A quantitative approach on human factor analysis in maritime operations

Abstract

The maritime authorities and international organizations have taken the issue of the pivotal role of the human element and its contribution to the safety of ship operations very seriously due to the growing global concern over maritime disasters. At this point, that at least 80 per cent of shipping casualties are related to the human element is underpinned by the conducted studies and investigation reports published by organizations such as IMO (International Maritime Organization), ILO (International Labour Organization) and experts in the field. Despite the economic and technological improvements, since tragic events had caused the worst environmental disasters in recent years, never has the human element been so crucial in the safe operation of ships. However, although the issue of human contribution to unsafe shipboard operations needs to be the focal point of the researches, there has not been a qualified novel study that can meet the gap of the maritime transportation industry. The purpose of this thesis is to develop a uniquely quantitative approach to evaluate the human error probabilities (HEPs) and to analyse the increasing operational risks due to human errors. In this context, a hybrid approach incorporating Fault Tree Analysis (FTA) and Interval type-2 fuzzy-based Success Likelihood Index Method (SLIM) is developed. The approach, additionally contributing to current human error probability assessment methods in academic literature, is applicable to all shipboard operations regardless of vessel type. With the study under this thesis, it is predicted to provide supportive guidance that enables shipping companies to undertake the early detection of unsafe cargo operations before they get out of control. With the risk assessment concentrated on the concept of the human-related operational failure by implementing the hybrid approach, system vulnerabilities that could result in an undesired event are considerably detected and the awareness in shipping safety management is increased. It is also predicted to reach solid targets by providing both qualitative and quantitative data to maritime container transportation safety as well as an insight into what measures may be necessary to reduce future losses. A hybrid approach that differs from a traditional HEP assessment, suitable customization to containership platform, a methodology that involves key risk and performance shaping factors (PSFs) based on the literature, industry standards, technical knowledge of marine experts and analysis of marine accident investigation reports, increased consistency in expert judgements, and analysis of the root causes of major risks to operational safety can be mentioned as original aspects of the thesis. Implementation of management of human error probability analysis integrating with risk analysis will provide a consistent tool for the maritime industry. As a result, the study offering proactive solutions to related issue of unsafe shipboard operations that closely related to both economic and environmental aspects of the maritime transportation industry will provide tangible contributions for enhancing safety.

Dünya denizcilik otoriteleri ve uluslararası örgütler, son yıllarda yaşanan deniz felaketlerine ilişkin artan küresel endişe nedeniyle, denizcilikte insan unsurunun temel rolü ve emniyetli gemi operasyonlarına katkısı konusunu oldukça ciddiye almaktadır. Dünyadaki ekonomik ve teknolojik gelişmeler ışığında deniz taşımacılığı ve limanlar teknolojik dönüşümlere hızlı yanıt vermiş, operasyonel faaliyetler ve ulaştırmanın etkinliği ve hızlı yükselmiştir. Dünya ticareti, ithal ve ihraç yüklerinin yüzde 75'ini ticari gemiler yoluyla sağlamakta ve bu durum deniz taşımacılığını küresel ticaret hacmi içerisinde yükselen bir trend haline getirmektedir. Ancak, teknolojik gelişmeler ve hacim ile birlikte, son yıllarda yaşanan trajik olaylar, büyük çevre felaketlerine yol açmıştır. İnsan hataları, teknik, mekanik arızalar ve ağır çevresel faktörler deniz kazalarının en yaygın nedenleri olmakla birlikte, Uluslararası Denizcilik Örgütü, Uluslararası Çalışma Örgütü gibi otoriteler ve denizcilik uzmanları tarafından yürütülmüş mevcut çalışmalar ve kaza inceleme raporları, deniz kazalarının en az yüzde 80'inin insan unsurundan kaynaklandığı göstermektedir. Literatür incelendiğinde, nükleer enerji, petrokimya, havacılık, demiryolu ve lojistik gibi yüksek riskli endüstrilerde, sektör standartları ve gereksinimlerine uygun geliştirilen yöntemler ile insan güvenirliği ve risk analizleri yapıldığı, ancak denizcilik sektörünün bu konuda açığını kapatabilecek nitelikte spesifik ve tutarlı bir çalışmanın literatürde bulunmadığı görülmüştür. Bu tezin amacı, insan hatası olasılıklarını ölçen ve insan hatalarından dolayı artan operasyonel riskleri analiz eden benzersiz bir kantitatif yaklaşım geliştirmektir. Buna dayanarak, sektördeki emniyetsiz gemi operasyonlarında insan hatası katkısı hususuna odaklanılmış, geliştirilen yaklaşım gerçek bir konteyner yük operasyonuna adapte edilmiş ve denizcilik alanına tutarlı bir şekilde uygulanması sağlanmıştır. Konteyner gemisi yük operasyonları, konteyner tipine göre operasyon kısıtlarının ve ek önlemlerin mevcudiyeti, yüksek hız kapasitesi, verimlilik baskıları, yüksek elleçleme ve istifleme miktarları nedeniyle oldukça karmaşık bir operasyon sistemine sahiptir. Bununla birlikte konteyner yük operasyon sistemi, geminin rıhtıma yanaşma öncesinden başlayan ve geminin limandan ayrılışına kadar olan tüm süreçleri kapsar. Bu doğrultuda, yüklemenin planlanması ve geminin limana gelmesi arasındaki süre "yanaşma öncesi süreç", geminin rıhtıma yanaşması ile operasyonun başlaması arasındaki süre "yükleme öncesi süreç" olarak adlandırılır. Operasyonun başlaması ve operasyonun tamamlanması arasındaki süre ise "operasyon süreci", operasyonun tamamlanması ardından tüm kontrollerin yapıldığı süreç "yükleme sonrası süreç" ve emniyetli seyre başlamak için hazırlıkların tamamlanması ile geminin liman sahasından ayrılması arasında geçen süreç "kalkış öncesi süreç" olarak adlandırılır. Konteyner gemisi operasyon sistemi, bileşenlerini terminal saha, yük ekipmanı, işgücü ve geminin oluşturduğu koordine bir işleyişe sahiptir. Bu nedenle, yük operasyonları esnasında gemiadamlarından birden fazla görevin eş zamanlı olarak takibi ve gerçekleştirilmesi beklenmektedir. Bu esnada, görev, kişisel veya çalışma ortamı kaynaklı olabilecek, performans şekillendirme faktörü (PSF) olarak adlandırılan her hangi bir faktör, gemiadamının performansı üzerinde olumlu veya olumsuz yönde büyük etkiye sahiptir. Dolayısı ile, insan güvenirlik analizi veya insan hatası olasılık değerlendirmeleri yapılırken, özellikle konteyner gemisi gibi kritik yük operasyonlarında baskın olan zaman kısıtı, karmaşıklık ve emniyet kültürü gibi etki faktörleri göz önünde bulundurulmalıdır. Bu tez kapsamında deniz operasyonları için özgün hale getirilen performans şekillendirme faktörleri, görev bağlamlı insan hatası olasılıkları Başarı Olasılık İndeks Yöntemi ile değerlendirilirken, deniz uzmanları tarafından dilsel olarak ağırlıklandırılmış ve önem derecesine göre ölçekte sıralanmıştır. Uzmanların karar verme süreci, öznelliği ve belirsizliği en aza indirmek ve tutarlılığı arttırmak amacıyla aralıklı tip-2 bulanık mantık çerçevesinde ele alınmıştır. Konteyner gemisi yük operasyonunun her bir alt görevi için elde edilen insan hatası olasılık verileri ve sonuçları değerlendirilmiş ve operasyonel zafiyetleri ve nedenlerini belirlemek üzere bir risk analizi akabinde gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda konteyner gemisi yük operasyonlarında insan hataları kaynaklı yük kaybı riski analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar çerçevesinde insan hatalarının operasyonel risklere katkıları tespit edilmiş ve yük kaybına neden olan olaylar için önleyici faaliyetler sunulmuştur. Ayrıca elde edilen bulgular, konteyner gemisi kaza raporları inceleme sonuçları ile örtüşmekte olup, tamamen desteklenmektedir. Literatürdeki mevcut insan hatası olasılık değerlendirme yöntemlerine yüksek katkı sağlayacağı ön görülen hibrit yaklaşım, gemi tipi fark etmeksizin tüm gemi operasyonlarında uygulanabilecek yeterliliktedir. Bu çalışma kapsamında, denizcilik şirketlerine, yük operasyonlarındaki insan hatası kaynaklı zafiyetleri ve riskleri kontrolden çıkmadan erken tespit etmelerini mümkün kılan, destekleyici bir rehberlik sağlanması öngörülmektedir. Geliştirilen hibrit yaklaşım uygulanarak yapılan, insan hatası olasılık değerlendirmeleri ve operasyonel başarısızlık kavramına odaklanan risk değerlendirmeleri doğrultusunda, istenmeyen olaylara sebebiyet veren tüm sistem zafiyetleri önemli ölçüde tespit edilecek ve gemilerin emniyetli yönetimi hususunda farkındalık artırılacaktır. Bununla birlikte, çalışmanın, konteyner taşımacılığı emniyetine kalitatif ve kantitatif veriler sunarak ve gelecekteki olası kayıpları önlemede alınacak gerekli önlemler hususunda fikir sağlayarak amacını gerçekleştireceği öngörülmektedir. Geleneksel insan hatası olasılık değerlendirmelerinden farklı bir hibrit yaklaşım içermesi, yaklaşımın konteyner gemi platformuna uygun özelleştirilmesi, temel risk ve performans şekillendirme faktörlerini literatür, endüstri standartları, denizcilik uzmanlarının teknik bilgileri ve kaza inceleme raporlarına dayanarak elde eden metodoloji, uzman karar sürecinde arttırılmış tutarlılığın sağlanması ve son olarak büyük risklerin temel neden analizi tezin özgün yönleri olarak belirtilebilir. Bu noktada, insan hatası olasılık değerlendirmeleri ile risk analizini entegre içeren analiz yönetimi, denizcilik sektörü için oldukça tutarlı bir araç sağlayacaktır. Sonuç olarak, deniz taşımacılığı sektörünün hem ekonomik hem de çevresel yönlerini yakından ilgilendiren emniyetsiz gemi operasyonları hususunda proaktif çözümler sunan bu çalışma, gemilerde emniyetin geliştirilmesine somut katkılar sağlayacaktır. Yukarıda belirtilen yönleri ile insan hatası olasılık değerlendirmesi araştırmalarına farklı yönlerden yeni bakış açısı getirirken, denizcilik alanında odak bir konuya çözüm üretecektir. Tezin ilk etapta disiplinler arası bir boyutta yürütülmesi ile birlikte denizcilikte insan hatası odaklı çok yönlü bir risk değerlendirme aracının, yazılım ile destekli geliştirilmesi planlanmaktadır. Bu kapsamda, orta ve uzun vadede denizcilik şirketleri, paydaşları ve otoritelerine yeni bir emniyet konsepti olarak sunulacak çalışma, ülkemizi uluslararası düzeyde emniyetli denizyolu taşımacılığı konusunda bilgi ve proaktif çözüm üreten konumuna taşıyacaktır.