Modelowanie bezpieczeństwa w żegludze offshore

Transkrypt

1 Leszek Smolarek 1 Leszek Puchalski Akademia Morska w Gdyni Zbigniew Pietrzykowski 2 Akademia Morska w Szczecinie Modelowanie bezpieczeństwa w żegludze offshore 1. WSTEP W transporcie morskim, którego udział w światowym przewozie towarów sięga 90%, obok tradycyjnych form żeglugi, takich jak żegluga towarowa, pasażerska, rybacka, rekreacyjna, coraz większego znaczenia nabiera żegluga offshore. Żegluga offshore jest związana z eksploracją i szerszym wykorzystaniem surowców mineralnych (ropa naftowa, gaz ziemny, konkrecje) i pozyskiwaniem energii (farmy wiatrowe). Do obsługi morskiego przemysłu wydobywczego i przemysłu przybrzeżnego służą m.in. statki do pracy przy instalacjach offshore, w tym obsługi kotwic oraz dostarczaniu zaopatrzenia, statki bazy nurków, czy wielozadaniowe statki wsparcia offshore. Tak jak w przypadku wymienionych wcześnie form żeglugi, tak i w żegludze offshore dużo uwagi poświęca się zapewnieniu bezpieczeństwa życia, statku, ładunku i środowiska, w tym analizie i zarządzaniu ryzykiem. Modelowanie zagrożeń jest bardzo ważnym etapem pracy nad oceną bezpieczeństwa. Ma ono na celu zapewnienie adekwatnego do wartości ryzyka systemu zabezpieczeń, w celu utrzymania zadanego poziomu bezpieczeństwa. Dopiero w oparciu o model zagrożeń można dokonać rzetelnej oceny ryzyka, gdyż pełna znajomość zagrożeń pozwala dostrzec wszystkie czynniki ryzyka i właściwie nimi zarządzać. Dlatego analiza, ocena i modelowanie ryzyka są głównymi składowymi modelu bezpieczeństwa. 2. ŻEGLUGA OFFSHORE Coraz większą grupę jednostek pływających stanowią statki do obsługi morskiego przemysłu wydobywczego i przemysłu przybrzeżnego. Zalicza się do niej m.in.: jednostki do pracy przy instalacjach offshore do obsługi kotwic i zaopatrzenia platform AHTS (Anchor Handling Tug& Supply Vessel), statki wiertnicze DS (Drill Ship), statki bazy nurków DSV(Diving Support Vessel), statki ratownicze szybkiego reagowania (głównie dla platform wiertniczych i wydobywczych) ERRV (Emergency Response Rescue Vessel), statki do układania kabli na dnie morskim PCV (Platform Cable Vessel), statki zaopatrzeniowe PSV (Platform Supply Vessel), jednostki pływające, do wydobywania, wstępnego oczyszczania, przechowywania oraz przeładunek ropy naftowej i gazu ze złóż podmorskich FPSO (Floating Production, Storage and Offloading Unit), statki badawcze RV (Research Vessel), statki do badań sejsmicznych SRV (Seismic Research Vessel). Charakterystyczna dla tych statków jest, obok specjalistycznego wyposażenia wynikającego z ich funkcji, możliwość utrzymania się statku w określonym miejscu z wystarczającą dokładnością. Przykładowe specjalistyczne wyposażenie wymienionych statków stanowią: dla statków baz nurków (DSV) urządzenia dostarczające nurkom powietrze lub mieszanki helowotlenowe, komory dekompresyjne, lądowisko dla helikoptera, 1 leszsmol@am.gdynia.pl 2 z.pietrzykowski@am.szczecin.pl Logistyka 4/

2 dla statków zaopatrzeniowych (PSV) zbiorniki i ładownie do transportu różnego rodzaju ładunków wykorzystywanych na platformach wiertniczych na morzu oraz zaopatrzenia dla załogi. dla jednostek do pracy przy instalacjach offshore (AHTS) urządzenia do obsługi systemów kotwiczenia instalacji przybrzeżno morskich oraz prac holowniczych, jak też realizacji akcji ratowniczych, zwalczania pożarów, rozlewów olejowych, itp.. 3. METODY OCENY RYZYKA W ŻEGLUDZE MORSKIEJ Oceny ryzyka wiąże się ściśle z bezpieczeństwem w żegludze morskiej. Łączy on różne aspekty bezpieczeństwa ludzi, mienia i środowiska [2], [3], [5]. Biorąc pod uwagę to, że niemożliwe jest całkowite wyeliminowanie ryzyka, należy przyjąć pewne kryteria dotyczące poziomów jego akceptacji i reguł określających sposób postępowania dla danego zakresu wartości miary ryzyka. Kryteria te opierają się zarówno na ocenie częstości występowania niebezpiecznego zjawiska oraz konsekwencji jego zaistnienia jak i wpływu warunków zewnętrznych aktywujących dane zagrożenie (Rys.1.). Rys. 1. Dwuwymiarowa procentowa miara konsekwencji i zagrożeń w przypadku operacji holowanie mokre. Źródło: opracowanie własne na podstawie Soma H., Albers A., Simulation of Towing Operation Risk, Safe Trans 1997 Zgodnie z wytycznymi IMO przyjęto w artykule następujące określenia i definicje. Zagrożenie jest to możliwość wystąpienia zdarzenia niepożądanego, odmiennego od oczekiwanego, którym może być wypadek, poniesienie straty materialnej lub zniszczenie środowiska [7]. Ryzyko ocenia się je jako kombinację częstości występowania niepożądanego zjawiska i dotkliwości jego skutków. Zgodnie z zaleceniami IMO przy ocenie ryzyka w transporcie morskim należy wykorzystywać skale i wskaźniki przedstawione w tabelach, Tabela 1, Tabela Logistyka 4/2015

3 Tabela 1. Wskaźnik dotkliwości konsekwencji (SI Severity Index) SI Dotkliwość Wpływ na bezpieczeństwo ludzi pojedyncze/niewielkie obrażenia Wpływ na statek 1 mała lokalne uszkodzenie wyposażenia znacząca liczne/ciężkie obrażenia niewielkie uszkodzenie statku duża pojedyncza ofiara lub liczne ciężkie uszkodzenia ciężkie obrażenia statku 1 4 katastrofalna wiele ofiar utrata statku 10 Źródło: IMO Guidelines for Formal Safety Assessment (FSA) for use in the IMO rule-making process Wielkość ekwiwalentna szkód Definicje i miary częstości zjawisk są opisane w tabeli 2. Tabela 2. Logarytmiczny wskaźnik częstości zjawiska (FI Frequency Index) FI Częstotliwość Opis słowny FI w przeliczeniu na rok eksploatacji statku 7 częste może wystąpić raz w miesiącu na pojedynczym statku 12 5 prawdopodobne może wystąpić raz do roku we flocie 10 statków lub raz w ciągu eksploatacji 0.1 jednego statku 3 rzadkie może wystąpić raz do roku we flocie 1000 statków ekstremalnie rzadkie może wystąpi raz (20 lat) podczas eksploatacji floty 5000 statków 10-5 Źródło: IMO Guidelines for Formal Safety Assessment (FSA) for use in the IMO rule-making process Podstawy prawne, dotyczące wymogu przeprowadzania oceny ryzyka na statkach morskich, wynikają z kodu ISM [8], rezolucji MSC.273(85) [9], regulacji Unii Europejskiej oraz regulacji państwa bandery [16]. Metodologia oceny ryzyka oparta jest na wytycznych dla przeprowadzania formalnej analizy bezpieczeństwa (FSA) w procesie decyzyjnym [IMO MSC/Circ.1023 z 5 kwietnia 2002 roku]. Zawarty w punkcie 1.2 kodu ISM wymóg oceny i zarządzania ryzykiem nie wymusza na kompaniach jednolitego podejścia do problemu zarządzania ryzykiem, pozostawiając im drogę wyboru metod adekwatnych dla ich struktury, typu statku oraz podejmowanych zadań [16]. Metody oceny ryzyka mogą być mniej lub bardziej sformalizowane, ale muszą być systematyczne. Co więcej, analiza zagrożeń i środków zaradczych powinna być kompletna oraz efektywna, a cały proces udokumentowany, w celu zachowania źródła wiedzy dla przyszłego podejmowania decyzji [17]. Ocena ryzyka jest podstawą do zgodności z większością wymogów kodu ISM. Analiza lub ocena ryzyka [...] jest systemem aktywnym, ponieważ zasady zarządzania bezpieczeństwem angażują zarządzanie i kontrolowane poziomów ryzyka oraz utrzymywanie ich w akceptowalnych poziomach [6], [16]. Rozpoznawanie źródeł zagrożeń jest ważnym elementem w analizie ryzyka, występującym w większości stosowanych metod zarządzania ryzykiem. Czynniki ryzyka to zjawiska, które mogą wystąpić z wysokim prawdopodobieństwem i będą oddziaływać na poziom zagrożenia ludzi, mienia i środowiska. Zidentyfikowane źródła powinny być dobrze scharakteryzowane i opisane z uwzględnieniem specyfiki oraz uwarunkowań środowiskowych analizowanego systemu transportowego. Źródła zagrożeń można podzielić ze względu na ich przyczyny jak i typ obiektu zagrożonego [7], [14]. Do podstawowych źródeł ryzyka dla ludzi i statku możemy zaliczyć: zagrożenia dla załogi o wdychanie azbestu, o poparzenia od płynów i kwasów, o porażenia, szok elektryczny, o wypadnięcie za burtę, o obrażenia od ruchomych części maszyn; Logistyka 4/

4 zagrożenia chemiczne i pożarowe: o substancje łatwopalne, o materiały czyszczące, o olej w kuchni statkowej, o ładunek, o farby, smary, itp. o paliwo dla silników, bojlerów, o paliwo, oleje smarne i hydrauliczne w zęzach; potencjalne źródła zapłonu: o łuk elektryczny, o tarcie, o gorąca powierzchnia, o przypadkowa iskra, o otwarty ogień, o fale radiowe, o elektroniczne urządzenia nawigacyjne, w nadbudówce; o żelazka, pralki, suszarki, w pralni; o spaliny z komina, o iskry przy gorących pracach, o oświetlenie pokładu, o kompresor powietrza, o rurociągi spalin; zagrożenia zewnętrzne: o sztorm, o wyładowania atmosferyczne, o nienaniesione na mapy obiekty podwodne, o inne statki. 4. METODY OCENY RYZYKA W PRZEMYŚLE OFFSHORE W przemyśle offshore przed rozpoczęciem każdej pracy dokonuje się formalnej albo nieformalnej oceny ryzyka. Polega ona na przeanalizowaniu miejsca pracy i zadań do wykonania pod względem wszelkich zagrożeń oraz ich potencjalnie negatywnych konsekwencji [16]. Każda procedura oceny ryzyka sprowadza się do podjęcia kilku podstawowych kroków. Przykładem jest szeroko promowana w całym przemyśle morskim metoda nieformalnej oceny ryzyka Take five. Jest to indywidualna samoocena zagrożeń przed wykonywaną pracą. Metoda ta nazywana jest nieformalną, ponieważ nie wymaga tworzenia formularza rejestrującego wykonaną analizę i ocenę ryzyka i bazuje na indywidualnej wiedzy, doświadczeniu i zdrowym rozsądku [16]. Metoda ta oparta jest na pięciu kolejnych krokach: Po pierwsze należy pozostawić margines czasu przed wykonaniem pracy, na jej prawidłowe zaplanowanie i analizę pod względem bezpieczeństwa (zatrzymaj się i pomyśl). Kolejnym krokiem jest identyfikacja wszelkich zagrożeń, mogących pojawić się podczas pracy. Następną czynnością jest analiza konsekwencji wynikających z możliwego negatywnego działania zagrożeń oraz oszacowanie prawdopodobieństwa ich zaistnienia (oszacowanie ryzyka). Czwartym krokiem jest podjęcie działań i środków zmierzających do całkowitego wyeliminowania ryzyka lub obniżenia go do akceptowalnego poziomu (wykonaj zmiany). Na samym końcu należy przystąpić do pracy, wykonując ją z zachowaniem zasad bezpieczeństwa. 968 Logistyka 4/2015

5 5. METODA OCENY RYZYKA W ŻEGLUDZE OFFSHORE Przy ocenie ryzyka, poza wykorzystaniem poziomu ryzyka dla każdego z zadań wykonywanych przez statki do obsługi morskiego przemysłu wydobywczego i przemysłu przybrzeżnego, należy także uwzględnić czynniki zewnętrzne wpływające na aktywację zagrożeń związanych z danym zadaniem, (1). Są to zarówno warunki hydrometeorologiczne (WH) jak i typ akwenu (TA) oraz przeszkody stałe i ruch innych jednostek pływających (PN) [4], [17], [19]. Oszacowane zgodnie ze wzorem i tabelami oraz danymi historycznymi wartości ryzyka należy potraktować jako warunkowe przy założeniu określonych wartości parametrów dla WH, TA i PN. Ponadto wartości opisujące czynniki zewnętrzne są losowo zmienne w czasie, dlatego do oceny kompleksowej bezpieczeństwa planowanego do wykonania zadania (ewentualnie już wykonywanego) należy wykorzystać stochastyczny model opisujący rozkłady lub procesy stochastyczne charakteryzujące te czynniki, szczególnie jest to istotne dla WH i PN. W przypadku modelu losowego możemy wartości parametrów dla WH lub PN podzielić na klasy przedziałowe i wykorzystać wzór (1) = /( ), (/)() (1) gdzie: P(WH) jest rozkładem dyskretnym opisującym przynależność parametrów WH do poszczególnych klas przedziałowych, P(PN/WH) jest rozkładem warunkowym dotyczącym parametrów nawigacyjnych pod warunkiem ustalonej wartości WH, R O/(WH PN) jest wartością warunkowej miary ryzyka dla operacji(zadania) O pod warunkiem ustalonych wartości WH i PN. Określenie całkowitego ryzyka R /( ) dla określonej działalności (O) statku w żegludze offshore jest operacją rozbudowaną i skomplikowaną, wymagającą uwzglednienia wielu różnych zagrożeń, dlatego konieczne jest rozbicie go na kategorie, zawierające możliwe scenariusze realizacji zadania. Dlatego koniecznym jest zastosowanie wzoru (2) do obliczenia całkowitego ryzyka dla danej działalności, jako sumy składowych związanych z poszczególnymi wariantami zagrożeń dla ustalonych zakresów wartości zmiennych PN i WH: /( ), =, (2) gdzie: Z i prawdopodobieństwo rangowe wystąpienia i tego zagrożenia, A i prawdopodobieństwo rangowe wystąpienia aktywatora i tego zagrożenia, E i miara podlegania, w określonym czasie, oddziaływaniu czynników niebezpiecznych wynikających z i tego zagrożenia, N ij miara wartości narażonej na i te zagrożenie w wariancie j (dobra materialne, ludzie, środowisko), K i miara konsekwencji dla i tego zagrożenia. Przykład oceny warunkowych miar ryzyka dla operacji związanych z systemem kotwiczenia w przemyśle offshore, zaprezentowany jest na rysunku, Rys.2. Systemy kotwiczenia różnych typów są w zależności od potrzeb zakładane, usuwane, przemieszczane, jak również poddawane regularnym kontrolom. Konkretne działania wymagające oceny ryzyka podczas realizacji tych prac, podejmowane na pokładzie statku, to m.in.: podłączenie/rozłączenie kotwic od łańcucha lub roboczej liny stalowej, podłączenie/rozłączenie osprzętu kotwicy, holowanie i ustawienie kotwic na docelowej pozycji, podejmowanie kotwic z dna, składowanie łańcucha, liny stalowej lub liny syntetycznej, praca z linami stalowymi i łańcuchami, obsługa systemu obojowania (chwytanie, odzyskiwanie, rozmieszczanie). Logistyka 4/

6 Rys. 2. Warunkowe miary ryzyka dla operacji związanych z systemem kotwiczenia w przypadku standardowych wartości WH Źródło: opracowanie własne na podstawie poradnika oceny ryzyka oraz arkuszy oceny ryzyka kompanii Sealion, Statoil, Maestro. 6. PODSUMOWANIE Rozwój morskiego przemysłu wydobywczego oraz przemysłu przybrzeżnego przyczynia się do wzrostu znaczenia żeglugi offshore w transporcie morskim. Ze względu na występujące zagrożenia w żegludze offshore dużo uwagi poświęca się zapewnieniu bezpieczeństwa życia ludzi, statku, ładunku i środowiska. Służą temu m.in. metody i narzędzia analizy i oceny ryzyka. Scharakteryzowano metodologię oceny ryzyka w żegludze morskiej. Uwzględniając specyfikę żeglugi offshore, przedstawiono metodykę oceny bezpieczeństwa statków opartą na zaproponowanych metodach analizy i oceny ryzyka w żegludze offshore. Streszczenie W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia analizy i oceny bezpieczeństwa w transporcie morskim. Scharakteryzowano metodologię oceny ryzyka w żegludze morskiej. Zaproponowano metodę oceny ryzyka w żegludze offshore. Przedstawiona metoda może znaleźć zastosowanie w analizie i ocenie ryzyka bezpieczeństwa żeglugi statków do obsługi morskiego przemysłu wydobywczego oraz przemysłu przybrzeżnego. Słowa kluczowe: transport morski, żegluga offshore, bezpieczeństwo, ocena ryzyka Safety modelling in offshore shipping Abstract The authors present selected issues of safety analysis and assessment in maritime transport. The methodology of risk assessment in maritime shipping is described. The authors propose the method of risk assessment in offshore shipping. This method can be used in the navigation safety assessment a various type offshore vessels. Key words: maritime transport, offshore shipping, safety, risk assessment 970 Logistyka 4/2015

7 LITERATURA [1] Cydejko J. Puchalski, J. Rutkowski G., Statki i technologie off-shore w zarysie, Gdynia [2] Gucma L. Modelowanie czynników ryzyka zderzenia jednostek pływających z konstrukcjami portowymi i pełnomorskimi. (Modelling of risk factors in collision between ships and offshore structures) Wyd. AM Szczecin, [3] Gucma S. Inżynieria ruchu morskiego. Wyd. Okrętownictwo i Żegluga, Gdańsk, [4] Gucma, S., Conditions of safe ship operation in sea waterway systems. Zeszyty Naukowe, Akademia Morska w Szczecinie, 2013, 36(108) z. 1 s [5] Hajduk J. Bezpieczeństwo żeglugi na akwenie Bałtyku Zachodniego, Zeszyty Naukowe, Akademia Morska W Szczecinie, , [6] International Association of Classification Societies, A guide to risk assessment in ship operations, 2012, [7] International Maritime Organization, IMO Guidelines for Formal Safety Assessment (FSA) for use in the IMO rule-making process, Londyn [8] International Maritime Organization, International Safety Management Code (ISM Code), Londyn [9] International Maritime Organization,Adoption of Amendments to the International Management Code for the Safe Operation of Ships and for Pollution Prevention, Londyn [10] Romanowska-Słomka, Słomka A., Zarządzanie ryzykiem zawodowym, Kraków [11] International Association of Classification Societies,A guide to risk assessment in ship operations, Londyn [12] International Maritime Organization, The International Management Code for the Safe Operations of Ships and for Pollution Prevention (ISM Code), Londyn [13] International Organization of Standarization, ISO 31000, Risk management Principles and guidelines [14] International Maritime Organization, Formal Safety Assessment, [15] Isle of Man Ship Registry, Risk Assessment for ISM Code Compliance, Douglas [16] Puchalski L. Ocena ryzyka dla statku AHTS, Praca Dyplomowa, Akademia Morska w Gdyni, [17] Pietrzykowski Z. Bezpieczeństwo nawigacji na akwenie ograniczonym - domena rozmyta statków różnej wielkości. Zeszyty Naukowe / Akademia Morska W Szczecinie, 2006, nr 11 (83), [18] Rodriguez A., The International Safety Management (ISM) Code: A New Level of Uniformity, Nowy Orlean 2005, s. 10. [19] Smolarek L., H. Śniegocki Risk Modelling for Passages in Approach Channel, Mathematical Problems in Engineering vol. 2013, Article ID , 8 pages, Logistyka 4/