RISKI = TAPAHTUMAN ESIINTYMISTODENNÄKÖISYYS*SEURAUKSET. Kuten kuvassa 9.2 on esitetty, turvallisuutta voidaan parantaa ainakin kolmella tavalla:

Transkriptio

1 1 Riskianalyysi ja FSA 9.1 Riskin määritelmä Eri systeemeitä suunniteltaessa ja käytettäessä on tarpeen tehdä useita valintoja, joihin liittyy epävarmuustekijöitä. Luotettavuusmenetelmien avulla voidaan syystemaattisesti selvittää eri valintoihin liittyviä todennäköisyyksiä ja näiden vaikutusta onnettomuuksien esiintymistodennäköisyyksiin ja todennäköisiin seurausvaikutuksiin. Riski saadaan kertomalla seurannaisvaikutukset tapahtuman esiintymistodennäköisyydellä, kuten kuvassa 9.1 on esitetty. Tyypillisiä seurausvaikutuksia ovat mm. ihmishenkien menetys, ympäristövahingot ja taloudelliset vahingot omaisuudelle. Esiintymistodennäköisyys määritellään usein tapahtuman esiintymistaajuutena esim. vuoden aikana. RISKI = TAPAHTUMAN ESIINTYMISTODENNÄKÖISYYS*SEURAUKSET Kuva 9.1 Riskin määritelmä. Riskianalyysin tavoitteena on arvioida tulevaisuuden ei toivottujen mutta tietyllä todennäköisyydellä toteutuvien tapahtumien esiintymistä ja seurauvaikutuksia. Tavoitteena on, että tietyllä toimilla saavutettava hyöty on tasapainossa siihen liittyvien riskitekijöiden kanssa. Riski on useimmiten päättelyn ja subjektiivisten oletusten avulla kehitetty luku, jonka verifointi on vaikeata. Riskimallien huolellinen rakentaminen on keskeistä riskianalyyseissä. Riskimallien tavoitteena on kuvata luontoa ja muita tapahtumiin liittyviä ilmiöitä ja riippuvuuksia mahdollisimman luotettavasti. Riskimallien rakentamisessa voidaan hyödyntää mm. asiantuntijaarvioita, onnettomuustilastoja, tapahtumien fysikaalista mallinnusta ja numeerista simulointia. 9.2 Turvallisuuden parantamiskeinot Kuten kuvassa 9.2 on esitetty, turvallisuutta voidaan parantaa ainakin kolmella tavalla: - tutkimalla onnettomuustilastoja - vertaamalla toimia muilla aloilla - ennustamalla tulevaisuutta riskianalyyseillä Seuraavassa kuvataan lähemmin näitä keinoja.

2 2 Miten parantaa turvallisuutta? Katse taaksepäin Katse eteenpäin Onnettomuuksien analysointi Riskianalyysit Toimet muilla aloilla Katse sivulle Kuva 9.2 Turvallisuuden parantamiskeinot Onnettomuuksien analysointi Merenkulun sääntökehitys on kautta historian seurannut suuria laivaonnettomuuksia. Tärkein toimija merenkulun sääntöjen kehityksessä on IMO (International Maritime Organisation), jossa kaikki merenkulkuvaltiot on edustettuna.suomea MO:ssa edustaa Merenkulkulaitoksen virkamiehet IMO:n eri komiteoissa. Seuraavssa lyhyt kuvaus suuremmista laivaonnettomuuksista ja niiden vaikutuksesta sääntökehitykseen. - TITANIC: Matkustajalaiva törmäsi jäävuoreen Pohjois-Atlantilla Laiva sai vaurion viiteen osastoon ja upposi mukanaan n matkustajaa. Onnettomudden seurauksena Onnettomuuden seurauksena määrättiin pelastusveneiden laskentaperusteeksi laivan matkustajamäärä (SOLAS 1929).. Ennen Titanicin haaksirikkoa pelastusveneiden kantavuus oli ollut riippuvainen aluksen kantavuudesta, eikä yhdessäkään aluksessa tarvinnut lain mukaan olla enempää kuin kuusitoista pelastusvenettä. Lisäksi onnettomuus lisäsi merkittävästi radiolaitteiden käyttöä laivaliikenteessä. - TORREY CANYON oli ensimmäinen supertannkeri, joka pystyi kuljettamaan tonnia raakaöljyä. Laiva ajoi navigointivirheen takia karille Cornwallin länsipuolella Tämä oli ensimmäinen iso öljyonnettomuus eikä öljyntorjuntaan oltu mitenkäään varauduttu. Laivaa ei saatu irti karilta ja laiva katkesi oltuaan muutaman päivän karilla. Laiva yritettiin myös upottaa pommittamalla. Öljyä yritettiin polttaa ja käsitellä kemikaaleilla, jotka auheuttivat lisää ympäristövahinkoja.

3 3 Noin 200 km Englannin ja 80 km Ranskan rannikkoa tuli öljyn tahrimaksi. N lintua kuoli ja tämän lisäksi tuli isot vahingot meren muulle eliöstölle. Tämän seurauksena kehitettiin ensimmäiset MARPOL (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships) säännöt (1973). - AMOCO CADIZ oli myös supertankkeri, joka ajautui myrkyssä peräsinvaurion takia karille ja katkesi Ranskan rannikolla Laivan kapteeni ja apuun tullut hinaaja eivät päässeet sopuun pelastustoimen ehdoista (Lloyds Open Form) ja hinausköysi katkesi neuvottelujen aikana, minkä jälkeen laiva ajautui kiville. Noin tonnia öljyä valui mereen. Onnettomuus oli aikansa suurin ja tämän tilastoissa viidenneksi suurin. Alueella vallinneet kovat tuulet vaikeuttivat pelastustöitä. Länsi tuulet painoivat öljyn rannikolle ja noin 380 km rannikkoa pilaantui. Noin lintua kuoli ja 9000 tonnia ostereita menetettiin. Aallokko edesautti öljyn ja veden sekoittumista, minkä seurauksena syntyi vaikeasti puhdistettavaa korkean viskoosin omaavaa emulsiota. SOLAS / MARPOL 1978 Protokollit kehitettiin tämän onnettomuuden seurauksena. - HERALD OF FREE ENTERPRISE oli auto-matkustajalauttu (RORO), joka kaatui ja upposi Belgian edustalla vieden mukanaan 193 ihmistä. Inhimillisen virheen (vastuullinen miehistön jäsen oli nukkumassa) seurauksena laivan keulaportti oli jäänyt auki ja laivan saadessa nopeutta satamasta lähtiessä keula-aalto nousi sisään autokannelle kaataen laivan. Kaatumisprosessi kesti vain n. minuutin. Tämän seurauksena kehitettiin vaatimukset varustamojen turvallisuusohjeistukseen (ISM / SOLAS Ch. II-1). - EXXON VALDEZ oli myös iso öljytankkilaiva, joka ajoi karille Alaskan edustalla , jolloin n tonnia öljyä joutui mereen. Tämän seurauksena syntyi laaja ympäristökatastrofi ja jopa lintua kuoli muiden vaikutusten ohella. MARPOL sääntöjä kehiteltiin edellen. - SCANDINAVIAN STAR oli matkustajalaiva, jolla tapahtui suuri laivapalo Ruotsin edustalla, jossa kuoli 158 ihmistä. Palo syttyi hyttialueella kannella 3. Laivan sistusmateriaalit kehittivät palaessaan myrkyllisiä kaasuja, jotka levisivät ilmastoinnin seurauksena muualle laivaan. Palo-ovet eivät sulkeutuneet automaattisesti etäohjauksella, mikä helpotti palon leviämistä. Matkustajilla oli vaikeuksia paeta paloa mm seuraavista syistä johtuen 1) He eivät kuulleet hälytystä eivätkä näin heränneet, 2) He eivät löytäneet tietä ulos paksun savun takia, 3) Myrkylliset savukaasut lamaannuttivat ja tappoivat nopeasti ja 4) Philippiiniläinen miehistö ei osannut yhtenäistä kieltä, ei tuntenut laivaa eikä ollut saanut koulutusta palotilanteeseen. Laiva hinattiin Lysekelin satamaan Ruotsissa, missä palokunta 10 tunnin työn jälkeen sammutti palon. Tämän palon seurauksena vaatimuksia rakenteiden ja materiaalien palonkestosta kiristettiin : SOLAS Ch. II-2. - ESTONIA upposi Itämerellä Suomen rannikolla laivan keulaportin rikkouduttua, minkä seurauksena aukannelle pääsi vettä ja laiva kaatui ja upposi nopeasti vieden mukanaan 852 ihmistä. Tämän seurauksena laivan keulaporttien mitoitusperiaattet uusittiin luokituslaitosten toimesta ja lisäksi kehitettiin uudet vaatimukset laivan vakavuudelle, kun kannella on vettä. SOLAS Ch. II-1 (1995). - ERIKA oli tonnin öljytankkilaiva, joka upposi Biskajan lahdella Laiva joutui myrskyyn ja katkesi, kun laivan rakenteet eivät kestäneet myrskyä. Laiva oli melko huonosti hoidettu ja 25 vuotta vanha. - PRESTIGE oli yksirunkoinen öljytankkeri, joka upposi 2002 ja aiheutti laajan öljyonnettomuuden. Tuhansia kilometrejä rantaviivaa ja yli tuhat rantaa saastuivat Espanjan ja Ranskan rannikolla. Prestige sai myrskyssä reiän runkoonsa. Eri maiden viranomaiset kielsivät tankkerin hinaamiseen satamiinsa öljyvahingon pelossa.

4 4 Onnettomuuden sattuessa Prestigen kuudesta säiliöstä kaksi keskimmäistä oli tyhjiä. Toinen niistä täyttyi ja aiheutti kallistuman, jonka seurauksena miehistö evakuoitiin. Myös toinen säiliö täyttyi tonnin alus ei tätä kestänyt, vaan murtui säiliöiden kohdalta kahteen osaan. Laivan etuosa upposi lähes pystysuorassa. Takaosa upposi myös aika jyrkässä kulmassa. Osat vajosivat yli metrin syvyyteen, jossa niistä alkoi vuotaa öljyä. ERIKAN JA PRESTIGEN onnettomuuksien seurauksena EU on käynnistänyt laajat toimet merenkulun turvallisuuden parantamiseksi. Analysoimalla ja tilastoimalla vanhoja onnettomuuksia saadaan myös tärkeitä lukuarvoja eri onnettomuustyyppien esiintymistodennäköisyyksiksi, joita tarvitaan riskimalleja rakennettaessa Toimet muilla aloilla Merenkulku voi oppia myös tutkimalla muiden alojen toimia. Pisimmällä riskimallien rakentamisessa ja analyyseissä ovat esim. ydinvoimateollisuus ja ilmaliikenne. Tosin merenkulussa on paljon ominaispiirteitä, joiden takia on tarve kehittää omat turvallisuusohjeet ja riskimallit. Merenkulku on viime vuosina ottanut käyttöön samantyyppisiä liikenteen ohjausjärjestelmiä kuin ilmailun puoilella on jokäytetty vuosia. Laivan turvallinen operointi ja käyttö on viime kädessä tärkein tekijä riskien hallinnassa. Tämän sektorin turvallisuutta lisääviä toimia ovat mm: luotsaus, saattohinaus, nopeusrajoitukset, meriliikenteen seuranta- ja ohjausjärjestelmät (VTS), meriliikenteen hallinta- ja informaatiosysteemi (VTMIS) ja alusten automaattinen tunnistusjärjestelmä (AIS) sekä pakollinen ilmoittautumisjärjestelmä Suomenlahdella (GOFREP). Erityisesti älykkäät, automaattiset ja tietokoneohjatut liikenteenhallintajärjestelmät (VTMIS, AIS) ovat lisänneet ja tulevat edelleen kehittyessään parantamaan merenkulun turvallisuutta. Merenkulkulaitos on kehittämässä tilastopalvelinta, joka pystyy tallentamaan pitkäaikaista AIS tietoa. Näin voidaan kehittää tulevaisuuden merenkulun riskimalleihin luotettavaa tilastotietoa esim. seuraavista tekijöistä: liikennöintitiheydet, laivojen keskinäiset etäisyydet, läheltä piti tilanteet, laivojen keskinopeudet, talviliikenteen kehitys. Liikennöintitiheyden seurannan avulla voidaan mm. kartoittaa potentiaaliset riskikohdat laivaväylillä, joita taas voidaan jatkossa seurata tarkemmin onnettomuusriskien pienentämiseksi Riskianalyysit Riskianalyysien avulla voidaan ennakoida merenkulun riskien kehitystä ja näin ennakoida tarvittavia toimia riskien pienentämiseksi. Kuvassa 9.3 on kuvattu tyypillisen riskianalyysin vaiheita. Riskipohjainen prosessi vaatii syvälliset tiedot monimutkaisista osatekijöistä kuten : - Rakenne ja materiaalit - Propulsio - Osastointi - Ohjailu - Komentosilta toimet ja layout - Miehistön kyky, kokemus ja koulutus

5 5 IMO on kehittänyt ohjeet systemaattiselle riskien laskennalle, joka tunnetaan nimellä FSA (Fomal safety analysis). Seuraavassa tarkempi kuvaus FSA:N vaiheista. Systeemin kuvaus Vaaratekijöiden tunnistaminen Onnettomuuden mallitus Tarvittavat muutokset Onnettomuustapahtumien esiintymistaajuuksien arviointi Ei Riskien arviointi Hyväksyttävä riskitaso Vahingon arviointii Tulosten dokumentointi Kuva 9.3. Riskianalyysin tyypilliset vaiheet. Kyllä 9.3 FSA analyysin vaiheet FSA on jäsennetty ja systemaattinen menetelmä, jonka tähtäimenä on parantaa meriturvallisuutta, sisältäen ihmishengen, terveyden, meriympäristön ja omaisuuden varjelemisen. Perusidealtaan menetelmän avulla tehdyt sovellutukset ovat läpinäkyviä, jäljitettäviä ja toistettavia. Menetelmä tutkii koko onnettomuusjoukon taajuudet ja seuraukset: uudet ja mahdollisesti suuret riskit omaavat onnettomuudet tulevat esiin ennalta tiedettyjen onnettomuusmahdollisuuksien lisäksi. Kustannus/hyötyanalyysi on FSA-menetelmään kuuluva osa-alue, joka toimii sidoksena yhteiskunnan asettaman turvallisuustason ja liiketalouden ehdoilla toimivan merikuljetusten välillä. Kuvassa 9.4 on hahmoteltu riskianalyysin vaiheita.

6 Vaihe 1 - Vaarojen tunnistaminen 6 Vaihe 2 - Riskien arviointi Vaihe 3 - Riskin hallintakeinojen määrittely Vaihe 4 Kustannushyötyanalyysi Vaihe 5 Päätöksentekijälle tehtävät suositukset Kuva 9.4. FSA-analyysin vaiheet Vaarojen tunnistaminen Tämä on vaihe 1 ja sen pitäisi vastata kysymykseen : Mikä voi mennä vikaan?. Vaarojen tunnistaminen jakautuu edelleen kahteen vaiheeseen: laivatyypin määrittämiseen ja vaaraskenaarioiden luomiseen. Tutkittaessa uutta konseptia on tavallista käyttää asiantuntijaarviointia ja kyselytutkimusta. Muodostamalla eri alojen asiantuntijoiden kanssa ryhmäistuntoja ja haastattelemalla heitä pystytään mahdollisia vaaroja kartoittamaan. Tässä vaiheessa on mahdollista käyttää hyödyksi myös riskinhallinnassa käytettyjä standardityökaluja: vikapuumallit ja tapahtumaketjut. Näiden avulla voidaan systemaattisesti jakaa mahdolliset tapahtumien syyt ja seuraukset tapahtumaketjuihin. Vikapuumallien ja tapahtumaketjujen lisäksi voidaan syy-seuraus analyysissä hyödyntää ns. Bayesin logiikkaa (ks. myös kappale 2.6). Vikapuumallit (Fault tree analysis) Tarkastelussa rakennetaan kaavio, josta selviää yksittäisten tapahtumien riippuvuussuhde onnettomuutta tai vaaraa kuvaavaan lopputapahtumaan (eng. Top Event). Tarkastelu lähtee liikkeelle lopputapahtumasta, askel kerrallaan selvitetään mitkä alitapahtumat yksin tai samanaikaisesti muiden alitapahtumien kanssa johtavat kaaviossa ylempänä olevaan tapahtumaan. Mikäli kahden tai useamman tapahtuman pitää tapahtua samanaikaisesti, synnyttääkseen kaaviossa ylempänä olevan tapahtuman, kuvataan riippuvuutta loogisella JA-portilla.Vastaavasti, jos mikä tahansa yksittäinen tapahtuma, kahden tai useamman tapahtuman joukosta, riittää aiheuttamaan kaaviossa ylempänä olevan tapahtuman, kuvataan riippuvuutta loogisella TAIportilla.

7 Esimerkki 9.1. Vikapuumalli:Laivan karilleajo (NWEPRS 1996) 7 Karilleajo 1.95E-02 kertaa laivavuodessa TAI Karilleajo moottoriohjauksessa 1.95E-02 kertaa laivavuodessa Karilleajo ajelehtiessä 8.13E-05 kertaa laivavuodessa TAI Karilleajo navigointivirheen takia rannikolla 4.81E-03 kertaa laivavuodessa Karilleajo vahdinpitovirheen takia kurssimuutoksen aikana 5.81E-03 kertaa laivavuodessa Karilleajo ohjailuvirheen takia rajatulla vesialueella 8.83E-03 kertaa laivavuodessa Esimerkki 9.2. Vikapuumalli ja sen avulla laskettu todennäkäköisyys(ang&tang, 1984) Yllä olevasta kuvasta saadaan todennäköisyydelle p(e) lauseke P( E) = P( E E ) = P = P 1 [( E5 E6 ) E3E4 ] ( E E ) + P( E E ) P[ E E ( E E )] 5 = P( E ) + P( E ) P( E E 5 ) + P( E E ) P( E E E ) P( E3E4E6) + P( E3E4E5E6) Jos tapahtumat tilastollisesti riippumattomia niin saadaan: P(E)=p5+p6-p5p6+p3p4-p3p4p5-p3p4p6+p3p4p5p

8 8 Tapahtumapuu (Event tree analysis) Tarkastelussa rakennetaan kaavio, josta selviää yksittäistä onnettomuutta tai vaaratilannetta kuvaavan alkutapahtuman aiheuttama tapahtumaketju. Alkutapahtumasta alkavan kaavion haarautuminen kertoo mitkä toisistaan riippumattomat tapahtumat voivat toteutua itse perustapahtuman jälkeen. Koska tapahtumat ovat siis toisistaan riippumattomia, haarasta lähtevien tapahtumaketjun vaihtoehtoja kuvaavien kaavion oksien yhteenlaskettu todennäköisyys saa aina lukuarvon yksi. Tällä periaatteella luodun tapahtumapuun viimeisten loppu-tapahtumien todennäköisyydet saadaan kertomalla lopputapahtumaan johtavien oksien todennäköisyydet keskenään ja vastaavasti lopputapahtuman taajuudeksi saadaan alkutapahtuman taajuus kerrottuna lopputapahtuman todennäköisyydellä. Esimerkki 9.3. Tapahtumapuu esimerkki, laivan karilleajo (NWEPRS 1996) Todennäköisyys Taajuus karilleajossa laivavuodessa Lievä onnettomuus E Karilleajo Ei vuotoa E kertaa laivavuodessa Vuotoa vain kaksoispohjassa E Suuri vahinko Jää kiinni kariin E Vuotoa kaksoispohjan yläpuolella Pysyy pinnalla E Kelluu vapaasti Hidas uppoaminen E Nopea kaatuminen E E-02 Bayesian syy-seuraus logiikka Vikapuu ja tapahtuma-analyysit voidaan korvata myös käyttämällä ns. Bayesian syy-seuraus logiikka rakentamlla tapahtumista verkkoja, kuten esimerkissä 9.4 on esitetty. Bayesin logiikka antaa mahdollisuudet monimutkaistenkin syy-seuraus tapahtumaketjujen esittämiseen ja tämän jälkeen ehdollista todennäköisyyttä hyödyntämällä voidaan laskea todennäköisyyksiä. Vikapuut ja tapahtumapuut ovat usein liian jäykkiä huomioimaan erilaisia ristivaikutuksia, jolloin Bayesian verkko tarjoaa paremman työkalun todennäköisyyksien laskentaan.

9 9 Esimerkki 9.4. Bayesian verkko sovellettuna Bulkkilaivan vuotoprosessiin (DTU, Hansen) SAFE CULT Maintenance Operation Maintenance Hatch strength Hatch load Side load Side strength Hatch failure Sea state Side failure Water hatch Detection Water side Prog failure Loss Riskin arviointi Tämä on vaihe 2. Vaihe vastaa kysymykseen: Kuinka todennäköistä se on? Mitä siitä seuraa? FSA:n toisen vaiheen tarkoituksena on määrittää riski kvantitatiivisessa muodossa, jolloin riski määritetään mitattavassa muodossa tai tehdään se verrannolliseksi muihin riskeihin. Riski voidaan jakaa kahteen ryhmään riskin kohteen mukaan. Henkilökohtainen riski (eng. Individual Risk) pystytään kohdistamaan yhteiskunnasta erillään olevaan yksilöön. Suuret onnettomuudet kohdistuvat koko yhteisöön, aiheuttaen yhteiskunnallisen riskin (eng. Societal Risk). Verrattaessa riskejä toisiinsa, on huomattava yhteiskunnan arvojärjestys. Sietokyky onnettomuudelle, jossa menehtyy 1000 ihmistä on pienempi kuin 1000:lle onnettomuudelle, joissa kuolee kussakin vain yksi henkilö. Henkilökohtainen riski Henkilökohtainen riski määritellään yksilöön kohdistuneena riskinä tietyssä aikavälissä. Kvantifioidessa henkilökohtaista riskiä, voidaan käyttää seuraavia vertailuarvoja:

10 Menehtyneiden lukumäärä vuodessa Henkilökoh tainen riski = (9.1) Riskille altistuneiden lukumäärä 10 FAR-arvo (eng. Fatal Accident Rate), eli onnettomuuden menehtymistaso, on yleinen vertailtaessa työntekijöihin kohdistunutta riskiä. FAR-arvo suhteutetaan aktiviteetissa käytettyyn yksikköaikaan (10 8 tuntia vastaa noin tuhatta työelämän kestoa) ja antaa näin paremman vertailukohdan tutkittaessa kestoltaan erilaisia suorituksia (esimerkiksi lentomatka verrattuna merimatkaan). FAR-arvo saadaan siis kaavasta: 8 Menehtyneiden lukumäärä x 10 FAR = (9.2) Altistuneet henkilötunnit Yhteiskunnallinen riski Yhteiskunnallista riskiä havainnollistettaessa voidaan käyttää joko kvalitatiivista riskimatriisia tai kvantitatiivista FN-käyrää. Riskimatriisi voidaan luokitella kolmeen vakioriskin omaavaan alueeseen: vähäpätöinen, sidettävä tai sietämätön alue kuten kuvassa 9.5 on esitetty. Siedettävän riskin alueesta käytetään termiä ALARP (As Low As Reasonably Practicable). Toiminta sietämättömällä alueella on perusteltua vain poikkeuksellisissa tilanteissa. ALARP alueen yläreunassa toiminta on perusteltua, mikäli riskin vähentämiseen käytettävissä olevat parantamiskeinot eivät ole perusteltuja saavutettuun hyötyyn nähden. Mikäli toimitaan vähäisen riskin alueella, ei ole akuuttia tarvetta kehittää riskiä pienentäviä toimenpiteitä. Tarkkoja rajoja riskitasoille ei ole määritelty, sillä jokainen yhteisö (esimerkiksi yritys tai valtio) reagoi tapahtuneisiin onnettomuuksiin oman sietokykynsä mukaisesti. Usein toistuva Sietämätön Varsin todennäköinen ALARP Erittäin harvinainen Harvinainen Vähäpätöinen Merkityksetön Vähäinen Huomattava Katastrofaalinen Kuva 9.5. Esimerkki riskimatriisista

11 11 FN-käyrässä on esitetty esimerkiksi arvioitu tai tilastopohjainen tieto onnettomuuksien taajuuden F (eng. Frequency) riippuvuudesta onnettomuuksissa menehtyneiden lukumäärään N (eng. Number of Fatalities). Esitystapa on kumulatiivinen: menehtyneiden lukumäärä ilmoitetaan siis esimerkiksi: yksi tai enemmän menehtynyttä annetulla taajuudella. Kirjallisuudessa (NWEPRS 1996) on esitetty kuvan 9.6 mukainen merionnettomuustilastoihin (205 alusta, 17 vuoden aikavälillä) perustuva ROPAX-alusten FN-käyrä. Kuvan mukaisesti, suurimmaksi sallituksi taajuudeksi onnettomuudelle, jossa menehtyy yksi tai useampi ihminen on valittu 0.1 kertaa laivavuodessa. Onnettomuus, jolla on n-kertainen vaikutus menehtyneiden lukumäärään tulisi tapahtua n kertaa harvemmin. Merkityksetön taajuus vahingolle on määritetty 100 kertaa harvemmin tapahtuvaksi kuin sietämätön taajuus. Kuvassa 15 on esitetty, että kolme tapahtunutta onnettomuutta (Scandinavian Star N=158, Herald of Free Enterprise N=193 sekä Estonia N=852) ovat sietämättömällä riskitasolla, johtuen kyseisten onnettomuuksien suuresta taajuuden ja seurauksen tulosta. 1.00E E-02 Taajuus laivavuodessa 1.00E E E E E Menehtyneitä Skandinavian Star Herald of Free Estonia Enterprise Kuva 9.6. Tilastotietoihi perustuva FN-käyrä ROPAX aluksille (NWERPS, 1996) Riskin hallintakeinojen määrittely Tämä on vaihe 3 FSA-analyysissä. Vaihe vastaa kysymykseen: Mitä voimme tehdä välttääksemme sen? Hallintakeinojen määrittely pitää ensisijaisesti suunnata havaittuihin korkean riskin alueisiin. Luonnollinen lähestymistapa on pyrkimys vähentää onnettomuuden taajuutta sekä pienentää sen seurausta. Tällöin riskin hallintakeinojen hahmottaminen alkaa onnettomuutta ennaltaehkäisevistä sekä lieventävistä tekijöistä. Näihin lopputuloksiin päästään käytännössä kolmella tavalla: parantamalla turvallisuutta teknisin keinoin, rajoittamalla toimintaympäristöä, sekä tarkentamalla käyttäjän toimintatapoja

12 Kustannus-hyötyanalyysi Tämä on vaihe 4. Vaihe vastaa kysymykseen: Mitä eri vaihtoehdot maksavat? Kuinka tehokkaita ne ovat? Riskin vähentämiskeinojen tulee olla mahdollisimman tehokkaita. Tehokkuuden arviointiin soveltuu saavutettujen hyötyjen rahallisen kustannuksen arvo. Kustannus-hyötyanalyysin CBA (eng. Cost-Benefit Analysis) eräänä mittarina voidaan käyttää menehtymisen vähentämisen kustannusta, eli ICAF-arvoa (eng. Implied Cost of Averting a Fatality), joka määritetään seuraavasti: Vuosittainen nettokustannus ICAF = (9.3) Vähennys vuosittaiseen hengenmenetystasoon Vaikka ICAF-arvo kertoo kuinka paljon rahaa käytetään ihmishenkien säästämiseksi, ei tarkoituksena ole asettaa ihmisen arvolle tai hengelle hintaa, vaan arvioida riskin vähentämiskeinojen kustannuksia.yhteiskunta määrää sosiaalisen paineen avulla haluamansa turvallisuustason ja halukkuutensa maksaa siitä. Kirjallisuudessa on esitetty lukuarvo 2 milj. taloudellisesti hyväksytyksi ICAF-arvoksi, 2-50 milj.(riski ALARP-alueen yläosassa ), yli 50 milj.( riski sietämätön alueella) (NWEPRS, 1996) Päätöksentekijälle tehtävät suositukset Tämä on vaihe 5. Vaihe vastaa kysymykseen: Mitä päätöksentekijän tulisi tehdä? Järjestelmällinen turvallisuusanalyysi ei itsessään tarjoa valmiita ratkaisuja ongelmiin, vaan toimii työkaluna päätöksentekijöille. Meriliikenne on monimuotoinen teollisuudenala ja sitä koskevissa päätöksentekoelimissä tulisi olla koko ala edustettuna, jotta turvallisuutta parantavia keinoja pystyttäisiin tasapuolisesti kehittämään. Päätöksentekijöille tarjottava tieto tulee olla helposti ymmärrettävää sekä konkreettista. Esimerkki 9.5. FSA:n soveltaminen ROPAX-aluksen karilleajoon (Yrjövuori, 2002) Tutkimusta varten suunniteltiin sadan matkustajan ROPAX-alus. Lastaus alukseen tapahtuu peräportin kautta 10 metriä perustasosta olevalle laipiokannelle LK, josta on ramppiyhteydet ruumakannelle TK sekä ylemmälle lastikannelle 2.K. Yhteys ylös sääkannelle YK on järjestetty rampilla ylemmältä lastikannelta. Sääkansi on tarkoitettu henkilöauto- ja konttilastille, joista pääosin autot käyttävät ramppia, kun kontteja useimmiten lastataan alukseen nostamalla. Sääkansi soveltuu myös IMDG-lastin kuljettamiseen. Laivan sivukuva ja päämitat on esittty kuvassa 9.7.

13 L PP [m] B [m] T [m] 7.35 C B 0.65 [m 3 ] KG [m] 10.0 KM T [m] KM L [m] Kuva 9.7. Tutkimusta varten luotu 100 matkustajan ROPAX-alus ja sen päämitat. Karilleajoprosessimalli on ohjelmoitu simuloimaan neljää erilaista kaksoispohjarakennetta, kuten taulukossa 9.1 on esitetty. Lisäksi on varioitu yleisjärjestelyä. Samaan runkomuotoon on muodostettu kaksi yleisjärjestelyä, jotka pääosin eroavat toisistaan kaksoispohjan ulottuvuudella: Versiossa 1 vain alaruuma on suojattu kaksoispohjalla, kun taas versiossa 2 kaksoispohja ulottuu laidasta laitaan suojaten myös aluksen palteen. Talukko 9.1. Tutkitut kaksoispohjarakenne vaihtoehdot KOODI KUVAUS MUUTOS SKANTLINKIIN A Perusversio Kaksoispohjan korkeus h DB = 1.6 m B Korkeampi kaksoispohja h DB = m C Paksumpi pohjalevy T = mm D Jäykempi pohja I jäykisteet = + 90 % E Korkeampi kaksoispohja h DB = m Simuloimalla karilleajotilanteita ja hyödyntämällä onnettomuustilastoja on työssä luotu kuvan 9.8 mukainen tapahtumapuu eri eri vaihtoehdoille. Tämän lisäksi karilleajovaurion laajuudet simuloitu vakavuuslaskimella, jolloin pystytään selvittämään mitkä yleisjärjestelystä riippuvat osastot ovat vaurioituneet. Tämän jälkeen on muodostettu staattinen vakavuuskäyrä vaurioituneelle alukselle. Näin on saatu ns. S-kertoimella määritetty vaurioituneen aluksen arvioitu karilleajosta selviytymisen todennäköisyys. Kuvassa 9.9on esitetty saadut karilleajosta selviytymisen todennäköisyydet pohjalaidoituksen repeytymän pituuden funktiona. Lisäksi kuvassa on esitetty tulosten perusteella, molemmille yleisjärjestelyille muodostetut regressiosuorat s 1 ja s 2 kuvaamaan arvioitua aluksen selviytymiskykyä pohjalaidoituksen

14 repeytymän pituuden funktiona. Vaurio Taajuus 14 Lievä vaurio % Kari syvällä X02.5SK Nopeus % Kari matalalla X02.5MK Kari syvällä X07.5SK Nopeus % Kari matalalla X07.5MK Kari osuu keskelle Y=2 Karilleajo Kari syvällä X12.5SK Kertaa vuodessa Nopeus % Kari matalalla X12.5MK Kari syvällä X17.5SK Nopeus % Kari matalalla X17.5MK VT:n menetys / suuri painauma 60% Kari syvällä X02.5SP Nopeus % Kari matalalla X02.5MP Kari syvällä X07.5SP Nopeus % Kari matalalla X07.5MP Kari osuu palteeseen Y=10 Kari syvällä X12.5SP Nopeus % Kari matalalla X12.5MP Nopeus % Kari syvällä X17.5SP Kari matalalla X17.5MP Kuva 9.8. Simuloiduille vaurioille muodostettu karilleajon tapahtumapuu.

15 15 Yleisjärjestely 1 Yleisjärjestely 2 Karilleajosta selviytymisen todennäköisyys s1 = L L VAURIO PP Pohjalaidoituksen repeytymän pituus [m] s2 = L L VAURIO PP Kuva 9.9. Arvioitu aluksen selviytymiskyky pohjalaidoituksen repeytymän pituuden funktiona, muodostettuna kaikilla rakenteellisilla kaksoispohjaversioilla molemmille yleisjärjestelyille. Kuvan 9.9 pohjalta voidaan todeta, että aluksen, jossa kaksoispohja suojaa vain alaruuman, on paljon alttiimpi vakavuuden menettämiselle karilleajon jälkeen kuin aluksen, joka on varustettu koko leveydeltään kaksoispohjalla. Aluksen todennäköisyys selviytyä karilleajosta kaatumatta tai uppoamatta on selkeästi lineaarisesti riippuvainen pohjalevyn repeytymän pituudesta. Seuraavaksi työssä muodostetaan yhteys aluksen ja ihmishengen menettämisen välille. Oletetaan, että arvioitu aluksen selviytymiskyky on määritettävissä vain tietyissä sääolosuhteissa, joiden pahentuessa vaurioituneella aluksella ei ole enää mitään mahdollisuuksia selviytyä. Tällöin voidaan muodostaa kuvan 9.10 mukainen henkilömenetysten tapahtumapuu. Kyseisessä tapahtumapuussa kuvataan riippuvuutta aluksen vaurioitumisen ja matkustajien menehtymisen välillä. Merenkäynnin tasoksi, jolla vaurioituneella aluksella ei ole minkäänlaisia selviytymisen mahdollisuuksia, on valittu merkitsevä aallonkorkeus 9 m. Pohjois-Atlantilla tätä vastaava esiintymistodennäköisyys on noin 1 %. Kyseistä merenkäyntiä voidaan pitää vaurioituneelle alukselle ylivoimaisena. Haluttaessa havainnollistaa kyseisen merenkäyntitilan voimakkuutta, voidaan sitä verrata esimerkiksi merkitsevään aallonkorkeuteen MS Estonian onnettomuuspaikalla, joka oli korkeintaan 5 m.(onnettomuustutkintakeskus 2000, s. 58). Muodostetussa henkilömenetysten tapahtumapuussa erittäin hallitseva osuus onnettomuuksista, eli 99 %, luokitellaan tapahtuvaksi normaalissa merenkäynnissä. Tapahtumapuussa käytetyt evakuoinnin onnistumistodennäköisyydet perustuvat kirjallisuudessa esitettyihin tilastoyhteenvetoihin kauppalaivastossa tapahtuneista evakuoinneista (Pyman et al. 1985, s. 332).

16 Alus selviytyy s K 0.99 s K 16 Normaali merenkäynti Matkustaja selviytyy 99 % 95 % (1-s K ) Alus menetetään ja evakuoidaan 1-s K Alus ajaa karille Matkustaja menehtyy 5 % (1-s K ) Alus selviytyy 0 % 0 Tuhoisa merenkäynti Matkustaja selviytyy 1 % 65 % Alus menetetään ja evakuoidaan 100 % Matkustaja menehtyy 35 % Kuva Henkilömenetysten tapahtumapuu. Vaurion jälkeen matkustaja selviytyy Vaurion jälkeen matkustaja menehtyy s K s K 100 % Lopuksi työssä on tehty kustannus-hyötyanalyysi, jossa on selvitetty turvallisuutta parantavien kaksoispohjarakenteiden taloudellinen kannattavuus. Kaksoispohjarakenteen painon on oletettu olevan ainoa aluksen kustannuksia kasvattava tekijä, eikä yleisjärjestelyn muutoksella oleteta olevan vaikutusta rakentamiskustannuksiin. Taulukossa on yhteenveto saaduitsa ICAF luvuista. Taulukko 9.2. Kaksoispohjaversioiden kustannus-hyötyanalyysi. Molemmissa yleisjärjestelyissä vertailu on tehty kaksoispohjarakenteen perusversioon A. LISÄPAINON HINTA [ ] SÄÄSTETTYJÄ HENKIÄ 15 VUODESSA ICAF [ ] A B C D E A B C D E

17 17 Talukosta 9.2 voidaan todeta, että yleisjärjestely 1 kaksoispohjan rakenneratkaisuiden C (paksumpi pohjalevy) ja D ( jäykempi kaksoispohja) todeta olevan edullisia ja kustannuksiltaan erittäin kilpailukykyisiä verrattaessa hyväksyttävään ICAF tasoon. Samat rakenneratkaisut yleisjärjestelylle 2 ovat suoritetun vertailun perusteella kustannuksiltaan kohtuullisia. Esimerkki 9.6. Matkustajalaivan keulaportin suunnittelukuorman määrittely Estonia onnettomuuden jälkeen lähdettiin kehittämään ohjeita laivan sallitulle nopeuksille eri merenkäyntitiloissa Itämerellä. Suunnittelukuorman sopivaksi tasoksi valittiin : - Yksi laivan uppoaminen per 10 6 laivavuotta hyväksyttävä taso (ks esim.kuva 9.6) Tästä on päästy sopivan suunnittelukuormatason määrittelyyn seuraavilla oletuksilla: - Yksi suunnittelukuormatason ylitys 100:sta aiheuttaa merkittäviä vaurioita - Yksi 100:sta vauriotapauksesta aiheuttaa laivan uppoamisen Näillä oletuksilla voidaan todeta, että yksi suunnittelukuormatason ylitys per 100 laivavuotta hyväksyttävä, jolloin uppoamistodennäköisyys on 1 per 10 6 laivavuotta. Sopivana suunnittelukuormana sovittu käytettävän IACS-95 keulakuorman laskentakaavaa:

18 18 IACS:n uuden kaavan (1995) toimivuutta on testattu vertaamalla kaavan antamia kuormia SSPA:n matkustajalaivamallin antamiin kuormiin sekä Silja Symphonille tehtyihin täysmittakaavamittauksiin, kuten taulukossa 9.3 on esitetty. Kuten taukosta 9.3 voidaan nähdä, IACS kaava antaa kaikissa tapauksissa suuremman arvon kuin mitattu. Talukukko 9.3. IACS laskentakaavan antamien voimien vertailu maalimittakaava ja täysmittakaava-mittauksiin. Heikki Palkaman diplomityössä (1996) kehitetyllä laskentamenetelmällä on tämän jälkeen etsitty tätä IACS-kuormaa kuormaa vastaava merenkäyntitila eri laivan nopeuksilla: - kuorma=c(laivan liikkeet)*f(v,l,keulan muoto) Tällä menetelmällä laskettu suunnittelu-kuormaa vastaava aallokko kaikille suomalaisille matkustaja-autolautoille. Joillekin lisäksi tarkasteltu keulakuormia numeerisen simulointimenetelmän avulla, kuten kuvassa 9.11 on esitetty. Kuvan 9.11 perusteella voidaan todeta, että semi-empiirinen Palkaman menetelmä toimii luotettavasti ja antaa oiekan kuormatason eri merenkäyntitiloissa.

19 19 M a rie lla : F x = kn H s (m ) S e m i e m p ir ic a l V = 7 k n V = 15 kn V = 20 kn S im u la te d V = 7 k n V = 1 5 k n V = 2 0 k n T m (s ) Kuva Semi-empiirisen menetelmän (Palkama, 1998) ja simuloinnin vertailu MS Mariellalle. Suunnittelukuorman vaatima merkitsevä aallonkorkeus on laskettu aallon periodin funtkiona ja saatu kuvan 9.12 ja 9.13 mukaiset käyrät eri laivan nopeuksilla ja eri kokoisille laivoille. Samassa kuvassa on myös esitetty kunkin mernkäytntitilan todennäköinen kesto tunteina sadan vuoden aikana pohjoisella Itämerellä. Laivan kulkusuuntana on käyetty pahinta mahdollista eli sivuvastaista aallokkoa. Voidaan osoittaa, että hyväksyttävä riskitaso (yksi suunnittelukuormatason ylitys per 100 laivavuotta ) sallii suunnittelu-merenkäyntitilalle maksimikestoksi n. 30 tuntia 100 vuoden aikana, kun oletetaan että laivat on n. 10% ajasta altistuneena pahimmalle aallokolle. Tältä pohjalta saadaan sallittu maksiminopeus jottei suunnittelukuormaa ylitettäisi laivan koon ja merkitsevän allonkorkeuden funktiona kuvan 9.14 mukaisesti. Nämä käyrät on myös otettu käyttöön ja näiden pohjalta viranomaiset opäättävät, mitkä laivat voivat liikennöidä eri tuuliolosuhteissa.

20 20 Kuva Nopeuden vaikutus mitoiskuormaa vastaavaan aallokkoon. Kuva Laivan koon vaikutus mitoiskuormaa vastaavaan aallokkoon.