面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法及系统技术方案

本发明专利技术提供面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法及系统，方法包括：梳理船舶作业指导文件与营运安全管理体系文件，以多智能体的形式抽象船员之间、船员与作业环境之间的交互关系，建立多智能体交互网络，呈现安全屏障的作用路径与机理；基于历史数据和蒙特卡洛仿真，量化安全屏障的局域性能；建立风险流动模型，量化安全屏障的全局性能；提出安全屏障的关键性能评价指标，基于评价结果优化其设置方案。本发明专利技术创新地采用多智能体框架考虑安全屏障、工作流程和风险因素三者之间的作用机理，从全局量化安全屏障性能，解决了现有相关评价方法主观性较强的技术问题，使安全屏障的评价过程和结果更接近实际作业场景，具有切实的应用价值。的应用价值。的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法及系统


[0001]本专利技术涉及船舶安全风险防控效能评价
，特别是涉及一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法及系统。

技术介绍

[0002]安全屏障是指为预防危险发生或减轻危害事件的影响而建立的具有明确目的性的措施。近年来，安全屏障技术作为风险防控领域的重要方法，被广泛应用于海上石油和天然气工程、火灾防治、核电、海/陆运输等领域，但当前研究对象主要聚焦于电气/电子/可编程电子相关安全系统，鲜有面向人因风险管控的安全屏障技术相关研究工作。
[0003]船员作为船舶操纵的主体，在船舶航行安全上占据着主导地位，船员的不安全行为可能会导致严重后果。随着船舶系统复杂度的提高，以及船员与设备间交互程度的加深，传统方法难以胜任安全性分析工作，有必要基于安全屏障视角对船员不安全行为和状态实施风险管控。
[0004]目前的安全屏障性能评价方法主要以定性分析和局域量化评价为主，定性分析会造成安全屏障设置方案容易受到主观性干扰以及准确性欠缺等问题，局域量化评价方法则会忽略屏障与工作流程以及风险因素之间的耦合作用，对风险的成因、演化及致灾路径缺乏系统化认知，直接影响到对安全屏障性能评价的客观性和设置方案有效性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法及系统，以实现船舶人因风险的精准化管控。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法，包含以下步骤：
[0008]基于船舶特定区域的作业指导文件、船舶营运安全管理体系文件以及船上作业过程，建立多智能体交互网络，所述多智能体为船员与船员、船员与作业环境之间的信息感知与交互关系；
[0009]根据所述多智能体交互网络，以安全屏障所在节点的父节点是否为安全行为和状态为依据对安全屏障进行划分；其中，父节点为安全行为和状态的安全屏障为第一类预防性屏障，父节点为不安全行为和状态的安全屏障为第二类预防性屏障；
[0010]采用历史数据库量化第一类预防性屏障和第二类预防性屏障在作业过程中被触发的概率；
[0011]采用蒙特卡洛仿真量化第二类预防性屏障被触发后有效或失效的概率，以此实现安全屏障的局域性能评价；
[0012]以第一类预防性屏障和第二类预防性屏障在作业过程中被触发的概率，以及第二类预防性屏障被触发后有效或失效的概率为输入，建立风险流动模型，计算在当前安全屏
障设置方案下任务最终成功和失败的概率，以此实现安全屏障的全局性能评价。
[0013]进一步地，还包括：
[0014]根据所述安全屏障的局域性能评价结果和所述安全屏障的全局性能评价结果，确定安全屏障的关键性能评价指标；
[0015]计算所述安全屏障的关键性能评价指标的重要度和敏感度，基于所述重要度和所述敏感度；
[0016]基于所述重要度和所述敏感度，绘制屏障管理矩阵，结合工程实际情况，调整屏障设置方案。
[0017]进一步地，调整屏障设置方案，包括：
[0018]对比方案调整前后所述安全屏障的关键性能指标评价结果，若评价结果得到优化，则表明调整措施有效；
[0019]否则修正屏障设置方案，直至所述安全屏障的关键性能指标评价结果能够接受为止。
[0020]进一步地，所述安全屏障的关键性能评价指标包括：
[0021]第一类预防性屏障在作业过程中被触发的概率P
t1
；
[0022]第二类预防性屏障在作业过程中被触发的概率P
t2
；
[0023]第二类预防性屏障被触发后有效的概率
[0024]第二类预防性屏障被触发后失效的概率
[0025]在当前安全屏障设置方案下任务最终成功的概率P
succ
；
[0026]在当前安全屏障设置方案下任务最终失败的概率P
fl
；
[0027]屏障与工作流程的结合度P
tig
，所述屏障与工作流程的结合度表示至少有一个屏障参与作业时，对任务完成的贡献，计算方式为P
tig
：
[0028][0029]式中，P
fl*
为未设置屏障时任务完成的概率。
[0030]进一步地，建立多智能体交互网络，包括：基于船舶特定区域的作业指导文件与船舶营运安全管理体系文件，进行任务分析、安全性分析和过程分析，基于任务分析和安全性分析结果提取节点，基于过程分析结果提取有向边，得到多智能体交互网络。
[0031]进一步地，所述任务分析包括工作流程和船员类别；
[0032]所述安全性分析包括安全屏障、不安全行为/状态、安全状态和事故类型；
[0033]所述过程分析包括交互功能、交互条件和交互过程。
[0034]进一步地，所述历史数据库包括船企历史运营数据库和事故报告。
[0035]进一步地，采用历史数据库量化第一类预防性屏障和第二类预防性屏障在作业过程中被触发的概率之前还包括：
[0036]根据所述多智能体交互网络中船员执行任务的顺序和可能的结果，确定所有可能的工况组合；
[0037]根据所述工况组合，确定安全屏障被触发后智能体的交互过程；采用蒙特卡洛仿真方法模拟安全屏障被触发后智能体的交互过程。
[0038]进一步地，所述风险流动模型具体为：
[0039][0040]式中，假设所述多智能体交互网络中有n个节点，λ＝(γ
ij
)1×
n
,i,j＝1,2,...,n，向量元素γ
ij
为所述多智能体交互网络中所有节点的概率值，该向量未知，需要求解，当对应节点为事故类型时，γ
ij
的值等于在当前安全屏障设置方案下任务最终失败的概率P
fl
，当对应节点为工作流程的汇节点时，γ
ij
的值等于在当前安全屏障设置方案下任务最终成功的概率P
succ
；矩阵C＝(c
ij
)
n
×
n
,i,j＝1,2,...,n，元素c
ij
表示所述多智能体交互网络节点 v
i
到v
i
的条件概率，能够由所述历史数据库统计或蒙特卡洛仿真模拟得出；矩阵W为矩阵C行向量元素之和构造而成的对角阵；矩阵H为大小为n
×
n 的对角矩阵。
[0041]又一方面，本专利技术还提供了一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价系统，所述系统包括：
[0042]多智能体交互网络结构刻画单元，用于基于船舶特定区域的作业指导文件、船舶营运安全管理体系文件以及船上作业过程，建立多智能体交互网络，所述多智能体为船员与船员、船员与作业环境之间的信息感知与交互关系；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法，其特征在于，包含以下步骤：基于船舶特定区域的作业指导文件、船舶营运安全管理体系文件以及船上作业过程，建立多智能体交互网络，所述多智能体为船员与船员、船员与作业环境之间的信息感知与交互关系；根据所述多智能体交互网络，以安全屏障所在节点的父节点是否为安全行为和状态为依据对安全屏障进行划分；其中，父节点为安全行为和状态的安全屏障为第一类预防性屏障，父节点为不安全行为和状态的安全屏障为第二类预防性屏障；采用历史数据库量化第一类预防性屏障和第二类预防性屏障在作业过程中被触发的概率；采用蒙特卡洛仿真量化第二类预防性屏障被触发后有效或失效的概率，以此实现安全屏障的局域性能评价；以第一类预防性屏障和第二类预防性屏障在作业过程中被触发的概率，以及第二类预防性屏障被触发后有效或失效的概率为输入，建立风险流动模型，计算在当前安全屏障设置方案下任务最终成功和失败的概率，以此实现安全屏障的全局性能评价。2.根据权利要求1所述的一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法，其特征在于，还包括：根据所述安全屏障的局域性能评价结果和所述安全屏障的全局性能评价结果，确定安全屏障的关键性能评价指标；计算所述安全屏障的关键性能评价指标的重要度和敏感度，基于所述重要度和所述敏感度；基于所述重要度和所述敏感度，绘制屏障管理矩阵，结合工程实际情况，调整屏障设置方案。3.根据权利要求2所述的一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法，其特征在于，调整屏障设置方案，包括：对比方案调整前后所述安全屏障的关键性能指标评价结果，若评价结果得到优化，则表明调整措施有效；否则修正屏障设置方案，直至所述安全屏障的关键性能指标评价结果能够接受为止。4.根据权利要求2所述的一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法，其特征在于，所述安全屏障的关键性能评价指标包括：第一类预防性屏障在作业过程中被触发的概率P
t1
；第二类预防性屏障在作业过程中被触发的概率P
t2
；第二类预防性屏障被触发后有效的概率第二类预防性屏障被触发后失效的概率在当前安全屏障设置方案下任务最终成功的概率P
succ
；在当前安全屏障设置方案下任务最终失败的概率P
fl
；屏障与工作流程的结合度P
tig
，所述屏障与工作流程的结合度表示至少有一个屏障参与作业时，对任务完成的贡献，计算方式为P
tig
：
式中，P
fl*
为未设置屏障时任务完成的概率。5.根据权利要求1所述的一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法，其特征在于，建立多智能体交互网络，包括：基于船舶特定区域的作业指导文件与船舶营运安全管理体系文件，进行任务分析、安全性分析和过程分析，基于任务分析和安全性分析结果提取节点，基于过程分析结果提取有向边，得到多智能体交互网络。6.根据权利要求5所述的一种面向船舶人因风险管控的安全屏障性能评价方法，其特征在于，所述任务分析包括工作流程和船员类别；所述安全性分析包括安全屏障、不安全行为/状态、安全状态和事故类型；所述过程分析包括交互功能、交互条件和交互过程。7.根据权利要求5所述的一种面向船舶人因风...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓雪，邓婉怡，乔卫亮，马来好，兰赫，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：