基于SHELL模型的智能船舶海上測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

齊維種 田延飛 溫小飛 淦學(xué)甄

【摘 要】 為更好地保障智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)安全，應(yīng)用SHELL模型，對(duì)第三類智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別。基于該模型，共識(shí)別出20個(gè)“軟件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素、17個(gè)“硬件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素、13個(gè)“環(huán)境―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素和20個(gè)“人―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素等，可為針對(duì)性地采取安全保障措施及后續(xù)進(jìn)行智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等提供支持。

【關(guān)鍵詞】 智能船舶;海上測(cè)試;風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別;SHELL模型

0 引 言

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外在智能船舶標(biāo)準(zhǔn)指南文件的起草、軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、船舶建造等方面都取得了突破性進(jìn)展。這不僅讓智能船舶成為國(guó)際海事界的新熱點(diǎn)，更讓智能船舶離早日投入市場(chǎng)使用更近一步。2018年5月，國(guó)際海事組織（IMO）海上安全委員會(huì)（MSC）第99屆會(huì)議將“智能船舶”即“海上自主水面船舶（Maritime Autonomous Surface，MASS）”定義為：能夠不同程度地獨(dú)立于人際交往的船舶。為了便于實(shí)施監(jiān)管，按照自治程度將智能船舶分為4個(gè)不同級(jí)別：第1級(jí)，海員在船上操作并控制船上系統(tǒng)和功能，且某些操作是自動(dòng)化的船舶;第2級(jí)，船上有海員的遙控船，但船舶由數(shù)據(jù)中心遙控和操作，船上海員可隨時(shí)接管船舶;第3級(jí)，船上沒(méi)有海員的遙控船，船舶由數(shù)據(jù)中心遙控和操作;第4級(jí)，完全自主的船舶。

如今，智能船舶的安全問(wèn)題已經(jīng)成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，并引起了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。為識(shí)別智能船舶的航行風(fēng)險(xiǎn)，全球不同機(jī)構(gòu)的諸多學(xué)者先后成立了相關(guān)研究項(xiàng)目，但針對(duì)智能船舶海上測(cè)試階段航行風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別的研究很少。筆者以第3級(jí)智能船舶為研究對(duì)象，應(yīng)用SHELL模型識(shí)別其海上測(cè)試活動(dòng)時(shí)面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素，以期為針對(duì)性地采取風(fēng)險(xiǎn)防范措施提供支持。

1 SHELL模型

SHELL模型是一種以人為因素為核心的、分析系統(tǒng)其他要素與人相互影響的工具。SHELL模型由軟件（software，S）、硬件（hardware，H）、環(huán)境（environment，E）、人（liveware，L）等4個(gè)部分組成。當(dāng)“軟件與人”“硬件與人”“環(huán)境與人”“人與人”界面出現(xiàn)故障或不協(xié)調(diào)時(shí)，則可能引發(fā)不安全事件。

將SHELL模型用于分析智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)因素。此時(shí)，S、H、E、L具體指代如下：

（1）軟件（S）。軟件即管理。這里的管理指的是海事主管機(jī)構(gòu)對(duì)智能船舶海上測(cè)試的備案要求和測(cè)試過(guò)程中的安全要求，以及參與測(cè)試組織內(nèi)部的如安全操作流程、船舶維護(hù)方案等安全管理要求。

（2）硬件（H）。硬件包括兩類：第一類指智能船舶各功能系統(tǒng)的運(yùn)行程序，如感知程序、自動(dòng)決策程序、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等;第二類指智能船舶船體及設(shè)施設(shè)備，如主機(jī)、副機(jī)、舵設(shè)備、錨設(shè)備、環(huán)境感知器等。

（3）環(huán)境（E）。環(huán)境是指智能船舶海上測(cè)試時(shí)的自然環(huán)境（海域天氣情況、能見(jiàn)度、風(fēng)力、浪高、濕度等）、船內(nèi)工作環(huán)境（溫度、亮度、噪聲等）、交通和地區(qū)安全形勢(shì)等。

（4）人（L）。人包括在岸參與測(cè)試的測(cè)試人員、在海上和智能船舶上參與測(cè)試的測(cè)試人員兩類。

2 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

根據(jù)SHELL模型的原理并結(jié)合智能船舶的特點(diǎn)，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)后，識(shí)別出以下智能船舶海上測(cè)試階段的風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.1 “軟件―人”界面

智能船舶海上測(cè)試方案由人設(shè)計(jì)并由人執(zhí)行。在對(duì)智能船舶進(jìn)行海上測(cè)試活動(dòng)時(shí)，“軟件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源于海事主管機(jī)構(gòu)管理失效和測(cè)試單位管理失效2個(gè)方面。

海事主管機(jī)構(gòu)管理失效有2種情況：（1）尚未出臺(tái)關(guān)于智能船舶的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件，海事主管機(jī)構(gòu)在執(zhí)法時(shí)缺少法律依據(jù);（2）海事主管機(jī)構(gòu)監(jiān)管不全面，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并督促改正。

測(cè)試單位管理失效有3種情況：（1）測(cè)試單位制度或標(biāo)準(zhǔn)要求不合理，未能起到引導(dǎo)或約束作用;（2）測(cè)試單位背離制度或標(biāo)準(zhǔn)要求，違反規(guī)章制度和準(zhǔn)則進(jìn)行測(cè)試;（3）測(cè)試單位安全檢查不到位，出現(xiàn)漏查、少查、容錯(cuò)等情況。

基于SHELL模型，智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)“軟件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素見(jiàn)表1。

2.2 “硬件―人”界面

在對(duì)智能船舶進(jìn)行海上測(cè)試活動(dòng)中，硬件設(shè)備的可靠度、程序軟件的穩(wěn)定性和人―機(jī)交互的順暢度都是影響智能船舶海上測(cè)試安全的重要因素。“硬件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)主要源于硬件設(shè)備故障、程序軟件故障和人―機(jī)交互不當(dāng)?shù)?個(gè)方面，其中：硬件設(shè)備故障是指因船舶動(dòng)力系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)等機(jī)械設(shè)備故障，導(dǎo)致設(shè)備功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素;程序軟件故障是指船舶搭載的程序軟件不穩(wěn)定，導(dǎo)致不能正常運(yùn)行而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素;人―機(jī)交互不當(dāng)是指測(cè)試人員操控設(shè)備不順暢而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素。

基于SHELL模型，智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)“硬件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素見(jiàn)表2。

2.3 “環(huán)境―人”界面

在對(duì)智能船舶進(jìn)行海上測(cè)試活動(dòng)時(shí)，船舶內(nèi)外部的惡劣環(huán)境都會(huì)對(duì)智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)安全造成影響。船外的環(huán)境包括自然環(huán)境、測(cè)試海域交通環(huán)境和地區(qū)安全等3類，船內(nèi)的環(huán)境主要指船內(nèi)測(cè)試人員的工作環(huán)境。

在船外的3類環(huán)境中，自然環(huán)境惡劣指的是測(cè)試海域出現(xiàn)各種極端天氣，交通環(huán)境惡劣指的是測(cè)試海域航行環(huán)境差，地區(qū)安全形勢(shì)不佳指的是測(cè)試海域內(nèi)非法分子對(duì)船舶的威脅。船內(nèi)測(cè)試人員的工作環(huán)境惡劣是指因船舶構(gòu)造導(dǎo)致測(cè)試人員需要在不良環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試工作。

基于SHELL模型，智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)“環(huán)境―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素見(jiàn)表3。

2.4 “人―人”界面

海事領(lǐng)域普遍認(rèn)可的管理理論認(rèn)為，人的因素處于主導(dǎo)地位，對(duì)海上安全事故的發(fā)生和發(fā)展起關(guān)鍵作用。在對(duì)智能船舶進(jìn)行海上測(cè)試活動(dòng)時(shí)也是如此，人的因素將是影響測(cè)試活動(dòng)安全的主要原因。要降低智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，不僅要保證參與測(cè)試的測(cè)試人員有良好的安全素質(zhì)，還要保證班組內(nèi)測(cè)試人員之間能夠進(jìn)行無(wú)障礙的交流和合作;因此可將“人―人”界面的風(fēng)險(xiǎn)因素分為個(gè)人缺陷和班組缺陷兩類。

個(gè)人缺陷有5種情況：（1）測(cè)試人員沒(méi)有經(jīng)過(guò)合格的安全培訓(xùn)，沒(méi)有足夠的安全意識(shí);（2）測(cè)試人員責(zé)任意識(shí)差，對(duì)崗位工作不重視;（3）測(cè)試人員技能培訓(xùn)不合格，不能適任工作崗位;（5）測(cè)試人員生理有缺陷，不能完成工作任務(wù);（5）測(cè)試人員心理有缺陷，不正常的心理狀態(tài)會(huì)影響測(cè)試安全。

班組缺陷主要是指班組內(nèi)測(cè)試人員之間相處困難、合作不順暢，導(dǎo)致測(cè)試工作無(wú)法順利進(jìn)行。

基于SHELL模型，智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)“人―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素見(jiàn)表4。

將SHELL模型應(yīng)用于第三級(jí)智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別。由識(shí)別結(jié)果來(lái)看，風(fēng)險(xiǎn)因素來(lái)源于4類、共有70個(gè)，其中“軟件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素20個(gè)、“硬件―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素17個(gè)、“環(huán)境―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素13個(gè)、“人―人”界面風(fēng)險(xiǎn)因素20個(gè)。

3 結(jié) 語(yǔ)

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和針對(duì)性采取安全保障措施的基礎(chǔ)。智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別對(duì)于保障測(cè)試活動(dòng)安全具有重要意義。基于SHELL模型框架對(duì)第三級(jí)智能船舶海上測(cè)試活動(dòng)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，共識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)因素70個(gè)，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別結(jié)果可為智能船舶海上測(cè)試綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和針對(duì)性采取安全保障措施提供依據(jù)，進(jìn)而更好保障海上測(cè)試活動(dòng)安全。