綜合安全評估的研究進展及展望

張樹凱， 劉正江， 蔡垚,4， 史國友， 梁偉珍2,

(1.上海海事大學 商船學院，上海 201306； 2.招商局集團 招商蛇口郵輪事業(yè)部，廣東 深圳 518067； 3.大連海事大學 航海學院，遼寧 大連 116026； 4.交通運輸部 政策研究室，北京 100736)

隨著科技的發(fā)展和社會的進步，人們對海上安全的認識和研究逐漸深入。綜合安全評估(formal safety assessment，F(xiàn)SA)的出現(xiàn)標志著海上安全評估步入了新的階段。該方法現(xiàn)已成為國際海事組織(IMO)大力推薦的安全評估方法。FSA是一種結構化和系統(tǒng)化的方法，旨在通過風險分析和費用效益評估提高海上安全[1]。

1 FSA的發(fā)展回顧

1988年7月6日，英國北?！癙iper Alpha”鉆井平臺發(fā)生爆炸，事故造成167人死亡。英國政府組成了官方調(diào)查團，調(diào)查結果催生了安全案例法。英國海岸警衛(wèi)隊于1993年向IMO海上安全委員會(maritime safety committee，MSC)第62屆會議提交提案，提出了FSA[2]。

1997年，MSC第68屆會議和海上環(huán)境保護委員會(marine environment protection committee，MEPC)第40屆會議通過了《FSA在IMO規(guī)則制定程序中的應用暫行指南》[3]。2001年，MSC第74屆會議和2002年MEPC第47屆會議通過了《FSA在IMO規(guī)則制定程序中的應用指南》[4]，并將人的因素分析(human element analyzing process，HEAP)與FSA結合，形成了《HEAP和FSA在IMO規(guī)則制定過程中的應用導則》[5]。自此，F(xiàn)SA的研究和應用有了指導性文件。

此后，歷經(jīng)2005、2006年的修訂，IMO于2012年MSC第91屆會議和2013年MEPC第65屆會議通過了《經(jīng)修訂的FSA在IMO規(guī)則制定程序中的應用指南》(以下簡稱《指南》)[6]，將HEAP完全融入FSA，形成了最新的2013版《指南》。

2 對新版《指南》的解讀

新版《指南》更加系統(tǒng)完善，雖然流程框架仍沿用原有的危險識別、風險分析、風險控制方案、費用效益評估和決策建議5個步驟，但各步驟的目標、方法等均有改變，使其整體性有所提升。

圖1 FSA方法流程

新版《指南》不僅涵蓋了歷年修正案，還對概念術語、評估方法、標準等級等進行了修改。通過對比分析和梳理總結，主要修改體現(xiàn)在3個方面。

2.1 新概念和新方法的引入

新版《指南》增加了一批新的概念和術語，并對原有易造成誤解的部分進行了明確。例如，在步驟2中將風險種類細分，增加了個人風險和社會風險的定義，并分別給出計算方法。又如，在基本術語部分明確了概率的定義，與原有的頻率一詞加以區(qū)分，避免了概念混淆。

新版《指南》還引入了一些新方法，并對部分原有方法進行了改進。例如，增加了敏感性和不確定性分析方法，并要求在步驟2、3、4和人的可靠性分析中使用。又如，引入貝葉斯網(wǎng)絡改進事故概率計算的準確性：舊版《指南》通常使用故障樹分析，但事故致因之間往往相互關聯(lián)，其概率大小相互影響，無法在計算中體現(xiàn)關聯(lián)性。貝葉斯網(wǎng)絡節(jié)點間的相互關系解決了事故致因之間的關聯(lián)問題。

2.2 評估可靠性的提升

新版《指南》通過增加驗證性的方法和標準保證評估的可靠性。其中，最顯著的改進之一就是專家意見一致度的評判。由于專業(yè)背景的差異，不同專家的意見往往不一致甚至相悖。處理好專家意見一致度關系到FSA最終結果的有效性和準確性[7-8]。在步驟1中，IMO給出了一種通常的專家判斷方式，專家排序的一致程度通過一致度系數(shù)W表示。假定有J位專家用自然數(shù)(1,2,…,I)對I個危險項排序，專家j對危險項i的排序值為xij，則一致度系數(shù)W為：

(1)

式中：W介于0～1。當W=1時，表示所有專家排序完全一致。一般而言，W>0.7時，可認為專家一致度較高，判斷結果可接受；W<0.5，可認為專家一致度較低，判斷結果不可接受。

2.3 成果應用性的加強

為加強FSA成果的應用，新版《指南》增加了《FSA實際應用和評審程序?qū)t》。該《導則》對FSA研究的管理方式、評審過程、專家構成等進行了規(guī)定。其中，評審程序是FSA研究成果能否實際應用的關鍵因素之一。

評審程序由IMO委員會設立的評審專家組執(zhí)行。評審的主要依據(jù)是《指南》，當然，如在評審中發(fā)現(xiàn)FSA方法本身存在問題，則可考慮是否修改《指南》，以改進FSA方法。

3 FSA的發(fā)展趨勢

加快FSA相關基礎研究和實踐應用是當務之急[9]。根據(jù)近年來IMO相關會議文件來看，F(xiàn)SA未來的發(fā)展趨勢主要有如下3個方面。

3.1 海事基礎數(shù)據(jù)庫的建立

海事歷史數(shù)據(jù)已廣泛應用于許多FSA研究中。2013年11月在倫敦召開的IMO FSA專家組會議認為，缺乏歷史數(shù)據(jù)仍是FSA研究面臨的老問題[10]?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫存在著事故收錄不全、事故致因數(shù)據(jù)缺乏、數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一等問題，在一定程度上影響了FSA評估結果的準確性。

進一步建立健全海事數(shù)據(jù)庫是FSA研究的未來發(fā)展趨勢之一。在建立數(shù)據(jù)庫時，特別要注意原始數(shù)據(jù)和基礎數(shù)據(jù)的區(qū)別。對收集到的原始數(shù)據(jù)進行有效的分級和分類，轉(zhuǎn)化為可用于FSA研究的基礎數(shù)據(jù)，據(jù)此構建合理的基礎數(shù)據(jù)體系，并形成完善的報告、管理和共享機制。

3.2 敏感性和不確定性分析的完善

新版《指南》要求在FSA的風險分析、風險控制方案和費用效益評估等3個步驟中均必須進行敏感性和不確定性分析，然而，《指南》僅給出了簡單的定義和籠統(tǒng)的要求，并無具體的方法和模型可用，IMO FSA專家組在實際操作中因為沒有指導和依據(jù)而導致分析效果不佳。

值得注意的是，具有檢驗性的評估和分析方法往往能對FSA研究的有效性起到?jīng)Q定性作用。例如，2004年，希臘就曾以費用效益評估問題為由，否定了英國的FSA研究結論，繼而否決了由其主導制定的散貨船相關強制規(guī)定[11]。敏感性和不確定性分析同樣可以對決定FSA研究結論是否有效起到關鍵作用。

3.3 人的因素研究的加強

自1997年IMO通過《FSA在IMO規(guī)則制定程序中的應用暫行指南》以來，人的因素始終是FSA評估過程中需要注意的重要方面，IMO還專門制定了《HEAP和FSA在IMO規(guī)則制定過程中的應用導則》。2013年，該《導則》相關內(nèi)容納入新版《指南》，使人的因素分析與FSA有機融合。

然而，人的因素分析方法難以適用于新事物、新情況，如e-航海戰(zhàn)略[12]。人的因素貫穿于FSA整個流程，兩者的有效結合及人的因素分析方法的完善是未來FSA研究亟待解決的問題。2011年，IMO將人的因素相關工作列入研究戰(zhàn)略計劃。

4 FSA亟待解決的問題

FSA《指南》的頒布和更新促進了航海安全文化的發(fā)展，為航海安全研究和風險控制方案的應用提供了積極有益的指導。綜合國內(nèi)外FSA的研究進展，建議針對以下兩方面進行研究，加強FSA的實用性和應用的魯棒性。

4.1 風險的定義與定量描述

如何理解、界定、描述風險依然是一個有待完善的問題[13-15]?！吨改稀分袑L險定義為事故的發(fā)生頻次和嚴重程度的組合，即：

Risk=Probability×Consequence

(2)

為便于定級并對定級進行驗證，一般以對數(shù)方式確定后果和概率，然后通過概率和后果指數(shù)相加獲得風險指數(shù)，即：

logR=logP+logC

(3)

風險分析是FSA的第2個步驟，主要是對第1步危險識別中識別出的危險進行精加工、排序。風險分析的結果直接影響評估結果的準確性。在實際分析過程中，若直接簡單應用《指南》中對于風險的定義和定量描述方法，則可能出現(xiàn)不準確的情況。例如，假設A事故每年發(fā)生1 000次，每次損失1萬；而B事故每年只發(fā)生1次，一次的損失高達1 000萬。若采用《指南》中式(2)、(3)的定義，這2種事故的風險指數(shù)和風險排序是一致的，而在實際中卻未必如此。

FSA方法的第3步風險控制方案是根據(jù)第2步風險分析中風險的排序結果重點關注需要控制的風險區(qū)域，識別風險控制措施，然后將其組合成有限數(shù)量的風險控方案RCO，以供實際管理時選用。在第3步重點考慮最需要控制風險的區(qū)域時，除了考慮風險指數(shù)外，還需將風險的兩大組成因素概率、后果一分為二單獨考慮，另外，風險識別模型、歷史數(shù)據(jù)在風險指數(shù)、后果嚴重性或概率上的可靠性、準確性也需考慮在內(nèi)。

通過以上的分析可以看出，在《指南》的不同步驟中根據(jù)所分析問題的不同，風險的組成元素和對風險的描述是不一樣的，在第2步風險排序中只考慮概率和后果的組合結果風險指數(shù)，在第3步考慮最需要控制風險的區(qū)域時不僅考慮風險指數(shù)，還需單獨概率、后果及三者的可靠性，在第3步組合RCO時分別從概率和后果的角度考慮組合。概念或問題界定的模糊可能使FSA方法遭到誤用從而得出錯誤的結果[2,8,16]。

4.2 費用效益分析的衡量標準

費用效益分析是FSA的第4步。它的目的是對風險控制方案中識別和定義的每個RCO所產(chǎn)生的效益和費用進行識別和比較。在《指南》中推薦的2種指標為避免死亡事故的總成本(gross cost of averting a fatality，GCAF)和避免死亡事故的凈成本(net cost of averting a fatality，NCAF)。

GCAF是指按風險控制方案的邊際成本與人員降低(以所避免的死亡事故計)之比，即：

(4)

NCAF是指按風險控制方案的邊際成本(計及風險控制方案的經(jīng)濟效益)與人員風險降低(以所避免的死亡事故計)之比來衡量成本效益，即：

(5)

在實際應用中，由于GAAF和NCAF所采用的都是比例值而非絕對值，因此可能出現(xiàn)與期望相差很大甚至是相反的結果[17]。假設有2個RCO：RCO1和RCO2，RCO2的GCAF和NCAF數(shù)值都比RCO1高，但是RCO1可避免的死亡事故風險卻是RCO2的10倍。而根據(jù)《指南》的步驟和標準，RCO2是比RCO1更合理的風險控制方案，這顯然與期望的結果相反。

(6)

因此，NCAF的數(shù)值大小僅與角度a有關，這顯然不是《指南》所期望的結果。對于GCAF的分析也是同樣的道理。

另外，從提交給IMO的不同船型的FSA研究報告來看[18-23]，在風險控制方案時基本沿用2002年通過的FSA指南推薦的300萬美元作為GCAF和NCAF的基礎閾值，建議GCAF和NCAF的閾值應該重新調(diào)整。國際船級社協(xié)會提交的雜貨船F(xiàn)SA報告[24]不僅使用300萬美元作為閾值，并認為滿足600萬美元閾值的方案仍然是可行的。

5 FSA在船舶設計建造中的應用

關于FSA的試驗性研究成果在船舶設計建造標準的制定以及海上安全規(guī)則的制定中也發(fā)揮了積極作用，本文將一些較有影響力的案例歸納如下。

5.1 FSA在客船設置直升機升降區(qū)中的應用

1996年通過的SOLAS公約修正案中新增的第28條第2款規(guī)定1999年7月1日以后建造的船長超過130 m的客船，必須設置直升機升降區(qū)[25]。

1998年，意大利、挪威和世界郵輪理事會分別向IMO提交了關于所有客船設置直升機升降區(qū)的FSA研究報告，認為在非滾裝客船上設置直升機升降區(qū)的災難轉(zhuǎn)移費用不符合經(jīng)濟合作與發(fā)展組織廣泛接受的標準。最終，在1998年召開的MSC第70屆會議[26]決定修改SOLAS公約修正案第28條第2款的適用范圍，將該款公約的適用范圍從所有客船縮小為客滾船。

該案例不僅體現(xiàn)了FSA在規(guī)則制定中的科學性，也體現(xiàn)了FSA在船舶設計建造規(guī)范中的效力。

5.2 FSA在《完整穩(wěn)性規(guī)則》中的應用

1993年，IMO第18屆會議A.749(18)號決議[27]通過了《完整穩(wěn)性規(guī)則》，但該規(guī)則并非強制性衡準，而是建議性要求。

2003年，德國向IMO提交了關于《完整穩(wěn)性規(guī)則》的FSA研究報告，建議將《完整穩(wěn)性規(guī)則》中的穩(wěn)性衡準強制化。該研究成果支持了當時IMO正在進行的旨在將部分《完整穩(wěn)性規(guī)則》內(nèi)容強制化的修訂工作。最終，在2003年召開的MSC第78屆會議上，IMO采納了德國的提案，并對《完整穩(wěn)性規(guī)則》進行了修改[28]。

5.3 FSA在散貨船設置雙層船殼研究中的應用

2002年，日本以及以英國為協(xié)調(diào)人的國際FSA研究組相繼完成了關于散貨船的FSA研究。研究建議150 m及以上的散貨船設置雙層船殼。

在2002年召開的MSC第76屆會議上，IMO通過了一系列關于散貨船的風險控制措施，并指示船舶設計與設備分委會起草關于“新造150 m及以上散貨船設置雙層船殼”的公約修正案草稿[29]。

2004年，在MSC第78屆會議上，希臘認為要求“新造150 m及以上散貨船設置雙層船殼”不符合FSA指南中的費效準則[30]。研究結果恰恰與國際FSA研究組的研究報告相反。最終，MSC第78屆會議通過表決的方式?jīng)Q定不必強制要求新造150 m及以上散貨船設置雙層船殼[31]。

6 FSA的應用展望

FSA在提高航海安全方面起到了巨大的促進作用[1,2,9,13,32-34]，大量文章研究了FSA中的定量分析方法[35]，提高FSA的可實施性[36]等?，F(xiàn)在，F(xiàn)SA不僅廣泛應用于各種船舶的綜合安全評估，在其他方面也有嘗試性應用，例如在建筑方面[37]。

FSA的框架、理論、方法已漸趨成熟，相比于傳統(tǒng)的航海安全問題，一些新的安全研究方向和熱點凸顯出來，綜合航海安全發(fā)展的新局面，建議將FSA嘗試性應用到以下幾個方面。

6.1 FSA與SLA

傳統(tǒng)的規(guī)范式船舶標準為所有船舶制定了統(tǒng)一的標準，而忽略了特定船舶在特定工況下的具體情況[38]?！鞍踩椒ā?safety level approach，SLA)在實質(zhì)上并不是一種具體的技術方法，而是一種分析和解決問題的方法或模式。

工業(yè)和信息化信部在2013年發(fā)布了《高技術船舶科研項目指南(2013年版)》[39]，大力提倡旨在通過對FSA/SLA理論、方法及應用的系統(tǒng)性研究和實際案例驗證，研究制定FSA/SLA應用指南和軟件，初步建立國內(nèi)主流船型安全性數(shù)據(jù)庫。

在MSC第81屆會議上，德國、瑞典、丹麥和挪威提出了SLA的框架結構[40]，如圖3所示。在MSC第81屆會議上，丹麥和德國的提案[41]將SLA稱為“掌控海事安全的旋鈕”，即利用已知的知識和技術合理的調(diào)整船舶可接受的安全水平，類似于FSA中的ALARP閾值。

圖3 安全水平法框架

在MSC第85屆會議上，日本的提案[42]將SLA定義為：SLA是應用風險等定量指標來確定“Tier 1 總體目標”和“Tier 2 功能要求”，并能夠利用“規(guī)范的規(guī)范”來驗證“規(guī)范”(即Tier 4 國際規(guī)則制度)的符合性。

2014年，在MSC第94屆會議上，中國的提案[43]將SLA定義為IMO規(guī)則制定過程中一種基于風險的方法論的結構化應用，用于獲取明確的安全水平。

目前，對于SLA的研究仍然存在概念不清晰的問題，主要的原因包括：1)Tier 2功能要求尚無完善清晰定義；2)Tier 3符合性驗證如何應用風險評估尚無明確完善對導則。

6.2 FSA與GBS

船級社和船級社規(guī)范發(fā)展歷史早于IMO的成立和國際海上安全公約的發(fā)展[44]。自20世紀80年代以來，由于一些船舶事故反映出船舶結構方面的缺陷，使IMO一些成員國對各船級社執(zhí)行規(guī)范標準不統(tǒng)一提出了質(zhì)疑。在上述背景下，巴哈馬及希臘在2002年11月召開的IMO第89次理事會上最早提出了目標型船舶建造標準(goal-based ship construction standards，GBS)的建議[45]。

基于GBS/FSA聯(lián)合工作組的討論成果，2011年MSC第89屆會議審議通過了MSC.1/Circ.1 394號通函：《制定目標型標準的通用導則》[46]，為IMO目標型新船建造標準的制定、驗證、實施和監(jiān)控提供了一般性的程序和指南。GBS是一種基于風險評估的標準，該標準只設定目標，而沒有強制規(guī)定符合標準的方法，同時允許使用經(jīng)主管機關認可的替代方式實現(xiàn)設定的目標。

針對如何確定GBS的標準，MSC中一種觀點主張采用整體分析方法，對現(xiàn)有關于船舶安全的強制性規(guī)范進行風險評價，并通過FSA方法制定未來風險可接受標準；另一種觀點主張根據(jù)在散貨船和油船方面獲得的大量實踐經(jīng)驗制定更加確定的標準[47]。這2種觀點經(jīng)過在MSC的討論、研究、發(fā)展，分別形成了“安全水平法”[38]和“規(guī)范法”(prescriptive approach)。經(jīng)過幾屆會議的討論后，MSC第81屆會議[48]決定將這2種方法并行審議，即采用“規(guī)范法”為散貨船和油船的船體結構制定GBS，而對于其他船舶的GBS則采用SLA。

目前，散貨船和油船的GBS已經(jīng)在IMO獲得通過，并已寫入SOLAS公約修正案并在2012年1月1日起生效。相對于規(guī)范法，SLA法的進展則比較緩慢，主要的原因是FSA在GBS中的地位和作用等問題還未得到解決[49]。

從歷屆MSC會議對GBS的審議進展來看，GBS在新船建造標準的制定過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，它執(zhí)行頂層設計和監(jiān)督的角色，使船舶建造和設計規(guī)范趨向于統(tǒng)一，這將保證船舶設計和建造標準的有效實施。

7 結論

1)FSA的可靠性嚴重依賴于從歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)中獲取先驗知識。目前國內(nèi)對FSA的理論研究和工程應用已較為普遍，最為的困難應是海事風險數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和共享問題。有必要進一步加強FSA的基礎研究和技術、數(shù)據(jù)支撐，為我國形成FSA方面的IMO提案提供技術和案例支持。

2)由于IMO要求在規(guī)則的制定程序上應用FSA方法，因此對FSA進行深入研究可以在國際公約、規(guī)則、規(guī)范的制定過程中為我國爭取更多話語權，進一步推動我國航運事業(yè)的發(fā)展。

3)針對風險的定義與定量描述、費用效益分析衡量標準等問題，在《指南》中建立具有普適性方法的難度較大，在具體的應用范例中，可參考SLA、GBS的程序和指南確定相應的標準。