Raportowanie i analiza raportów zdarzeń wypadkowych ze statków z systemami dynamicznego pozycjonowania

Transkrypt

1 Jerzy Herdzik 1 Raportowanie i analiza raportów zdarzeń wypadkowych ze statków z systemami dynamicznego pozycjonowania Wstęp Systemy dynamicznego pozycjonowania statków obejmują urządzenia do wytwarzania mocy mechanicznej lub elektrycznej, ich zamiany w pędnikach okrętowych na odpowiednią siłę naporu, urządzenia do ich sterowania oraz systemy określania pozycji, dzięki którym możliwe jest wytworzenie sygnału sterującego do układu napędowego i utrzymanie zamierzonego ruchu statku i/lub jego pozycji. Ze względu na wieloelementowość systemu dynamicznego pozycjonowania istnieje duże ryzyko wystąpienia niesprawności lub awarii, co może być groźne dla bezpieczeństwa statku i załogi. Dublowanie elementów systemu, a nawet podwójne dublowanie jest tylko środkiem do zwiększenia niezawodności systemu jako całości. Analiza zdarzeń wypadkowych na statkach z systemami DP pozwala na rozwój i doskonalenie systemu, usunięcie słabych punktów itd. Aby było to możliwe konieczne jest wykonanie prawidłowego raportu z każdego zdarzenia. Wymaga to przygotowanie odpowiedniego wzorca raportu oraz procedury jego wypełnienia. Zbieraniem raportów i ich analizą zajmuje się wiele organizacji [5,6], ale dominującą jest Międzynarodowe Stowarzyszenie Armatorów (IMCA). Publikowane są również coroczne ich raporty i analizy[1,4,5]. Na podstawie analiz możliwe jest składanie propozycji do Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) poprzez Komitet Bezpieczeństwa Morskiego (MSC) w sprawie przyjęcia odpowiednich uregulowań dotyczących wyposażenia lub obsługi statków z systemami DP [7]. Wejście uregulowań w życie staje się obligatoryjne dla armatorów. Mimo dodatkowych kosztów z tym związanych, pozwala to systematycznie podnosić poziom bezpieczeństwa. W rezultacie około czterdziestoletnich działań powstały uregulowania, których spełnienie pozwala 1 Dr inż. Jerzy Herdzik prof. nadzw. AM, Akademia Morska w Gdyni określić klasę danego statku, ale przede wszystkim umożliwia podniesienie niezawodności tych systemów i bezpieczeństwa pracy na morzu. Jednym z podstawowych systemów, który wprowadzono na statkach jest zaadaptowanie Międzynarodowego Kodeksu Zarządzania Bezpieczeństwem (ISM Code) w postaci armatorskich systemów zarządzania bezpieczeństwem. Raportowanie zdarzeń wypadkowych na statkach z systemami dynamicznego pozycjonowania Armatorzy i operatorzy statków z systemami dynamicznego pozycjonowania winni posiadać systemy efektywnego raportowania oraz przechowywania raportów. Wymaga tego towarzystwo klasyfikacyjne, pod nadzorem którego znajduje się statek [2,3,9]. Statek wyposażony jest w rejestratory wybranych parametrów statku oraz stanów alarmowych. Pozwala to na automatyczne rejestrowanie, zapis, przechowywanie i wysyłanie danych. Dodatkowe dane przygotowuje i wysyła kapitan zgodnie z procedurą i gotowym wzorcem raportu. Informacje te poprzez wyznaczoną osobę przez armatora (służba lądowa) trafiają do baz danych (m.in. bazy IMCA). Raporty przesłane do IMCA tworzą bazę, do której dostęp ma personel mający kontakt z systemami DP (nie tylko operatorzy, ale również przedstawiciele armatorów, którzy uczestniczą w przekazywaniu raportów oraz zainteresowane strony (np. przedstawiciele towarzystw klasyfikacyjnych). Zapisy zdarzeń, łącznie z informacją o identyfikacji ryzyka i zagrożenia (ang. Hazards and Risk Identification HIRAs), winny być również przechowywane na statku w celu wskazania uwag w przyszłej eksploatacji statku dla podobnych zdarzeń, w celu zapoznania się załogi ze zdarzeniem i wykonania odpowiednich ćwiczeń mających minimalizować skutki podobnych zdarzeń [5]. Raporty stanowią nieocenioną i unikalną pomoc w eksploatacji systemów DP. Pozwoliły na zrozumie- 206

2 nie zakłóceń i defektów w pracy systemów DP, popełnionych błędów przez załogę i producentów urządzeń, błędów w szkoleniu operatorów systemów DP, a przede wszystkim defektów w oprogramowaniu systemów DP. Problemy eksploatacji systemów DP Systemy dynamicznego pozycjonowania statków stanowią skomplikowany, wieloelementowy system, który wymaga, by właściwie i poprawnie pracował, odpowiedniej współpracy między elementami systemu (w tym konfiguracji), odpowiedniej komunikacji sprzętu z załogą i jego niezawodności. Mimo stosowania podwójnych lub potrójnych systemów oprogramowania, umieszczonych na różnych komputerach, stosowania systemów bezprzerwowego awaryjnego zasilania - jest to jeden z najsłabszych i najbardziej zawodnych elementów tego systemu. Potocznie używa się nawet określenia, że oprogramowanie zabija (software kills). Systemy DP bazują na sygnałach wytworzonych przez oprogramowanie. Operatorzy systemów DP korzystają z podpowiedzi, skraca to czas niezbędny na wykonanie wymaganego manewru, pozwala to spełnić wymagania dokładności utrzymywania przez statek pozycji i/lub kursu. W standardowej sytuacji, w dobrych warunkach pogodowych, ryzyko zdarzeń awaryjnych systemów DP jest niewielkie. W warunkach zbliżonych do ekstremalnych, ale dopuszczalnych jeszcze na korzystanie z systemów DP, ryzyko zdarzeń awaryjnych zdecydowanie wzrasta: rośnie presja na operatora, wzrasta jego poziom stresu, pogarszają się zdolności psychoruchowe (mimo stosowania leków, pojawia się choroba morska). Warunki sztormowe nieobojętne są również dla elementów systemu DP. Przeciążenia związane z ruchami statku, bardziej dynamiczne zmiany zapotrzebowania na energię elektryczną i/lub mechaniczną (pozycjonowanie) zwiększają ryzyko niesprawności i awarii. Sytuacja ulega diametralnej zmianie w przypadku konieczności przejścia na ręczne lub awaryjne sterowanie. W przypadku przejścia na awaryjne sterowanie wymaga to powszechnie zejścia z systemu dynamicznego pozycjonowania. Potrzebny jest jednak czas na bezpieczne wykonanie czynności związanych z zabezpieczeniem pracy ludzi i sprzętu po decyzji o przerwaniu prac. Przywrócenie sprawności systemu DP jest kluczowe dla ograniczenia skutków i strat powodowanych wywołanym stanem alarmowym lub awaryjnym. Wymagane dokumenty i certyfikaty statków z systemem DP oraz ich załogi Jednym z wymogów stawianym statkom z systemami DP jest posiadanie na burcie określonych dokumentów potwierdzających zdolność statku do spełnienia zadań oraz posiadanie przez załogę określonych dokumentów, certyfikatów i kwalifikacji. Minimalne wymagania obsady statku są ściśle określone. Dotyczy to szczególnie tzw. kluczowych osób załogi mających zapewnić właściwą obsługę systemów DP. W Tab.1 podano wymagane dokumenty dla statków z systemami DP klasy 2 i 3. Tabela 1. Okrętowe dokumenty i certyfikaty wymagane na burcie dla statków z systemami dynamicznego pozycjonowania L.p. 'azwa dokumentu 1. DP system FMEA lub DP system FMECA 2. Próby kontrolne DP FMEA 3. Coroczne próby FMEA 4. Wykresy zdolności DP 5. Wykresy pokrycia DP 6. Raporty serwisowe dotyczące 7. Szczegóły wszystkich modyfikacji i zmian w systemie DP 8. Raporty auditów statku, auditu, raporty inspekcji 9. Instrukcja operacji DP Prowadzenie i składowanie dokumentu Ciągła aktualizacja, zawiera wszystkie modyfikacje i zmiany w stosunku do dokumentu pierwotnego. Wszystkie zapisy zdarzeń znajdują się na burcie. Sprawdzenie początkowych danych w dokumencie pierwotnym, sprawdzenie wprowadzonych modyfikacji i zmian. Próby winny być powtarzane co pięć lat. Wnioski z prób, po analizie, uzupełniają dokument. Wszystkie zapisy zdarzeń znajdują się na burcie. Przeprowadzane co rok. Uzyskane dane i wnioski po analizie uzupełniają dokument. Poprzednie raporty prób i uwagi znajdują się na burcie. Na stanowisku sterowania systemem DP, dostępne dla operatorów znajdują się kopie wykresów zdolności (możliwości). Kopie wykresów pokrycia dostępne na burcie dla operatorów. Komplet historii serwisowych systemu DP dostępne na burcie. Komplet zapisów wszystkich modyfikacji i zmian w systemie DP oraz informacji pokrewnych dostępne na burcie. Dostępność na burcie kopii wszystkich auditów i raportów. Instrukcja operacji DP dla danego statku dostępna dla operatorów na stanowisku manewrowania. 10. Raporty Dostępne kopie wszystkich rapor- 207

3 Tabela 1. Okrętowe dokumenty i certyfikaty wymagane na burcie dla statków z systemami dynamicznego pozycjonowania L.p. 'azwa dokumentu zdarzeń w systemie DP 11. Procedury prób, mobilizacji systemu DP, wejścia w obszar DP 12. Listy sprawdzające pełnienia wacht i lokalizacji 13. Ćwiczenia i reakcji w stanach zagrożenia 14. Książka zapisów błędów 15. Rejestracja parametrów 16. Odczyty z drukarki stanów alarmowych w systemie DP 17. Zapisy kompetencji i znajomości 18. Listy i zapisy obowiązków kluczowych członków załogi systemu DP Prowadzenie i składowanie dokumentu tów i analiz ze zdarzeń w systemie DP. na statku zgodnie z procedurami armatora. Jeśli mają związek z systemem DP, jak w pkt.7. na statku zgodnie z procedurami armatora. Jeśli mają związek z systemem DP, jak w pkt.7. Kopie zapisów przechowywane są na burcie w odczytywalnych archiwach. Kopie zapisów przechowywane są stale na burcie w odczytywalnych archiwach. na statku określone sa zgodnie z procedurami armatora. Jeśli mają związek z systemem DP, jak w pkt.7. na statku określone są zgodnie z procedurami armatora. Jeśli mają związek z systemem DP, jak w pkt.7. Wszystkie zapisy dotyczące zapoznania z systemem DP oraz kompetencji operatorów, oficerów mechaników i elektryków przechowywane są stale na burcie w odczytywalnych archiwach. Listy kluczowych dla osób załogi, kopii ich certyfikatów i kwalifikacji, zapisy godzin pracy w systemie DP są przechowywane na burcie. Oryginały dokumentów powinny być na burcie w posiadaniu operatorów. Źródło: IMCA [1,7,11] FMEA (Failure Mode and Effect sanalysis) Analiza efektów i stanów niesprawności. FMECA (Failure Mode and Effects and Criticality Analysis) Analiza efektów, poziomu krytyczności i stanów niesprawności. Inspekcja na statku zaczyna się od sprawdzenia ww. dokumentów. Dalsze działania inspekcji są zależne od powodów, dla których tą inspekcję się przeprowadza. Odbywają się one zgodnie z procedurami. Zakres kontroli jest najczęściej znany. Przykłady zdarzeń i ich analizy Analiza zdarzeń jest prowadzona wg przyjętego procesu dochodzenia do zaleceń i wniosków. Niekiedy są to analizy bardzo sformalizowane. Przykładem mogą być procedury Amerykańskiego Towarzystwa Klasyfikacyjnego (ABS) [9]. W systemach DP wyróżnia się trzy podstawowe stany eksploatacji [2,10]: status zielony system niezagrożony; status żółty alarm zagrożenia, zwrócenie uwagi, konieczność wykonania odpowiednich działań, umożliwiających utrzymanie pracy z systemem DP; status czerwony alarm o konieczności przerwania prac z systemem DP, konieczność wykonania prac zabezpieczających. status niebieski (tylko dla statków pod nadzorem DNV) oznacza możliwość pracy systemu DP przy określonych ograniczeniach (np. gdy nieznane są niektóre parametry, ale z dużym prawdopodobieństwem są one w normie i system jest w pełni sprawny). Zmiana statusu z zielonego na żółty lub czerwony jest traktowana jako zdarzenie (ang. incident) wymagające procesu raportowania, zapisu i analizy. Od tej reguły są następujące wyjątki: zmiana statusu odbyła się po uzgodnieniu pomiędzy kapitanem a osobą na statku odpowiedzialną za wykonywane prace z systemem DP; zmiana statusu spowodowana była analizą ryzyka, która wykazała konieczność przerwania prac bazujących na systemie DP. Zalecane jest, aby zdarzenia były wyjaśniane tak szybko jak to możliwe. Celem działań winno być [5,6]: wspomożenie w identyfikacji przyczyn zdarzenia; weryfikacja i walidacja przyjętych miar by identyfikacja przyczyn była efektywna; upewnić się, że przyjęcie efektywnych miar nie wprowadzi dodatkowych potencjalnych przyczyn zdarzenia (krytych lub pozornych). Jeśli zdarzenie ma związek z konfiguracją systemu DP opisaną w Analizie Efektów i Stanów Niesprawności (FMEA) lub w dokumencie pokrewnym, należy dokonać analizy zdarzenia w porozumieniu z osobami, które te dokumenty przygotowały. Może to być przyczynkiem do dokonania zmian w tych dokumentach. 208

4 Logistyka - nauka Przykład 1. Statek z systemem DP klasy 2 obsługiwał nurków. Posiadał 2 pędniki azymutalne na dziobie i 2 na rufie. Trzy z czterech generatorów pracowały na wspólną sieć. Z systemów referencyjnych wykorzystywano system różnicowy GPS (czyli DGPS), system boi hydroakustycznych oraz system dwóch napiętych lin (ang. tautwire). Ze względu na pogarszające się warunki zewnętrzne (wiatr i stan morza) zdecydowano się na uruchomienie kolejnego zespołu prądotwórczego. Z powodu nieudanego startu system zarządzania mocą (PMS) wyłączył oba pędniki rufowe. Mimo przejścia na ręczne sterowanie statek zszedł z pozycji, przesuwając się do przodu około 40 m. Aktywacja czerwonego alarmu zmusiła do ogłoszenia alarmu dla nurków. Przerwali oni prace i udali się do dzwonów. Incydent trwał około 9 minut. Najpierw udało się włączyć jeden z rufowych pędników, ale przy próbie włączenia drugiego, ponownie oba się wyłączyły. W końcu udało się ustabilizować sytuację. Po analizie okazało się, że doszło do przeciążenia zasilania jednego z rufowych pędników, co skutkowało wyrzuceniem z pracy drugiego z nich. W rezultacie zaproponowano zmianę konfiguracji zasilania pędników, aby niemożliwa była sytuacja wpływu stanu jednego pędnika na drugi [3]. Podobny incydent nie powtórzył się. Przykład 2. Statek do obsługi nurków z systemem DP klasy 2. O godz. 02:55 doszło do zaniku napięcia w tablicy rozdzielczej w dzwonie. System zarządzania mocą (PMS) na statku nie przywrócił napięcia z tablicy rezerwowej. Po minucie zanikło napięcie w sieci okrętowej. Nie zadziałał system bezprzerwowego zasilania (UPS) dla urządzeń ważnych. Przerwano awaryjnie prace nurkowe. Do przywrócenia zasilania doszło o godz. 03:07. Restart napędu nastąpił dopiero o godz. 03:11. Statek przesunął się w tym czasie o około 190 m od miejsca, w którym winien się znajdować. Nikt nie ucierpiał. W wyniku analiz stwierdzono pojawienie się fałszywych alarmów, które wywołały to zdarzenie. Bezpośrednią przyczyną było błędne działanie kontrolerów logicznych (ang. PLC programmable logic controller). Zdarzenie zaliczono do awarii sprzętowych. Zmieniono oprogramowanie, które miało nie wywoływać podobnych działań [3]. Nie odniesiono się do niezadziałania systemu bezprzerwowego zasilania awaryjnego. Głównie z tego powodu doszło do zaniku napięcia w całej sieci i bezpośredniego zagrożenia życia nurków. Przez 12 minut nie był zasilany dzwon. Poprzez dzwon (wyciągnięty później na pokład) nurkowie byli ewakuowani w sposób awaryjny. Przykład 3. Do obsługi platformy wiertniczej pracującej na Morzu Północnym przy głębokości wody 1100 m wyznaczono grupę statków. Ich zadaniem jest m.in. rozwożenie kotwic. Ze względu na długość łańcucha i liny (950m + 900m), łącznie 1850 m oraz masę łączną zestawu, pracę statku głównego wspomagał statek wyznaczony jako pomocniczy podtrzymujący zestaw w połowie długości. Mimo zgłoszonych uwag przez kapitana statku Bourbon Dolphin, że planowane prace nie mogą być przeprowadzone w sposób zapewniający bezpieczeństwo, zlekceważono je, w pewnym sensie zastraszając kapitana, że statek właśnie do takich prac został zaprojektowany (Rys.1). Rys. 1. Statek do rozwożenia kotwic Bourbon Dolphin przed wypadkiem. Źródło: %20Dolphin%20Accident.htm W dniu statek wypłynął z portu Aberdeen kierując się na miejsce przeznaczenia. W dniu rozwoził jedną z ośmiu kotwic jako statek główny. Ze względu na masę zestawu ustawiono hamulec windy na 5000 kn, aby zapobiec niekontrolowanemu wydaniu łańcucha kotwicznego (i jego ewentualnej utraty). W czasie wydawania łańcucha doszło do przechyłu bocznego statku, którego nie udało się skompensować przebalastowaniem statku. Doszło do zerwania trzpienia blokującego przemieszczenie się 209

5 łańcucha na burtę statku. Statek uzyskał przechył boczny około 40 0, z którego by wrócił do położenia równowagi, gdyby doszło do wydania awaryjnego łańcucha (hamulec windy winien być ustawiony maksymalnie na 2000 kn, był na 5000 kn). Doszło do wywrócenia statku (Rys.2) i po dwóch dniach do jego zatonięcia. Mimo asysty innych jednostek i statku ratowniczego uratowały się tylko 3 osoby, które były w tym czasie na mostku i miały możliwość skorzystania z systemu ratunkowego. Osiem osób, w tym starszy mechanik i kapitan z piętnastoletnim synem, zginęli. Rys. 2. Wypadek statku Bourbon Dolphin. Źródło: 0Dolphin%20Accident.htm Ustalono wiele przyczyn, które przyczyniły się do wypadku [ %20Bourbon%20Dolphin%20Accident.htm]. Warto zwrócić uwagę, że praktyka i późniejsze doświadczenie osób załogi tych statków wnosi znacznie więcej wiedzy niż próba opisania zdarzeń i przypadków, które regulują przepisy. Gdyby poważnie wzięto pod uwagę uwagi kapitana, do wypadku może by nie doszło. Rachunek ekonomiczny, błędne decyzje osoby odpowiedzialnej za całość prac (na odprawie przed rejsem) oraz błędy starszego oficera, który odpowiadał za manewry w czasie wypadku, były wg mnie bezpośrednimi przyczynami wypadku. W wyniku analiz tego wypadku zalecono przeprojektowanie trzpienia blokującego przesunięcie łańcucha oraz ograniczono wielkość momentu ustawianego na hamulcu windy do wartości maksymalnej odpowiadającej momentowi prostującemu przy maksymalnym dopuszczalnym przechyle bocznym statku. Wnioski Celem referatu było zwrócenie uwagi na wagę właściwego raportowania zdarzeń oraz ich analiz na statkach z systemami dynamicznego pozycjonowania. Dzięki inicjatywie Międzynarodowego Stowarzyszenia Armatorów (IMCA) oraz współpracy wszystkich firm z rynku offshorowego, dopracowano się systemu, który pozwala na utrzymywanie i ciągłą modernizację bazy zdarzeń, dostępu do niej osób zainteresowanych, a przede wszystkim dzięki analizie zdarzeń, podanie propozycji, które mogą poprawić istniejący stan wyposażenia i obsługi statku. Możliwe jest zwiększenie bezpieczeństwa operacji i pracy na tej ważnej grupie statków. Jednak warto zwrócić uwagę, że podniesienie bezpieczeństwa, wiąże się z poniesieniem dodatkowych kosztów. Mimo niezaprzeczalnych zasług Międzynarodowego Stowarzyszenia Armatorów dla podniesienia bezpieczeństwa i warunków pracy na statkach rynku offshorowego, należy zauważyć, że armatorzy mogą nie być zainteresowani wprowadzaniem zmian. Zmusić ich mogą odpowiednie regulacje prawne Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) lub przepisy towarzystw klasyfikacyjnych mających te statki w nadzorze (dotyczyć to będzie głównie dwóch graczy norweskiego DNV i amerykańskiego ABS). Streszczenie Międzynarodowe Stowarzyszenie Armatorów (IMCA) prowadzi rejestr zdarzeń wypadkowych ze statków z systemami dynamicznego pozycjonowania (DP) oraz co rok publikuje raport podsumowujący. Służy on analizie zaistniałych zdarzeń, która pozwala na zmianę przepisów i wymagań dla statków z systemami DP. Ze względu na dynamiczny rozwój sektora offshorowego umożliwia to poprawę odpowiedniego doboru urządzeń i wyposażenia statków, przeszkolenie na symulatorach operatorów systemów DP, a zarazem pozwoliło to na stworzenie procedur reagowania w stanach zagrożenia zejściem z pozycji lub kursu. W artykule podjęto próbę analizy wybranych zdarzeń, pod kątem oceny jakości raportów i wniosków z nich wypływających. Ważną rolę odgrywa tu automatyczna rejestracja sytuacji na statku, która przynajmniej częściowo uniemożliwia ingerowanie załogi w interpretację zdarzeń. 210

6 Abstract International Maritime Contractors Association (IMCA) conducts a register of accidents on ships equipped in dynamic positional systems (DP) and published an annually final report. It serves the analysis of ensuing accidents which allows on the regulations change and requirements for ships with DP systems. Due to dynamic development of the offshore market it allows the improvement of proper equipment choice and ship s fittings, the training of DP operators on simulators and allows the forming of procedures in emergency states with ship s getting off from position or heading. In the paper the probe of analysis of chosen accidents for evaluation the report quality and final remarks is considered. The important role is the automatic register of situation on ships which couldn t allow the crew for the interpretation (at least partially) of the incidents. Literatura 1. International Guidelines for The Safe Operation of Dynamically Positioned Offshore Supply Vessels, IMCA Dynamic Positioning Systems Operation Guidance, DNV RP E307, Review of methods for demonstrating redundancy in dynamic positioning systems for the offshore industry, DNV 2004, Research report Guidance on Failure Modes & Effects Analyses, M166, IMCA Marine Risk Assessment, HSE Offshore Technology Report, IMCA Guide to Failure Modes, Effects and Criticality Analysis, part 5, British Standards Institution, BSI Guidelines for Vessels with Dynamically Positioned Systems, MSC Circ.645, IMO The Importance of Reporting DP Station Keeping Incidents, IMCA News, 18 April Guidance 0otes on The Investigation of Marine Incidents, ABS, Herdzik J., Dynamic Positioning Systems During Emergency or Unexpected Situations, Journal of Kones, Warszawa Rules for the Classification of Ships, DNV