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，FSA)的出現標志著海上安全評估步入了新的階段。該方法現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的發展回顧

1988年7月6日，英國北海“Piper Alpha”鉆井平臺發生爆炸，事故造成167人死亡。英國政府組成了官方調查團，調查結果催生了安全案例法。英國海岸警衛隊于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屆會議和海上環境保護委員會(marine environment protection committee，MEPC)第40屆會議通過了《FSA在IMO規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規則制定過程中的應用導則》[5]。自此，FSA的研究和應用有了指導性文件。

此后，歷經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《經修訂的FSA在IMO規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，其概率大小相互影響，無法在計算中體現關聯性。貝葉斯網絡節點間的相互關系解決了事故致因之間的關聯問題。

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W表示。假定有J位專家用自然數(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導則》。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行。評審的主要依據是《指南》，當然，如在評審中發現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]。根據近年來IMO相關會議文件來看，FSA未來的發展趨勢主要有如下3個方面。

3.1 海事基礎數據庫的建立

海事歷史數據已廣泛應用于許多FSA研究中。2013年11月在倫敦召開的IMO FSA專家組會議認為，缺乏歷史數據仍是FSA研究面臨的老問題[10]。現有的數據庫存在著事故收錄不全、事故致因數據缺乏、數據標準不統一等問題，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據庫是FSA研究的未來發展趨勢之一。在建立數據庫時，特別要注意原始數據和基礎數據的區別。對收集到的原始數據進行有效的分級和分類，轉化為可用于FSA研究的基礎數據，據此構建合理的基礎數據體系，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研究的有效性起到決定性作用。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規則制定過程中的應用導則》。2013年，該《導則》相關內容納入新版《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]。《指南》中將風險定義為事故的發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，一般以對數方式確定后果和概率，然后通過概率和后果指數相加獲得風險指數，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，則可能出現不準確的情況。例如，假設A事故每年發生1 000次，每次損失1萬；而B事故每年只發生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域，識別風險控制措施，然后將其組合成有限數量的風險控方案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域時，除了考慮風險指數外，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、歷史數據在風險指數、后果嚴重性或概率上的可靠性、準確性也需考慮在內。

通過以上的分析可以看出，在《指南》的不同步驟中根據所分析問題的不同，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，在第3步考慮最需要控制風險的區域時不僅考慮風險指數，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《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的閾值應該重新調整。國際船級社協會提交的雜貨船FSA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則的制定中也發揮了積極作用，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[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的FSA研究報告，認為在非滾裝客船上設置直升機升降區的災難轉移費用不符合經濟合作與發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。

該案例不僅體現了FSA在規則制定中的科學性，也體現了FSA在船舶設計建造規范中的效力。

5.2 FSA在《完整穩性規則》中的應用

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

2003年，德國向IMO提交了關于《完整穩性規則》的FSA研究報告，建議將《完整穩性規則》中的穩性衡準強制化。該研究成果支持了當時IMO正在進行的旨在將部分《完整穩性規則》內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《完整穩性規則》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調人的國際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決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。現在，FSA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

傳統的規范式船舶標準為所有船舶制定了統一的標準，而忽略了特定船舶在特定工況下的具體情況[38]。“安全水平法”(safety level approach，SLA)在實質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。

工業和信息化信部在2013年發布了《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，初步建立國內主流船型安全性數據庫。

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“規范的規范”來驗證“規范”(即Tier 4 國際規則制度)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

船級社和船級社規范發展歷史早于IMO的成立和國際海上安全公約的發展[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行規范標準不統一提出了質疑。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，而沒有強制規定符合標準的方法，同時允許使用經主管機關認可的替代方式實現設定的目標。

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，對現有關于船舶安全的強制性規范進行風險評價，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在散貨船和油船方面獲得的大量實踐經驗制定更加確定的標準[47]。這2種觀點經過在MSC的討論、研究、發展，分別形成了“安全水平法”[38]和“規范法”(prescriptive approach)。經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揮著越來越重要的作用，它執行頂層設計和監督的角色，使船舶建造和設計規范趨向于統一，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計數據中獲取先驗知識。目前國內對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據的統一管理和共享問題。有必要進一步加強FSA的基礎研究和技術、數據支撐，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、規則、規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的發展。

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。