船舶规范标准发展与创新.doc

2008中国国际工业博览会科技论坛科技创新与船舶制造业研讨会专题报告船舶规范标准发展与创新杨忠民（中国船级社上海规范研究所）1 前言当前，在海事领域，共同维护海洋的安全和环保，实现可持续发展已在业内达成共识。在新局面下，IMO、欧盟等标准制定组织积极推进相关公约、规则、规范的重新审议，促进船舶规范标准的提升，这是世界经济社会发展和历史进步的必然结果。从传统理念上，技术标准是统一产品安全质量水平、营造公平竞争环境的重要工具。但实际贸易全球发展进程中，技术标准也是作为贸易壁垒的手段。海事技术标准升级隐含着国家之间航运、造船及其配套业的市场竞争因素。各国极力推动其本国的海事技术标准升级为国际标准，将海事业发展的主动权。近年来，我国船舶工业的造船能力、科技实力和国际影响力不断增强，国际地位显著提高，已经成为具有重要影响力的世界造船大国。但是我们应当清醒地认识到，一方面，目前中国造船业与日韩相比无论在设计开发能力还是造船效率上都存在明显的差距，另一方面，船舶配套设备业方面更落后于日本、欧洲甚至韩国。因此，中国要从造船大国成为造船强国，就不可能饶过船舶技术和标准这到坎。中国不仅要拥有自主的核心技术、自主开发设计能力，而且要拥有自主的标准体系，这是我国建设创新型船舶工业和造船强国的进程中的必由之路。2 国际船舶安全和环保标准发展进程和趋势船舶行业也许比任何其他经济行业对日益变化的需求更加敏感。每一次的重大船舶海难事故均激发公众安全和环境意识的觉醒，使公众对海上事故的容忍急剧降低，进入21世纪，已达到了“零容忍的世界”的程度，这必将促进国际海事安全理念从传统的航运利益向国土安全利益发展，也促进船舶安全技术标准向更高、更严、更广的方向发展；从关注单船安全，向关注航行于本国水域船舶对其环境的影响方向转变。21世纪人类共同的主题是环境保护和可持续发展。全球性气候变暖、能源可持续性，以及人类职业健康等问题越来越成为国际政治和经济舞台关注重大议题。IMO正积极推动船舶温室气体减排和船舶再利用标准和相关措施的研究和制定，使之促进着船舶温室气体减排、节能和船舶再利用标准正成为新一轮国际标准权益竞争的焦点。国际船舶规范标准将以船舶安全和环保两类标准并进，向着绿色船舶技术标准的方向发展，促进国际船舶业在全球范围内发起一场新的“绿色革命”。 近年来，国际船舶技术标准发展热点主要体现在如下方面：2.1 IACS 共同规范（CSR）近10余年来频繁发生的海难事故和国际海事组织日益严格的环保要求是催生共同规范的主要本文作者系上海市造船工程学会理事，该所所长、高级工程师。从技术发展来说，共同规范的出台也是人类造船理念和对海洋环境认识不断深化、更加理智的结果。过去的几十年中，由于各船级社制定各自规范，船东选择满足其需要的船级。在经济利益考虑上，船东要求船舶尽可能轻，以便装载更多的货物；船厂也要求船体尽量轻，以便节省材料取得赢利。这可能导致一些船舶船强度达不到使用寿命要求，而这些不够坚实的船舶在营运10年后逐渐会显现出危险性。IACS共同规范是在IMO 目标型船舶标准（GBS）概念逐步应用的结果，其目标是船舶设计和建造的结构要求立足于维护船舶营运期间安全，也就是说保证船舶在整个生命周期内（25年内）都保持一个基本的安全水平，以避免船舶营运期间船东维护不足或缺乏维护而导致船舶安全水平下降。 2.2 IMO 目标型船舶标准（GBS）与IACS CSR出台背景相同，在政策上，因为船舶结构失效通常引发重大人命损失和/或重大环境污染，当代公众对安全和环境意识的觉醒使政府面临的压力越来越大，导致政府介入船舶结构标准方面的发言权的愿望越来越强烈，并积极主张建造更坚固的船体。而技术上，目前船舶规范由传统的经验公式不断拟合演变而来，与其他新兴行业相比，如航空业中飞机的寿命设计，建筑业的可靠性理论等，具有先天性的缺陷。近年来，现代风险分析和管理理论逐步渗透到政府部门，要求船舶寿命设计和确保风险指数的呼声日益高涨。IMO于2002年根据希腊和巴哈马的提议，启动了目标型新造船标准（GBS）研究项目，作为IMO2003年至2010年的长期工作计划，旨在制定一套结构化的强制性初始标准（也称规范的规范），以实现如下目的：(1) 使得船舶通过恰当的维护，就可保证预期营运周期内的安全度，这样就保证了船东对船舶的最大营运使用率。(2) 增加规范标准的透明度，对船舶技术标准的制定进行监督，了解规范要求对船舶安全底线控制的核心技术，从而在安全与经济的杠杆上找到更加符合船东利益的平衡支点。在整个海事界，人们则更看好引入GBS理念建立新型的船舶规范标准体系对维护和加强规范技术标准发展科学性所带来的积极推动的重大意义。IMO建立GBS框架体系提出了如下船舶规范标准发展方向：(1) 从编制技术要求的科学性而言，GBS理念具有更加严谨的逻辑性和明确性。其中，安全水平法（SLASafety level Approach）也被引入GBS，该方法采用概率统计方法建立事故与安全度之间的数学模型关系，可以基于安全可靠性指标清晰地诠释和界定规范中安全因子的取值，从而更加理性地把握规范标准对与船舶航行营运安全的考量，是船舶结构规范发展变革的里程碑和新纪元。(2) 规范标准建立在IMO层面上并由IMO主导，其公正性、公开性和权威性将大大增加。由于各成员国政府部门的组织参与，将能最大限度地平衡船东和造船方的利益。(3) 船舶法定要求和船级要求进一步融合，打破了长期以来船级社独自控制船舶结构规范标准批准权的格局。经过数年年的努力，GBS确定了五个层次的框架体系，IMO制定第一层船舶安全目标，第二层功能目标，第三层规范符合性验证要求，第四和五层分别为船级社和造船业的规范、标准、指南和准则。GBS的强制实施将要求船舶规范标准（第V和VI层）在第一和二层的安全目标以及功能要求的框架内制定，并按第三层的符合性准则予以验证。- 21 -科技创新与船舶制造业研讨会专题报告作为船舶行业标准的主要制订者船级社即将按此要求展开基于目标型的规范的制定工作（即第四层工作）。由于此项工作的最终目标将是按照安全水平法（SLA）来制订相关的规范化的标准，因此对于船级社来说将面临着一项长期而艰巨的任务艰巨。2.3 海水压载舱涂层标准（PSPC）从上世纪90年代起， “Erika”号、“Castor”号和“Prestige”油轮的海难事故。引起了国际海事界对船舶结构的腐蚀高度重视，推动腐蚀产生原因的研究，船舶结构的腐蚀严重威胁船舶安全已经被普遍认同。基于船舶安全和营运成本考虑，国际海事界越来越多的目光头投向液货船的压载舱和货舱的腐蚀问题，推动了IMO制定有关船舶结构涂层保护标准的制订。目前已颁布了船舶专用海水压载舱保护涂层性能标准（PSPC），对船长大于等于90米的散货船和船长大于等于150米的油船强制实施。同时后继的空舱保护涂层性能标准也已颁布；而货油舱保护涂层性能标准也正在制订中，估计明年也将作为强制性标准予以颁布。系列的PSCP标准有效实施与造船业的工艺及装备的水平密切相关。综观PSPC争论过程，我们也可以注意到船舶标准规范制定将向更加精细的方向发展的趋势，谁拥有确切的实践或实验数据将拥有标准制定的话语权，同样，谁制定了适合期工艺装备水平的船舶标准将获得更大的市场份额。2.4 SOLAS破损稳性新标准现行SOLASII-1的客船破损稳性要求包括了确定性和概率性方法，而货船破损稳性要求只有概率性方法。随着SOLAS公约的多次修正，以及船舶事故的概率分析，使得两种不同理念所形成的完全不同的方法，导致了船舶在安全水平上的不协调。2009年1月1日生效的SOLAS第II-1章破损稳性新标准以统一的安全水平将客船和货船破损稳性规定协调一致，统一为概率性的方法，引入开敞甲板积水和中间进水阶段两个重要的新概念和计算方法将对船舶设计产生重大影响。若要满足新规则的要求，干货船和客船船型设计需要调整分舱布置。分析表明，几乎所有滚装货船和汽车运输船的设计需要作重大修改。2.5 船舶再利用标准（以下简称“拆船公约”）随着人们对老旧船拆解所带来环境和人类健康的危害的日益关注，为了控制和减少船舶拆解的安全和污染风险，IMO制定了国际安全和环境无害化拆船公约（拆船公约）。该公约对船舶从设计直到报废拆解的整个生命周期提出了控制环境和人类健康危害的要求，涉及到材料和设备的选择、结构设计和布置利于拆解、减少污染、职业健康和和安全风险、利于回收和再利用等各个方面，促进船舶建造使用无害材料或更低危害的材料，并规定了包括石棉、消耗臭氧物质、多氯联苯和有机锡化合物等禁止和/或限制使用的有害材料。该公约将于2009年5月在香港举行的IMO外交大会上批准。IMO拆船公约重点制定全球强制性最低拆船标准，推动清洁拆船设施的建设。其影响不仅仅是拆船业，其主要目的是对造船业和船舶设备制造业的影响。拆船公约将促进船舶采用无公害和可循环利用材料建造，旨在促进新材料的研发。2.6 压载水和防污底系统公约营运船舶处于整个海洋水域环境中，船舶对海洋水域生态影响已经被普遍认同。首先，为解决船舶压载水传播有害水生物和病原体对水域环境造成的危害，IMO于2004年2月通过了国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约（以下简称“压载水公约” ）。压载水公约提出分步实施的两种控制和管理压载水有害水生物传播的措施：一是作为过度性措施，在深海进行压载水置换（D-1标准），二是作为最终目标措施的压载水进行处理达到规定标准后再排放（D2标准）。为实施压载水公约D-1标准，对船舶设计和建造提出了更高的要求，主要是考虑合理的压载舱布置，以提高压载水置换效率，并避免因置换产生的船舶结构和稳性损失的安全风险，并考虑合理的结构布置以减少压载水沉积物积聚，同时，减少压载水置换所需的能源消耗。另一方面，国际社会普遍认识到船舶船体含有机锡涂料在生态上和经济上构成毒性危险和其他长期影响，在食物链上，危害人类健康。IMO制定并实施了2001年国际控制船舶有害防污底系统公约，自2009年9月17日起制止使用船体含有机锡涂料。2.7 船舶气体减排标准和措施由于船舶排放气体中NOx、Sox和微粒物等空气污染物和CO2温室气体对全球环境和气候带来影响，伴随着各种利益冲突，船舶的气体减排标准和措施成为国际社会关注的热点问题。MARPOL附则VI于1997年出台并2005年5月19日生效，主要致力于解决船舶造成的区域性空气污染问题。当时，由于承担全球90%贸易运量的船舶航运因其CO2排放仅占全球总排放量1.8%，而被认为相对于其他运输方式，船舶航运是最环保的，因此，温室气体减排相对于防止区域性空气污染似乎没有那么急迫。自2005年MARPOL 附则VI生效后，由于全球气候变暖，以及国际环境保护大气候和欧洲的压力，IMO控制船舶区域污染的行为受到欧美以及一些国际组织的指责，认为国际海运所排放的CO2总量已经超过了京都议定书国家的排放量，而指出IMO在控制空气污染方面的努力与海运业增长和技术发展不相适应，因此IMO不得不决定重新审议和修订刚刚生效的MARPOL附则VI，并确定了如下原则：分阶段提高空气污染的限制标准，分两个阶段对新发动机的NOx和燃油含硫量进行控制，并增加可吸入微粒物（PM）控制，开始着手解决CO2减排问题。经过多年的争论，2008年10月的MEPC58将通过新的柴油机NOx排放标准（Tier I：现行标准、Tier II：在现行标准基础上降低15%22%；Tier III：在现行标准基础上降低80%。）；按不同的时间段实施全球性和特殊区域的燃油硫含量标准（全球性标准：2012年1月1日前，全球降至4.50%；2012年1月1日起，3.50%；2020年1月1日起，0.50%；排放控制区域内标准：2010年3月1日前，1.50%；2010年3月1日起，1.00%；2015年1月1日起，0.10%）。在船舶CO2减排方面，研究并制定新造船CO2设计指数、船舶CO2营运指数及基线，以及指导性的CO2减排的船舶操作和技术措施，其中新造船CO2设计指数具有纳入MARPOL附则VI，成为强制性的发展趋势。3 我国船舶规范标准发展和创新(1) 从GBS到CSR，国际船舶规范标准体系正由以前被动接受向主动设定方向转变，并将通过国际规则、公约、规范的形式在全球范围内强制实施。我国的船舶工业要想完成由大到强的转变，必须充分利用国际标准制定平台，不仅要积极理解规则、适应规则，而且要变被动为主动地积极参与国际标准的竞争，影响国际标准的制定。在中国船舶工业成长过程中，CCS坚持走以技术为先导的发展道路，积极参与IMO/IACS相关技术的研究和技术走势分析，并积极向IMO/IACS提交标准制定的提案，以及提出有关我国船舶工业利益的建议。然而，我国整体参与力度远远低于欧美、日本甚至韩国，这与我国作为造船和航运大国太不协调，也是形成我国被动接受、仓促理解国际标准状况得以长期延续的主要原因之一。但是近两年来，我们也欣喜地看到，我国在船舶涂层性能标准和压载水管理等项IMO标准制订中所发挥的整体作用，将我国造船、航运、检验以及相关工业界的专家组织起来，共同研究和深入理解标准的内容，在标准制订过程中积极提出建议，为我国造船界实施这一标准争得了最大的利益。这种造船、航运与检验三方结合的模式，为我国参与国际标准制发挥了积极作用。为此，需要建立国际海事政策协调机制，发挥我国专家的整体实力。其次，应加大相关科研研发的投入、加强行业参与力度，在船舶国际标准制订中增加话语权，扩大我国造船业的影响力。如何整合产学研力量，发挥整体的优势，是我国船舶规范和标准发展和创新之路上所面临重要课题。(2) 以IMO GBS 的框架为指导思想，全面提升我国船舶标准规范体系。IMO目标型船舶标准Tire I：安全目标 TireII：功能目标 Tire III：验证准则目标 Tire IV：船级社