功能共振视角下危化品水路运输全链条风险分析.pdf

DOI:10.16831/ki.issn1673-2278.2023.08.003Full-chain Risk Analysis of Maritime Transportation of Hazardous Chemical from the Perspective of Functional Resonance一、引言由于危化品具有易燃、易爆等特性，危化品水路运输也被称为“流动的炸弹”，2021年被交通运输部明确列为“交通运输安全生产重大风险”。伴随危化品水路运输规模的持续增加，近年来危化品水路运输事故、险情频发，已经成为我国安全生产与应急管理的重中之重。例如：2018年1月6日，油船“桑吉”轮与散货船“长峰水晶”轮在长江口发生碰撞，造成“桑吉”轮爆炸，3人死亡，29人失踪；2020年2月10日，“GASPRODIGY”轮在福州中江码头发生丙烯外漏重大险情；2020年6月4日，“光汇616”轮在山东石岛附近水域发生液货（混合芳烃、甲基叔丁基醚）泄漏事故；2021年4月27日，油船“交响乐”轮与杂货船“义海”轮在山东青岛水域发生碰撞，造成大量溢油事故。上述危化品船舶事故、险情的发生受到了全社会的广泛关注，造成了较大的社会影响。危化品水路运输事故的发生具有不确定性、隐蔽性、多样性等特征，传统基于因果链式的分析框架，如事件树分析1、故障树分析2以及失效模式与影响分析3等方法，侧重关注事故为何发生或系统为何失效，虽然可为预防“同类事故”的发生做出辅助决策，但忽略了系统成功运行条件和异常功能表现，无法覆盖未发生过的“新事故模式”，因此并不适用于事故模式多种多样的复杂系统。Hollnagel（2012）基于安全和弹性（也称韧性）理论提出了功能共振分析法（FunctionalResonanceAnalysisMethod,FRAM）4，为复杂系统提供了一种新的安全分析框架，通过分析复杂系统中“人-技术-社会”马晓雪1，聂 晓1，邓文君2，马来好3功能共振视角下危化品水路运输全链条风险分析摘 要：危化品水路运输已经被列为交通运输安全生产重大风险。以功能共振为视角建立了危化品水路运输全链条功能网络模型，基于10起危化品水路运输典型事故和险情案例，识别并分析了危化品水路运输不同链条环节的风险因素和相应失效链接，为危化品水路运输安全监管提供理论参考。关键词：功能共振；危化品水路运输；风险Abstract:The maritime transportation of hazardous chemicals has been recognized as one of the major risks in transportation safety production.This paper establishes the functional network model for the whole chain of maritime transportation of hazardous chemicals from the perspective of functional resonance.Based on 10 typical accidents and cases of danger involving the maritime transportation of hazardous chemicals,the paper identifies and analyzes the risk factors and corresponding failure links of different chains in the hazardous chemical transportation,with a view to providing theoretical reference for the safety supervision of the transportation.Key words:functional resonance;maritime transportation of hazardous chemical;risk中图分类号:U698.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2278（2023）08-0008-04Ma Xiaoxue1,Nie Xiao1,Deng Wenjun2,Ma Laihao3(1.Hebei MSA,Qinhuangdao,Hebei 066000,China;2.Jiamusi MSA,Jiamusi,Heilongjiang 154002,China;3.Dalian Maritime University,Dalian,Liaoning 116026,China)（1.河北海事局，河北 秦皇岛 066000；2.佳木斯海事局，黑龙江 佳木斯 154002；3.大连海事大学，辽宁 大连 116026）收稿日期：2023-06-20;修回日期：2023-07-03基金项目：2022 年度辽宁省社会科学规划基金项目（L22CGL004）第一作者简介：马晓雪（1974），女，辽宁鞍山人，博士研究生，教授，主要从事海事安全风险评估与应急管理研究工作。082023第8期的耦合与交互过程，识别系统功能可变性，进而确定针对系统功能可变性的安全屏障措施，实现安全分析由事后评估向事前调整的转变。研究以功能共振为视角切入危化品水路运输全链条，界定危化品水路运输不同链条环节，建立危化品水路运输全链条功能网络，以事故、险情案例驱动，识别危化品水路运输不同链条环节的风险因素和可能失效链接，可为我国海事部门、航运公司以及船员开展危化品水路运输安全管理工作提供参考。二、功能共振分析方法FRAM是一种事故致因和风险因素分析的非线性模型，认为事故是由功能组件的扰动叠加所引起的功能共振超出控制范围造成的。该模型从系统功能正常运行（系统本质安全）的全新角度出发，弱化系统要素的因果关系，将系统视作具备独立功能并彼此耦合的功能网络，认为系统中技术、人员、设备因素都不是绝对稳定的，会存在正常的波动，而当运行环境无规则波动附加到某一因素的正常波动上，就可能会引起和产生系统功能共振，进而因素性能波动放大，超出控制范围，造成事故的发生。FRAM分析过程主要涉及两个阶段，第一阶段是将系统分解成不同的活动或功能，每个活动或功能都可以采用图形化得六角功能模块表示，如图1所示，分别包括输入（）、输出（O）、前提（P）、资源（R）、控制（C）和时间（T）6个方面。第二阶段是根据不同活动或功能的特征，形成系统网络，进而分析系统功能的潜在变化5。图1 FRAM六角功能模块三、基于功能共振的危化品水路运输全链条网络构建按照水路货运组织流程，结合船舶载运危险货物安全监督管理规定 港口危险货物安全管理规定，可将危化品水路运输链条细分为托运危化品、承接运输任务、危化品申报、码头装载危化品、船员适任和船舶适航检查、船舶海（水）上航行、码头卸载危化品以及洗舱等8个链条环节。针对每个链条环节，采用FRAM功能六角形识别不同链条环节的功能要素，对各环节功能要素之间建立链接关系，形成危化品水路运输全链条功能网络，如图2所示。可以看出，如果运输系统在运行过程中受到冲击、干扰或重大变化，会影响每个环节的输入和输出，整个运输系统将处于不安全状态。换言之，一项功能若在事故中表现出较大变化，则认为其对事故产生巨大影响。各环节功能变化在事故中出现的频次可以表征其在整个运输链条中的薄弱程度，在不同事故中反复出现则表明该功能在整个运输系统中出现了问题。图2 危化品水路运输全链条网络四、危化品水路运输全链条风险分析本研究选取一起典型事故进行案例分析，以证实功能共振方法在危化品水路事故致因分析中的适用性和有效性。2012年7月24日1900时，威海永盛国际船舶管理有限公司所管理的船舶“锦阳关”轮停靠天津港第四港埠公司G16泊位开舱作业时，货舱突然发生爆炸，事故造成该轮1号和2号货舱舱盖局部受损变形、船舶舯楼内的控制箱烧毁以及5名船员不同程度烧伤。根据事故调查报告，该起事故直接原因为“锦阳关”轮舱内货物直接还原铁（易受潮和产生氢气），根据国际海运危险货物规则（IMDG），对于未按照IMDG规则的规定分类但具有可能造成潜在危害的化学性质的散装货物，在装船之前也应对其安全运输采取特别预防措施。在本航次运输过程中通过自身反应产生大量的可燃气体氢气积聚在货舱内（根据租船确认书，该船应装载铁矿粉而非直接还原铁），被舯楼内电源控制箱工作时产生的电火花引燃产生爆炸；事故间接原因为“锦阳关”轮船舶不适装、托运人未能及时提供货物技术资料以及承运人对运输货物审核不严。根据事故的直接原因和间接原09中国海事发展论坛Development Forum因对所构建的危化品水路全链条网络中失效链接进行标注，如图3所示。图3 天津“724”“锦阳关”轮火灾/爆炸事故暴露的失效链接注：图中表示两功能之间的链接失效从图3中可以看出，该起事故折射出危化品运输过程的9条链接失效，覆盖了事故调查报告中列明的主要原因，如事故间接原因中“锦阳关”轮船舶不适装是链接S2（O）S4（P）失效的体现，托运人未及时提供货物技术资料是链接S1（O）S3（I）、S1（O）S2（I）失效的体现，承运人对运输货物审核不严是链接S2（O）S4（P）失效的体现；加之船上电气设备老化，使得船员电气操作引燃货物所产生的氢气，这一事故的直接原因，体现在链接S2（O）S5（P）的失效。此外，通过功能共振分析还分析出了该起事故隐含的危化品运输过程风险因素，如海事部门对托运环节管理的失效（F2（O）S2（C）、船上电气作业安全规程的失效（S5（O）S6（C）、船检部门对船上设备检查的失效（F1（O）S5（C）。因此，应用FRAM不仅可以还原事故报告中的致因因素，还可以挖掘事故致因背后的风险因素。为进一步分析危化品运输全链条中的风险因素和失效链接，选取10起危化品水路运输典型事故、险情案例作为分析样本，如表1所示。应用上述构建的危化品水路运输全链条功能网络模型，分析不同链条环节的风险因素和失效链接。具体而言，以危化品运输全链条的每个环节为基准，对每起事故实际发生的失效功能链接及其风险因素进行记录，每项失效链接在一起事故中只记录1次，共计得到36项风险因素，并统计对应失效功能链接发生频次，如表2所示。根据事故在各环节的风险因素数量以及失效链接发生频次，在功能网络模型予以颜色标注，如图4所示，可以直接看出危化品水路运输全链条的各环节风险以及对上下游功能的耦合作用。表1 10起典型危化品船舶事故/险情案例序号发生时间事故/险情名称12009.1.9“安泰江”轮火灾事故22015.9.15东方市八所港“915”丙烯泄漏32011.5.27镇江“527”“赣抚州化0088”轮爆炸事故42012.7.20天津“724”“锦阳关”轮火灾/爆炸事故52018.5.4天津“54”“中石2”轮爆炸事故62018.11.3泉港碳九泄漏事故72019.1.12“5号汽船”轮丙烷泄漏82020.1.8舟山“18”“SAEHANVIRTUS”轮触礁事故92020.2.10“GASPRODIGY”轮丙烯泄漏102020.6.4“光汇616”轮液货泄漏表2 危化品水路运输全链条风险因素功能环节风险因素失效链接频次S1托运危化品S1（O）货物不适运S1（O）S2（I）S1（O）S3（I）1S1（O）托运人未告知实际托运货物S1（O）托运人未及时提供货物技术资料S2承接运输任务S2（O）承运人对运输货物审核不严S2（O）S3（I）S2（O）S4（P）F2（O）S2（C）2S2（O）船舶不适装S2（O）对所载货物理化性质不了解S2（P）岸基管理人员任职资历不符S3危化品申报S3（C）危化品谎报、瞒报F2（O）S3（C）1S4码头装载S4（C）非法过驳危化品S2（O）S4（P）F2（O）S4（C）2S4（C）未建立和落实船岸联系S4（C）使用非防爆过驳设备F3（O）S4（C）2S4（C）码头装卸设备故障S4（C）码头操作人员违规装卸S5船舶/船员检查S5（C）船员配员不足F2（O）S5（C）1S5（C）未持有特殊培训合格证F2（O）S5（C）3S5（P）船上未开展安全培训和应急演练 S2（O）S5（P）5S5（P）船上燃油管路（弯头）破损S2（O）S5（P）6S5（P）船舶缺陷未改正S5（P）机舱热设备未进行绝热包扎S5（P）船上电气设备老化S5（P）船舶设备保养不及时S5（P）船（管）公司对船舶安全管理不到位S5（C）船舶未持有危化品适装证书F2（O）S5（C）1S5（C）船舶适航证书过期S5（C）机舱防火门平时处于开启状态（并装设背钩）F1（O）S5（C）3S5（C）船舶未配备惰性气体发生装置S5（C）擅自改变船舶舱柜用途S5（C）油舱无呼吸阀、透气孔等S6水上航行S6（C）海上浓雾能见度低S5（O）S6（C）4S6（C）未保持正规瞭望S6（C）未采用安全航速S6（C）雾航未采用良好船艺进行谨慎驾驶S6（C）船上（机舱）设备运行故障S6（C）明火作业不符合安全规程S7码头卸货F7（C）船岸安全检查不到位F2（O）S7（C）1F3（O）S7（C）S8船舶洗舱F8（P）货代公司未提前告知装货扫舱、洗舱要求S2（O）S8（P）1102023第8期（编辑：郝晓莹）图4 危化品水路运输全链条风险因素数量及失效链接频次分析对于“S1托运危化品”环节，船载危险货物运输安全管理规定第8条明确提出“禁止托运人在普通货物中夹带危化品，或者将危化品谎报、谎报、匿报为普通货物托运”，并在22条要求承运人“应对货物信息进行审核，对不符合船舶适装要求的，不得受载、承运”。但是受危化品市场竞争的影响，危化品货物贸易几经转手，使得实际承运人往往与无船承运人签订运输合同，一方面，承运人没有能力去查验实际承运货物，只能依靠化学品安全技术说明书（MSDS）信息，另一方面，海事部门也主要依靠申报的MSDS信息进行运输许可批准，并且危化品在水路运输中的准入环节缺少针对性监管部门，无法从源头上进行控制。正是如此，该环节的失效链接（S1（O）S2（I）、S1（O）S3（I）可能直接影响后续承运人选船、装卸、洗舱环节的正常功能运行。对于“S2承接运输任务”环节和“S3危化品申报”环节，其风险主要是来自“S1托运危化品”功能环节的失效输出，不仅考验承运人的“安全生产主体责任”，同时也增加了海事部门的监管难度，进而可能会引起海事部门对承运人实施监督的控制失效，这也是危化品谎报、瞒报成为困扰危化品水路运输安全监管的重要原因之一。对于“S4码头装载危化品”环节和“S7码头卸载危化品”环节，由于两个环节功能相同，对应风险因素和失效链接也基本类似，风险程度在整个运输链条中处于中风险水平。该环节暴露的功能失效链接主要有三条，分别是承运人对船方岸基作业的安全管理、海事部门对船岸界面联系的监督以及港口部门对码头作业的安全管理。对于“S5船员适任和船舶适航检查”，该环节对应事故频次最多，属于高风险，同时在事故中所暴露出的风险因素也最多，主要体现在四个方面，分别是船员配备与培训、船舶电气和热设备的维护管理、船舶适装和适航的符合性、船舶检验的符合性。对应四个失效链接，分别是承运人对船舶的安全管理、承运人对船员的安全管理、海事部门对船舶适航的监督检查、船检部门对船舶准入关的把控。对于“S6船舶海（水）上航行”环节，事故反映的风险因素主要表现在未保持正规瞭望、未采用安全航速、明火作业不符合安全规程等，因“S5船员适任和船舶适航检查”功能环节的输出作为该环节的控制失效，上述环节的风险因素与该环节的风险因素进一步耦合共振，造成该环节引起的事故频次较多（占比50%）。对于“S8船舶洗舱”，该环节实质属于卸货环节的功能活动，该功能环节的前提条件是来自“S2承接运输任务”的有效输出，其正常输出也是下一轮“S4码头装载危化品”的前提条件。因此在所装货物信息失效的前提下，该环节容易引起与船舶装卸、海上航行功能环节的共振效应，一方面会对船舱结构造成损伤，另一方面残留物积聚也会造成火灾和爆炸风险。此外，部分港口码头出于装卸效率和作业风险的考虑，抵触进行船舶洗舱作业，这也可能进一步增加或引起相关环节的功能共振。五、结语本研究基于功能共振思维，从托运危化品、承接运输任务、危化品申报、码头装载危化品、船员适任和船舶适航检查、船舶海（水）上航行、码头卸载危化品以及洗舱8个方面建立了危化品水路运输全链条功能网络，通过典型案例证实了功能共振分析方法在危化品事故致因分析和风险挖掘中的优势，进一步通过扩充事故案例样本识别不同链条环节的风险因素和失效链接，分析不同链条环节的风险分布特点，可为海事部门、船检部门、船公司以及船员等相关方提供危化品运输安全管理理论参考。参考文献1 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