ZARZĄDZANIE RYZYKIEM W TECHNOLOGII MORSKIEGO

IOURI SEMENOV 1
ZARZĄDZANIE RYZYKIEM W TECHNOLOGII MORSKIEGO
TRANSPORTU àADUNKU
1. WstĊp
W ostatnim üwierüwieczu w Europie notowano ciągáy wzrost wydajnoĞci
transportowej, której iloĞciową ocenĊ przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Trendy i planowany przyrost wydajnoĞci przewozowej w Unii Europejskiej
ĝredni przyrost wydajnoĞci przewozowej w
ciągu roku (tkm)
Okres
(lata)
Transport
drogowy
Transport
Ğródlądowy
Transport
morski
1970–80
4,3
0,3
5,1
1980–90
4,0
0,1
1,7
1990–98
3,8
1,4
3,0
Pesymistyczny
3,0
0,5
2,0
Realny
3,5
1,0
2,5
Optymistyczny
4,0
1,5
3,0
Scenariusz planowany na1998–2010
ħródáo: The EU Commission, DG TREN Statistics.
Jak wynika z tej tabeli znaczna czĊĞü przewozów w Unii Europejskiej
przypada na transport morski i Ğródlądowy. Specyfiką tych gaáĊzi transportu są
trudne warunki eksploatacyjne, co powoduje duĪą liczbĊ Ĩródeá awaryjnoĞci
przy przewozach áadunków drogą wodną. Potencjalne Ĩródáa takiej awaryjnoĞci
pokazane są na rysunku 1.
1
Prof. dr hab. inĪ. Iouri Semenov – FIMEST, Politechnika SzczeciĔska,
Kierownik Katedry Logistyki i Ekonomiki Transportu.
74
Iouri Semenov
ZAKàÓCENIA
ĝRODOWISKOWE ħRÓDàA
AWARYJNOĝCI
W ĝRODOWISKU
SZTUCZNYM
dotyczące:
infrastruktury morskiej;
infrastruktury przybrzeĪnej;
infrastruktury brzegowej;
ĩEGLUGOWE ħRÓDàA
AWARYJNOĝCI
infrastruktury áącznoĞci itp.
NiesprawnoĞci:
konstrukcji kadáuba;
mechanizmów;
urządzeĔ okrĊtowych itp.
BáĊdne decyzje:
EKSTREMALNE WARUNKI
ĝRODOWISKA
NATURALNEGO
dotyczące:
falowania morskiego;
wiatru;
prądów morskich;
stanu gruntu dna itp.
Odchylenia parametrów prac:
zaáogi;
pasaĪerów;
personelu produkcyjnego itp.
rozmieszczenia áadunków;
przeáadunkowych;
zaopatrzeniowych itp.
Rys. 1. Potencjalne Ĩródáa awaryjnoĞci w systemie transportu morskiego
ħródáo: opracowanie wáasne.
Analiza licznych
pokazaáa, Īe:
przypadków
awaryjnoĞci
statków
transportowych
ryzyko transportowania áadunków drogą wodną zaleĪy od czterech grup
czynników wymienionych na rysunku 2.
potrzebne jest stworzenie skutecznej metodyki zarządzania ryzykiem
przewozu áadunków statkami.
Czynniki ryzyka transportowania áadunku
WáaĞciwoĞci
áadunku
Sposoby
rozmieszczenia
i warunki skáadowania
áadunku
Oddziaáywania zewnĊtrz.
na system „statek-áadunek”
Rys. 2. Czynniki ryzyka przewozu áadunków drogą wodną
ħródáo: opracowanie wáasne.
Awaryjne
uszkodzenia
opakowaĔ
áadunków
Zarządzanie ryzykiem w technologii morskiego transportu áadunku
75
ZáoĪonoĞü tego zadania okreĞlona jest róĪnorodnoĞcią moĪliwych
oddziaáywaĔ na ten system wskutek tego, Īe:
charakterystyki áadunku umieszczanego na statku mogą zmieniaü siĊ
w kaĪdym rejsie;
warunki skáadowania áadunku na konkretnym statku są róĪne;
wystąpienie pewnych zagroĪeĔ moĪe mieü róĪnorodne skutki – od
nieznacznych zmian parametrów statecznoĞci w wyniku przemieszczenia
áadunku do katastrofalnych;
dynamika przemieszczenia áadunku w trakcie rejsu zmienia siĊ w zaleĪnoĞci
od warunków pogodowych, typu urządzeĔ mocujących áadunek itp. [1].
2. Model scenariusza wystąpienia ryzyka transportowego w Īegludze
Omówimy zasady opracowania uproszczonego modelu scenariusza
zakáadając, Īe jest on skomponowany:
tylko w granicach wspóázaleĪnych procesów ruchu statku i przemieszczenia
przewoĪonego na nim áadunku;
na przykáadzie áadunku masowego, który charakteryzuje siĊ najbardziej
záoĪoną dynamiką przemieszczenia, mającą zaleĪnoĞü wieloczynnikową od
zewnĊtrznych warunków pogodowych i ruchu statku;
z uwzglĊdnieniem wzajemnych związków dynamik przemieszczania siĊ
statku w morzu i áadunku w jego áadowniach, co pozwala rozpatrywaü system
„otoczenie – statek – áadunek” zgodnie z kryteriami bezpieczeĔstwa transportu
áadunków w morzu;
z uwzglĊdnieniem wyników badaĔ zachowania siĊ statku w morzu,
prowadzonych z hydromechaniki, mechaniki okrĊtów itp.
PrzyjĊcie tych zasad daje moĪliwoĞü utworzenia uproszczonego modelu
moĪliwego przewracania siĊ statku (rys. 3).
Scenariusz skomponowany nawet wg takiego uproszczonego modelu
powinien zapewniaü wszechstronne badanie dynamiki zachowania siĊ:
statku z áadunkiem masowym przy regularnym falowaniu;
statku z áadunkiem masowym przy róĪnorodnych rodzajach koáysania
w tym powodujących zmienne przechylenia i przegáĊbienia;
áadunku masowego w procesie transportu i warunków jego krytycznego
i awaryjnego przemieszczenia siĊ [4], [5].
76
Iouri Semenov
Przyczyna gáówna:
przemieszczenie siĊ áadunku;
báĊdne dziaáania zaáogi.
Przyczyna bezpoĞrednia, towarzysząca
WCP:
zmniejszenie ramion prostujących na
grzbiecie fali
wtórny czynnik poraĪający - WCP
(czynnik technologiczny)
Utrata statku
(áadunku)
Przyczyny inicjujące:
niesprzyjające warunki meteorologiczne,
braki w normowaniu wymagaĔ dotyczących bezpiecznego przewozu áadunków,
niebezpieczne cechy áadunków itp.
(Pierwotne Czynniki PoraĪające – PCP )
Przyczyna towarzysząca PCP:
Przyczyna towarzysząca PCP:
báĊdne decyzje czáonków zaáogi
niedopuszczalny kąt przechylenia statku + poryw
wiatru
(czynnik ludzki indywidualny)
(czynnik przyrodniczo-klimatyczny)
Statek + áadunek
Statek + przesuniĊty áadunek
(nadzwyczajny reĪim eksploatacji)
Rys. 3. Model specjalistyczny scenariusza wystąpienia i rozwoju zagroĪenia na
masowcach
ħródáo: opracowanie wáasne.
Tabela 2
Czynniki eksploatacyjne, okreĞlające dynamikĊ zachowania siĊ
systemu „statek – áadunek” w morzu
Czynniki eksploatacyjne
ObciąĪenia
otoczenia:
Charakterystyka czynników eksploatacyjnych
ZewnĊtrzne
WewnĊtrzne
Staáe
Zmienne
statyczne;
+
+
dynamiczne;
+
+
Związany z cechami:
ObciąĪenia
áadunku:
od
geometrycznymi;
+
+
fizycznymi;
+
+
wytrzymaáoĞciowymi;
+
+
chemicznymi;
+
+
zdolnoĞci do filtracji
wilgoci;
+
+
formą stosu itp.
+
+
+
ħródáo: opracowanie wáasne na podstawie: Baranowski M.: BezpieczeĔstwo transportu
áadunku morzem. M, 1985.
Zarządzanie ryzykiem w technologii morskiego transportu áadunku
77
Jak wynika z rysunku 3 zmiany w stanie systemu „statek – áadunek”
spowodowane są niesprzyjającymi warunkami meteorologicznymi oraz
niebezpiecznymi cechami áadunków, które moĪna podzieliü na wewnĊtrzne
i zewnĊtrzne, staáe
oraz zmienne. Ich skomasowaną charakterystykĊ
przytoczono w tabeli 2. Dziaáanie omówionych czynników prowadzi do
licznych zmian w stanie systemu „statek – áadunek”, które moĪna podzieliü na
bezpieczne, krytyczne i awaryjne (tab. 3).
Tabela 3
Podstawowe stany systemu „statek – áadunek”
Nr
Stan
1
Statek w bezpiecznym reĪimie przeáadunku
2
Statek w reĪimie przeáadunku z przemieszczonym áadunkiem
3
Statek w reĪimie transportu áadunku ze stabilnym stosem
4
Statek w reĪimie transportu áadunku z niestabilnym stosem
5
Statek w awaryjnym reĪimie (przy ponadkrytycznym
przemieszczeniem áadunku)
ħródáo: opracowanie wáasne.
Wówczas model scenariusza ryzyka
skomponowany na nastĊpujących zaáoĪeniach:
transportowego
moĪe
byü
prawdopodobieĔstwo znajdowania siĊ systemu w bezpiecznych stanach nr 1
lub nr 3 wynosi w granicach 0,999–0,9995;
prawdopodobieĔstwo przejĞcia tego systemu w krytyczny stan nr 2 lub nr 4
nie przekracza 10-3–10-4;
prawdopodobieĔstwo przejĞcia systemu ze stanu krytycznego w awaryjny
nr 5 mniej niĪ 10-4 i w znacznym stopniu zaleĪy od stopnia profesjonalizmu
dziaáania zaáogi;
prawdopodobieĔstwo przejĞcia systemu ze stanu nr 1 lub nr 3 bezpoĞrednio
w stan nr 5 jest moĪliwe, ale maáo prawdopodobne. Jedną z przyczyn tego
rodzaju przejĞcia moĪe byü negatywny wpáyw statycznego kąta przechylenia na
bezpieczeĔstwo statku.
DoĞwiadczenie eksploatacji statków transportowych i przeprowadzone
badania pozwoliáy na ustalenie szeregu warunków, przy speánieniu których
pewne trajektorie rozwoju scenariusza „ZagroĪenia utraty statecznoĞci...”,
koĔczą siĊ wywróceniem siĊ statków, jak to pokazano na rysunku 4.
I tak stwierdzono, Īe:
78
Iouri Semenov
przy przemieszczeniu áadunku w granicach 12o–14o koáysanie statku moĪe
inicjowaü jego wywrócenie siĊ bez dalszego przemieszczenia áadunku;
statyczny kąt przechylenia statku o 12o, powstaáy w wyniku
przemieszczenia siĊ áadunku masowego, zgodnie z konwencją SOLAS,
uwaĪany jest za maksymalnie dopuszczalny [2], [3].
a)
c)
b)
d)
Rys. 4. Etapy zatoniĊcia koreaĔskiego trawlera „Han Kil”
ħródáo: opracowanie wáasne.
Logika procesu zarządzania stabilnoĞcią bezpiecznych reĪimów eksploatacji
obiektu przedstawiona na rys. 5.
3. Sposób kompozycji scenariusza zarządzania ryzykiem transportowym
Zadanie kompozycji scenariusza rozwiązuje siĊ w trzech etapach:
Etap pierwszy
1. Opracowuje siĊ informacyjną bazĊ danych obejmującą rozkáadów
prawdopodobieĔstw:
stanu Ğrodowiska zewnĊtrznego,
awaryjnych reĪimów eksploatacji statków,
wáaĞciwoĞci przewoĪonych áadunków itp.
2. Ustala siĊ dopuszczalne wartoĞci kryteriów stabilnoĞci stosu áadunku.
3. Przyjmuje siĊ kryterium niedopuszczenia transformacji fazy „Sytuacja
nadzwyczajna” w fazĊ „Awaryjny reĪim eksploatacji”.
Formuáowanie celów i normowanie
poziomu bezpieczeĔstwa statku
Zarządzanie ryzykiem w technologii morskiego transportu áadunku
Uogólnienie
i scenariusz
analizy
informacji o
potencjalnych
zagroĪeniach
Ocena realnych
rozmiarów ryzyka
skutków
negatywnych
79
Wybór strategii
zarządzania ryzykiem
transportowym
Opracowanie
wariantów projektu
wsparcia
bezpiecznych
reĪimów
eksploatacji
OkreĞlenie prawdopodobieĔstwa
wystąpienia i
likwidacji sytuacji
nadzwyczajnych
Analiza i ocena wyników realizacji programu dziaáania
dotyczącego wsparcia stabilnoĞci bezpiecznych reĪimów
eksploatacji statków
Wybór sposobu
zwiĊkszenia jakoĞci
podejmowanych decyzji
UwzglĊdnienie
psychologicznej percepcji
sytuacji ryzykownych
Program dziaáaĔ
dotyczących
stabilnoĞci
bezpiecznych
reĪimów eksploatacji
statków
Organizacja
i realizacja przyjĊtego
programu dziaáaĔ
Kontrola wykonania
przyjĊtego programu
Rys. 5. Logika procesu zarządzania stabilnoĞcią bezpiecznych reĪimów
eksploatacji statku
ħródáo: opracowanie wáasne.
Etap drugi
1. Buduje siĊ opis dynamiki zachowania siĊ systemu „statek – áadunek”.
Celem tego opisu jest przeksztaácenie charakterystyk warunków Īeglugi statku
transportowego, wáaĞciwoĞci przewoĪonego áadunku, form stosu áadunku itp.
w wartoĞci kryterium stabilnoĞci stosu áadunku – OSC. JednoczeĞnie trzeba mieü
na uwadze, Īe áadunek masowy skáada siĊ z ogromnej iloĞci cząstek, których
opisanie zachowania wymaga zastosowania tak zwanego ujĊcia makroskopowego.
Zgodnie z tym ujĊciem:
pod pojĊciem przemieszczenie siĊ áadunku rozumie siĊ przesuniĊcie pewnej
jego objĊtoĞci;
moĪliwe odchylenia w wartoĞciach charakterystyk wytrzymaáoĞciowych
sztapli áadunku eliminuje siĊ poprzez wprowadzenie do ogólnego modelu
systemu „statek – áadunek” wspóáczynnika korekcyjnego kQ;
w celu uwzglĊdnienia prawdopodobnych zmian w ruchu statku na falach
morskich, do ogólnego systemu „statek – áadunek” wprowadza siĊ
wspóáczynnik korekcyjny dotyczący obciąĪeĔ zewnĊtrznych ks;
w celu wzrostu wiarygodnoĞci wyników modelowania procesu zniszczenia
masywu sztapli áadunku wprowadza siĊ wspóáczynnik rezerwy k.
80
Iouri Semenov
Zastosowanie takiego ujĊcia pomaga wyeliminowaü koniecznoĞü opisu
zachowania siĊ poszczególnych cząstek áadunku metodami rachunku
prawdopodobieĔstwa, istotnie upraszcza model zachowania siĊ áadunku
w systemie „statek – áadunek”.
2. Ustala siĊ przedstawienie funkcji dynamiki zachowania siĊ systemu
w nastĊpującej postaci:
f: I1 o I2 ,
(1)
gdzie:
I1 – wejĞciowa informacja w postaci zbioru czynników wewnĊtrznych
i zewnĊtrznych okreĞlających dynamikĊ zachowania siĊ „statek – áadunek”;
I2 – wyjĞciowa informacja w postaci zbioru wartoĞci kryteriów
nieprzemieszczalnoĞci áadunku w róĪnorodnych stanach systemu „statek –
áadunek”.
3. Bada siĊ funkcjĊ f, którą moĪna otrzymaü na drodze eksperymentalnej lub
teoretycznej. Posáugując siĊ ogólną teorią katastrof, w celu okreĞlenia tej funkcji
moĪna wykorzystaü model Toma-Zimana, zakáadający kanoniczne formy zapisu
tej funkcji w postaci „faády”, „zmarszczki”, „ogona jaskóáki”, „motyla” itp.
Zgodnie z tym zaáoĪeniem przy opisie dynamiki zachowania siĊ systemu „statek
– áadunek” naleĪy uwzglĊdniü, Īe:
jego stany ze wzglĊdu na swoją naturĊ zalicza siĊ do procesów
przypadkowych;
dynamika systemu „statek – áadunek” ze wzglĊdu na swoją naturĊ jest
stochastyczna;
przynajmniej czĊĞü parametrów zmian stanów systemu „statek – áadunek”
ma charakter nieliniowy.
Etap trzeci zorientowany jest na:
1. Opracowanie scenariusza obejmującego zbiór moĪliwych trajektorii
wystąpienia i rozwoju czynników poraĪających przy przemieszczeniu siĊ
áadunku.
2. AnalizĊ tego scenariusza w celu oceny dopuszczalnoĞci pewnych stanów
systemu „statek – áadunek” wedáug kryteriów stabilnoĞci stosu áadunku.
Warunki niedopuszczania do katastrofy morskiej w systemie „statek –
áadunek” przy moĪliwym przemieszczeniu siĊ tego ostatniego mają postaü:
Warunek A: T SC
Warunek B:
0 , jako wynik speánienia nierównoĞci O SC d Olim ,
(2)
T SC d T lim , jako wynik speánienia nierównoĞci O SC d Olim , (3)
gdzie:
Olim – maksymalnie dopuszczalna wartoĞü kryterium niestabilnoĞci stosu
áadunku,
Zarządzanie ryzykiem w technologii morskiego transportu áadunku
81
Tlim – maksymalnie dopuszczalny kąt przechylenia kadáuba statku w wyniku
przemieszczenia siĊ áadunku,
T SC – statyczny kąt przechylenia kadáuba statku w wyniku przemieszczenia
siĊ áadunku.
Informacyjna baza danych dotycząca
rozkáadu prawdopodobieĔstwa
wystąpienia zagroĪeĔ
„statek-áadunek”
z uwzglĊdnieniem
róĪnych stanów
Ğrodowiska
zewnĊtrznego
Model
ponadkrytycznych
przemieszczeĔ stosu
áadunku podczas
funkcjonowania
systemu
„statek-áadunek”
Statek z áadunkiem
Czynnik ludzki
(przeáadunek statku w porcie
áadunku na terytorium portu)
Sztuczne Ğrodowisko
zewnĊtrzne
Makroskopowy
model
przemieszczenia siĊ
stosu áadunku
podczas jego
transportu
wspóáczynnik kQ
Statek bez áadunku
Podejmowanie decyzji
zapobiegających
katastrofy
wspóáczynnik k
Kinematyczny model
systemu
Czynniki
przyrodniczo-klimatyczne
(wiatr, falowanie, prądy itp.)
Ocena stanów systemu
„statek-áadunek” wg
wartoĞci kryterium Osc,.
wspóáczynnik ks
Naturalne Ğrodowisko
zewnĊtrzne
Informacyjna baza danych dotycząca fizycznych, chemicznych,
wytrzymaáoĞciowych wáaĞciwoĞci áadunków(podczas ich transportu
morzem)
Rys. 6. KolejnoĞü oceny stanów systemu „statek – áadunek”
ħródáo: opracowanie wáasne.
ZauwaĪmy, Īe warunek A odpowiada wymaganiom wyĪszego poziomu
bezpieczeĔstwa áadunkowego transportu morskiego, a warunek B – poziomu
obniĪonemu. W zaleĪnoĞci od przyjĊtego poziomu powinny byü podejmowane
te lub inne decyzje dotyczące zapewnienia bezpieczeĔstwa systemu „statek –
áadunek” (rys. 6).
82
Iouri Semenov
Bibliografia
1. Baranowski M.: BezpieczeĔstwo transportu áadunku morzem. M, 1985.
2. Bist D.S.: Safety and Security at Sea. Butterworth Heinemann, Oxford, 2000.
3. Dokumentacja poawaryjna na morskich statkach handlowych. Trademar, Gdynia,
1997.
4. Kuo C.: Managing Ship Safety, RINA, London, 1999.
5. Semenov I.N.: Factors of Safety Ships Operating. EXPLO-SHIP’99, pp.159–168.
6. Semenov I.N.: Problems of Risk Management in Marine Industry, St.-Petersburg,
Maritime Journal, 2001, ʋ3/4, pp. 37–40.
Acknowledgement
This article was supported by the State Committee for Scientific Research,
Poland-BW/2002.