0.   引言

尽管当今的造船技术和航海技术不断发展, 风浪预报水平也不断提高, 但海上复杂多变的天气条件和难以预测的大风浪威胁着航行的船舶, 由于水文气象条件恶劣造成的海上重大人身伤亡事故和重大财产损失事故时有发生^[1]。因此, 十分有必要对大风浪中航行船舶的风险状况进行定量评估, 以便对大风浪中船舶开航或航行方案的选定有一个便于执行的评估手段及技术标准, 为决策者科学决策提供参考, 达到既能减小风险, 又能保证船公司和货主利益的双重目标。风险分析理论和风险分析方法是近年来在工业领域首先发展并应用的一项新技术, 主要用于较大风险领域的安全管理, 如核工业、海上石油生产和金融投资等等^[2,3]。到目前为止, 尚未见到利用风险分析理论和技术对大风浪中航行船舶进行系统的风险分析。为了充分利用风险分析理论和技术在其他领域已取得的研究成果和经验, 有效地进行大风浪中航行船舶的风险分析, 本文试图引入有关概念, 建立相关的风险体系, 并对有关今后研究的主要任务作了初步分析。

1.   风险分析理论与综合安全评估

海事界和航运界已将在其他工业领域取得成功经验的风险分析方法引入到航运管理中, 形成以风险分析技术为核心的综合安全评估(FSA) 方法。从1993年起, 世界各国及国际海事组织逐步开展了多项FSA的研究和应用, 并于1997年通过了《IMO制定安全规则过程中应用FSA暂行指南》。

综合安全评估(FSA) 方法是一种关于工程技术与工程运行管理中用于制定合理的规则和提供风险控制的综合性、结构化和系统性的分析方法^[4,5]。在航运安全管理中应用综合安全评估技术, 可以通过风险评估和费用、收益评估, 尽可能全面、合理地在航运管理中有效地提高海上船舶航行的安全性。

依照国际海事组织通过的《IMO制定安全规则过程中应用FSA暂行指南》, 综合安全评估由5个步骤组成, 即风险识别; 风险评估; 降低风险的措施; 降低风险措施的费用效益评估; 提出降低风险措施的决策建议, 具体流程见图 1。

图  1  综合安全评估流程

Figure  1.  Processes of FSA

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可以看出, 这其中的风险识别和风险评估部分均属于风险分析技术的范畴, 它们是进行综合安全评估的基础和核心部分。用风险分析理论和技术对大风浪中航行的船舶进行风险分析, 可以使船舶驾驶人员和航运管理部门能够对在大风浪中航行船舶的安全性有一个全面、准确的掌握, 以便在选择大风浪中航行方案时, 能够做出更为合理的决策, 从而进一步提高大风浪中船舶航行的安全性。

2.   风险分析理论

2.1   风险的概念

风险是决策的结果达不到目标的概率, 用数学公式表示为

$R=f(D,S)$

式中: f为风险函数; D为人们的决策; S为客观的状态集合^[6]。

2.2   风险体系的组成

风险体系由风险源、风险要素、风险事件、风险决策和风险后果组成。灾害的发生是由孕灾环境、致灾因子和承灾体之间的相互作用形成的, 灾害的轻重取决于孕灾环境的稳定性、致灾因子的风险性及承灾体的脆弱性^[7]。

2.3   风险分析的内容

风险分析主要包括风险辨识、风险估算和风险评价。风险辨识主要是要描述可能发生的各种风险事件、引发风险事件的原因及风险事件可能引起的后果和严重程度; 风险估算是在风险辨识的基础上, 给出各风险事件发生的概率及其后果; 风险评价是评价已确定的风险因素或致险因子对可能受影响的承灾体的重要性, 为决策者进行决策提供可供权衡的风险指数或指标。灾害和风险的有关定义见表 1。

表  1  灾害和风险的有关定义

Table  1.  Definitions of hazard and risk

自然灾害	特定时间和区域内某种潜在破坏现象发生的可能性
脆弱性	某个或某组给定单元因发生一定规模的事件而产生损失的程度
具体风险	由特定自然现象所引起损失的预期大小
风险单元	特定区域内处于危险的人口、财产、经济活动等
总风险	由特定自然现象所造成的人员伤亡、财产或经济损失的预期值

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3.   大风浪中航行船舶的风险体系

3.1   风险分析

船舶航行对水文气象条件有着较大的依赖性, 在大风浪条件下, 若海况过于恶劣, 则可能给船舶带来危险; 但是, 随着当代造船技术的发展, 以及船舶驾驶人员素质的提高, 船舶抗风能力和大风浪中操船的技能也在不断提高。因此, 从风险的角度来看, 在大风浪中航行的船舶所面临的风险程度的高低与3大因素有关: 环境条件, 主要是大风浪的强度和作用时间等; 船舶条件, 包括船型、船龄、装载情况、船舶性能、船舶强度和货物装载情况等; 决策, 主要指决策人对航行方案的选择。大风浪中船舶的风险指具体某一船舶在大风浪区航行时, 由于航行方案决策和船舶自身条件与大风浪条件变化的不确定性而可能引起的具有危险性的后果, 用数学公式可表达为

$R{}_{{\rm N}}=f(D{}_{{\rm N}},C{}_{{\rm N}},S{}_{{\rm N}})$

即大风浪中船舶的风险R_N是决策D_N、环境条件C_N和船舶条件S_N的函数。

3.2   风险体系构成

风险体系应包括风险源、风险要素、风险事件、风险决策和风险后果等, 可作如下表述。

(1) 风险源或孕灾环境:主要指造成大风浪的天气系统, 如热带气旋、强温带气旋和强寒潮冷峰等。

(2) 风险要素或致灾因子:主要包括大风的风向、风速, 大浪的浪高、浪向、周期及作用时间等。

(3) 承灾体(船舶) 的脆弱性:主要指船舶自身的缺陷, 如船体过于老化、船舶的结构强度不足, 以及稳性、绑扎、水密、排水设施有缺陷等。

(4) 风险事件:船舶在大风浪中航行本身就是风险事件的主体。

(5) 风险单元:船舶、所载货物和船上人员。

(6) 风险决策:指大风浪中航行方案的选择。

(7) 风险后果或总风险:指与不同的航行方案相对应的, 从开始进入受大风浪威胁的海区, 直到这种威胁消失的整个过程中, 大风浪对船舶造成的各种损坏乃至失事的总称。

可以认为, 对大风浪中航行的船舶来说, 风险是由人为因素、船舶条件和环境条件3者共同作用的结果。即, 当按人们所确定的航行方案在大风浪中航行时, 大风浪等致灾因子作用于作为承灾体的船舶, 而船舶又存在着不同程度的脆弱性, 如果所遇到的风浪超出船舶所能承受的限度时, 风险就会发生。图 2为大风浪中航行船舶的风险体系结构。

图  2  大风浪中航行船舶的风险体系结构

Figure  2.  Risk system of underway ship in heavy sea

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4.   风险分析的主要任务

4.1   风险辨识

(1) 孕灾环境:采用统计方法, 针对产生大风浪的各种天气系统和天气过程, 对负责发布不同海区船舶气象报告的主要气象台的预报结果进行统计, 得到其预报的准确率, 作为进行风险分析的依据。

(2) 风险后果:可采用较为科学、合理的方法, 并结合实际生产部门的具体标准或规定, 对大风浪中航行船舶可能发生的风险后果进行分级, 为进行相关的分析工作提供必要的标准。

4.2   风险评估

(1) 致灾因子:选定直接造成船舶发生风险事故的致灾因子, 建立对大风浪中航行船舶进行风险估算的模型, 分析各致灾因子的强度与不同的船型在不同的载态、航行状态下, 发生不同等级的风险事故之间的相关性。

(2) 船舶的脆弱性:针对特定的船型, 考虑到不同的船龄、结构强度、稳性及绑扎、水密、排水设施等因素, 确定其对相同的船型, 在一定的致灾因子的作用下对发生不同等级风险事故的影响程度。

5.   结语

用风险分析理论和技术对大风浪中航行船舶进行风险分析, 是提高船舶在大风浪中航行安全水平的有效手段, 也是FSA工作的重要组成部分。大风浪中航行船舶的风险分析工作有许多亟待研究的工作, 包括对于孕灾环境、风险后果、致灾因子和船舶脆弱性等方面。只有完成了这些方面的工作, 才能进一步开展FSA大风浪中航行船舶风险控制方案与费用效益评估, 提出降低大风浪中航行船舶风险措施的决策。