客滾船安全返港設(shè)計(jì)流程與控制要點(diǎn)

田正軍，吳 林，吉春正

（招商局郵輪研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引 言

客船的安全性長期以來備受國際海事組織（International Maritime Organization, IMO）的關(guān)注。IMO針對大型客船的安全性提出了“船舶是它自身最好的救生艇”的概念，并通過不斷完善，形成了結(jié)構(gòu)完整的安全返港規(guī)范體系。但是，安全返港只是一個(gè)目標(biāo)型標(biāo)準(zhǔn)，并無詳細(xì)的描述性指導(dǎo)準(zhǔn)則可應(yīng)用到具體的客船設(shè)計(jì)中，因此如何滿足安全返港要求是客船建造項(xiàng)目需考慮的難題之一[1]。

客滾船從運(yùn)營的角度看屬于客貨兼運(yùn)船，在法規(guī)上需滿足貨船和客船2種船型的要求?？蜐L船的特種或滾裝處所往往被劃分為若干水平失火區(qū)，根據(jù)IMO海上安全委員會通函的解釋，在判斷安全返港法規(guī)是否適用時(shí)，水平失火區(qū)不必計(jì)入，但需評估這些區(qū)域內(nèi)發(fā)生的事故是否影響重要系統(tǒng)的運(yùn)行[2]，這一點(diǎn)需注意。

安全返港要求采取分隔、雙套、冗余和保護(hù)等方式（或這些方式的組合）滿足法規(guī)設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)[3]的要求，對客船總布置、推進(jìn)系統(tǒng)、空船自重、能效設(shè)計(jì)指數(shù)和造船成本等有較大的影響[4]，特別是系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)需盡量優(yōu)化。本文以某客滾船為例，詳細(xì)介紹其安全返港設(shè)計(jì)、建造和驗(yàn)證的完整流程，以及各階段的管控要點(diǎn)。

1 安全返港設(shè)計(jì)流程

安全返港設(shè)計(jì)從概念設(shè)計(jì)開始，貫穿設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試和驗(yàn)證全過程，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。安全返港設(shè)計(jì)流程見圖1，可按時(shí)間分為概念設(shè)計(jì)、基本設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)等3個(gè)階段。

圖1 安全返港設(shè)計(jì)流程

1.1 概念設(shè)計(jì)階段

在簽訂客船建造合同之前的概念設(shè)計(jì)或合同設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮安全返港設(shè)計(jì)原則。在該階段需對客船總體布置進(jìn)行規(guī)劃，并對其各安全返港系統(tǒng)進(jìn)行布局，即在系統(tǒng)設(shè)定層面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)冗余。

該階段的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：對船舶的基本布局和信息進(jìn)行描述；確定事故界限；選擇安全區(qū)域的擬用位置；規(guī)劃重要系統(tǒng)的管道、電纜的主干路徑和設(shè)備的布置方案。圖2為管路布置原則。

圖2 管路布置原則

1.2 基本設(shè)計(jì)階段

該階段是按照法規(guī)的要求，根據(jù)概念設(shè)計(jì)階段設(shè)定的安全返港設(shè)計(jì)原則確定各系統(tǒng)詳細(xì)的設(shè)計(jì)原則。該階段的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：

1) 編制系統(tǒng)描述文件，制訂各安全返港系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，包括設(shè)備、系統(tǒng)界面、電纜和管路的布置原則等；

2) 定義主要設(shè)備的配置，以及油、水、氣、電與所有界面系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系；

3) 說明系統(tǒng)本身如何實(shí)現(xiàn)故障備份和系統(tǒng)冗余，以指導(dǎo)詳細(xì)設(shè)計(jì)；

4) 圖示主要設(shè)備的布置、主要管路和電纜的路徑。

1.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段

該階段需將整個(gè)安全返港設(shè)計(jì)原則落實(shí)到每個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)中。該階段落實(shí)的內(nèi)容主要包括：設(shè)備和系統(tǒng)的配置；電纜和管路的具體走向；對系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖樣和安全返港文件進(jìn)行相互印證反饋及修改調(diào)整；建立安全返港模型并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析（見圖3）。安全返港模型風(fēng)險(xiǎn)分析的內(nèi)容主要包括：

1) 系統(tǒng)建模。根據(jù)實(shí)際設(shè)備布置、供電系統(tǒng)界面、電纜和管路走向等建立完整的安全返港系統(tǒng)模型。

2) 全局分析。針對所有浸水場景、獨(dú)立A級分隔失火事故場景和丟失整個(gè)主豎區(qū)場景進(jìn)行全局匹配和分析，篩選風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

3) 詳細(xì)分析。對全局分析篩選出的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，修改設(shè)計(jì)缺陷，制訂應(yīng)對措施，核對事故范圍內(nèi)每個(gè)事故發(fā)生前后各系統(tǒng)是否滿足法規(guī)的要求。

圖3 安全返港風(fēng)險(xiǎn)分析

2 安全返港控制要點(diǎn)

由于要核查反饋的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較多，細(xì)致準(zhǔn)確地核查顯得尤為重要。以電纜路徑為例，某客滾船的安全返港電纜共有4000多根，總長165km，大約相當(dāng)于一艘8萬噸級散貨船的電纜總長度。根據(jù)設(shè)計(jì)階段定義的安全返港電纜路徑，在電氣設(shè)計(jì)建造的全周期內(nèi)，包括電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電纜路徑放樣、電纜清冊制作和現(xiàn)場電纜布放等所有環(huán)節(jié)，都需嚴(yán)格管控。

為保證這些電纜完全滿足安全返港路徑要求，該項(xiàng)目著重管控以下幾個(gè)方面：

1) 在生產(chǎn)設(shè)計(jì)早期，按安全返港設(shè)計(jì)原則，使用Cable Way完成電纜路徑規(guī)劃；

2) 在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中期，核查生產(chǎn)設(shè)計(jì)放樣路徑與安全返港設(shè)計(jì)路徑的一致性；

3) 在生產(chǎn)設(shè)計(jì)后期，單獨(dú)制作安全返港系統(tǒng)電纜冊；

4) 在施工開始之前，對現(xiàn)場配建人員和施工管理人員進(jìn)行培訓(xùn)；

5) 在生產(chǎn)建造過程中，與船東和船檢部門保持溝通，使各方對安全返港設(shè)計(jì)原則的理解達(dá)成一致，避免理解差異造成安全返港方面的設(shè)計(jì)和建造返工。

2.1 設(shè)計(jì)階段關(guān)注的控制要點(diǎn)

1) 需將安全返港設(shè)計(jì)原則嚴(yán)格落實(shí)到每個(gè)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)中，并將安全返港設(shè)計(jì)路徑落實(shí)到每個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，保證設(shè)計(jì)原則與路徑的一致性。目前安全返港風(fēng)險(xiǎn)分析一般采用失效模式與影響分析（Failure Mode and Effects Analysis, FMEA）方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可較早地篩選出所有的失效模式及其產(chǎn)生的影響，從而有針對性地制訂應(yīng)對措施，降低或消除風(fēng)險(xiǎn)帶來的影響。該方法的缺點(diǎn)是非常依賴信息輸入的完整性和準(zhǔn)確性，某些風(fēng)險(xiǎn)值較小的風(fēng)險(xiǎn)因素有可能因風(fēng)險(xiǎn)值運(yùn)算關(guān)系而被人為逆轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)較大的風(fēng)險(xiǎn)偏差。

2) 當(dāng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)可行的放樣路徑與安全返港設(shè)計(jì)路徑產(chǎn)生偏差時(shí)，需及時(shí)反饋，及時(shí)評估，以滿足安全返港要求，以免因安全返港設(shè)計(jì)路徑與生產(chǎn)設(shè)計(jì)放樣路徑不一致而出現(xiàn)安全返港風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果與實(shí)船情況不符的情況。

2.2 生產(chǎn)建造階段關(guān)注的控制要點(diǎn)

該階段主要跟蹤船東和船檢部門的意見，以及工藝改進(jìn)等各類情況產(chǎn)生的修改，同時(shí)需注意施工部門因未按圖樣施工而自行優(yōu)化管路或電纜路徑導(dǎo)致的施工路徑與放樣路徑不一致的情況。

該階段的管控要點(diǎn)包括：

1) 生產(chǎn)管理人員需落實(shí)管路和電纜施工路徑與放樣路徑的一致性，以保證安全返港原則最終得到落實(shí)。當(dāng)現(xiàn)場施工路徑與放樣路徑出現(xiàn)偏差時(shí)，需及時(shí)將該情況反饋給設(shè)計(jì)部門進(jìn)行影響評估，確認(rèn)施工路徑偏差對安全返港功能的影響及是否需要返工。

2) 安裝調(diào)試人員需對安全返港相關(guān)的單個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行檢查測試，例如設(shè)備的冗余供電檢查、自動化功能檢查和安全管路的防火絕緣包覆檢查等。

3) 詳細(xì)設(shè)計(jì)人員需制作故障指導(dǎo)文件和事故應(yīng)對手冊，對各事故場景給出操作建議，保證安全返港或有序撤離時(shí)船舶系統(tǒng)的基本功能滿足規(guī)范的要求，以便為調(diào)試驗(yàn)證和船員培訓(xùn)提供指導(dǎo)。

2.3 調(diào)試驗(yàn)證階段關(guān)注的控制要點(diǎn)

該階段需確保設(shè)備和系統(tǒng)的各項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)，并按照事故場景進(jìn)行模擬丟失試驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)際場景與風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果的一致性。

安全返港試驗(yàn)流程可按邏輯順序分為原始狀態(tài)確認(rèn)、模擬切斷/關(guān)閉、手動隔離操作和返港能力確認(rèn)等4個(gè)步驟，最后恢復(fù)客船的原始狀態(tài)（見圖4）。

1) 原始狀態(tài)確認(rèn)。將必要的客船設(shè)備開啟，模擬客船在海上正常航行時(shí)的狀態(tài)。

2) 模擬切斷關(guān)閉。將指定模擬失效/事故處所中的所有設(shè)備、電纜和管路切斷，達(dá)到真實(shí)的場景失效的效果。

3) 手動隔離操作。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定和完整的安全返港風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果實(shí)施需人工干預(yù)的措施，注意需在1h內(nèi)完成。

4) 返港能力確認(rèn)。根據(jù)SOLAS公約的要求驗(yàn)證在事故場景以外的處所，所有安全返港系統(tǒng)都能正常運(yùn)行，或在超出事故界限的場景中，必要的系統(tǒng)能在3h內(nèi)保證人員有序撤離。

安全返港驗(yàn)證是整個(gè)安全返港設(shè)計(jì)的終極考驗(yàn)，也是實(shí)船最大的挑戰(zhàn)。若安全返港設(shè)計(jì)與管理有紕漏，必然會在驗(yàn)證階段暴露。由于安全返港驗(yàn)證只有在全船系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束之后才能進(jìn)行，此時(shí)已非常接近客船交付時(shí)間，若驗(yàn)證失敗，必將對整個(gè)項(xiàng)目的正常交付造成災(zāi)難性影響。

安全返港驗(yàn)證流程非常復(fù)雜，參與方和參與人員非常多，因此必須有一個(gè)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩蹈垓?yàn)證組織體系，以保證此項(xiàng)工作有效推進(jìn)。以某客滾船海上驗(yàn)證為例，盡管3個(gè)海上情景試驗(yàn)都在有效組織下一次性成功，必要的試驗(yàn)時(shí)間仍需15h，單項(xiàng)試驗(yàn)參與人員多達(dá)60余人。圖5為安全返港驗(yàn)證組織體系示例。

圖4 安全返港驗(yàn)證流程

圖5 安全返港驗(yàn)證組織體系示例

3 結(jié) 語

安全返港設(shè)計(jì)從概念設(shè)計(jì)開始，貫穿設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試和驗(yàn)證全過程，是一項(xiàng)龐雜的系統(tǒng)工程。概念設(shè)計(jì)、基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場建造和調(diào)試驗(yàn)證各階段的工作既有不同側(cè)重點(diǎn)，又相互關(guān)聯(lián)。

在整個(gè)過程中，因時(shí)間跨度長，參與方多，在縱向上要將設(shè)計(jì)原則一以貫之并最終落實(shí)，在橫向上要與各參與方保持密切溝通，以管控技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，避免返工，因此安全返港技術(shù)管控極為重要，相應(yīng)地必須建立一套科學(xué)的組織體系和一支專業(yè)的技術(shù)隊(duì)伍完成此項(xiàng)工作。