GBS在海洋安全领域的应用

中船重工集团第七一四所 刘子豪 赵 川 王 晶

在当前计算速度不断提高以及复杂分析方法不断出现的背景下，船舶设计过程中已经可以运用到许多新技术，设计标准也在不断更新。正因如此，传统规范性标准的应用正面临越来越多的挑战。于是，人们将目光转向基于目标的标准上，而不是常见的详细技术标准。

基于目标的标准（GBS）包含各目标层级，每一层级逐步提供更详细信息的功能目标和要求。本质上，GBS方法是面向标准制定人员的，而不是标准本身。国际海事组织于本世纪初开始了GBS理念的研究工作，并在后续标准的制定中参考了此方法。同时，北约的ANEP-77（被称为《海军舰船规范》）同样采用了基于目标的海军舰船安全理念，为作战和非作战军用舰船提供了一个高水平的全面的安全标准。简单地说，ANEP-77是一个海军版本的IMO SOLAS（海上人命安全），并正在应用于世界各地的北约和非北约舰船。

目标型标准的趋势

技术领域中使用的大多数标准都是规定性的，大多主要为具体技术要求，或实现标准化的方法。例如，标准条文中会规定特定的材料、要遵守的数字公差、建造计划、必须满足的测试标准等等。在存在的数千种国际、国家、政府和行业标准中，这些是迄今为止最普遍的标准。

传统的规范性标准不能很好地解决技术发展所带来的问题。比如船舶控制系统的技术变革历程，就是规范性标准不再足以令人满意地解决设计问题最典型的例子。船舶控制系统从通过电缆连接电子网络过渡到利用可编程逻辑控制器(PLCs)和计算机的网络，最终实现了船舶基于无线和云的网络集成控制的变革。在此过程中，船级社入级规范不断修改，以跟上技术改变的步伐，然而控制系统技术变革的速度往往要快于规范更新的速度。出于这个原因，一些入级规范从规范性标准转向基于目标的标准，这些标准更多地依赖于失败模式效果分析(FMEA)以及校核与验证（V&V）技术。

基于目标的标准（GBS）主要为必须实现的目标，而不是为了成功实现目标而必须采取的具体措施，其在规定方式上与规范性标准不同。GBS没有指定实现目标的方法，而只是设定了各目标层，使得更新的技术手段也可以被标准采纳。虽然规范性标准提供了更可预测的结果，但它们也倾向于限制那些可能证明优于所规定结果的替代方案，这主要是因为规范性标准往往是基于过去经验而制定的。因此，规范性标准某种程度上阻止了船舶设计者采用不断发展的新技术来正确应对未来的挑战。

GBS通常由至少一个目标、与该目标相关的功能要求、满足功能需求的规则/法规/标准以及目标的符合性验证4部分组成。为了满足目标和功能要求，第三方认证机构通常由“公认组织”（ROS）或国家机构（通常是海军管理机构）组成，负责选择和制定要求，这些详细的要求最终成为整个GBS框架的一部分。

利用GBS解决全球海洋和海军舰船安全问题

国际海事组织（IMO）是联合国负责商业航运的安全和保障以及防止船舶对海洋的污染的机构。作为联合国的一个专门机构，海事组织是国际航运安全、安全和环境绩效的全球标准制定机构。其主要作用是为航运业建立一个公平有效、普遍采用和普遍实施的监管框架。

海事组织于1960年组织的第一次会议是解决海上安全问题。该会议通过了1965年生效的“国际海上人命安全公约”（SOLAS），取代了1948年通过的版本。1960年SOLAS公约涵盖了旨在提高航运安全的各种措施。它们包括分舱和稳定、机械和电气装置、 防火，探测和灭火、救生设备、无线电报和无线电话、航行安全、粮食运输、运输危险货物、和核船。国际海事组织于1974年通过了新版本的SOLAS，并于1980年5月25日生效。这一版本，连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世纪90年代，IMO海事安全委员会认识到，规范性要求无法应对新船设计带来的挑战，并试图将基于目标的理念纳入SOLAS的技术要求中。正如在船舶电子控制系统方面的经验一样，安全规则也需要经常更新，以跟上经验教训和最新技术的步伐。

2002年11月，在国际海事组织理事会第89届会议上，巴哈马和希腊政府联合提出了以目标为基础的船舶建造标准的概念（IMO MSC 77）。在该提案中，建议IMO在确定新船建造标准方面发挥更大作用。传统上，这些标准是由造船厂、船级社和一些船旗国制定的。

在接下来的两年里，海事安全委员会、理事会和IMO大会都审议了这个问题。在2003年11月举行的第二十三届会议上，“基于目标的新船建造标准”被列入国际海事组织的战略计划和长期工作计划。海上安全委员会（MSC）在2004年5月的第78届会议上开始了关于GBS发展的详细技术研究工作，并成立了GBS工作组（MSC79和MSC80）来解决这个问题。2005年5月，国际海事组织达成一致，以目标为基础的标准的基本原则是：

● 船舶在其生命周期内需要满足广泛而全面的安全、环保标准；

● 需要达到船级社和其他公认组织、行政机构和海事组织所要求的水平；

● 无论船舶设计和技术如何，都是清晰、可证明、可验证、可实施、长期存在且可实现的；

● 足够具体，以便不会出现不同的解释。

这些基本原则适用于国际海事组织制定的所有基于目标的标准，而不仅仅适用于船舶建造标准。例如，使用最新IMO极地规范，以及使用气体或其他低闪点燃料的船舶的国际安全规范（IGF规范）同样采用的是GBS方法。

海上安全委员会在2010年5月的第八届会议上通过了一项新的SOLAS条例（第II-1/3-10）关于“散货船和油轮基于目标的船舶建造标准”（第MSC.290（87）号决议）。本条例于2012年1月1日生效，要求所有建造合同于2016年7月1日或之后签订的长度为150m及以上的油轮和散货船符合《国际散货船和油轮基于目标的船舶建造标准》（GBS标准）的功能要求。根据此标准，船级社（作为公认组织）或国家管理机构的散货船和油轮的建造规则将由海事组织秘书长设立的国际GBS审计小组进行核实，核实方案以“散货船和油轮符合目标船舶建造标准验证指南”（MSC.296（87））或GBS验证指南为基础。

IMO用于开发这些GBS标准的基本原则和方法采用5个层次：

第一层—目标：要实现的一个或多个高级目标；

第二层—功能要求：为满足目标而须符合的准则；

第三层—符合性验证：验证所使用的规则和规定是否符合第1层和第2层的要求；

第四层—规则和条例（用于船舶设计和施工）：国家主管部门或代表其行事的认可组织对船舶的设计和建造实施的详细要求，以解决第1层和第2层的问题；

第五层—行业惯例和标准：用于造船、船舶操作、维护、培训、配员等的行业标准、操作规范以及安全和质量体系，可在第4层中纳入或引用。

各国海军为实现GBS安全规范的努力

在国际海事组织致力于发布目标型标准的同时（20世纪90年代末至今），全球的各国海军也在进行一项努力——随着海军安全领域的共性需求，在海军设计和建造中越来越多地应用商业标准，而在船级社入级检验等商业海事领域，大量使用的是基于目标的标准。

自第二次世界大战以前以来，许多国家的海军通过使用商业标准和程序建造海军项目，并且已经熟悉了商船入级的过程。虽然这些船只中的大多数都是非战斗性的，例如辅助支援船、加油船和补给船，但一些海军也开始使用这方式来对战舰进行入级。自2000年以来，一些船级社制定了一系列海军舰船检验规则，其中包括美国船级社（ABS）、法国船级社（BV）、挪威船级社-德国劳埃德船级社（DNV GL）、印度船级社（IRS）、英国劳氏船级社（LR）、波兰船级社（PRS）、意大利船级社（RINA）和土耳其船级社（TL），这些规则已为世界各地的海军建造的军舰所应用。然而，尽管海军广泛采用了船级社关于船舶船体、机械和电气方面的规则，但海军舰船的安全要求通常由每个海军所特有的标准和指南进行规定。船级社检验规范所面临的挑战是，要应用这一商业模式来制定通用的海军安全要求，要不仅适用于各级别的海军舰船，而且也适用于多舰队。

从20世纪90年代后期开始，有一些船级社与各个海军独立合作制定了本海军的入级规则，也有几个船级社与北约船舶设计海军第六小组（NG6）进行了接洽，以提出可能的合作机会。为了更好地为各船级社进行协调，各船级社和北约于2000年签署职权范围(ToR)条约，成立海军舰船入级协会(NSCA)，致力于解决船级社的海军舰船设计检验问题。作为国际船级社协会（IACS）的一个面向海军的对应机构，NSCA的目标是帮助船级社与海军在舰船安全的相关领域进行合作。今天，NSCA由八个船级社组成：美国船级社（ABS）、法国船级社（BV）、挪威船级社-德国劳埃德船级社（DNV GL）、希腊船级社（HRS）、英国劳氏船级社（LR）、波兰船级社（PRS）、意大利船级社（RINA）和土耳其船级社（TL）。

NSCA的首要任务之一是调查海军舰船发生的一些事故，并将这些事故与商业船舶的类似经验进行比较。NSCA认为，造成这些事故的主要原因之一是，海军舰船不像商用船舶那样，受《海上人命安全公约》（SOLAS）要求的约束，因为SOLAS条例3第1章特别豁免了“战舰和军队运输船”。历史上，人们从未设想过将SOLAS应用于海军舰船的设计和建造，因为国际海事组织认识到，SOLAS公约中包含的许多要求由于多种原因与海军舰船不相容。如商用船的船员通常比同等大小的军舰少得多，较多的船员是为了支持海军作战任务，其中可能包括作战系统的操作，或修复舰船战斗中遭受的损害。此外，船上可能还有额外的人员，用于海军特遣队和空中支援人员。正是出于这些原因，国际海事组织在SOLAS中增加了例外条款。

为了满足军船安全领域的这一需求，NSCA开始研究一套解决安全问题的规则，命名为《海军舰船规范》。为了更好地完成这项任务，国际海军安全协会（INSA）于2008年成立，此协会在NSCA和对此感兴趣的海军之间建立了一个开放的论坛。除了组成NSCA的船级社外，INSA的参与者还包括几个国家的海军。截至目前，成员包括：澳大利亚皇家海军、加拿大海军、丹麦海军、法国海军、意大利海军、荷兰海军、挪威海军、新加坡海军、南非海军、瑞典海军和英国皇家海军。今天，INSA的主要职能是继续开发和维护海军舰船规范，并跟踪其在世界各地船舶设计工作中的应用。

北约《海军舰船规范》（NSC）的目标是结合海军水面舰船的作战用途以及其他需要，为水面舰船提供一个通用的安全标准。NSC整体架构采用“基于目标的方法，按专业由总目标、各功能目标、性能要求、解决方案、验证等五层架构组成，由简单到详细，由抽象到具体。NSC所采用的“基于目标的方法”来源于IMO的目标型标准（GBS）。对于舰船而言，“基于目标的方法”比传统规范性的安全标准增加了很多优点：

1、NSC在适用条件下可成为实施对象的规范性法规，或者相对其他标准具有更高级别；

2、“基于目标的方法”允许通过采用证实符合更高要求的替代方案来进行创新；

3、通过参照更高级别的目标，可利用更具可控的方式来管理不合规情况。

通过对国际海事组织和北约采用“基于目标的方法”制定标准的案例进行介绍，可以看到基于目标的标准（GBS）理念正被越来越多的国际海洋组织和海军所接受。中国作为一个海洋大国，在船舶领域可参考借鉴此种先进理念，推动船舶设计建造技术变革，进一步促进我国海洋事业的安全、快速发展。