been then validated by means of a pilot case related to SICt project, a cooperation project carried out between Italy and Switzerland with the aim of increasing the cross-border resilience capabilities of the transportation infrastructure.

I sistemi che coinvolgono infrastrutture critiche sono sempre più complessi, e la propria funzionalità ricopre un ruolo chiave per la società. Le conseguenze di una interruzione possono essere notevoli e possono impattare gravemente sulla popolazione del territorio interessato. Per questo motivo è fondamentale rendere i sistemi critici sufficientemente resilienti per poter fronteggiare una elevata variabilità e possibili interruzioni di parte dei servizi essenziali stessi. Questo lavoro si concentra quindi sugli operatori incaricati della gestione delle emergenze, delle infrastrutture critiche, e del primo soccorso, valutandone la capacità di ripresa in caso di eventi critici e, allo stesso tempo, valutando la loro resilienza nei confronti di casi avversi. Per fare ciò, è stata fatta un’analisi dello stato dell’arte di FRAM, tecnica di modellazione delle interazioni tra attori di un dato sistema. FRAM si è dimostrato un potente strumento usato in vari contesti per modellare i sistemi e le proprie interconnessioni, ma esso è stato raramente sfruttato per determinare quanto un sistema complesso sia in grado di gestire un’emergenza. In più, non è mai stato applicato a sistemi grandi e complessi che includessero numerosi stakeholders e centinaia di funzioni. Il presente documento sviluppa un nuovo approccio metodologico basato su FRAM, che punta a colmare i gap emersi dallo studio della letteratura e a modellare sistemi interconnessi nell’ambito della gestione delle emergenze. In dettaglio, questa metodologia include una prima analisi e relativa quantificazione delle capacità degli operatori di gestire le emergenze, per poi codificarle in funzioni di FRAM. Queste ultime sono poi rimaneggiate attraverso la Resilience Analysis Matrix e infine raggruppate per mezzo del Rank Order Clustering. Infine, sono stati sviluppati degli indicatori che forniscono importanti informazioni sui cluster creati e sul sistema in generale. La metodologia appena descritta è stata applicata a SICt, Sicurezza Infrastrutture Critiche transfrontaliere, un progetto che coinvolge Italia e Svizzera e che mira ad aumentare le capacità di gestire eventi critici transfrontalieri che possano interessare le infrastrutture critiche.