基于FSA的船舶引航系统安全评估.pdf

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1、 I 基于基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估的船舶引航系统的安全评估 摘摘 要要 船舶引航工作对于保证船舶安全航行、提高港口作业效率、维护港口安全秩序、保护 港口水域环境都具有重要的意义，也与国家主权和国家安全密切相关。然而，引航却也是 一项风险非常高的工作。相关部门的权威统计数据显示，港内引航过程中事故占船舶海上 事故的一半以上，甚至一些航运企业的船舶发生的海事有八成来自于港口引航，因此有必 要对其进行深入的研究。 引航工作是与很多因素密切相关的工作，为了方便进行系统化的研究，本文首次将引 航系统分为五个分系统，即引航员、环境系统、引航设备、港口支持系统、被引航船舶。 本文采用 FSA

2、的理论框架，利用事故树与头脑风暴等方法对引航系统的风险进行识别，建 立船舶引航系统评价指标体系，采用模糊综合评判与层次分析法建立风险评估模型，并进 行模型的应用论证。 为了使船舶引航系统评估模型更加实用，本研究开发了“船舶引航系统安全评估”应 用软件。并将其应用到某港口进行实例应用，通过输入专家的打分相关数据，快速给出计 算结果。通过对评估结果进行研究分析，提出相关决策建议，以提高此港口引航安全。 关键词关键词 FSA，引航系统，风险识别，风险评估模型 II Pilotage system security assessment based on FSA Abstract Marine-Pil

3、otage work demonstrate its great significance not only in the fields of enhancing efficiency of port work , Maintaining safety of the port ,protecting the environment of port waters,but also related closely to the national sovereignty and security. However, pilotage is a task with high risk. Statist

4、ics of the related authority department indicated that half of marine-accident derived from harbor pilotage, Some shipping companies at least 80% of the marine accidents come from the port pilotage, so it becomes indispensable to carry out in-depth research on it. Pilotage work is closely related to

5、 many factors. In order to facilitate the systematic study, this article creatively divided pilotage system into five sub-systems, namely the pilot, environmental system, pilot device, port-supportting system and the vessel to be led.This paper utilize the theoretical framework of the FSA, establish

6、 the index system of the pilotage system by FTA and brainstorming method,establish the evaluation model by fuzzy comprehensive evaluation and ATP . In order to make the model to be more practical,this paper use C# language to program the model and apply the software into to a certain port.By inputti

7、ng the Scoring data of experts，the software will quickly comes to the compute result. Through research and analysis the results, we make recommendations so as to improve the safety of this port pilotage. Key words: FSA, pilotage system, risk identification, risk assessment model III 目目 录录 第 1 章 绪论 1

8、 1.1 研究背景 . 1 1.2 国内外研究现状 1 1.2.1 FSA 的研究现状 1 1.2.2 FSA 在船舶引航工作中的研究现状 . 2 1.3 本文的研究思路与创新点 2 第 2 章 引航系统与 FSA 概述 . 4 2.1 引航系统 . 4 2.2 FSA 6 2.2.1 FSA 产生的背景 6 2.2.2 FSA 的应用领域与应用前景 6 2.2.3 FSA 的一般步骤 7 第 3 章 船舶引航系统的风险源识别与评价指标体系的建立 . 11 3.1 引航员 . 11 3.1.1 引航员的实际操船能力 . 11 3.1.2 引航员综合处理能力 . 12 3.1.3 引航员的理论知

9、识水平 . 14 3.2 环境条件 . 14 3.2.1 码头条件 14 3.2.2 自然环境条件 . 15 3.2.3 航道条件 16 3.2.4 锚地条件 17 3.2.5 海上交通实况环境 . 17 3.3 港口支持系统 . 19 3.3.1 港口引航调度管理 . 19 3.3.2 规章制度 19 3.3.3 拖轮 20 3.3.4 VTS 系统 . 20 3.3.5 应急方案 21 3.3.6 航标 21 3.4 被引航船舶 . 22 3.4.1 船舶尺度 22 IV 3.4.2 设备情况 23 3.4.3 船上船员 24 3.5 引航设备 . 24 3.5.1 定位精度 25 3.5

10、.2 稳定性 26 3.5.3 时效性 26 3.5.4 显示效果 26 3.6 船舶引航系统安全评价指标体系的建立 . 26 第 4 章 船舶引航系统风险评估模型 . 28 4.1 构建影响因素集 28 4.2 影响因素权重的确定 29 4.2.1 层次分析法简介 . 29 4.2.2 层次分析法的计算 . 29 4.3 评价指标隶属度的确定 31 4.4 评语集的建立 . 32 4.5 船舶引航系统综合安全评价模型的建立 . 33 4.6 反模糊化处理 . 34 第 5 章 船舶引航系统评价模型的应用与决策建议 35 5.1 船舶引航系统评价模型的计算 35 5.1.1 不同层次的指标体系

11、权重计算 37 5.1.2 综合权重计算 . 39 5.2 船舶引航系统安全评估的计算及结果判断 . 41 5.2.1 确定综合安全评价的评语集及隶属度 41 5.2.2 船舶引航系统安全评价模型应用实例及其分析 . 41 5.3 提高船舶引航安全的决策建议 . 44 5.3.1 引航员因素 . 45 5.3.2 环境因素 45 5.3.3 引航设备因素 . 46 5.3.4 港口支持系统 . 46 5.3.5 被引航船舶 . 46 5.4 港口船舶引航系统安全评估应用软件及其实例应用 47 5.5 应用评估软件结果的分析与风险控制建议 50 第 6 章 结论与展望 52 6.1 结论 . 5

12、2 6.2 展望 . 52 V 致 谢 . 53 参考文献 . 54 附 录 . 56 附录 A 船舶引航系统各因素隶属度调查表 . 56 附录 B 船舶引航系统评价专家调查表 57 附录 C 船舶引航系统安全评估软件的部分代码 . 59 在学期间发表的学术论文. 64 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.1 研究背景研究背景 安全是永远的主题，是社会正常运转和发展的最基本的条件之一，人类生产和生活的 所有活动都存在着安全问题 1-2，船舶引航也不例外。船舶引航历史悠久，在我国，引航作 为一种分工的职业可以追溯到宋元时期，而在清朝

13、的时候开始更是受到政府的重视，逐渐 开始制定了一些最原始的引航规则 3-4。引航工作关系到国家主权，与港口安全、船舶航行 安全密切相关。然而，引航工作的风险非常高，据相关部门的统计，港内引航过程中事故 占船舶事故的一半以上，一些船队的船舶发生的海事有八成以上来自于港口引航 5。因此， 为了确保船舶的引航安全，有必要对其进行深入的研究。引航工作是一项与诸多因素密切 相关的复杂工作，例如引航人员，通航环境，港口设备等。为了系统地研究船舶引航系统， 本文首次提出将船舶引航系统分为五个分系统，即引航员、环境系统、引航设备、港口支 持系统、被引航船舶。 国际海事组织推荐使用的 FSA（formal sa

14、fety assessment，综合安全评估）是一种 结构性的、系统的评估方法，它由五个步骤组成，即危险识别（Hazard Identification）， 风险评估（Risk Analysis），风险控制方案（Identification of Risk Control OPtions）， 费效评估（Cost Benefit Assessment）和提出供决策参考的建议（Reeommendations）。 本研究在 FSA 的理论框架基础上，首先对船舶引航系统进行风险识别，找出风险源，选用 层次分析法与模糊综合评判的方法进行风险评估，根据评估结果提出控制风险的建议及决 策建议。 1.2 国内

15、外研究现状国内外研究现状 1.2.1 FSA 的研究现状的研究现状 在国际海事组织第 62 届海上安全委员会（MSC，Maritime safety Committee）上， 英国提出将 FSA 的概念引入航运界，此后，很多国家在这方面逐渐开展了研究，国际海事 组织于 1997 年通过了IMO 制定规则过程中应用 FSA 暂行指南。此后，世界各国以及相 关国际组织对 FSA 进行了更加深入与广泛的研究。在 FSA 的理论框架下，国际船级社协会 成功实现了船舶在海上更换压载水存在的风险评估；英国取得了多方面实质性的成效，其 专家与学者在海上事故与风险、操作控制与技术培训等方面进行了评估，并提出了

16、一系列 的决策和建议；日本、德国、挪威等国家也分别对机舱火灾事故、高速船的安全问题、散 货船结构安全进行了评估，并提出了降低风险的措施 6。此外，国际海事组织的一些成员 国已采用 FSA 对船舶的设计、建造规范以及操纵控制等方面进行了深入的研究，并对船舶 的直接操纵人员船员做了相关的研究。 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 2 我国的海事局、航海院校、船级社、海运公司的科研团队也在积极的联合对 FSA 进行 研究。例如，渤海湾客滚船与长江高速船的安全评估与风险分析，船舶船体强度、装卸载 危险品货物运输等安全评估工作的研究等。1999 年，中国船级社制定和颁布指导性文

17、件 （GUIDANCE NOTES）综合安全评估应用指南，此指南着重介绍在规范制度和修改 中如何应用 FSA 的方法，目的是使相关人员理解 FSA 的概念，并逐步开展自身领域的 FSA 应用。与此同时，国内一些学者也开始在 FSA 评估方法中的理论框架下，采用数据处理与 定量分析的方法对很多问题进行了研究，建立相关的评估模型，并应用该模型进行了实地 应用，提出了很多降低风险的措施，为相关行业减少了人命和财产损失。 1.2.2 FSA 在在船舶引航船舶引航工作中工作中的研究现状的研究现状 2004 年方泉根教授将 FSA 应用于上海引航站的引航安全评估工作，2005 年，轩少永、 方泉根等结合规

18、范化安全评估的适用范围和对象，分析各港口引航事故的特点，根据分析 结果首次在隶属度函数的基础上提出了相对风险评估模型，并将其应用在我国某一港口船 舶引航安全中。2006 年，方泉根、胡甚平等根据上海港航道水文气象以及船舶引航的实际 情况，采用综合安全评估方法系统化的对船舶引航风险做了分析与评估，探索如何确保在 受限水域船舶引航安全。在确定船舶引航风险 7-10判定因素的基础上，提出船舶引航事故 的引航风险矩阵和风险衡准。同时，在分析船舶引航工作的构成，明确引航工作的危险因 素的基础上，提出了风险评估模型；随后运用该模型进行了量化评估。2008 年，马飞、赵 月林等首次将资产脆弱性的风险分析法对

19、船舶引航安全进行了研究，研究结果显示，利用 资产脆弱性风险评估模型与事故树分析法得出的结论基本相同。2012 年，圣星星，熊锡龙 等在 FSA 的基础上，首次将未确知测度评价模型引入研究危险品船舶夜间引航风险，研究 分析了危险品船舶夜间引航安全的风险因素，建立相应因素指标及其评价标准，计算指标 的权重，构建安全评价模型，并将此模型应用于珠海高栏港，对该港口危险品船舶夜间引 航风险进行分析和研究。 1.3 本文的研究本文的研究思路思路与与创新点创新点 本文先从船舶引航工作风险出发，论述了对引航系统进行科学、合理的综合安全评估 的必要性。然后，通过头脑风暴的方法结合专家问卷调查，对引航系统的潜在风

20、险进行了 识别，并对这些风险因素进行总结归纳，建立船舶引航系统的安全评价的指标体系。针对 引航系统的特点，在确定应用 FSA 作为总体评价框架之后，选择了模糊综合评判与层次分 析法对引航系统进行定性与定量相结合的风险评估。建立评估模型，并对此模型进行实例 计算。为了使此模型更加实用，通过计算机进行编程，开发出船舶引航系统安全评估软件， 在输入相关的原始数据后，此软件能够快速的计算出该港口的引航安全的量化值，然后根 据各指标量化值，结合港口的实际情况提出提高引航安全的措施，供决策参考。 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 3 本文第一章绪论，介绍本文的研究背景以及国内外

21、的研究现状。第二章重点介绍引航 系统与 FSA，包括引航系统的概念以及其组成要素，分析了各要素对引航安全性的影响， 以及 FSA 的产生背景、应用领域、发展前景以及使用的一般步骤。第三章对引航系统的风 险进行识别并建立安全评价指标体系；第四章采用模糊综合评判与层次分析法建立船舶引 航系统安全评估模型。第五章将建立的评估模型进行实例计算，提出船舶引航系统的安全 决策建立，并应用计算机编程开发相关软件，应用于某港口，进行分析验证。第六章进行 研究的总结与展望。 本文的创新点:1.系统地分析引航工作，所考虑的引航系统为广义的，并将其分为五 个子系统即引航员、环境、引航设备、港口支持系统、被引航船舶。

22、2. 本研究开发了“船 舶引航系统安全评估”应用软件。通过输入某一港口的相关原始数据，就可方便快速地 得出该港口的引航安全量化值，供相关部门决策参考。 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 4 第第 2 章章 引航系统引航系统与与 FSAFSA 概述概述 2.1 引航系统引航系统 传统的引航系统是指引航员随身携带的、协助引航员工作的助导航设备，本文所研究 的引航系统是广义上的引航系统，它包括了五个子系统，即引航员、环境子系统、引航设 备、港口支持子系统、被引航船舶，以下对各子系统做简要的介绍。 图 2.1 引航系统组成示意图 Figure 2.1 pilotage sy

23、stem component Schematic diagram （1）引航员 船舶在某些港区、内河、沿岸航行时，由于对水文气象、航道环境因素不熟悉，需要 一个熟悉这些因素的人员来带领，引航员可以充当这个角色。引航员是引航系统里最关键 因素，是影响引航成功与否的决定性因素。引航员必须对所在水域的地理特点、航道、水 深、水流、航标设置和当地规章制度了如指掌，并具有熟练的船舶驾驶操纵技术。港口引 航员还必须掌握靠离码头难度较高的操纵技术。大多数国家从有经验的船长中选拔和培训 引航员，目前我国的主要港口引航站的引航员一般从航海院校应届毕业生中选拨，并将其 送入国内航运公司进行上船实习积累航海经验，在

24、船上任职至少到二副后再回到引航站任 职。 （2）环境条件 环境条件是一个包罗万象的综合大系统，主要是指与引航密切相关的周围水文气象条 件，包括引航水域内的风、流、浪、能见度等自然因素以及交通流密度、船舶交会等交通 条件，航标、转向点、航道长度等航道条件，背景灯光、巨大建筑物、噪音等码头条件。 环境条件对引航的影响非常大，不同港口具有不同引航环境，因此各个港口的引航也具有 不同的特点，例如厦门港等天然良港，不仅常年少风浪，其引航距离也很短，这就大大减 引航系统 引 航 员 环 境 因 素 港 口 支 持 系 统 被 引 船 舶 引 航 设 备 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的

25、安全评估 5 少了引航员的工作强度，引航风险也相应较低，而广州港、上海洋山港、长江引航中心等 的自然环境比较恶劣，而且引航距离也较远，这将在一定程度上增加引航风险。 （3）引航设备 引航设备是引航员随身携带的用于帮助引航的设备，航海人员习惯性称为引航系统， 我们将其定义为狭义的引航系统 11-13。引航设备是各研发中心研发的引航员助航系统，包 括显示器，处理软件与传感器等。这些设备的诞生得益于科学技术的发展，而 IMO 的电子 航海战略又加速刺激了这些设备的迅速进步发展。1981 年，英国台卡检测有限公司宣布的 台卡检测引航系统（Decca Survey Pilotage system），对船

26、舶在狭水道中的航引操纵， 有着良好的安全保证作用。2001 年，上海港启用 GPS-GSM 引航系统，引航员只需携带 GPS-GSM 智能终端，每 2min 就可自动将船舶位置、航向、航速等数据通过手机网络以“短 消息”方式传送到引航站监控中心，计算机系统再将信息进行处理，即时显示在电子海图 上。2005 年，大连港实现以大连港及附近水域的电子海图为操作平台而设计开发出来的船 舶引航及监视系统。2009 年，由集美大学船舶助航技术研究所与厦门港引航站共同研制的 “郑和一号船舶引航系统”通过了专家鉴定，该系统为相应的港口提高了船舶引航安全和 效率。随着科学技术的快速发展，引航设备在船舶引航工作中

27、发挥的作用变得越来越大。 （4）港口支持系统 港口支持系统是指包括拖轮情况、引航调度系统、规章制度、应急方案、VTS 系统等 因素在内的综合支持系统。拖轮在协助大型船舶靠离泊过程中有着至关重要的作用，拖轮 的功率、性能以及驾驶人员与船舶的引航密切相关。随着船舶日趋大型化、专业化和高速 化，以及港内船舶数量的不断密集和操船水域相对变浅、变窄，从安全和效率两个方面考 虑，拖轮已成为港内操纵大型船舶不可缺少的重要手段，有些情况下甚至是主要手段或唯 一手段，如何正确、合理地使用拖轮，并与拖轮密切合作，关系到能否顺利、安全地进行 港内靠离泊操纵。此外，港口高效的引航调度系统，作为港口支持系统的一部分，也

28、影响 着船舶的引航安全。科学技术的迅猛发展使计算机、通讯、自动化等技术日趋完善与成熟， 各种先进技术的融合使各种离散的港口、引航、船舶相关信息集成为一个整体，各种相关 信息之间通过参照、对比、融合，使引航相关信息变得更加准确与可靠，从而大大提高了 船舶引航工作的安全与效率。 （5）被引航船舶 被引航船舶是引航系统的重要因素，是引航作业的承载体。被引航船舶的尺寸、操纵 性能、保养维护情况都密切关系到引航安全。船舶的尺寸包括船舶的长、宽、高、吃水、 净空高度等等，船舶的大型化发展使船舶尺寸迅速增大，而航道的宽度与水深的拓展远远 赶不上尺寸的增加，这无疑加大了引航船舶在航道内航行的困难程度，提高了引

29、航风险。 船舶的螺旋桨、舵、锚等关键设备的操纵性能越好，则船舶的变速运动性能、旋回性能、 稳定性和保向性等指标就越好，在船舶引航时，意外情况发生的情况下也能很好的控制船 舶运动轨迹，阻止引航事故的发生。船上所安装的设备也对引航安全有着重要的影响，例 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 6 如雷达、ECDIS、AIS 等，设备越先进，则船舶能够在第一时间获取更多，更全面的航行安 全信息，远距离时就会更加准确的探测到存在的危险，采取有效的措施，远离引航风险。 2.2 FSA 通过与其他的评估方法相比后发现，FSA（Formal Safety Assessment）是一种规

30、范 化与系统化的综合评估方法 6,14-20，FSA 所采用的评估步骤具有更为规范与合理的特点6。 它具有事后分析加预先警示的特点，即可以在事故发生后分析引起事故的根本原因，也可 以在事故发生前提示可能引起事故、需要加强的薄弱点。除此之外，FSA 还可以将量化评 估方法应用到其理论框架之中，实现所评估问题的量化分析，提高问题分析的直观度。 2.2.1 FSA 产生的背景产生的背景 英国海事局最先提出综合安全评估方法 6。1988 年，英国一场特大的爆炸事故发生在 海上石油与油气平台 Piper Alpha 上，大火造成了巨大的人命与财产损失。以避免类似灾 难的再次发生， 英国相关部门制定了相应

31、规章制度， 制度规定所有的近岸工程都应准备 “安 全预案”。安全预案（safety case）是指由平台经营人准备的包含有可能导致事故的潜 在风险以及万一事故发生后为将其损失降低至最少而采取的措施的文件。“安全预案”对 保障平台安全发挥了巨大的作用，它是综合安全评估方法（FSA）的原型。在此基础上， 1993 年，英国海事局于第 62 次海事安全委员会上向 IMO 提出了采用综合安全评估方法 （FSA）的建议，旨在提高海事安全水平，保护海洋环境，同时还建议 IMO 将 FSA 方法应 用于船舶设计与营运中。综合安全评估方法（FSA）使安全措施由被动转变为向主动，它 不同于“安全预案”制度，应用

32、广泛，不仅可以用于船舶，也可以用于海事安全的各个方 面，它是一种工具，由于这些特点，英国的提案受到了 IMO 及其成员国的广泛关注。 2.2.2 FSA 的应用领域与的应用领域与应用应用前景前景 目前国内外 FSA 在海上安全领域中的研究应用情况如表 2.1 所示。可以看出，FSA 在 海上安全领域中具有很广的适用范围，但目前 FSA 还只是应用于表中的部分内容中。这预 示 FSA 还可更广泛地应用海上安全领域，为提高海上安全策略提供支持。 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 7 表 2.1 FSA 在船舶领域的应用分类表 6 Table 2.1 Classifica

33、tion table of FSA in the the field of vessel 编号 类别 具体内容 1 相关的公约、决议、规范和规 定的制度 船级社的规范、国际海事组织的公约、规则等 2 船舶运输中的潜在风险 船舶运输过程中的乘客或者船员受伤或死亡、 环 境污染等 3 规范与设计船舶 对不同的船舶尺度与船舶型号的用途与装卸货 物种类、新建与现有船舶的结构规划与要求等 4 外部因素对船舶安全的影响 船舶交通管理系统、通航密度、能见度、风流、 气象与预报、报告制度、定线制作业区域、港口 卸载设备等外界的条件与作业 5 组成船舶的各系统及其功能 对船舶的总体布置、分割舱室、动力推进装置类

34、 型、导航通信设备等 6 船舶各类事故的发生与预防 碰撞、爆炸、搁浅、倾覆、火灾、船体破损等 7 各种船舶作业的安全性 各种船舶在客运、港内作业、货运、海上航行、 管理、操作的安全特种作业的控制 8 船舶运营区域范围的安全 无限航区、近海、沿海、内河、遮蔽水域、湖泊 等区域航行与作业的控制、管理、操作等 9 人的因素与船舶安全 船员的安全意识、船员之间的交流沟通、教育培 训等 10 船舶不同状态和条件下的潜 在风险 航行、锚泊、引航、靠离泊位、拖轮协助与护航 本文的研究内容系表中所述的编号 10 应用的一部分，根据笔者在搜集资料期间，不 断关注国际海事界对于 FSA 研究的最新动向，在不久的将

35、来，国际海事界对于 FSA 在船舶 航行安全上的应用研究将集中在：海洋航行安全与海上航运安全；海上运输和海上运输技 术的开发与海洋工程；在海上安全和环境的最新趋势与未来的护航前景；船舶、航道及相 关保护措施的技术、算法和方法和港口作业安全与海上交通工程；船舶操纵性、船舶动态 与稳定；风险与安全分析、评估和预测交通运输规划与管理等领域。 2.2.3 FSA 的的一般一般步骤步骤 IMO 推出的 FSA 框架主要由以下 5 个步骤组成 6：风险识别、风险评估、风险控制方 案、费效评估和提出供决策参考的建议。图 2.2 是国际船级协会（IACS）于 2002 年在 MSC 第 75 次会议上给出的

36、5 个步骤的流程图。 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 8 图 2.2 FSA 流程图 Figure 2.2 flowchart of FSA 根据流程图,主要有三种基本的 FSA 流程形态。第一种:危险识别一风险评价一决策建 议；第二种:危险识别一风险评价一风险控制方案一决策建议；第三种:危险识别一风险评 价一风险控制方案一费用和受益评估一决策建议。 （1）风险识别 风险识别环节就是采用科学的风险识别方法对影响评估对象的风险进行全方位的识 别。识别风险的方法有很多，例如头脑风暴法、事件树分析法、事故树分析法等。事故树、 事件树等方法基于历史数据，在历史数据的基础上

37、进行定性与定量的分析，这些方法缺少 风险源识别的主动性，依赖于历史数据；因此这些对一些全新的评价对象并不适用。而头 脑风暴法 21-22则是专家学者们主动发掘可能出现的风险，并不拘泥于历史安全数据。 （2）风险评估 风险评估是在风险识别的基础上，采取恰当的综合评估方法，建立风险评估模型，对 问题进行分析评价。在风险评估时，选择恰当的评估方法非常重要。常见的综合性的评价 方法 23如下： 1.灰色综合评价法 灰色综合评价法是基于灰色系统理论的综合评价法，灰色系统理论是我国著名学者邓 聚龙教授 1982 年创立的一门新兴科学，它以部分信息已知，部分信息未知”的“小样本” “贫信息”不确定性系统为研

38、究对象，主要通过对“部分”已知信息的生成、开发，提取 有价值的信息，实现对一系统运行行为的正确认识和有效控制。灰色综合评价法具有可靠 性强、评价指标体系可以根据具体情况增减，且不需要大量样本，只需小量代表性的样本 的特点。 2.数据包络分析法 1、风险因素识别 2、风险评估 3、风险控制方案 5、提供决策建议 4、成本与效益评估 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 9 1978 年，美国著名运筹学家 chames 提出了数据包络分析法（Data Envelopment Analysis,DEA），它是一种效率评价方法，该理论方法自从问世以来，就引起许多学者的 关注和研

39、究，并随着其发展被广泛应用于许多领域，已经成为一种评价决策单元（DMU） 的效率的一种有效工具，适用于评价决策单元的自我评价效率和交叉评价效率，为决策人 员或管理人员提供一个决策参考依据。 3.层次分析法 层次分析法从系统论的角度，使我们将一个系统和它所处的环境构成一个相互作用的 整体，然后测量和评估整体中的各个部分对系统的影响 24。它能使我们从整体上来考虑一 个问题并且通过递阶层次来研究其各个元素的内部作用。层次分析法以严格的科学理论作 为基础，将定性的描述与定量的计算很好地结合了起来，大大加强了评价过程中的科学性 和有效性。 图 2.3 层次分析法的引航系统安全评估指标体系示意图 Fig

40、ure 2.3 Index system diagram Of pilotage system based on security assessment 4.模糊综合评判 模糊综合评判法是模糊数学理论中的一个重要分支。每个事物的评价都是综合的，需 要涉及到多个因素和多个指标。综合评价是系统工程中的基本环节，在一些复杂的综合系 统的评价中采取模糊综合评判的方法，使之对事物做出令人满意的综合评价，从而采取各 种措施来应对可能出现的风险。 上述的四个常见综合评价方法中，灰色综合评价法的计算过程简单、通俗易懂，易于 掌握，数据不必进行归一化处理，可用原始数据进行计算；但是需要样本数据具有时间序 列特性

41、。数据包络分析法的主要应用就是根据输入输出的数据对同类型部门、单位（决策 单位）进行相对效率与效益方面的评价，层次分析法是一种实用的多准则决策方法。它把 一个复杂的问题表示为有序的递阶层次结构，通过人们的判断对决策方案的优劣进行排 序。模糊综合评判是利用模糊集理论进行评价的一种方法。具体的说，是利用模糊关系合 一级指标 A 一级指标 B 一级指标 C 引航系统安全评价指标 二级指标 C1/C2/ 二级指标 B1/B2/ 二级指标 A1/A2/ 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 10 成的原理，从多个因素对被评判事物隶属等级状况进行综合性评判的一种方法。在它的框 架下

42、可以结合其它的评价方法进行评估，例如灰色系统理论，层次分析法等。 （3）风险控制方案 在对分析的问题通过评估模型进行评估后，对评估后的结果进行分析，找出相应的不 足之处，提出风险控制的方案。由于评估方法的不同，提出风险控制方案的方法也有所不 同，有些评估方法仅仅是从定性的角度进行评估，而有些评估方法从定性与定量的方面采 取评估，其采取的控制方案可以直接参照量化评估的数值。 （4）费效分析 费效分析主要是评估上一步中采取风险控制措施是否有效，通过计算采取相应的控制 措施需要的经费与产生的经济效益相比较，衡量各方面的因素，综合判断相应的控制措施 是否合理，为采取相应的决策建议做参考。对于采取了费效

43、分析的评估流程，它是 FSA 中 非常重要的环节。但是费效分析也是较困难的一步，特别是对于很复杂的系统，例如本文 所研究的船舶引航系统，因此本文暂不做分析，有待进一步深入的研究。 （5）决策参考建议 FSA 研究的最后一步是根据前面四步的成果， 向有关决策者提供改善安全措施的建议。 所提出的风险控制方案应该经济适用，又能够有效的控制风险，使之降低到可以接受的程 度。 本文采取的流程为：引航系统的危险识别风险评价决策建议。 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 11 第第 3 章章 船舶引航系统的风险源识别船舶引航系统的风险源识别与与评价评价指标体系的建立指标体系的建立

44、危险源的识别方法很多， 主要包括头脑风暴法 （Brainstorming） 、 故障树分析 （FTA） 、 事件树分析（EAT）、危险与可操作性分析（HAZOP）、故障模式与影响分析（FMEA）、MES 评价法、危险性预分析（PHA）。本文在咨询长期上船进行引航工作的引航员及有关专家 的基础上，经调查分析研究，采用头脑风暴法。所谓头脑风暴法 21-22（brain storming） 又称智力激励法，它是由美国创造学家奥斯本（AFOsbron）于 1939 年首次提出，1953 年正式发表的一种激发创造性思维的方法。其定义为一群人为了试图解决某一特定问题而 聚在一起，畅所欲言，集广大智慧，这样

45、的一种会谈技术。即在一个轻松、自由的环境下， 与会者就某一个问题或主题，畅所欲言，互相启发，创造性地解决问题的过程。这种方法 很适合于船舶引航系统的风险识别，将一线引航员与资深专家教授集中到一起，商讨引航 系统中可能存在的风险，能够做到全面、深层次的挖掘引航过程中可能存在的潜在风险， 为提出相应的安全措施做铺垫。 3.1 引航员引航员 引航员是引航系统里最关键的因素，它包括引航员的实际操船能力、引航员的综合处 理能力、引航员的理论水平等。 图 3.1 引航员风险因素 Figure 3.1 pilot risk factors 3.1.1 引航员的实际操船能力引航员的实际操船能力 引航员的实际操

46、船能力 25主要包括进出港操纵、靠离泊操纵、锚泊操纵、港内掉头操 纵、能见度不良时的操纵、狭水道的操纵等。船舶进出港操纵一般在进出港航道里，进出 港航道是连接船舶的停泊水域与港外水域的可航通道，这片水域具有船舶密度大，船舶数 引航员 船 舶 实 操 能 力 综 合 处 理 能 力 理 论 水 平 集美大学硕士学位论文 基于 FSA 的船舶引航系统的安全评估 12 量和种类多，常有操纵受限的船舶，例如巡逻船和施工船舶等也大部分集中在这片水域， 因此这片水域的航行风险明显提高，引航员在这片水域操纵的时候必须有过硬的船舶实操 能力。靠离泊操纵时，由于船舶航速极低，受风流影响很大，其泊位附近可供操纵水

47、域非 常有限，惯性和余速的控制，靠拢角度和靠拢速度的把握都对引航员的实际操船水平提出 了更高的要求。锚泊操纵涉及锚地的选择、锚泊方式的选择、安全出链长度以及锚泊过程 中减缓偏荡和预防走锚等。港内掉头需要将航向调转 180左右，如果是自力掉头，有时 候需要拖锚掉头，这时候需要注意抛锚的位置和出链的长度，控制好船舶的转动速度与抛 起锚的姿态，大型船舶一般需要拖船的协助，不仅需要操纵好本船，也需要与拖船保持良 好的沟通协助，这样才能确保顺利掉头。能见度不良与狭水道内引航时，引航员应该严格 遵守避碰规则的有关规定，根据港口与航道的实际情况，采取适合于本船的操纵方式，确 保引航安全。 3.1.2 引航员

48、引航员综合处理能力综合处理能力 引航员的综合处理能力主要包括引航员的心理素质、沟通协调能力，临时应变能力等 因素。 （1）沟通协调能力 沟通协调能力，即通常所说的交往合作能力，它是人与人间相互依存、相互沟通、相 互合作以求发展的能力，是使个人的生存发展不妨碍他人的生存发展，而他人又积极配合 个人的生存发展的能力。船舶引航领域也是如此。引航员上船后，首先要了解船舶的基本 情况，船方一般会提供引航卡，但是引航卡上表述的仅仅是船舶最基本的船舶资料，如船 长、船宽、吃水、主机种类、主机功率、舵机类型、螺旋桨的基本功能等，针对这艘船舶 的特殊情况，例如船舶舵效不明显的临界速度，本船设备的特殊操纵性能等就

49、必须通过与 船方进行良好的沟通才能获得。引航员要向船长说明自己的引航计划，并就关键问题与船 长交换意见。船长应该将本船的操纵性能和助航仪器的使用特点向引航员说明清楚 26。如 果时间和当时情况允许，引航员也可以简单的将港口水域的航行环境，当地的航行规则， 拖轮的相关情况告知船长，只有通过有效的沟通将各自的优势结合起来才能更好的完成引 航工作。如果引航员和船长存在沟通障碍，船长完全依赖引航员，完全放弃船舶指挥权， 对于引航员的指令听之任之，甚至明知引航员采取的措施不符合本船特点，仍心存侥幸， 结果造成事故；如果船长过分独自专断，认为自己比引航员更懂船舶的性能，剥夺引航员 的驾驶权，随意改变引航员的车令、舵令，也将会导致引航风险的出现，船长的这种专断 甚至