Tanker terminal bağlama operasyonlarının modellenmesi
Modelling terminal mooring operations of tankers
Yazar: ALİ CEM KUZU
Danışman: DOÇ. DR. ÖZCAN ARSLAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Denizcilik = Marine
Dizin: Analitik hiyerarşi süreci = Analytical hierarchy process ; Deniz güvenliği = Maritime safety ; Deniz kazaları = Maritime accidents ; Gemi emniyet yönetimi = Ship safety management ; Hata ağacı analizi = Fault tree analysis ; Olay ağacı yöntemi = Event tree method

Özet:
Pek çok sektörde olduğu gibi denizcilik sektöründe de ölümlere, yaralanmalara, çevre kirliliklerine veya maddi hasarlara sebep olan kazalar yaşanmaktadır. Denizcilik sektörünün omurgasını oluşturan gemi operasyonları, yapılan işin doğası gereği ciddi riskler barındırmaktadır. Bu riskleri yok etmek ya da yok edilemeyen riskleri kabul edilebilir risk seviyelerinin altına indirgeyebilmek için pek çok emniyet tedbiri uygulanıyor olmasına rağmen gemi operasyonlarında yaşanan kazaların sayısı oldukça fazladır. Gemi operasyonları ile ilgili yaşanmış kazalar ve kaza istatistik raporları incelendiğinde gemi bağlama operasyonlarında yaşanmış olan kaza oranının oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Gemilerde kullanılan yeni teknoloji sistemler ve tasarımlar sayesinde gemi operasyonlarının çoğunda insan gücüne olan ihtiyaç ve operasyonel riskler azaltılmış, emniyet seviyesi ve performans arttırılmıştır. Ancak gemi bağlama sistemleri, gemilerde kullanılan yeni teknoloji sistemler ve tasarımlarda yaşanan bu teknolojik gelişmeler hususunda geride kalmıştır.  Nitekim günümüzde gemi bağlama operasyonları için yaygın olarak halat ırgat donanımlı bağlama sistemleri kullanılmaktadır. Deniz taşımacılığı tarihi kadar eski olan bu bağlama sistemi kullanılarak yapılan bağlama operasyonlarında insan gücüne duyulan ihtiyaç oldukça fazla olmakla beraber halatların kopma, ani gerilme ve işleyen halatlarda dolaşma riskleri bağlama operasyonuna katılan personeli, çevreyi, gemiyi ve limanı ciddi sonuçlar doğurabilecek şekilde tehlikeye atmaktadır. Bu tehlikelerin yaratacağı risklerin etkileri tanker terminal bağlama operasyonlarında çok daha şiddetli olabileceğinden tanker terminal bağlama operasyonlarında emniyet konusunun detaylı olarak ele alınması önem arz etmektedir. Çalışmada öncelikle konu ile ilgili literatür taranmıştır. Bunu takiben gemi bağlama sistemleri ve gemi bağlama operasyonları ile ilgili mevcut uluslararası standartlar irdelenmiştir. Çalışmanın devamında bağlama operasyonlarında yaşanmış olan kazalar ve kaza istatistik raporları, saha çalışmaları ve uzman görüşlerinin alınması sureti ile bağlama operasyonlarında mevcut olan tehlikeler ve bu tehlikelerin yarattığı riskler ortaya konmuştur. Örnek olay incelemesi kapsamında yaşanmış olan bir tanker terminal bağlama operasyonu kazası analiz edilmiştir. Bağlama operasyon kazalarının kök sebepleri irdelenerek, bağlama sistemleri ve bağlama operasyonları, Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) tarafından kullanılması tavsiye edilen, Biçimsel Emniyet Değerlendirmesi (BED) yaklaşımı ile değerlendirilmiştir. BED kapsamında bağlama operasyonlarında mevcut riskler tanımlanmış, değerlendirilmiş ve derecelendirilmiştir. Bu aşamada karar ağacı analiz metodu ve risk matrisi kullanılmıştır. Sonrasında halat ırgat donanımlı bağlama sistemi ve bu sisteme alternatif olabilecek vakumlu bağlama sistemi ve manyetik bağlama sistemi ile bu sistemlerin çalışma prensiplerine yer verilmiştir. Tanımlanması yapılmış olan üç farklı bağlama sistemi arasından en uygun olan sistem, belirlenmiş kıstasların ikili karşılaştırmalarının yapılabildiği, Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) metodu yardımıyla tespit edilmiştir. Yapılan tüm bu çalışmaların sonucunda elde edilen veriler ışığında tanker terminal bağlama operasyonlarında emniyetin arttırılabilmesi ve yaralanmalı halat kazası riskinin yok edilmesi ya da yok edilemediği takdirde, kabul edilebilir risk seviyelerine indirgenebilmesi için risk kontrol seçenekleri sunulmuştur. Ayrıca yaralanmalı halat kazası riskinin azaltılması ve kontrol altında tutulabilmesi adına hata ağacının kullanıldığı excel tabanlı bir model geliştirilmiştir. Geliştirilmiş olan model tanker terminal bağlama operasyonu yönetim paydaşları olan gemi kaptanları, kılavuz kaptanlar ve terminal bağlama operasyonu sorumlularına operasyondan kaynaklı riskleri kontrol edebilmeleri için karar desteği sağlayacak şekilde düzenlenmiştir. Geliştirilmiş olan model gerçek bir tanker terminal bağlama operasyonu için kullanılmış ve o operasyona ait yaralanmalı halat kazası riski hesaplanmıştır. Böylece geliştirilen modelin kullanılabilir olduğu test edilmiştir. Ayrıca anlık olarak alınabilecek önlemler ile hata ağacında başlangıç olayı şeklinde tanımlı olan kaza kök sebeplerinden yok edilebilenler ile operasyonda mevcut riskin azalma oranı tespit edilebilmiştir. Bu çalışma ile tanker terminallerinde halatlardan ve halat manevralarından kaynaklanabilecek can ve mal kayıplarının engellenmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
The number of ships and ports are increasing in connection with growing transportation demand in the world each passing day. Ships and port operations, which constitute the backbone of the maritime industry, have serious risks due to the nature of the work. Mooring is one of the high-risk operation that is as ancient as the beginning time of maritime transportation.  Technological developments, power driven tools and automation of control processes used effectively and facilitated in maritime industry. However, mooring operations method and mooring systems have almost been same in general. There have been various innovations associated with mooring systems such as automated mooring technology, berthing aid systems, quick release hooks to facilitate mooring operations and reduce the risks based upon mooring operations. On the other hand, conventional mooring system involving ropes and mooring winch still used widely for mooring operations on board vessels and at terminals. Tension is necessary to keep mooring ropes tight to hold vessel at berths. Windlass or mooring winch that may be hydraulic or electric driven enables tension for mooring ropes that hold the vessel when alongside. Loading and discharging operations, ship movements and environmental conditions such as wind, tide and current change tension of mooring ropes. Mooring ropes should be at its optimum tension to hold vessel appropriately. Human workforce is required for following and arranging tension of mooring ropes if conventional mooring system used instead of new-tech automation systems. Excessive tension may cause breaking of ropes that may cause serious injuries or loses. Less tension may cause giving away of vessel from quay. Mooring of vessels is one of the most dangerous operations for ships and terminals because of the high accident risks. Many accidents have occurred during mooring operations that cause severe consequences such as fatalities, injuries, pollution and financial loss due to various causes such as lack of mooring equipment maintenance, untrained and inexperienced personnel, equipment failures, heavy weather conditions, poor communication, safety procedure errors and risk assessment failures. Risks associated with operating conventional mooring system involving ropes and windlass continue to increase as vessels become larger and number of mooring operations increase.  Explosive, pollutant or toxic cargoes that classified as dangerous cargoes at tankers and tanker terminals increase mooring operation risks. Catastrophic consequences may occur in case of a mooring failure at tanker terminals.  Therefore, risk levels of mooring operations at tanker terminals are higher in comparison to mooring operations at other terminals. Despite all measures taken, mooring accidents still threat mooring operation crew, environment, tankers and terminals. Main purpose of the study is to eliminate risks or mitigate risks to acceptable levels associated with mooring operations by determining hazards of mooring operations and analysing root causes of mooring operation accidents. Another purpose of the study is to obtain a systematic risk management tool and a model for safer and more effective tanker mooring operations. In scope of this study, findings that obtained from literature review stated in the first chapter. Information about available mooring systems, international standards and regulations about mooring systems and mooring operations researched and results of the research shared in the second chapter. Publications of International Maritime Organization (IMO), Oil Companies International Marine Forum (OCIMF), International Association of Classification Societies (IACS) and Society of International Gas Tanker and Terminal Operators (SIGTTO) used for defining regulations and standards about mooring operations and mooring systems on board tankers. Publications of International Association of Ports and Harbors (IAPH), British Standards (BS 6349), World Association for Waterborne Transport Infrastructure, publications of Permanent International Association of Navigation Congresses (PIANC), Overseas Coastal Area Development Institute of Japan (OCDI), British Standards Institution (BSI) and American Society of Civil Engineers (ASCE) used for defining regulations and standards about design of mooring systems at terminals. Formal Safety Assessment (FSA) methodology which has been used and recommended to be used for enhancing maritime safety, including protection of life, health, the marine environment and property by IMO, introduced and applied to tanker terminal mooring operations in the third chapter. Identification of hazards, risk analysis, risk control options, cost benefit assessment and recommendations for decision-making defined as five steps of FSA methodology. In the scope of FSA, previous accident, incident and near miss reports and their analysis reports researched for identification of hazards. Various tankers and terminals inspected for field study.  Opinion of experts about risks and hazards of mooring operations, mooring arrangements and mooring systems received during field study. Pilots, mooring masters, tug masters and tanker masters defined as experts who involve management of mooring operations. Then a real mooring accident at LNG tanker M/T Zarga,   was analysed considering potential risks. The accident occurred during berthing maneuvering. Deck officer in charge of forward mooring party on board M/T Zarga seriously injured because of a parted mooring rope during berthing operation. Fault tree analysis method used for analysing the accident and determining root causes that may trigger occurrence of the accident. Event tree analysis method also used for defining results following the accident and a risk matrix developed for defining risk levels of mooring operations. In the next stage, risk control measures offered for eliminating risks or mitigating risk levels to acceptable levels about mooring operations. In the fourth chapter, vacuum mooring system, magnetic mooring system and conventional mooring system compared in terms of defined criteria. AHP, which is a multi-criteria decision-making method used for the comparison. Operation safety, operating cost, environmental effects and flexibility to ship movements, environmental conditions and operating limitations defined as criteria for comparison of the mooring systems. Criterion of flexibility to ship movements, environmental conditions and operating limitations used for defining which mooring system was more flexible in different environmental conditions such as in big tidal differences, in strong winds and for ship movements due to loading, discharging or shifting operations. Criterion of operating cost used for defining which mooring system needs fewer crew for mooring operation, which mooring system provides less cost for maintenance and repair, which mooring system takes less time for completion of mooring operation. Criterion of environmental effect used for defining which mooring system was less harmful for environment. Criterion of mooring operation safety used for defining which mooring system is safer and which mooring system provides faster and easier option to leave from the quay in case of an emergency such as earthquake, explosion, fire. Vacuum mooring system determined as optimal mooring system in terms of defined criteria at the end of comparisons. The fifth chapter is the conclusion part of the study. In this section, results and findings in scope of the thesis evaluated. Recommendations, discussions and further studies about tanker terminal mooring operations presented. In consequence of the study, risk control options to increase safety for tanker terminal mooring operations provided in the light of acquired findings from thesis. In addition to providing risk control options, an excel-based model developed for increasing safety for tanker terminal mooring operations and eliminating risks or mitigating the risk level of injuries due to mooring rope accidents. The enhanced model designed to provide decisive support for captains, pilots, and terminal mooring masters to control operational risks about tanker terminal mooring operations. This model used for evaluating the risk of a real tanker terminal mooring operation. Operability of the model thereby tested. Preventing loss of lives and properties and protecting environment from damages based on mooring operation accidents aimed with this study.