ANDRZEJ HEJMLICH doi: 10.12716/1002.29.08 Akademia Morska w Gdyni Katedra Eksploatacji Statku CZYNNIK LUDZKI W OCENIE BEZPIECZEŃSTWA MANEWRÓW PORTOWYCH W przypadku manewrów portowych wpływ czynnika ludzkiego na bezpieczeństwo jest szczególnie istotny, ze względu na ograniczoną przestrzeń manewrową. W artykule przedstawiono propozycję oceny wpływu czynnika ludzkiego na bezpieczeństwo operacji manewrowych w porcie na przykładzie manewru podchodzenia statku do nabrzeża. Przy ocenie bezpieczeństwa uwzględniono podejście kapitana statku do ryzyka, jego stan psychofizyczny oraz warunki pracy. Opracowano przykład modelu ryzyka awarii systemu statek port, opartego na sieci bayesowskiej, uwzględniającego wpływ czynnika ludzkiego na bezpieczeństwo operacji manewrowych na akwenie ograniczonym. Przy ocenie prawdopodobieństwa awarii wzięto pod uwagę podejście kapitana statku do ryzyka, jego stan psychofizyczny oraz warunki pracy. Słowa kluczowe: bezpieczeństwo, czynnik ludzki, manewry portowe. WSTĘP Bezpieczeństwo manewrów portowych w odniesieniu do systemu statek port, który tworzą statek, infrastruktura portowa i otoczenie, należy rozpatrywać kompleksowo, uwzględniając wszystkie czynniki wpływające na bezpieczeństwo. Podejście takie stosowane jest w portowych systemach zarządzania bezpieczeństwem i pozwala na obiektywne oszacowanie ryzyka w sposób sformalizowany, z wykorzystaniem metod ilościowych, w zakresie, jaki przyjęto w modelu ryzyka. Przyjęcie założeń upraszczających zapewnia mniejszy stopień złożoności modelu i poprawia jego niezawodność. Ogranicza jednak możliwości badania wszystkich czynników ryzyka, które powinny zostać uwzględnione. Wśród czynników wpływających na bieżący stan bezpieczeństwa systemu statek port podczas manewrów wyróżnia się czynniki związane z działalnością ludzi, statkiem, infrastrukturą portową oraz czynniki zewnętrzne. Czynnik ludzki uwzględniany jest w sposób uproszczony. Przyjmowane są odpowiednie standardy związane z wyszkoleniem i kompetencjami kapitana statku, kapitana portu, pilota i kapitanów holowników [3]. W artykule skoncentrowano się na wpływie czynnika ludzkiego na bezpieczeństwo manewrów krytycznych [1] podchodzenia do nabrzeża statków samodzielnie manewrujących, które w trudnych warunkach pogodowych mogą korzystać z pomocy holowników.
82 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 29, 2014 1. KOMPLEKSOWE PODEJŚCIE DO OCENY BEZPIECZEŃSTWA MANEWRÓW PORTOWYCH System statek port (SP) tworzą kapitan portu (oficer dyżurny systemu nadzoru ruchu statków), kapitan statku, główny dyspozytor portu, statek, infrastruktura portowa, holowniki portowe. Powiązania pomiędzy elementami systemu stanowią: na poziomie podejmowania decyzji komunikacja pomiędzy kapitanem statku, kapitanem portu i głównym dyspozytorem portu; na poziomie fizyki zjawisk oddziaływania pomiędzy statkiem i infrastrukturą portową. Otoczenie systemu tworzą warunki nawigacyjne i zasady funkcjonowania systemu transportowego, np. systemu autostrady morskiej [1]. Czynnik ludzki Czynniki związane z portem Czynniki wpływające na manewr Parametry ruchu statku Awaria Rys. 1. Sieć bayesowska do oceny prawdopodobieństwa awarii przy podchodzeniu statku do nabrzeża
A. Hejmlich, Czynnik ludzki w ocenie bezpieczeństwa manewrów portowych 83 Model ryzyka systemu statek port oparty na sieci bayesowskiej umożliwia ocenę wpływu czynników decydujących o bezpieczeństwie manewru oraz zastosowanych metod i środków redukcji ryzyka z uwzględnieniem scenariuszy występujących zagrożeń [1]. Sieć bayesowska podaje probabilistyczną zależność pomiędzy zmiennymi każda z nich ma określoną liczbę stanów oraz przypisaną jej funkcję opisującą prawdopodobieństwo warunkowe jej wystąpienia od stanu innej zmiennej, od której zależy, w postaci tablicy prawdopodobieństwa. Modelowanie ryzyka z wykorzystaniem sieci umożliwia proaktywne podejście do bezpieczeństwa i uwzględnienie zagrożeń, dla których nie zanotowano skutków lub gdy nie mogą być stosowane metody statystyczne [1]. Pozwala ono obliczyć wypadkowy poziom ryzyka z równoczesnym zobrazowaniem zależności pomiędzy zdarzeniami i przedstawieniem mechanizmu powstawania możliwej awarii [5]. Na rysunku 1 przedstawiono sieć bayesowską do oceny prawdopodobieństwa awarii przy podchodzeniu statku do nabrzeża. Uwzględniono w niej w sposób uproszczony wpływ zmęczenia kapitana statku na podejmowane przez niego decyzje. Do budowy sieci wykorzystano program MSBNx [5]. 2. METODY STOSOWANE DO OCENY WPŁYWU CZYNNIKA LUDZKIEGO HRA (Human Reliability Analysis) analiza niezawodności człowieka jest analizą zachowań człowieka w aspekcie wykonywanych zadań z uwzględnieniem stresu, w celu zrealizowania zadania z uniknięciem potencjalnego zagrożenia dla systemu QSE (Quality-Safety-Environment Jakość-Bezpieczeństwo-Środowisko). HRA stosuje się do oceny ryzyka, jako konsekwencji błędów ludzkich, aby uodpornić system na uszkodzenia. HRA opiera się na założeniu, że określenie prawdopodobieństwa wystąpienia błędu ludzkiego zmniejsza ryzyko awarii w określonym czasie [4]. Jedną z metod stosowanych do oceny błędu ludzkiego jest metoda THERP (Technique for Human Error Rate Prediction). Z akcentem na (prediction) przewidywanie popełnienia błędu przez człowieka oraz określenie jego skutków. Metoda ta obejmuje pięć etapów: 1) identyfikacja elementów wrażliwych na błąd człowieka; 2) analiza elementów podatnych na błąd człowieka; 3) oszacowanie prawdopodobieństwa błędu; 4) oszacowanie skutków błędu ludzkiego; 5) przygotowanie działań naprawczych. Metoda HEART (Human Error Assessment and Reduction Technique) uwzględnia zadania człowieka oraz czynniki ergonomiczne i środowiskowe, które wpływają negatywnie na wykonywanie tych zadań. Czynniki środowiskowe pomnożone przez siebie określają prawdopodobieństwo błędu człowieka. Metoda CREAM (Cognitive Reliability and Error Analysis Method) jest to poznawcza metoda niezawodności i oceny błędów człowieka. Wyboru dokonuje się pomiędzy czterema sposobami zarządzania:
84 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 29, 2014 1) zarządzaniem nieuporządkowanym (działanie chaotyczne, przypadkowe); 2) zarządzaniem oportunistycznym (działanie oparte na obecnej sytuacji, wymuszane przez nią); 3) zarządzaniem taktycznym (działanie oparte na istniejących procedurach); 4) zarządzanie strategiczne (działanie oparte na długoterminowym planowaniu). Metoda PSF (Performance Shaping Factors) bada czynniki wpływające na działanie zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne. Czynniki wewnętrzne to: kwalifikacje; osobowość, w tym inteligencja; motywacja i system wartości, wiedza o wymaganych standardach wykonania; warunki psychofizyczne; zachowanie pod wpływem innych osób; identyfikowanie się i przynależność do rozmaitych grup społecznych. Do czynników zewnętrznych należą: czynniki sytuacyjne; struktura organizacyjna; liczba, rodzaj personelu; system wynagradzania; jakość środowiska pracy; architektura miejsca pracy; czas pracy, zmianowość, dostępność komputerowych systemów wspomagających decyzję; podstawowe charakterystyki zadań i sprzętu do ich wykonania: krytyczność zadania, stopień złożoności zadania, dynamika zadania, częstość i powtarzalność zadania. Metoda HCR (Human Cognitive Reliability) pozwala określić prawdopodobieństwo popełnienia błędu w funkcji deficytu czasu na wykonanie zadania. Określane są współczynniki zależne od typu czynności (odruchy reguły wiedza): doświadczenie; poziom stresu; środowisko pracy. Metoda TESEO to empiryczna technika szacowania błędów operatora (Technica Empirica, Stoma Error; Operatori). Wyróżnia się następujące czynniki wpływające na niezawodność: typ czynności; poziom wyszkolenia; stres czasowy; zagrożenia; środowisko i ergonomia.
A. Hejmlich, Czynnik ludzki w ocenie bezpieczeństwa manewrów portowych 85 Prawdopodobieństwo wystąpienia błędu ludzkiego obliczane jest jako iloczyn współczynników korelacyjnych dla czynników kształtujących niezawodność. Na rysunku 2 przedstawiono zależność miedzy stopniem trudności użycia poszczególnych metod i ich szczegółowością. wysoki Stopień trudności HEART Symulacje Ocena ekspertów THERP HCR niski TESEO niska Szczegółowość wysoka Rys. 2. Zależność pomiędzy stopniem trudności metod wykorzystywanych do oceny wpływu czynnika ludzkiego i ich szczegółowością Źródło: oprac. na podst. Z. Burciu, Bezpieczeństwo w transporcie morskim i zarządzanie w akcji ratowniczej, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2011. Każda z tych metod używa zestawu czynników kluczowych dla oceny ryzyka popełnienia błędu przez kapitana kierującego manewrem. Są to: poziom wyszkolenia; doświadczenie; środowisko (znajomość obszaru działania, charakterystyk manewrowych swojego statku); czynniki pogodowe (najtrudniejsze do przewidywania); stres czasowy; stres zagrożenia. Czynniki te przekładają się na decyzje o podjęciu odpowiedniego manewru, adekwatnego do bieżącej sytuacji. Dobrania nastaw napędu i wychyleń steru oraz urządzeń pomocniczych (sterów strumieniowych). Wpływają również na decyzje o podjęciu dodatkowych kroków, takich jak zatrudnienie holowników, zwiększenie ich liczby, lub rezygnacja z manewru w przypadku, kiedy oszacowane ryzyko przekracza wartość akceptowalną. Szczególnie istotny jest czynnik zmęczenia (fatigue factor), który występuje w każdej dziedzinie działalności człowieka. W pracy na morzu ma on ogromne znaczenie, jednak jest bardzo trudny do zmierzenia. Wpływ zmęczenia na niezawodność człowieka przejawia poprzez:
86 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 29, 2014 utratę czujności; senność; utratę cierpliwości; roztargnienie; luki w pamięci; pogorszenie wzroku. 3. MODEL WPŁYWU CZYNNIKA LUDZKIEGO NA RYZYKO AWARII PODCZAS MANEWRÓW PORTOWYCH Sieć bayesowska przedstawiona na rysunku 3 modeluje prawdopodobieństwo popełnienia błędu przez kapitana podczas wykonywania manewru podchodzenia do nabrzeża. Uwzględniono w niej czynniki psychiczne, fizyczne i intelektualne. Przyjęto, że czynniki, takie jak: wiedza, doświadczenie i znajomość statku, jako wartość wejściową przyjmują 90%. Dodatkowe kursy i szkolenia podnoszą kwalifikacje o kolejne 10%. Węzeł psychofizyka uwzględnia zmęczenie organizmu. Założeniem jest, że człowiek wypoczęty posiada 100% niezawodności, natomiast minimalną akceptowalną niezawodnością jest 70%. Niezawodność stuprocentowa występuje wtedy, gdy wszystkie elementy składowe określają stuprocentową sprawność. Niezawodność 0-procentowa występuje, gdy wszystkie składowe mają wartość 0. Wszystkie inne konfiguracje składowych są jednakowo prawdopodobne, więc wartości przyjęte to 50%. Dodatkowe połączenia węzła znajomość akwenu i meteo z wiedzą i doświadczeniem opierają się naumiejętności przetworzenia informacji zebranych empirycznie i pozwalają na zbudowanie obrazu sytuacji z prawdopodobieństwem blisko 60-procentowym. Wynik węzła manewr również opiera się na założeniu, że wszystkie konfiguracje składowych są jednakowo możliwe natomiast skrajne wartości przedstawione są jako 1 i 0 dla 100% i 0% wszystkich czynników zaistniałych jednocześnie. Wynik końcowy wskazuje 28-procentowe prawdopodobieństwo awarii systemu, czyli uszkodzenia statku lub nabrzeża. Przy czym awarie postopniowano w zależności od rozmiaru uszkodzeń. Można wnioskować, że dla powyższych założeń co dziesiąty manewr może mieć konsekwencje wymiernie przekładające się na koszty związane z usuwaniem awarii.
A. Hejmlich, Czynnik ludzki w ocenie bezpieczeństwa manewrów portowych 87 Zmęczenie Tak (0.5) Nie (0.5) Percepcja wzrokowa Koncentracja Szybkość decyzji Szybkość analizowania Tak (0.85) Nie (0.15) Tak (0.85) Nie (0.15) Tak (0.85) Nie (0.15) Tak (0.85) Nie (0.15) Trening symulator lub Iława Tak (0.5) Nie (0.5) Doświadczenie Wiedza Tak (0.95) Nie (0.05) Psychofizyka Tak (0.808) Nie (0.192) Znajomość akwenu i meteo Tak (0.59583) Nie (0.40417) Znajomość sytuacji meteo Tak (0.5) Nie (0.5) Znajomość akwenu Tak (0.95) Nie (0.05) Manewr cumowania Tak (0.5) Nie (0.5) Znajomość statku Tak (0.95) Nie (0.05) Tak (0.718256) Nie (0.281744) Uszkodzenia drobne Uszkodzenia drobne strukturalne Uszkodzenia poważne strukturalne Uszkodzenia poważne przebicie Tak (0.0502779) Nie (0.949722) Tak (0.0502779) Nie (0.949722) Tak (0.0502779) Nie (0.949722) Tak (0.0502779) Nie (0.949722) Drobne otarcia farby lub/i odbijaczy Drobne wgniecenia poszycia uszkodzenia eksploatacyjne Wgniecenia poszycia lub/i konstrukcji statku (wręgi, wzdłużniki) wymagające oceny przez Towarzystwo Klasyfikacyjne Przebicie, rozdarcie, pęknięcie kadłuba wymagające oceny i naprawy w celu potwierdzenia klasy Rys. 3. Sieć bayesowska do oceny wpływu popełnienia błędu przez kapitana statku podczas wykonywania manewru podchodzenia do nabrzeża na prawdopodobieństwo wystąpienia awarii
88 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 29, 2014 WNIOSKI Wielkość i typ statku ma również wpływ na bezpieczeństwo manewru. Mniejszy fizycznie prom z natury swojego serwisu będzie najlepiej wyposażony w urządzenia manewrowe. Duża moc maszyn, z reguły dwie śruby determinują samodzielne manewry statku bez pomocy pilota-doradcy i holowników portowych. Jest powodem dodatkowego stresu dla kapitana. Statki duże o skromniejszych właściwościach manewrowych wspomagane są zawsze przez holowniki i pilota, a kapitan musi jedynie zdecydować o ich liczbie i koniecznych mocach. W tym przypadku decydujące znaczenie ma komunikacja. LITERATURA 1. Abramowicz-Gerigk T., Bezpieczeństwo manewrów krytycznych statków w systemie transportowym autostrady morskiej, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Transport, 2012, z. 83. 2. Abramowicz-Gerigk T., Burciu Z., Comprehensive analysis of ship performance during self-berthing, [in:] Advances in Engineering Research, chap. 13, vol. 3, Nova Science Publishers inc., 2011, p. 487 503. 3. Abramowicz-Gerigk T., Uzarski M., Czynnik ludzki w zarządzaniu ruchem lotniczym i morskim. Elementy systemów i systemy transportu lądowego, lotniczego i morskiego, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Transport, 2014, z. 102, s. 159 169. 4. Burciu Z., Bezpieczeństwo w transporcie morskim i zarządzanie w akcji ratowniczej, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia 2011. 5. Holicky M., Probabilistic risk optimization of road tunnels using Bayesian network. Computational models of risk to infrastructure. The NATO Science for Piece and Security Series. D: Information and Communication Security, IOS Press, Amsterdam (Netherlands) 2007. 6. http://research.microsoft.com/en-us/um/redmond/groups/adapt/msbnx/. HUMAN FACTOR IN SAFETY ASSESSMENT OF PORT MANOEUVRES Summary Considering ship s maneuvers in port particularly docking, influence of human factor to safety plays a key role. Maneuvering in restricted area creates high level of risk in aspect of potential accident and requires higher level of alertness from Ship Master. The article contains a proposition of assessment how the human factor influences safety of docking operation especially approaching to the berth. In safety assessment Captain s attitude in front of risk, his psycho-physical state and working condition have been taken into considerations. The proposed model of risk of accident in ship-port system is based on Bayesian network and takes into account human factor knowledge, experience the tiredness of Ship Master. Keywords: safety, human factor, port maneuvers.