船舶安全评估

船舶综合安全评估的方法研究

樊红

摘要：船舶综合安全评估（FSA）的两个重要方面包括海上事故数据库的建立与评估方法的采用，评估方法对船舶综合安全评估的结果有着直接影响。本文在讨论了船舶FSA的一般适用方法后，提出了将概率影响图应用到船舶FSA中，并给出了一个实

例。针对FSA的目标及特点，从方法研究的角度出发，提出了FSA的总体理论框架。

关键词：船舶综合安全评估影响图概率

一、引言

船舶综合安全评估（Formal safety assessment,FSA）是一种结构化和系统化的分析方法。在船舶工程设计、航运安全管理和制定规范中应用综合安全评估的目的在于通过风险评估和费用受益评估，尽可能全面、合理地使规范、设计、营运、检验的各个方面有效地提高

海上安全（包括保护人命与健康、海洋环境和财产）的程度[1][2]。针对国际上关于船舶安全

问题的迫切要求以及国际海事组织（IMO）与国际船级社协会(IACS)关于开展船舶FSA的要求，不少国家都开展了这方面的工作。FSA的具体实现要通过在已有数据库或建立数据库的基础上，采用合适的方法进行研究。本文主要讨论船舶FSA中的方法应用与总体理论框架。

二、船舶FSA的一般方法

船舶FSA是确定事故风险、审订规范要求，使风险减少到最低程度的一种运用工具，是在定量和定性风险分析基础之上进行决策的一种模式化的方法论。它的特点是在安全评估的基础上，还包含费用受益评估并且考虑人为因素的影响。它一般包括五个步骤：①危险识别②风险评估③提出降低风险的措施④针对每种降低风险的措施进行费用受益评估⑤由第①至④

步所得评估结果决定采用何种风险控制措施。在《指南》[1]中只是给出了这五步程序，并推

荐了几种方法，但方法的具体应用则不能一概而论，它随研究对象的不同而不同。

危险识别与风险评估是FSA的核心，其中可以采用的主要方法有：故障树分析(FTA)、事件树分析(ETA)、故障模式与影响分析（FMEA）、危险与可操作性研究（HAZOP）、WHAT-IF分析技术等。其中最常用的两种方法是故障树分析与事件树分析方法。

在船舶FSA中，针对风险模型还提出了风险贡献树（Risk Contribution Tree）的概念，其实质是故障树分析与事件树分析两种方法的结合，在事故分类层之上，采用事件树方法分析由某一事故类型导致的可能后果及频率。在事故分类层之下，采用故障树方法分析引起事故的初始原因。事件树的分析结果采用FN曲线（或称法默曲线）表达，该方法的一个特点是事故后果采用等效死亡人数（PLL）来表达，另外，对应不同的事故分类，则应建立不同的风险贡献树。

规章影响图是英国在高速双体客船FSA的研究中提出的一种方法[3]。该方法是建立某一

事故类型的影响网络，它分为五个层次，第一层为三个主要因素即人员、硬件与外部因素。它们受第二层的直接影响因素影响，继而又受下面的组织层与规章层的影响。该方法建立在专家判断的基础上，适合于没有多少经验数据可用的情况。该方法可以估算采取风险控制措施前后系统的风险水平的变化。但是，经过几年的实践，这一工具的有效性和必要性还没能

被证明[4]。

二、影响图及概率影响图在船舶FSA中的应用

1．影响图(ID)与概率影响图(PID)

这里的影响图(Influence Diagram,ID)不同于上面的“影响图”概念，它是一种表示与求解不确定性的工具，该方法有严格的数学定义与理论[5]，概率影响图(Probabilistic

Influence Diagram,PID)是影响图的特殊形式。在船舶FSA中，影响图可以作为危险识别的工具，帮助分析与推理产生事件的初始原因（基本事件）。概率影响图

可以分析随机不确定性问题，进行概率推理，得到目标事件发生的概率（或频率）。下面以一个具体实例来说明。

2．模型的建立

若以高速双体客船失火[3]这一事故类型导致的人员伤亡作为研究对象。

（1）一级影响图的建立

目标结点状态采用后果分类描述，这里将人员伤亡的后果分为5类：

·C=0.01等效死亡数(PLL)为0.01

·C=0.1等效死亡数(PLL)为0.1

·C=1等效死亡数(PLL)为1

·C=10等效死亡数(PLL)为10

·C=100等效死亡数(PLL)为100

首先从目标结点出发，寻找导致人员伤亡的各种影响事件。根据专家经验判断，一般有以下几种模式：

·爆炸产生的热量、毒气与压力；

·起火引起的热辐射及热量；

·船体水密性丧失；

·疏散系统受影响。

因此可以得到一级影响图，如图1所示。

图1一级影响图

（2）最终影响图的建立

下面再将二级结点进行分解，按FMEA方法，分别针对以上事件进行分析，找出引起这些事件产生的直接原因及影响，直至得到最终影响图（这里为三级），如图2所示。

图2最终影响图

3．概率影响图的评估过程

已知边缘结点的频率(或概率)：

/船年，表示起火发生在人口稠密区易发现的地方的频率；

/船年，表示起火发生在人口稠密区不易发现的地方的频率；

/船年，表示起火发生在人口非稠密区的频率。

/船年，表示爆炸发生的频率。

概率影响图的评估过程就是不断地删除结点，进行概率推理的过程，最终得到目标结点12各状态概率值（由此可计算出对应频率值），如表1所示。

表1目标结点各状态概率值

4．概率影响图方法与事件树方法的比较

(1)影响图通过弧向连接关系可以明显地表示变量之间的独立关系与概率关系，而事件树不能讨论条件独立，比如“结构防火”与“界面上的贯穿件”在影响图中，可以明显看出是两个独立事件，而事件树则不行。

(2)事件树的大小随着问题规模呈指数增长（例如本例中的初始事件“失火”，在用事件树表达时，是用两个事件树来完成的），而影响图的大小随着问题规模呈线性增长，因此影响图可以分析较大规模的复杂问题。而影响图若将“人员伤亡”作为目标事件，可以在同一影响图中考虑各种原因导致的目标事件发生，而若采用事件树方法表达同一问题，就规模而言，困难的多。

(3)影响图中每个结点的可能状态可以有多个，例如可将“爆炸”结点以3种状态描述。而事件树结点的状态只能有两种即“爆炸发生”与“爆炸未发生”。

(4)可以利用同一概率影响图进行多种顺序的评估过程，这是概率影响图灵活的一面，克服了事件树分析与故障树分析中顺序单一的局限性。

(5)概率影响图的不足之处在于当问题规模较大、随机变量较多时，弧向关系的表示方法没有事件树直观，计算相对较复杂，但如果编制专门的应用软件则该问题可以得到解决。

事实上，由影响图的构造过程可以看出，影响图也可以用于完成FSA第一步过程----对危险的识别分析。

三、船舶FSA的理论框架

本文针对FSA的基本内容，从FSA方法研究的角度出发，提出了如图3所示FSA的总体理论框架。

C=100C=10C=1C=0.1C=0.01

概

率

值

0.0038470.0098300.0028560.0060770.977390