GBS在海洋安全領(lǐng)域的應(yīng)用

中船重工集團(tuán)第七一四所 劉子豪 趙 川 王 晶

在當(dāng)前計算速度不斷提高以及復(fù)雜分析方法不斷出現(xiàn)的背景下，船舶設(shè)計過程中已經(jīng)可以運用到許多新技術(shù)，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新。正因如此，傳統(tǒng)規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用正面臨越來越多的挑戰(zhàn)。于是，人們將目光轉(zhuǎn)向基于目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)上，而不是常見的詳細(xì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

基于目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)（GBS）包含各目標(biāo)層級，每一層級逐步提供更詳細(xì)信息的功能目標(biāo)和要求。本質(zhì)上，GBS方法是面向標(biāo)準(zhǔn)制定人員的，而不是標(biāo)準(zhǔn)本身。國際海事組織于本世紀(jì)初開始了GBS理念的研究工作，并在后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的制定中參考了此方法。同時，北約的ANEP-77（被稱為《海軍艦船規(guī)范》）同樣采用了基于目標(biāo)的海軍艦船安全理念，為作戰(zhàn)和非作戰(zhàn)軍用艦船提供了一個高水平的全面的安全標(biāo)準(zhǔn)。簡單地說，ANEP-77是一個海軍版本的IMO SOLAS（海上人命安全），并正在應(yīng)用于世界各地的北約和非北約艦船。

目標(biāo)型標(biāo)準(zhǔn)的趨勢

技術(shù)領(lǐng)域中使用的大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是規(guī)定性的，大多主要為具體技術(shù)要求，或?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的方法。例如，標(biāo)準(zhǔn)條文中會規(guī)定特定的材料、要遵守的數(shù)字公差、建造計劃、必須滿足的測試標(biāo)準(zhǔn)等等。在存在的數(shù)千種國際、國家、政府和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，這些是迄今為止最普遍的標(biāo)準(zhǔn)。

傳統(tǒng)的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)不能很好地解決技術(shù)發(fā)展所帶來的問題。比如船舶控制系統(tǒng)的技術(shù)變革歷程，就是規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)不再足以令人滿意地解決設(shè)計問題最典型的例子。船舶控制系統(tǒng)從通過電纜連接電子網(wǎng)絡(luò)過渡到利用可編程邏輯控制器(PLCs)和計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，最終實現(xiàn)了船舶基于無線和云的網(wǎng)絡(luò)集成控制的變革。在此過程中，船級社入級規(guī)范不斷修改，以跟上技術(shù)改變的步伐，然而控制系統(tǒng)技術(shù)變革的速度往往要快于規(guī)范更新的速度。出于這個原因，一些入級規(guī)范從規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向基于目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)更多地依賴于失敗模式效果分析(FMEA)以及校核與驗證（V&V）技術(shù)。

基于目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)（GBS）主要為必須實現(xiàn)的目標(biāo)，而不是為了成功實現(xiàn)目標(biāo)而必須采取的具體措施，其在規(guī)定方式上與規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)不同。GBS沒有指定實現(xiàn)目標(biāo)的方法，而只是設(shè)定了各目標(biāo)層，使得更新的技術(shù)手段也可以被標(biāo)準(zhǔn)采納。雖然規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)提供了更可預(yù)測的結(jié)果，但它們也傾向于限制那些可能證明優(yōu)于所規(guī)定結(jié)果的替代方案，這主要是因為規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)往往是基于過去經(jīng)驗而制定的。因此，規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)某種程度上阻止了船舶設(shè)計者采用不斷發(fā)展的新技術(shù)來正確應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)。

GBS通常由至少一個目標(biāo)、與該目標(biāo)相關(guān)的功能要求、滿足功能需求的規(guī)則/法規(guī)/標(biāo)準(zhǔn)以及目標(biāo)的符合性驗證4部分組成。為了滿足目標(biāo)和功能要求，第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)通常由“公認(rèn)組織”（ROS）或國家機(jī)構(gòu)（通常是海軍管理機(jī)構(gòu)）組成，負(fù)責(zé)選擇和制定要求，這些詳細(xì)的要求最終成為整個GBS框架的一部分。

利用GBS解決全球海洋和海軍艦船安全問題

國際海事組織（IMO）是聯(lián)合國負(fù)責(zé)商業(yè)航運的安全和保障以及防止船舶對海洋的污染的機(jī)構(gòu)。作為聯(lián)合國的一個專門機(jī)構(gòu)，海事組織是國際航運安全、安全和環(huán)境績效的全球標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)。其主要作用是為航運業(yè)建立一個公平有效、普遍采用和普遍實施的監(jiān)管框架。

海事組織于1960年組織的第一次會議是解決海上安全問題。該會議通過了1965年生效的“國際海上人命安全公約”（SOLAS），取代了1948年通過的版本。1960年SOLAS公約涵蓋了旨在提高航運安全的各種措施。它們包括分艙和穩(wěn)定、機(jī)械和電氣裝置、 防火，探測和滅火、救生設(shè)備、無線電報和無線電話、航行安全、糧食運輸、運輸危險貨物、和核船。國際海事組織于1974年通過了新版本的SOLAS，并于1980年5月25日生效。這一版本，連同自那以后制定的一系列修正案，仍然是今天的生效版本。

在20世紀(jì)90年代，IMO海事安全委員會認(rèn)識到，規(guī)范性要求無法應(yīng)對新船設(shè)計帶來的挑戰(zhàn)，并試圖將基于目標(biāo)的理念納入SOLAS的技術(shù)要求中。正如在船舶電子控制系統(tǒng)方面的經(jīng)驗一樣，安全規(guī)則也需要經(jīng)常更新，以跟上經(jīng)驗教訓(xùn)和最新技術(shù)的步伐。

2002年11月，在國際海事組織理事會第89屆會議上，巴哈馬和希臘政府聯(lián)合提出了以目標(biāo)為基礎(chǔ)的船舶建造標(biāo)準(zhǔn)的概念（IMO MSC 77）。在該提案中，建議IMO在確定新船建造標(biāo)準(zhǔn)方面發(fā)揮更大作用。傳統(tǒng)上，這些標(biāo)準(zhǔn)是由造船廠、船級社和一些船旗國制定的。

在接下來的兩年里，海事安全委員會、理事會和IMO大會都審議了這個問題。在2003年11月舉行的第二十三屆會議上，“基于目標(biāo)的新船建造標(biāo)準(zhǔn)”被列入國際海事組織的戰(zhàn)略計劃和長期工作計劃。海上安全委員會（MSC）在2004年5月的第78屆會議上開始了關(guān)于GBS發(fā)展的詳細(xì)技術(shù)研究工作，并成立了GBS工作組（MSC79和MSC80）來解決這個問題。2005年5月，國際海事組織達(dá)成一致，以目標(biāo)為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)的基本原則是：

● 船舶在其生命周期內(nèi)需要滿足廣泛而全面的安全、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；

● 需要達(dá)到船級社和其他公認(rèn)組織、行政機(jī)構(gòu)和海事組織所要求的水平；

● 無論船舶設(shè)計和技術(shù)如何，都是清晰、可證明、可驗證、可實施、長期存在且可實現(xiàn)的；

● 足夠具體，以便不會出現(xiàn)不同的解釋。

這些基本原則適用于國際海事組織制定的所有基于目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，而不僅僅適用于船舶建造標(biāo)準(zhǔn)。例如，使用最新IMO極地規(guī)范，以及使用氣體或其他低閃點燃料的船舶的國際安全規(guī)范（IGF規(guī)范）同樣采用的是GBS方法。

海上安全委員會在2010年5月的第八屆會議上通過了一項新的SOLAS條例（第II-1/3-10）關(guān)于“散貨船和油輪基于目標(biāo)的船舶建造標(biāo)準(zhǔn)”（第MSC.290（87）號決議）。本條例于2012年1月1日生效，要求所有建造合同于2016年7月1日或之后簽訂的長度為150m及以上的油輪和散貨船符合《國際散貨船和油輪基于目標(biāo)的船舶建造標(biāo)準(zhǔn)》（GBS標(biāo)準(zhǔn)）的功能要求。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，船級社（作為公認(rèn)組織）或國家管理機(jī)構(gòu)的散貨船和油輪的建造規(guī)則將由海事組織秘書長設(shè)立的國際GBS審計小組進(jìn)行核實，核實方案以“散貨船和油輪符合目標(biāo)船舶建造標(biāo)準(zhǔn)驗證指南”（MSC.296（87））或GBS驗證指南為基礎(chǔ)。

IMO用于開發(fā)這些GBS標(biāo)準(zhǔn)的基本原則和方法采用5個層次：

第一層—目標(biāo)：要實現(xiàn)的一個或多個高級目標(biāo)；

第二層—功能要求：為滿足目標(biāo)而須符合的準(zhǔn)則；

第三層—符合性驗證：驗證所使用的規(guī)則和規(guī)定是否符合第1層和第2層的要求；

第四層—規(guī)則和條例（用于船舶設(shè)計和施工）：國家主管部門或代表其行事的認(rèn)可組織對船舶的設(shè)計和建造實施的詳細(xì)要求，以解決第1層和第2層的問題；

第五層—行業(yè)慣例和標(biāo)準(zhǔn)：用于造船、船舶操作、維護(hù)、培訓(xùn)、配員等的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范以及安全和質(zhì)量體系，可在第4層中納入或引用。

各國海軍為實現(xiàn)GBS安全規(guī)范的努力

在國際海事組織致力于發(fā)布目標(biāo)型標(biāo)準(zhǔn)的同時（20世紀(jì)90年代末至今），全球的各國海軍也在進(jìn)行一項努力——隨著海軍安全領(lǐng)域的共性需求，在海軍設(shè)計和建造中越來越多地應(yīng)用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而在船級社入級檢驗等商業(yè)海事領(lǐng)域，大量使用的是基于目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)。

自第二次世界大戰(zhàn)以前以來，許多國家的海軍通過使用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和程序建造海軍項目，并且已經(jīng)熟悉了商船入級的過程。雖然這些船只中的大多數(shù)都是非戰(zhàn)斗性的，例如輔助支援船、加油船和補給船，但一些海軍也開始使用這方式來對戰(zhàn)艦進(jìn)行入級。自2000年以來，一些船級社制定了一系列海軍艦船檢驗規(guī)則，其中包括美國船級社（ABS）、法國船級社（BV）、挪威船級社-德國勞埃德船級社（DNV GL）、印度船級社（IRS）、英國勞氏船級社（LR）、波蘭船級社（PRS）、意大利船級社（RINA）和土耳其船級社（TL），這些規(guī)則已為世界各地的海軍建造的軍艦所應(yīng)用。然而，盡管海軍廣泛采用了船級社關(guān)于船舶船體、機(jī)械和電氣方面的規(guī)則，但海軍艦船的安全要求通常由每個海軍所特有的標(biāo)準(zhǔn)和指南進(jìn)行規(guī)定。船級社檢驗規(guī)范所面臨的挑戰(zhàn)是，要應(yīng)用這一商業(yè)模式來制定通用的海軍安全要求，要不僅適用于各級別的海軍艦船，而且也適用于多艦隊。

從20世紀(jì)90年代后期開始，有一些船級社與各個海軍獨立合作制定了本海軍的入級規(guī)則，也有幾個船級社與北約船舶設(shè)計海軍第六小組（NG6）進(jìn)行了接洽，以提出可能的合作機(jī)會。為了更好地為各船級社進(jìn)行協(xié)調(diào)，各船級社和北約于2000年簽署職權(quán)范圍(ToR)條約，成立海軍艦船入級協(xié)會(NSCA)，致力于解決船級社的海軍艦船設(shè)計檢驗問題。作為國際船級社協(xié)會（IACS）的一個面向海軍的對應(yīng)機(jī)構(gòu)，NSCA的目標(biāo)是幫助船級社與海軍在艦船安全的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行合作。今天，NSCA由八個船級社組成：美國船級社（ABS）、法國船級社（BV）、挪威船級社-德國勞埃德船級社（DNV GL）、希臘船級社（HRS）、英國勞氏船級社（LR）、波蘭船級社（PRS）、意大利船級社（RINA）和土耳其船級社（TL）。

NSCA的首要任務(wù)之一是調(diào)查海軍艦船發(fā)生的一些事故，并將這些事故與商業(yè)船舶的類似經(jīng)驗進(jìn)行比較。NSCA認(rèn)為，造成這些事故的主要原因之一是，海軍艦船不像商用船舶那樣，受《海上人命安全公約》（SOLAS）要求的約束，因為SOLAS條例3第1章特別豁免了“戰(zhàn)艦和軍隊運輸船”。歷史上，人們從未設(shè)想過將SOLAS應(yīng)用于海軍艦船的設(shè)計和建造，因為國際海事組織認(rèn)識到，SOLAS公約中包含的許多要求由于多種原因與海軍艦船不相容。如商用船的船員通常比同等大小的軍艦少得多，較多的船員是為了支持海軍作戰(zhàn)任務(wù)，其中可能包括作戰(zhàn)系統(tǒng)的操作，或修復(fù)艦船戰(zhàn)斗中遭受的損害。此外，船上可能還有額外的人員，用于海軍特遣隊和空中支援人員。正是出于這些原因，國際海事組織在SOLAS中增加了例外條款。

為了滿足軍船安全領(lǐng)域的這一需求，NSCA開始研究一套解決安全問題的規(guī)則，命名為《海軍艦船規(guī)范》。為了更好地完成這項任務(wù)，國際海軍安全協(xié)會（INSA）于2008年成立，此協(xié)會在NSCA和對此感興趣的海軍之間建立了一個開放的論壇。除了組成NSCA的船級社外，INSA的參與者還包括幾個國家的海軍。截至目前，成員包括：澳大利亞皇家海軍、加拿大海軍、丹麥海軍、法國海軍、意大利海軍、荷蘭海軍、挪威海軍、新加坡海軍、南非海軍、瑞典海軍和英國皇家海軍。今天，INSA的主要職能是繼續(xù)開發(fā)和維護(hù)海軍艦船規(guī)范，并跟蹤其在世界各地船舶設(shè)計工作中的應(yīng)用。

北約《海軍艦船規(guī)范》（NSC）的目標(biāo)是結(jié)合海軍水面艦船的作戰(zhàn)用途以及其他需要，為水面艦船提供一個通用的安全標(biāo)準(zhǔn)。NSC整體架構(gòu)采用“基于目標(biāo)的方法，按專業(yè)由總目標(biāo)、各功能目標(biāo)、性能要求、解決方案、驗證等五層架構(gòu)組成，由簡單到詳細(xì)，由抽象到具體。NSC所采用的“基于目標(biāo)的方法”來源于IMO的目標(biāo)型標(biāo)準(zhǔn)（GBS）。對于艦船而言，“基于目標(biāo)的方法”比傳統(tǒng)規(guī)范性的安全標(biāo)準(zhǔn)增加了很多優(yōu)點：

1、NSC在適用條件下可成為實施對象的規(guī)范性法規(guī)，或者相對其他標(biāo)準(zhǔn)具有更高級別；

2、“基于目標(biāo)的方法”允許通過采用證實符合更高要求的替代方案來進(jìn)行創(chuàng)新；

3、通過參照更高級別的目標(biāo)，可利用更具可控的方式來管理不合規(guī)情況。

通過對國際海事組織和北約采用“基于目標(biāo)的方法”制定標(biāo)準(zhǔn)的案例進(jìn)行介紹，可以看到基于目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)（GBS）理念正被越來越多的國際海洋組織和海軍所接受。中國作為一個海洋大國，在船舶領(lǐng)域可參考借鑒此種先進(jìn)理念，推動船舶設(shè)計建造技術(shù)變革，進(jìn)一步促進(jìn)我國海洋事業(yè)的安全、快速發(fā)展。