人為因素可靠性分析在船舶維修中的應(yīng)用

袁德 賴海清

摘? ? 要：本文以某干散貨船隊(duì)4艘船舶為研究對(duì)象，對(duì)HFO重油凈化器檢修進(jìn)行實(shí)例研究。結(jié)果表明，維修作業(yè)中人為失誤概率（HEP）隨船舶作業(yè)條件的變化而變化。同時(shí)對(duì)影響人因可靠性因素進(jìn)行了分析，確定了每一個(gè)HFO方面凈化器檢修步驟中所有船舶的HEP值，從故障認(rèn)識(shí)、知識(shí)失誤、違章作業(yè)等方面分析其利害關(guān)系，并制定科學(xué)、有效的措施。

關(guān)鍵詞：可靠性;船舶維修;失誤

中圖分類號(hào)：U673.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In this paper， a dry bulk carrier is taken as the research object， and the HFO heavy oil purifier maintenance of it is studied as an example for human error probability （HEP） analysis. The results show that the human error probability （HEP） varies with the ship's operating conditions. At the same time， the factors affecting human reliability are analyzed， and the HEP values for each step of HFO heavy oil purifier maintenance are determined， and its interests are analyzed from the aspects of fault understanding， knowledge error， illegal operation and so on， and scientific and effective measures are formulated.

Key words： Reliability; Ship repair & maintenance; Human error probability （HEP）

1? ? ?前言

海事領(lǐng)域的事故往往是由多種原因造成的，主要有：管理失誤、船員經(jīng)驗(yàn)、船員責(zé)任心、操作失誤、維護(hù)保養(yǎng)、自然環(huán)境、材料缺陷等。研究結(jié)果表明，人為因素正成為海上事故發(fā)生的主要原因之一，了解人為失誤事故的發(fā)生機(jī)理和人為失誤系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)是研究的重點(diǎn)[1]。

2? ? ? 理論背景

人的可靠性是指人在實(shí)際工作條件下和規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)，及時(shí)準(zhǔn)確的完成規(guī)定工作的能力。自上世紀(jì)80年代以來，可靠性理論應(yīng)用于人為因素研究，使人的可靠性研究進(jìn)入了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。人為失誤的概率，取決于兩個(gè)因素：

（1）工作環(huán)境條件（簡稱EPC） [2];

（2）操作人員自身?xiàng)l件（簡稱GEP）[3]。

在38個(gè)EPC因素中，每一個(gè)都有自己的權(quán)重。根據(jù)任務(wù)復(fù)雜性、熟悉程度、分配的時(shí)間等，可對(duì)維修任務(wù)類型進(jìn)行分類。

本文采用船舶維修人員可靠性分析方法，對(duì)船舶人為失誤進(jìn)行系統(tǒng)量化，采取下式來計(jì)算人為錯(cuò)誤的概率[4]：

（1）

式中：EPCi是從EPC表中選擇的每個(gè)任務(wù)的權(quán)重;APOApi是評(píng)估每個(gè)EPC的比例系數(shù)。

EPC增加了HEP是因?yàn)樗从沉爽F(xiàn)象形成原因，如工作環(huán)境、年齡、經(jīng)驗(yàn)、員工士氣、組織質(zhì)量、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、熟悉度、時(shí)間可用性等。EPC的詳細(xì)清單和對(duì)HEP的最大影響見表1。

GEP是定量HEP的第二個(gè)參數(shù)，有九種通用任務(wù)類型，每種類型都提供了任務(wù)的通用描述以及HEP估計(jì)，如表2所列。

3? ? ?案例研究

3.1? ?HFO凈化器檢修說明

HFO凈化器的主要作用是將水和固體雜質(zhì)從油中分離出來，以避免無效燃燒。事實(shí)上，HFO凈化器的實(shí)際效果可能達(dá)不到預(yù)期的水平，有時(shí)它們的效率會(huì)大幅降低。在低效率條件下，顆粒雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入摩擦表面（如燃油泵和燃油噴嘴）之間的間隙，嵌入到部件上造成磨損損傷。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些故障或異常，如振動(dòng)過大、溢流、齒輪磨損、電機(jī)轉(zhuǎn)速不正確等時(shí)，需要對(duì)HFO凈化器進(jìn)行檢修。

表3提供了HFO凈化器檢修操作步驟的層次性任務(wù)分解，包括三個(gè)主要步驟和三十七個(gè)子步驟。

3.2? ?船舶A、B、C、D運(yùn)行條件

A船是1997年建造的一艘普通貨船，可運(yùn)載約10500 t貨物。該船HFO凈化器檢修是在海上航行中進(jìn)行的，檢修時(shí)天氣暖和、海況平穩(wěn);

B船是2001年建造的一艘散貨船，載重量約為52800 t。該船HFO凈化器檢修是在港口進(jìn)行的。檢修時(shí)天氣良好、海況平靜;

C船是2007年建造的一艘普通貨船，載貨量約5320 t。該船HFO凈化器檢修是在港口完成的。檢修時(shí)氣溫為15 ℃、海況平靜;

D船是1995年建造的一艘散貨船，載貨量約38850 t。該船HFO凈化器檢修是在海上航行中完成的。檢修時(shí)氣溫為11 ℃、海況低潮。

上述4艘船舶的通用任務(wù)類型和EPC的分配，如表4所列;HFO凈化器各檢修操作步驟的HEP值，如表5所列。

由于HFO凈化器檢修操作由三個(gè)主要步驟和37個(gè)子步驟組成，為了預(yù)測人的可靠性，必須確定最終的HEP值。為此，結(jié)合概率分析和分層任務(wù)分析，研究了主要步驟和子步驟之間的相關(guān)性。原則上：（1）應(yīng)適當(dāng)執(zhí)行12個(gè)子步驟（A1～A12子步驟），以完成主步驟1。如果12個(gè)子步驟中的任何一個(gè)失敗，則步驟1失敗。由于12個(gè)子步驟具有高度依賴性，最終A船的總HEP值為1.62E-01、B船的總HEP值為2.2E-01、C船的總HEP值為1.49E-01、D船的總HEP值為1.32E-01;（2）應(yīng)適當(dāng)執(zhí)行6個(gè)子步驟（A13～A18子步驟），以完成主步驟2。如果六個(gè)子步驟中的任何一個(gè)子步驟失敗，主步驟2也失敗。最終步驟2的HEP值，A船為2.62E-01、B船為1.47E-01、C船為3.16E-01、D船為3.57E-01;（3）步驟3的最終HEP值，A船為2.8E-01、B船為2.51E-01、C船為1.27E-01、D船為4.76E-01。

如果三個(gè)主要步驟中的任何一個(gè)失敗，則無法進(jìn)行HFO凈化器檢修操作。在數(shù)值上，A船的最終HEP值為7.04E-01、B船的最終HEP值為6.18E-01、C船的最終HEP值為5.92E-01、D船的最終HEP值為9.65E-01。

3.3? ?結(jié)果及討論

圖1為37個(gè)子步驟的HEP值的平均值。從圖1可以看出：#A23（用新O型環(huán)組裝供水裝置）、#A16（水平軸;更換軸承，必要時(shí)更換螺旋齒輪、O型環(huán)、套環(huán)）、#A25（用新的軸套裝配到立軸上并固定其供水裝置）分別位列前三位，這是因?yàn)檫@些任務(wù)更復(fù)雜，需要更敏感的操作，因此可以認(rèn)為相對(duì)容易出錯(cuò)。因此大多數(shù)類似的任務(wù)，特別是包含基于O環(huán)的操作的任務(wù)，通常是HEP增加主要的原因。另一方面，#A8（拆卸濾杯）、#A29（檢查所有這些零件是否已完全擰緊）、#A34（電流檢查）和#A37（應(yīng)檢查管路連接的泄漏控制）對(duì)HEP值的影響較小，這些子步驟相對(duì)容易，通常是檢查、監(jiān)視或參數(shù)讀取。

A船的最高HEP值（2.80E-01）是A23的子步驟，其原因是由于時(shí)間限制，它會(huì)導(dǎo)致人為錯(cuò)誤并增加HEP;任務(wù)復(fù)雜度和嘈雜的工作環(huán)境是導(dǎo)致船舶HEP增加的其他因素;子步驟A16（2.62E-01）是另一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的任務(wù)，特別是對(duì)于非常疲憊的操作員。

B船在A23子步驟上的HEP（2.51E-01）也較高，是因?yàn)檫@一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，需要高度的理解能力和技能;此外，由值班人員進(jìn)行的檢查不充分也是造成這一錯(cuò)誤的主要因素;同樣，在A4子步驟（1.87E-01）、子步驟A5（2.07E-01）和子步驟A9（2.20E-01）對(duì)于B船也具有較高的HEP值。這是由于外部連接管設(shè)計(jì)不當(dāng)，使加熱過程中包含一些危險(xiǎn)。

C船的情況有一些不同。由于機(jī)艙設(shè)計(jì)狹窄，給子步驟A26（1.27E-01）等任務(wù)帶來一定困難;此外，由于分離器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，供水裝置、豎軸等部分的抽出過程還需要額外的經(jīng)驗(yàn)。因此，子步驟A10、A11和A12也具有相對(duì)較高的HEP值（1.49E-01）。

D船的HEP最高值為子系統(tǒng)A21和A22（分別為4.76e-01），子系統(tǒng)A23、A24、A25、A26和A27的HEP值也相對(duì)較高，所有這些任務(wù)都與分離器各部件的裝配過程有關(guān)。其中，有兩個(gè)原因比較突出：第一個(gè)是分離器的使用年限相當(dāng)高，增加了任務(wù)難度，特別是在重新組裝操作中;第二個(gè)是以往大多數(shù)維修都是出于短期考慮。對(duì)于子系統(tǒng)A13（3.54E-01）、A14（3.54E-01）和A16（3.57E-01）的HEP值也較高，最迫切需要更換的是O形圈。

4? ? ?建議

對(duì)A船來說，最關(guān)鍵的問題是時(shí)間限制。如果分配的時(shí)間足夠，最終A船HEP值（7.05E-01）可減少一半左右;此外，A船可考慮對(duì)凈化器進(jìn)行改造或更換，以簡化前期工作的復(fù)雜性;B船在凈化器附近管路系統(tǒng)有動(dòng)火作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)立即修改;此（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）

外，應(yīng)考慮對(duì)監(jiān)督小組人員提供必要的培訓(xùn)，HFO凈化器使用說明書需要更新;C船的機(jī)艙設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致缺乏經(jīng)驗(yàn)的操作員對(duì)具體行動(dòng)不熟悉;D船的技術(shù)管理部門應(yīng)考慮安裝新HFO凈化器。

5? ? ?結(jié)論

由于HFO凈化器是維持系統(tǒng)燃油質(zhì)量的重要設(shè)備，因此檢修過程應(yīng)及時(shí)、有序地完成。對(duì)HFO凈化器進(jìn)行全面的人為可靠性分析，對(duì)HFO凈化器檢修過程中的安全防范具有重要意義。本文對(duì)4艘船舶（即A、B、C、D船）在不同工況下，對(duì)HFO凈化器進(jìn)行了檢修探討。根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)影響人的可靠性因素進(jìn)行了分析，確定了每一個(gè)HFO凈化器檢修步驟中所有船舶的HEP值，從故障認(rèn)識(shí)、知識(shí)失誤、違章作業(yè)等入手，分析其利害關(guān)系，并制定科學(xué)、有效措施，這樣才能全面提高人的可靠性，把人為差錯(cuò)減到最少。

參考文獻(xiàn)

[1] 王彥富，閆培娜，李玉蓮，張彪. 海洋平臺(tái)作業(yè)人因可靠性與失誤研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào).2015（11）：87-91.

[2] E.Akyuz，M.Celik，S.Cebi，A phase of comprehensive research to determine marine-specific EPC values in human error assessment and reduction technique， Safety Science 87. 2016： 63-75.

[3] E.Akyuz，E.Celik，M.Celik，A practical application of human reliability assessment for operating procedures of the emergency fire pump at ship， Ships and Offshore Structures 13（2）， 2018.

[4] 王武宏.人機(jī)系統(tǒng)可靠性分析的發(fā)展[J].系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，1998：13 （1）：29-45.