王文凱 吳瓊 張亞東 鄭輝 侯佐新 潘鵬

摘 要：本文探討了海洋石油支持船評價指標體系、權(quán)重設(shè)置的原則、指標篩選的思路和方法，建立了一種主客觀判斷相結(jié)合的指標權(quán)重分析方法，分析了船舶特征和作業(yè)指標體系的層次結(jié)構(gòu)；在此基礎(chǔ)上建立了海洋石油支持船評價指標體系標準化設(shè)計方法，滿足了指標標準化設(shè)置的各項原則，同時就依據(jù)該方法編制的兩部有關(guān)OSV細分船型的評價標準做了實用案例解析。

關(guān)鍵詞：海洋石油支持船，指標體系，指標權(quán)重，評價方法

0 引 言

本文基于海洋石油支持船具體作業(yè)方式，統(tǒng)計各類作業(yè)的工作量，深度挖掘船舶性能評估規(guī)律，基于QSPA（Quantitarive Ship PerformanceAssessment）方法在OSV上的應用，通過設(shè)置側(cè)重性的權(quán)重比例，建立起適用于OSV性能量化評價指標，同時給出SPA（Ship Performance Assessment）標準化計算方法，這對海洋石油支持船設(shè)計、建造、運營和行業(yè)整體發(fā)展至關(guān)重要。

1 海洋石油支持船裝備和作業(yè)特點

海洋石油支持船（Offshore Support Vessel，OSV），是海洋石油工業(yè)后勤保障的關(guān)鍵大型船舶裝備。目前全球為海洋石油勘探開發(fā)服務的船舶約5500余艘，目前國內(nèi)大約320艘左右，未來在海洋油氣開發(fā)進程中，規(guī)模將持續(xù)擴大。與傳統(tǒng)海運相比，OSV主要在海上從事包括酸化壓裂作業(yè)、精就位、提油限位、水下機器人釋放和對外消防等13種大型海上特殊作業(yè)。因此，對應的設(shè)備需要重點考慮散料輸送系統(tǒng)、大型拖曳設(shè)備、溢油回收和對外消防等10種特殊裝備。

2 海洋石油支持船特種作業(yè)及對應專業(yè)裝備設(shè)施

2.1 專業(yè)設(shè)備與設(shè)施

拖曳系統(tǒng)、DP系統(tǒng)、泥漿散料系統(tǒng)、載貨甲板、救助區(qū)、ROV收放系統(tǒng)、對外消防系統(tǒng)、特種船體（冰區(qū)）等。

2.2 對應的作業(yè)

探井支持、精就位、限位、拖航、貨物運輸、人員救助、ROV收放（飽和潛水）、拋起錨（涵蓋預拋錨）、人員轉(zhuǎn)運、對外消防、破冰作業(yè)等。

2.3 專業(yè)設(shè)備實施與作業(yè)對應關(guān)系

專業(yè)設(shè)備實施與作業(yè)對應關(guān)系如圖1所示。

3 海洋石油支持船特種作業(yè)統(tǒng)計

海洋石油作業(yè)以拖攬機為技術(shù)分割嶺，為此，與船舶靜態(tài)指標展開對應，年度作業(yè)量統(tǒng)計有助于科學進行權(quán)重值的設(shè)計與規(guī)劃，以船舶靜態(tài)指標為要素、以動態(tài)作業(yè)量關(guān)鍵設(shè)備進行實施。

3.1 載貨量統(tǒng)計

載貨量統(tǒng)計如圖2所示。

3.2 救助作業(yè)統(tǒng)計

救助作業(yè)統(tǒng)計如圖3所示。

3.3 拖帶與精就位作業(yè)拖帶與精就位作業(yè)如圖4所示。

3.4 年度平均特種作業(yè)量比（見表1）

4 海洋石油支持船評價指標的構(gòu)建

海洋石油支持船評價指標的構(gòu)建，主要圍繞標準化評估的指標設(shè)計進行船舶綜合性能的評估，以作業(yè)中的工作量為參照對應具體設(shè)備，全面科學確定船舶靜態(tài)指標權(quán)重，形成海洋石油支持船舶評價體系。

4.1 海洋石油支持船性能

船舶性能（ship characteristics） 廣義上指船舶各種性能的總和；狹義上指船舶靜力性能和動力性能的概括。狹義的船舶性能與船舶的主要尺寸、形狀及載裝情況等有密切關(guān)系。在理論研究中，以流體靜力學為基礎(chǔ)研究船舶在不同條件下的浮性、穩(wěn)性及抗沉性等，以流體動力學為基礎(chǔ)研究船舶的快速性、適航性及操縱性等，這些都是船舶最基本的性能。對于任意船舶，其性能要綜合考慮如下性能。

（1）浮性：正浮狀態(tài)；縱傾狀態(tài)；橫傾狀態(tài)；任意狀態(tài)。

（2）穩(wěn)性：船舶穩(wěn)性是指船舶在外力矩作用下偏離其初始平衡位置而傾斜，船舶具有抵抗外力并當外力矩消除后船舶還具有恢復原來平衡狀態(tài)的能力。

1）橫穩(wěn)性：系指船舶在橫傾力矩的作用下，饒縱向X軸的橫向傾斜稱為橫傾，船舶在橫傾時的穩(wěn)性稱為橫穩(wěn)性。

2）縱穩(wěn)性：指船舶在縱傾力作用下，繞橫向Y軸的縱向傾斜稱為縱傾，船舶在縱傾時的穩(wěn)性稱為縱穩(wěn)性。

3）靜穩(wěn)性：指船舶在傾斜過程中，不計角加速和慣性矩時的穩(wěn)性。用于研究傾斜力矩和穩(wěn)性力矩之間的靜平衡問題。

4）動穩(wěn)性：指船舶在動力作用下傾斜時，計角加速或角速度的傾斜稱為動力傾斜。船舶在動力傾斜時的穩(wěn)性稱為動穩(wěn)性。用于研究傾斜力矩所作功和穩(wěn)性力矩所作功之間的動平衡問題。

（3）操縱性：船舶按照駕駛者的意圖保持或改變其運動狀態(tài)的性能，即船舶能保持或改變航速、航向和位置的性能。主要有4方面：航向穩(wěn)定性；回轉(zhuǎn)性；轉(zhuǎn)首性和跟從性；停船性能。

（4）抗沉性：船舶艙室進水后，船舶保持漂浮狀態(tài)的能力，既不沉沒和輕浮的能力。

相比常規(guī)以航行和靠離碼頭為主要工作方式的船舶，海洋石油支持船更多用于礦區(qū)石油開采輔助作業(yè)，靠離的不僅僅是碼頭，還有海洋中的結(jié)構(gòu)物或者船舶，同船運輸?shù)呢浳锛扔幸簯B(tài)也有固態(tài)，其他工作狀態(tài)也是非單一船舶狀態(tài)，這既要充分考慮船舶浮性、穩(wěn)性、操縱性和抗沉性的基本工作性能，同時更要考慮其作業(yè)性能、作業(yè)適用、經(jīng)濟性能和安全性能，而安全性能和船舶浮性、穩(wěn)性和抗沉性雖有共同之處，但還需要考慮其救助作業(yè)時更惡劣的海況環(huán)境。

4.2 海洋石油支持船評價體系整體構(gòu)思

船舶評價具體落實最重要的是確定其性能指標，需要建立評價體系的原則，具有科學的可操作性，同時又不能完全偏離業(yè)界對船舶性能的普適度，但鑒于其有別于普通的海船，指標體系側(cè)重獨立性的同時要考慮船舶整體設(shè)備設(shè)施的完備性，且要具有可操作性與易于掌握和流通性。另，船舶評價的整體框架基于船舶靜態(tài)性能指標建設(shè)與上述原則相統(tǒng)一，評價的準確性的方向是一致的，其數(shù)值變化符合其綜合性能的表述。

4.3 評價體系建立原則

（1）完備性原則；

（2）獨立性原則；

（3）簡潔性原則；

（4）科學性原則；

（5）可操作性原則；

（6）通俗性原則。

4.4 評價指標頂層架構(gòu)

評價指標頂層架構(gòu)如圖5所示。

4.5 確定指標模型的邊界條件

（1）船舶的主動力裝置和船舶操控系統(tǒng)（動力定位系統(tǒng)）對船舶作業(yè)安全影響最大，也是本文選擇靜態(tài)指標評價的重要依據(jù)。

（2）在海洋石油支持船體系中，船舶的專用設(shè)備設(shè)施（艙室和專用設(shè)備）是船舶作業(yè)的核心，是本文確立權(quán)重的關(guān)鍵所在。

（3）船舶能耗是船舶低碳發(fā)展的衡量指標，也是船舶經(jīng)濟性的重要體現(xiàn)[2]。

（4）船舶的新舊程度決定船舶當前整體狀態(tài)。

4.6 確定模型的要素集和評語集

本文采用模糊綜合評判的思路對海洋石油支持船性能評價模型進行構(gòu)建，具體指標要素見表2。

確定出相關(guān)要素與單位后，制定海洋石油支持船靜態(tài)評價指標：1）載重噸與主尺度比值RDW；2）載重噸、航速與功率比值CDSC；3）噸海里能耗g/t·n mile RFD；4）艙容利用率CHC；5）甲板面積率RDA；6）甲板貨力矩DCM；7）動力定位能力DPC；8）船體動力比HPC；9）船齡系數(shù)N。各類評價和權(quán)重值見表3。

5 評價過程

依據(jù)表3所示的指標及權(quán)重，假定需要評價的船舶Y，獲取每艘船對應表3指標值，設(shè)為Xi， i是表3對應的指標序號，如：X1表示該船的RDW， X2表示該船的CDSC，以此類推[3]。

ωi表示表3所示評價指標對應的權(quán)重，如：ωi表示RDW指標對應的權(quán)重14，ω2表示CDSC指標對應的權(quán)重10，以此類推。最終形成船舶評價指標統(tǒng)計表，見表4。

6 實用案例分析

依照國際常規(guī)分類，海洋石油支持船可以進一步細分為三用工作船（AHTS）和供應船（PSV）兩種船型，三用工作船是為海上石油勘探開發(fā)提供多種特殊作業(yè)服務的海洋工程輔助船舶。主要功能為拖帶、拋啟錨、供應和守護。三用工作船具有船的本質(zhì)但又有別于其他商船（散貨船、油輪、集裝箱船、港作拖輪等），具有體積小、功率大、特種設(shè)備多、主甲板和艙室裝載貨品種類多、主甲板作業(yè)、回轉(zhuǎn)靈活等特點。供應船主要用于為海上石油勘探開發(fā)運輸多種物資和材料，如：鉆井物資和器材、鉆井鋼管、散裝水泥、鉆井水、鉆井泥漿、淡水、鹽水、燃油及生活用品等。其兩者主要差別在于三用工作船具有拖曳系統(tǒng)，而供應船無。為驗證文中提出的標準化評價方法，中國海油分別于2020年啟動了《三用工作船性能評價規(guī)范》和2021年啟動了《海洋石油供應船性能評估規(guī)范》兩部標準的編制工作，其中《三用工作船性能評價規(guī)范》2021年底發(fā)布，《海洋石油供應船性能評估規(guī)范》2022年底發(fā)布?！度霉ぷ鞔阅茉u價規(guī)范》自發(fā)布實施以來，該標準已在中國海油內(nèi)部5家單位使用，具體使用600余人次，為海事局、地方協(xié)會、船廠、設(shè)計公司、船級社、船東公司等外部企事業(yè)單位借鑒使用300余次，總計900余次，直接指導船舶科研、設(shè)計、建造以及船舶租用，根據(jù)不同人員的直接反饋來看，標準評價結(jié)果客觀，權(quán)重設(shè)計科學合理。使支持船評價由主觀模糊評價轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^數(shù)字化評價。

7 結(jié) 語

本文系統(tǒng)結(jié)合海洋石油支持船特點，運用科學的標準化權(quán)重設(shè)計，同時結(jié)合具體標準（規(guī)范）案例，給出了科學清晰的海洋石油支持船評價方法。該方法對海洋石油支持船科研、建造以及應用的評價指標做出數(shù)字量化，其評價指標體系為支持船以及為海洋石油服務的其他船舶的評價提供了科學依據(jù)和基礎(chǔ)條件，對建構(gòu)統(tǒng)一的船舶評價體系提供思路和操作路徑，能同時兼顧各海區(qū)和南北方的操作方式衡量船舶的綜合性能技術(shù)指標，因此該評價方法對船舶性能的評價更加全面、客觀，評價結(jié)果有相當可信程度的互比性和可追溯性，在海洋石油支持船領(lǐng)域具有推廣應用價值，也將對我國海工船舶設(shè)計方案論證、船型優(yōu)化、船舶科研成果評價等具有一定的理論意義及工程實際應用價值。

參考文獻

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