GBS在海洋安全領域的應用

中船重工集團第七一四所 劉子豪 趙 川 王 晶

在當前計算速度不斷提高以及復雜分析方法不斷出現的背景下，船舶設計過程中已經可以運用到許多新技術，設計標準也在不斷更新。正因如此，傳統規范性標準的應用正面臨越來越多的挑戰。于是，人們將目光轉向基于目標的標準上，而不是常見的詳細技術標準。

基于目標的標準（GBS）包含各目標層級，每一層級逐步提供更詳細信息的功能目標和要求。本質上，GBS方法是面向標準制定人員的，而不是標準本身。國際海事組織于本世紀初開始了GBS理念的研究工作，并在后續標準的制定中參考了此方法。同時，北約的ANEP-77（被稱為《海軍艦船規范》）同樣采用了基于目標的海軍艦船安全理念，為作戰和非作戰軍用艦船提供了一個高水平的全面的安全標準。簡單地說，ANEP-77是一個海軍版本的IMO SOLAS（海上人命安全），并正在應用于世界各地的北約和非北約艦船。

目標型標準的趨勢

技術領域中使用的大多數標準都是規定性的，大多主要為具體技術要求，或實現標準化的方法。例如，標準條文中會規定特定的材料、要遵守的數字公差、建造計劃、必須滿足的測試標準等等。在存在的數千種國際、國家、政府和行業標準中，這些是迄今為止最普遍的標準。

傳統的規范性標準不能很好地解決技術發展所帶來的問題。比如船舶控制系統的技術變革歷程，就是規范性標準不再足以令人滿意地解決設計問題最典型的例子。船舶控制系統從通過電纜連接電子網絡過渡到利用可編程邏輯控制器(PLCs)和計算機的網絡，最終實現了船舶基于無線和云的網絡集成控制的變革。在此過程中，船級社入級規范不斷修改，以跟上技術改變的步伐，然而控制系統技術變革的速度往往要快于規范更新的速度。出于這個原因，一些入級規范從規范性標準轉向基于目標的標準，這些標準更多地依賴于失敗模式效果分析(FMEA)以及校核與驗證（V&V）技術。

基于目標的標準（GBS）主要為必須實現的目標，而不是為了成功實現目標而必須采取的具體措施，其在規定方式上與規范性標準不同。GBS沒有指定實現目標的方法，而只是設定了各目標層，使得更新的技術手段也可以被標準采納。雖然規范性標準提供了更可預測的結果，但它們也傾向于限制那些可能證明優于所規定結果的替代方案，這主要是因為規范性標準往往是基于過去經驗而制定的。因此，規范性標準某種程度上阻止了船舶設計者采用不斷發展的新技術來正確應對未來的挑戰。

GBS通常由至少一個目標、與該目標相關的功能要求、滿足功能需求的規則/法規/標準以及目標的符合性驗證4部分組成。為了滿足目標和功能要求，第三方認證機構通常由“公認組織”（ROS）或國家機構（通常是海軍管理機構）組成，負責選擇和制定要求，這些詳細的要求最終成為整個GBS框架的一部分。

利用GBS解決全球海洋和海軍艦船安全問題

國際海事組織（IMO）是聯合國負責商業航運的安全和保障以及防止船舶對海洋的污染的機構。作為聯合國的一個專門機構，海事組織是國際航運安全、安全和環境績效的全球標準制定機構。其主要作用是為航運業建立一個公平有效、普遍采用和普遍實施的監管框架。

海事組織于1960年組織的第一次會議是解決海上安全問題。該會議通過了1965年生效的“國際海上人命安全公約”（SOLAS），取代了1948年通過的版本。1960年SOLAS公約涵蓋了旨在提高航運安全的各種措施。它們包括分艙和穩定、機械和電氣裝置、 防火，探測和滅火、救生設備、無線電報和無線電話、航行安全、糧食運輸、運輸危險貨物、和核船。國際海事組織于1974年通過了新版本的SOLAS，并于1980年5月25日生效。這一版本，連同自那以后制定的一系列修正案，仍然是今天的生效版本。

在20世紀90年代，IMO海事安全委員會認識到，規范性要求無法應對新船設計帶來的挑戰，并試圖將基于目標的理念納入SOLAS的技術要求中。正如在船舶電子控制系統方面的經驗一樣，安全規則也需要經常更新，以跟上經驗教訓和最新技術的步伐。

2002年11月，在國際海事組織理事會第89屆會議上，巴哈馬和希臘政府聯合提出了以目標為基礎的船舶建造標準的概念（IMO MSC 77）。在該提案中，建議IMO在確定新船建造標準方面發揮更大作用。傳統上，這些標準是由造船廠、船級社和一些船旗國制定的。

在接下來的兩年里，海事安全委員會、理事會和IMO大會都審議了這個問題。在2003年11月舉行的第二十三屆會議上，“基于目標的新船建造標準”被列入國際海事組織的戰略計劃和長期工作計劃。海上安全委員會（MSC）在2004年5月的第78屆會議上開始了關于GBS發展的詳細技術研究工作，并成立了GBS工作組（MSC79和MSC80）來解決這個問題。2005年5月，國際海事組織達成一致，以目標為基礎的標準的基本原則是：

● 船舶在其生命周期內需要滿足廣泛而全面的安全、環保標準；

● 需要達到船級社和其他公認組織、行政機構和海事組織所要求的水平；

● 無論船舶設計和技術如何，都是清晰、可證明、可驗證、可實施、長期存在且可實現的；

● 足夠具體，以便不會出現不同的解釋。

這些基本原則適用于國際海事組織制定的所有基于目標的標準，而不僅僅適用于船舶建造標準。例如，使用最新IMO極地規范，以及使用氣體或其他低閃點燃料的船舶的國際安全規范（IGF規范）同樣采用的是GBS方法。

海上安全委員會在2010年5月的第八屆會議上通過了一項新的SOLAS條例（第II-1/3-10）關于“散貨船和油輪基于目標的船舶建造標準”（第MSC.290（87）號決議）。本條例于2012年1月1日生效，要求所有建造合同于2016年7月1日或之后簽訂的長度為150m及以上的油輪和散貨船符合《國際散貨船和油輪基于目標的船舶建造標準》（GBS標準）的功能要求。根據此標準，船級社（作為公認組織）或國家管理機構的散貨船和油輪的建造規則將由海事組織秘書長設立的國際GBS審計小組進行核實，核實方案以“散貨船和油輪符合目標船舶建造標準驗證指南”（MSC.296（87））或GBS驗證指南為基礎。

IMO用于開發這些GBS標準的基本原則和方法采用5個層次：

第一層—目標：要實現的一個或多個高級目標；

第二層—功能要求：為滿足目標而須符合的準則；

第三層—符合性驗證：驗證所使用的規則和規定是否符合第1層和第2層的要求；

第四層—規則和條例（用于船舶設計和施工）：國家主管部門或代表其行事的認可組織對船舶的設計和建造實施的詳細要求，以解決第1層和第2層的問題；

第五層—行業慣例和標準：用于造船、船舶操作、維護、培訓、配員等的行業標準、操作規范以及安全和質量體系，可在第4層中納入或引用。

各國海軍為實現GBS安全規范的努力

在國際海事組織致力于發布目標型標準的同時（20世紀90年代末至今），全球的各國海軍也在進行一項努力——隨著海軍安全領域的共性需求，在海軍設計和建造中越來越多地應用商業標準，而在船級社入級檢驗等商業海事領域，大量使用的是基于目標的標準。

自第二次世界大戰以前以來，許多國家的海軍通過使用商業標準和程序建造海軍項目，并且已經熟悉了商船入級的過程。雖然這些船只中的大多數都是非戰斗性的，例如輔助支援船、加油船和補給船，但一些海軍也開始使用這方式來對戰艦進行入級。自2000年以來，一些船級社制定了一系列海軍艦船檢驗規則，其中包括美國船級社（ABS）、法國船級社（BV）、挪威船級社-德國勞埃德船級社（DNV GL）、印度船級社（IRS）、英國勞氏船級社（LR）、波蘭船級社（PRS）、意大利船級社（RINA）和土耳其船級社（TL），這些規則已為世界各地的海軍建造的軍艦所應用。然而，盡管海軍廣泛采用了船級社關于船舶船體、機械和電氣方面的規則，但海軍艦船的安全要求通常由每個海軍所特有的標準和指南進行規定。船級社檢驗規范所面臨的挑戰是，要應用這一商業模式來制定通用的海軍安全要求，要不僅適用于各級別的海軍艦船，而且也適用于多艦隊。

從20世紀90年代后期開始，有一些船級社與各個海軍獨立合作制定了本海軍的入級規則，也有幾個船級社與北約船舶設計海軍第六小組（NG6）進行了接洽，以提出可能的合作機會。為了更好地為各船級社進行協調，各船級社和北約于2000年簽署職權范圍(ToR)條約，成立海軍艦船入級協會(NSCA)，致力于解決船級社的海軍艦船設計檢驗問題。作為國際船級社協會（IACS）的一個面向海軍的對應機構，NSCA的目標是幫助船級社與海軍在艦船安全的相關領域進行合作。今天，NSCA由八個船級社組成：美國船級社（ABS）、法國船級社（BV）、挪威船級社-德國勞埃德船級社（DNV GL）、希臘船級社（HRS）、英國勞氏船級社（LR）、波蘭船級社（PRS）、意大利船級社（RINA）和土耳其船級社（TL）。

NSCA的首要任務之一是調查海軍艦船發生的一些事故，并將這些事故與商業船舶的類似經驗進行比較。NSCA認為，造成這些事故的主要原因之一是，海軍艦船不像商用船舶那樣，受《海上人命安全公約》（SOLAS）要求的約束，因為SOLAS條例3第1章特別豁免了“戰艦和軍隊運輸船”。歷史上，人們從未設想過將SOLAS應用于海軍艦船的設計和建造，因為國際海事組織認識到，SOLAS公約中包含的許多要求由于多種原因與海軍艦船不相容。如商用船的船員通常比同等大小的軍艦少得多，較多的船員是為了支持海軍作戰任務，其中可能包括作戰系統的操作，或修復艦船戰斗中遭受的損害。此外，船上可能還有額外的人員，用于海軍特遣隊和空中支援人員。正是出于這些原因，國際海事組織在SOLAS中增加了例外條款。

為了滿足軍船安全領域的這一需求，NSCA開始研究一套解決安全問題的規則，命名為《海軍艦船規范》。為了更好地完成這項任務，國際海軍安全協會（INSA）于2008年成立，此協會在NSCA和對此感興趣的海軍之間建立了一個開放的論壇。除了組成NSCA的船級社外，INSA的參與者還包括幾個國家的海軍。截至目前，成員包括：澳大利亞皇家海軍、加拿大海軍、丹麥海軍、法國海軍、意大利海軍、荷蘭海軍、挪威海軍、新加坡海軍、南非海軍、瑞典海軍和英國皇家海軍。今天，INSA的主要職能是繼續開發和維護海軍艦船規范，并跟蹤其在世界各地船舶設計工作中的應用。

北約《海軍艦船規范》（NSC）的目標是結合海軍水面艦船的作戰用途以及其他需要，為水面艦船提供一個通用的安全標準。NSC整體架構采用“基于目標的方法，按專業由總目標、各功能目標、性能要求、解決方案、驗證等五層架構組成，由簡單到詳細，由抽象到具體。NSC所采用的“基于目標的方法”來源于IMO的目標型標準（GBS）。對于艦船而言，“基于目標的方法”比傳統規范性的安全標準增加了很多優點：

1、NSC在適用條件下可成為實施對象的規范性法規，或者相對其他標準具有更高級別；

2、“基于目標的方法”允許通過采用證實符合更高要求的替代方案來進行創新；

3、通過參照更高級別的目標，可利用更具可控的方式來管理不合規情況。

通過對國際海事組織和北約采用“基于目標的方法”制定標準的案例進行介紹，可以看到基于目標的標準（GBS）理念正被越來越多的國際海洋組織和海軍所接受。中國作為一個海洋大國，在船舶領域可參考借鑒此種先進理念，推動船舶設計建造技術變革，進一步促進我國海洋事業的安全、快速發展。