基于FRAM 的海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露應(yīng)急過(guò)程評(píng)估

魏 凱， 楊 慶

（大連海事大學(xué)公共管理與人文藝術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116026）

危險(xiǎn)化學(xué)品種類(lèi)多、需求量大、危險(xiǎn)性質(zhì)強(qiáng)，海上危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的開(kāi)放性、動(dòng)態(tài)性和突變性特點(diǎn)， 一旦發(fā)生?；愤\(yùn)輸船舶海上泄露事故， 若應(yīng)急處置不當(dāng)， 其危害涉及面廣、應(yīng)急處置難度大。 對(duì)海上運(yùn)輸應(yīng)急過(guò)程的研究多集中于應(yīng)急過(guò)程中的某一環(huán)節(jié)， 如應(yīng)急演練[1]、應(yīng)急監(jiān)測(cè)[2]、應(yīng)急物資調(diào)動(dòng)[3]等，從研究對(duì)象來(lái)看，對(duì)海上?；窇?yīng)急過(guò)程研究較少； 從研究角度上講， 海上?；沸孤稇?yīng)急過(guò)程是一個(gè)多因素耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)其系統(tǒng)化的研究較少。 在海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露應(yīng)急過(guò)程中， ?；愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)因素未得到有效預(yù)防與控制， 因此做好海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露應(yīng)急過(guò)程評(píng)估有著重要的理論和實(shí)踐意義。

FRAM 在煤礦安全[4]、航空安全[5]等領(lǐng)域有一定的研究進(jìn)展，在海上泄露應(yīng)急領(lǐng)域已有應(yīng)急主體[6]等角度的研究， 但從總體來(lái)說(shuō)， 研究角度較為片面， 缺少對(duì)海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露應(yīng)急這一復(fù)雜系統(tǒng)的全面研究。 采用FRAM 來(lái)分析海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露應(yīng)急過(guò)程， 可以通過(guò)分析系統(tǒng)功能及功能之間的依賴關(guān)系， 剖析應(yīng)急過(guò)程中功能潛在變化的耦合，找出導(dǎo)致系統(tǒng)功能共振的薄弱環(huán)節(jié)，并以此建立防控屏障， 從而增強(qiáng)應(yīng)急過(guò)程的系統(tǒng)化研究，實(shí)現(xiàn)預(yù)防與應(yīng)急相結(jié)合的目標(biāo)。

本文通過(guò)建立應(yīng)急耦合的層次網(wǎng)絡(luò)模型[7-8]，從識(shí)別海上?；愤\(yùn)輸影響因素入手，以“天才”輪外籍氣船丙烯輸送泵泄露事故為案例， 運(yùn)用共同性能條件來(lái)探究海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露應(yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程以及失效的原因， 以此增強(qiáng)對(duì)海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露應(yīng)急過(guò)程的認(rèn)識(shí)， 最大限度地降低事故危害度，增強(qiáng)綜合應(yīng)急能力。

1 FRAM 理論

功能共振分析法是基于共振理論對(duì)系統(tǒng)活動(dòng)進(jìn)行功能描述與功能分析的社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)。 通過(guò)識(shí)別功能性能變化及其影響因素， 探尋系統(tǒng)如何正常運(yùn)行以及功能模塊潛在的變化如何導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行失效。 FRAM 分析步驟主要包括以下四點(diǎn)：

步驟1：功能模塊識(shí)別與描述。 在系統(tǒng)操作流程確定若干節(jié)點(diǎn)， 確定系統(tǒng)功能模塊及六個(gè)方面基本特征，具體如圖1 所示。

步驟2：功能潛在性能變化評(píng)估。 這一步經(jīng)由11 個(gè)常見(jiàn)的共同性能條件， 以描述組成FRAM 的功能的潛在變化特性。 功能模塊特征的變化與影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素有關(guān)。

步驟3：確定功能共振的可能性。 通過(guò)對(duì)功能模塊之間的耦合的分析， 確定功能共振的影響因素及失效鏈接。

步驟4:建立性能變化的防控屏障。FRAM 根據(jù)功能共振模塊的性能變化特點(diǎn)， 介紹了四種屏障措施，用來(lái)維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，預(yù)防和控制系統(tǒng)運(yùn)行的不利因素。

2 應(yīng)急耦合的層次網(wǎng)絡(luò)模型

針對(duì)海上?；窇?yīng)急系統(tǒng)影響因素多、 耦合程度高以及跨層次效應(yīng)等特征， 運(yùn)用自底向上的層次化網(wǎng)絡(luò)方法， 采用FRAM 理論解釋各層次的不同屬性， 構(gòu)建如圖2 所示的應(yīng)急耦合的層次網(wǎng)絡(luò)模型。 該網(wǎng)絡(luò)模型分別從耦合層次維和應(yīng)急狀態(tài)時(shí)序維進(jìn)行構(gòu)建。 縱向上，低層次為高層次提供應(yīng)急耦合分析微觀線索。 橫向上，整體逐階段更新應(yīng)急狀態(tài)，為?；泛＿\(yùn)應(yīng)急提供了耦合線索。

圖2 應(yīng)急耦合的層次網(wǎng)絡(luò)模型

因素層分析識(shí)別的海上?；愤\(yùn)輸影響因素的人員因素、船舶因素、環(huán)境因素、管理因素、貨物因素，這些因素可能會(huì)影響到FRAM 中I、O、P、R、C、T 六種屬性，具體如表1 所示。 因素層的變動(dòng)進(jìn)而引發(fā)功能模塊的性能變化， 導(dǎo)致功能模塊間產(chǎn)生不正常震蕩， 從而使得應(yīng)急系統(tǒng)層中功能模塊隨著時(shí)序變化發(fā)生階躍式突變， 造成海上危化品應(yīng)急系統(tǒng)失效。

表1 海上?；愤\(yùn)輸影響因素

3 實(shí)例分析

3.1 事故背景及經(jīng)過(guò)

2020 年2 月10 日下午16 時(shí)左右， 利比里亞籍液化氣船“GAS PRODIGY”號(hào)（簡(jiǎn)稱“天才”輪），受某石化公司委托， 于菲律賓巴丹與中國(guó)福州市江陰港間執(zhí)航運(yùn)載丙烯。 在卸貨前的船岸安全檢查工作中，船員按要求清理遮掩物后，江陰港城經(jīng)濟(jì)區(qū)福州中江化工碼頭有限公司（簡(jiǎn)稱中江碼頭)發(fā)現(xiàn)貨艙潛液泵出口接管角焊縫處丙烯泄露，判定存在重大事故隱患， 中江碼頭隨即啟動(dòng)一級(jí)應(yīng)急響應(yīng)。 在進(jìn)行了離泊碼頭移至應(yīng)急錨地、海上應(yīng)急搶險(xiǎn)過(guò)駁、 三輪錨地排險(xiǎn)封堵、 兩次方案評(píng)審后， 排除了重大事故隱患， 江陰港的安全得到保護(hù)。

3.2 FRAM 分析

3.2.1 功能模塊識(shí)別與描述

這起應(yīng)急過(guò)程發(fā)生在卸貨前的船岸安全檢查工作過(guò)程中， 根據(jù)事故報(bào)告及現(xiàn)有應(yīng)急過(guò)程的研究成果，從預(yù)案管理開(kāi)始到后期處置結(jié)束，確定海上危化品泄露應(yīng)急過(guò)程主要包括以下8 個(gè)過(guò)程：F1 預(yù)案管理，F(xiàn)2 預(yù)警與信息報(bào)告，F(xiàn)3 先期處置，F(xiàn)4制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案，F(xiàn)5 排險(xiǎn)堵漏，F(xiàn)6 過(guò)駁轉(zhuǎn)輸，F(xiàn)7 應(yīng)急終止，F(xiàn)8 后期處置。 將這8 個(gè)過(guò)程確定為8 個(gè)功能模塊，并加以描述。 以功能模塊F4 制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案為例，詳細(xì)描述見(jiàn)表2。

表2 F4 “制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案” 的FRAM 表示

3.2.2 功能的潛在性能變化評(píng)估

根據(jù)甘旭升[10]等對(duì)共同性能條件的評(píng)價(jià)語(yǔ)言及標(biāo)準(zhǔn)、功能模塊波動(dòng)判別等級(jí)等的研究，通過(guò)共同性能條件，結(jié)合影響評(píng)價(jià)結(jié)果的因素，以此來(lái)識(shí)別功能模塊潛在變異特征， 理清系統(tǒng)變化是怎樣影響功能變化的。評(píng)價(jià)結(jié)果可以分為:充分、不充分和無(wú)法確定三種情況，以F4 為例具體見(jiàn)表3。

表3 功能模塊F4 的性能變化狀況

根據(jù)功能模塊性能變化評(píng)估結(jié)果， 得出功能的性能變化狀態(tài)。 戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、機(jī)會(huì)或隨機(jī)四種狀態(tài)為性能變化狀態(tài)，并表示從小到大的變化。 功能模塊F4 的性能變化評(píng)估結(jié)果包含5 個(gè)“不充分”，3 個(gè)“充分”，2 個(gè)“無(wú)法確定”，由此判定F4 制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案的性能變化是“隨機(jī)”狀態(tài)，即由于F4 而引發(fā)應(yīng)急障礙的概率極大，同樣可以得出其他功能模塊的性能變化狀態(tài)。 各個(gè)功能的性能變化評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 各功能的性能變化評(píng)估結(jié)果

從表中可得出F4 制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案、F5排險(xiǎn)堵漏的性能變化狀態(tài)為“隨機(jī)”，表明這兩個(gè)功能模塊的性能變化發(fā)生了功能共振， 成為失效功能單位。

3.2.3 確定功能共振的可能性

在識(shí)別出8 個(gè)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上， 利用功能模塊間的關(guān)系，建立系統(tǒng)功能網(wǎng)絡(luò)。

由于功能模塊F4 和F5 的性能變化評(píng)估為隨機(jī)狀態(tài)，從這兩個(gè)功能模塊出發(fā)，識(shí)別出功能共振模塊、影響因素和失效連接，進(jìn)而得到系統(tǒng)功能共振失效網(wǎng)絡(luò)圖，如圖3 所示。圖中，“ ”代表功能之間的失效連接。 系統(tǒng)功能共振表見(jiàn)表5。

表5 系統(tǒng)功能共振表

圖3 應(yīng)急過(guò)程功能共振失效網(wǎng)絡(luò)圖

在海上?；窇?yīng)急耦合的層次網(wǎng)絡(luò)模型中，因素層的海上危化品運(yùn)輸影響因素的變動(dòng)引發(fā)功能層功能模塊性能變化， 導(dǎo)致功能模塊的不正常振蕩通過(guò)功能連接傳遞，進(jìn)而產(chǎn)生功能模塊的耦合共振，使得功能層局部失效。 隨著應(yīng)急過(guò)程的發(fā)展，更多的功能模塊振蕩參與到功能共振中，最終導(dǎo)致應(yīng)急系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生階躍式突變， 使得應(yīng)急障礙產(chǎn)生， 上述解釋描述了海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露的應(yīng)急過(guò)程。

表6 失效模塊的性能變化防控

3.3 性能變化的防控屏障

根據(jù)導(dǎo)致海上?；窇?yīng)急系統(tǒng)運(yùn)行失效的功能模塊及其影響因素， 制定防控應(yīng)急障礙的屏障措施。F4 制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置方案與F5 排險(xiǎn)堵漏的具體防控措施如表6 所示。

4 結(jié)論

利用FRAM 對(duì)海上危險(xiǎn)化學(xué)品泄露進(jìn)行應(yīng)急過(guò)程評(píng)估， 識(shí)別出預(yù)案管理等8 個(gè)應(yīng)急系統(tǒng)中的功能模塊， 并運(yùn)用共同性能條件進(jìn)行功能的潛在性能變化評(píng)估，從而確定功能共振的可能性，最終提出性能變化的防控屏障。FRAM 的系統(tǒng)視角可以有效避免以往研究中將海上危化品泄露應(yīng)急單方面地理解為單個(gè)影響因素的分析， 提高了對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)潛在風(fēng)險(xiǎn)因素的認(rèn)識(shí)與探索， 增強(qiáng)了應(yīng)急過(guò)程研究的全面性、直觀性與細(xì)節(jié)的高度清晰，從而有針對(duì)性地提出應(yīng)急防控的優(yōu)化措施。 □