反应性货物具有固有的危险性(例如放热聚合、热失控、抑制剂降解和剧烈不相容性),与反应性相关的事件不仅发生在反应过程中,还发生在储存、处理和转移过程中(Joseph, 2003; Sales et al., 2007)。在化学货船上运输反应性货物本质上是反应性化学加工的一部分(Celik, 2010)。考虑到热量/氧气侵入和不相容性的严重危险性,确保这种过程在船上的安全性至关重要。由于海事活动本质上是动态且不稳定的,过程安全管理(PSM)对于有效管理反应性货物的处理至关重要(Elidolu et al., 2022, 2024; Jon et al., 2021; Wang et al., 2025)。
海事法规(ISM Code, SOLAS, STCW)和行业指南(ISGOTT, Tanker Safety Guide, IBC Code, TMSA)为化学货船上的安全货物处理提供了强大的PSM框架(Arslan, 2009; ICS, 2021; Orhan and Celik, 2023)。然而,即使是微小的程序偏差也可能导致灾难性后果,包括失控的化学反应、火灾和爆炸(Baalisampang et al., 2018; Chen et al., 2018; House, 2018)。2019年的Stolt Groenland事故就是由于苯乙烯单体管理不当和抑制剂失控引发的,这表明了监控、剂量控制和热管理方面的偏差会导致过程安全失败(MAIB, 2021)。
尽管有严格的法规和详细的程序,但在船上操作中人类可靠性仍然起着决定性作用。显然,最近的研究表明,人类错误导致了大约75-80%的重大海事事故涉及化学货船(Wróbel, 2021; Wu et al., 2022)。因此,在时间压力和不确定性下处理反应性化学品时,人为因素在货物处理安全中起着核心作用。标准操作程序提供了指导,但在动态和高风险情况下,人类表现仍可能有所不同(R. Zhang et al., 2022),这突显了量化任务级人类错误概率(HEP)并将其转化为风险工程决策的必要性。
最近的海事研究集中在通过评估人类表现来提高海事安全性(Antão and Soares, 2019; Fan et al., 2022; Xi et al., 2017)。其中一些研究涵盖了自主船舶操作(Liu et al., 2022; Zhang et al., 2020)、适应海事数字化转型(Gulen et al., 2025; Gulen and Arslan, 2025)、事故原因(Li et al., 2021; Ma et al., 2024; Z. Wang et al., 2024)、海洋环境风险(Aydin et al., 2021; Prabowo and Bae, 2019)、船上操作(Abreu et al., 2022; Golestani et al., 2020; Gulen et al., 2026)以及更广泛的人为因素主题(Akyuz, 2015; Galieriková, 2019; Zaib and Yin, 2023)。
在人类可靠性分析(HRA)领域,研究人员已将各种专门技术应用于海事操作。这些技术包括人为因素分析与分类系统(HFACS)(Adumene et al., 2022)、人类错误评估与减少技术(HEART)(Navas de Maya et al., 2022; Uflaz et al., 2022)、认知可靠性和错误分析方法(CREAM)(Fan et al., 2022; Xi et al., 2017; Yang et al., 2019)、成功概率指数方法(SLIM)(Abbassi et al., 2015; Ahn et al., 2022; Aydin et al., 2022)、船上操作人类可靠性分析(SOHRA)(Orhan et al., 2023)和贝叶斯网络(BN)(Fan et al., 2020; Li et al., 2022)。
在化学货船的背景下,现有研究主要关注诸如罐体清洗(Akyuz and Celik, 2015; Senol and Yasli, 2021; Sezer et al., 2023a)、气体释放(Elidolu et al., 2022; Sezer et al., 2022)、货舱检查(Erkan et al., 2026)和货物操作(Ay et al., 2022)等操作,这些操作中危险的环境、程序合规性和时间敏感的决策对人类表现有很大影响。这些研究提供了关于货船操作中人类错误机制的宝贵见解;然而,它们并没有明确关注作为具有自身决策点的独立过程安全功能的反应性货物处理。同时,针对抑制剂或反应性货物的风险模型主要强调危险识别和故障模式管理,但通常不量化将人类表现变异性转化为风险工程决策所需的任务级HEP(Elidolu et al., 2024)。
尽管海事文献内容广泛多样,但专门研究化学货船上反应性货物操作中人类表现的研究仍然有限。此外,传统的HRA方法可能难以表示主观和不确定的证据(Wu et al., 2022; Yang et al., 2019)。这些空白促使人们需要对人类表现进行全面的评估,以提高化学货船上处理反应性货物的过程安全性,因为失败的后果可能非常严重。
本研究使用混合Dempster–Shafer(DS)和成功概率指数方法(SLIM)来评估化学货船上处理反应性货物时的人类可靠性,以提高过程安全性。它进行了全面的层次化任务分析(HTA),将工作分解为任务和子任务,识别影响表现的因素,并征求专家意见。DS用于汇总多专家的证据,并管理主观性、不完整性和冲突(Sezer and Akyuz, 2025; Xu et al., 2024)。然后SLIM将汇总的判断映射到成功概率指数,并将其转换为任务级HEP(Ahn et al., 2022; Tunçel et al., 2023)。
本研究为海事文献做出了以下贡献:
- i.
扩展了关于化学货船上处理反应性货物时人类表现的有限文献;
- ii.
提出了一种DS扩展的SLIM方法,该方法明确处理HEP估计中的主观和不确定专家数据;
- iii.
提供实用的建议,以支持过程安全性和风险管理,包括高风险任务的优先级排序、有针对性的程序改进和培训/能力提升。
本文分为五个部分。引言部分介绍了化学货船上处理反应性货物的背景并回顾了相关文献。第2节详细介绍了研究方法的理论背景和实施步骤,第3节介绍了化学货船处理反应性货物过程的人类可靠性分析,第4节讨论了研究结果,确定了关键错误路径和干预策略,最后第5节总结了研究贡献、局限性和未来研究方向。