Seyir emniyetinde insan hatası risk analizi ve insan faktörleri temelinde köprüüstü dizaynına yönelik kural önerileri
Human error risk analysis in navigational safety and human factors based rule recommendations on bridge design
Yazar: RİFAT BURKAY ALAN
Danışman: PROF. DR. OĞUZ SALİM SÖĞÜT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Denizcilik = Marine ; Gemi Mühendisliği = Marine Engineering ; Kazalar = Accidents

Özet:
Bugünün küresel konjonktüründe Türkiye Cumhuriyeti'nin Karadeniz, Ege ve Doğu Akdeniz'deki Deniz Yetki Alanları'nda deniz ticaretinden, hidrokarbon kaynaklarına erişim ve kullanım çalışmalarına, Afrika kıyılarından Hürmüz ve Doğu Hint Denizine kadar uzanan deniz alaka ve menfaatleri ve bunlara bağlı olarak artan deniz güvenliği ihtiyaçları çerçevesinde Türk Donanmasının temposu giderek artmaktadır Bu artan tempo, Milli Gemi İnşa Sanayisi'nin yeni yüzyılın Türk Donanmasını olduğu kadar araştırma, ulaşım ve taşımacılık amaçlı Türk Ticari Bahriyesinin de milli olarak inşası çalışmalarına güç ve rüzgar vermektedir.
Ulusal deniz alaka ve menfaatlerimiz çerçevesinde; ülkemizin güvenliğinin sağlanması ve ekonomik gücünün geliştirilmesi için milli kaynaklarımızın korunması maksadıyla Deniz Kuvvetlerinin operasyonel emniyetini ve güvenliğini artırabilecek, savaşçı yeteneklerini destekleyecek deniz platformlarının tasarlanabilmesi, bu konularda zaafiyete yol açabilecek boşlukların platform dizaynından itibaren tespit edilerek gereken önlemlerin bu aşamadan itibaren alınabilmesi oldukça önemli görülmektedir. 
Son 10 yılda hızlanan küresel ve yerel konjonktürdeki değişikliklere bağlı olarak Deniz Kuvvetleri gemilerinin seyir saatlerinin misliyle arttığı görülmektedir. Yeni operasyon ortamı ve artan seyir saatleriyle birlikte yükselen ihtiyaçlar beraberinde nitelikli personel ihtiyacını, teknolojik odaklı kontrol ve otomasyon ihtiyaçlarını ve bunların doğal sonucu olarak da bütçe kısıtlarını getirmiştir.  Artan bu operasyonel tempo yüksek oranda teknoloji kullanımıyla birlikte daha kısıtlı insan kaynağı kullanımını beraberinde getirmektedir. Bu durum seyir ve operasyonel emniyet açısından olumsuz sonuçlara neden olan kazaların ve istenmeyen olayların etkisini de artırmakta ve bunların önlenebilmesi kritik önem arz etmektedir. 
Tüm ticari ve askeri deniz kazalarının yaklaşık %80'inin insan hatasından kaynaklandığı görülmektedir. Ticari gemiler, savaş gemilerine nazaran daha küçük ekiplerle ve genellikle insan gücüne kıyasla otomatik kontrol ve otomasyona daha fazla güvenerek çalışmaktadır. Yeni nesil savaş gemilerinin dizaynında da personel sayılarını azaltma ve teknolojiden yararlanma yönündeki eğilim göz önüne alındığında, ticari gemi kazalarının ve nedenlerinin incelenmesi dizayn ve organizasyonel gelişim açısından önemli bir kaynak olarak görülmektedir.
Önümüzdeki dönemde deniz yetki alanlarımızdaki hidrokarbon kaynaklarımızı arama, bulma, araştırma, çıkarma, taşıma ve kullanma açısından ihtiyaç duyulacak sivil deniz platformlarında olduğu kadar deniz alaka ve menfaatlerimizi içeren deniz ilgi ve etki sahalarımızda faaliyet gösterecek Milli olarak inşa edilmiş Dinamik Konumlandırma  Sistemli (DKS) askeri gemi ve platformlara da ihtiyaç duyacağımız değerlendirilmektedir.
Ulusal düzeyde DKS'li sivil ya da askeri platform/vasıtalarının geliştirme ve faaliyet süreçleri içerisinde yaşanan kaza ve olaylara ilişkin inceleme ve araştırmaya uygun istatistiki verileri içeren bir Milli Veri Tabanının henüz var olmadığı görülmektedir.
Bu nedenle; konu hakkında yayınlanan ve kaynakçada yer verilen üniversite tezleri, makaleler, inceleme ve araştırma raporları üzerinde bir literatür araştırması icra edilmiştir. Bu araştırmaya istinaden; Ticari ve Araştırma maksatlı Açık Deniz Platformlarının ve Açık Deniz Platformları Destek Gemileri DK Sistemlerinin Konum Kaybı olayları konusunda Kuzey Avrupa'nın en iyi uygulamalara ev sahipliği yapan coğrafyalardan biri olarak tespit edilmiştir.
Bu uygulama araştırmalarında IMCA (International Marine Contractors Association) Kaza/Olay Raporları ve bu raporlardan elde edilen verileri temel alındığı tespit edilmiştir.
DKS kaza/olayları ile ilgili daha geniş kapsamlı ilave bir veri tabanı tespit edilememesi nedeniyle yine kaynakçada verilen IMCA Dokümanları ve 2000-2017 yılları IMCA Raporlarından bir DKS Kaza/Olay Araştırma Veri Tabanı oluşturulmuştur. 
DKS'ne sahip gemilerin Konum Kaybı Olaylarına ilişkin IMCA Kaza/Olay Raporları (461'i kaza toplam 1262 Olay) üzerinde; Sistem Emniyet Standartı  ve İnsan Faktörleri Analiz ve Sınıflandırma Sistemi (HFACS) Taksonomisini temel alan bir metodolojiyle; Tehlike Analizi, Risk Analizi, İnsan Faktörleri temelli Risk Değerlendirmesi yapılmıştır.
DK sisteminin incelenmesi ve Risk Analizi neticesinde; Konum Kaybıyla sonuçlanan Terminal Olaylar; Operasyon İptali (%24,32), Sürüklenme (%17,12), Sapma (%11,26), Zaman Kaybı (%14,87) olarak sıralanmıştır. Terminal Olaylara neden olan 6 Temel Olay kategorisi oluşma olasılıklarına göre; DK Referans Sistemi (%20,74), İnsan Hatası (%18,29), DK Yazılım/Donanım (%15,61), Güç Kaynakları Yönetimi (%14,88), İtki ve Sevk Sistemi (%13,90), Çevresel Etki (%9,51), Bileşen Arızası (%5,12) olarak sınıflandırılmıştır. Analiz edilen olayların %90'ından fazlasının bu kategorilerden en az biriyle ilişkili olduğu görülmüştür.
İnsan Faktörleri Temelli Risk Değerlendirmesi kapsamında; HFACS-Seviye 1 Aktif Hatalar'ın incelenmesiyle tespit edilen İnsan Hatası kalıpları, kaza raporlarında yaygın olarak öne çıkan HFACS-Gizli koşullar ve alt kategorileriyle nedensel olarak ilişkilendirilerek sınıflandırılmıştır. Bu Kategorik Sınıflandırmaya uygun Nedensel İlişki Ağı oluşturularak çalışmada yer verilmiştir. HFACS-Aktif Sorunlar ve bu sorunlara yol açan baskın Gizli Sorunlar'ın sıklıkları ve yaygınlıkları esas alınarak olasılık tabanlı bir Risk Değerlendirme Metodolojisi olan Bayes Ağları Metodu (BBN) ile Risk Analizine  tabi tutulmuş ve bu maksatla GeNIe yazılım aracı kullanılmıştır. 
Risk Analizi neticesinde HFACS Taksonomisine uygun olarak kategorilendirilen ve öncelikli olarak tespit edilen İnsan Faktörleri Temelli Hata Kalıpları (Temalar) sınıflandırılarak tanımlanmıştır. Riski Yüksek bulunan Hata Kalıpları'nın DKS Operatörlerinin karar verme süreçleriyle nasıl ilişkili olduğunu anlamak üzere İnsan Faktörleri temelli hazırlanan Kod Rehberi ve Kritik Karar Metodu kullanılarak DK Köprüüstünde Kritik Olay (Tehlike) Esnasında DK Kontrol Konsolu üzerinde Kritik Karar Verme Süreç Analizi yapılmıştır. 
Bu Analiz'de Riski Yüksek Hata Kalıpları'nı yansıtan 28 Olay üzerinde 14 DK Operatörünün Kritik Olaylar ve Kritik Karar Verme  Süreci'ne ilişkin değerlendirmeleri Yazılı Mülakat Tekniği ile alınmıştır. Risk Analizinde sınıflandırılan İnsan Faktörleri ve Konum Kaybı Kazaları arasındaki Risk İlişki Derecelerinin belirlenebilmesi için Ki-Kare ve Simetrik Ölçümler Analizi ((χ2 = 43.510, df = 15, p < .001); Risk Analizi üzerindeki Değerlendirici Uzman Görüşlerinin birbirleri arasındaki ilişkisel doğrulama için ise Cohen Kappa Analizleri (Cohen Kappa Katsayısı =.645, p< .0019), Sosyal Bilimler için İstatistik Programı (SPSS) yazılım aracı kullanılarak yapılmıştır.
Etkiler, risk ve düzeltici önlemler açısından IMO, ISO, IEC, Klas Kuruluşları (IACS, ABS, DNV) mevcut Köprüüstü ve Gemi Kontrol Konsolu Dizayn standart kuralları çerçevesinde yapılan değerlendirmeden elde edilen sonuçlar; Uluslararası İnsan Merkezli Dizayn ve Kullanılabilirlik Standartları çerçevesinde milli olarak inşa edilecek DK'lı Gemilerin Milli Dizayn ve Yerleştirme kurallarının geliştirilmesine yardımcı olmaya yönelik öneriler olarak sunulmuştur.

Abstract:
Today, in the global conjuncture, the maritime interests of the Republic of Turkey extending from maritime trade, access to and use of hydrocarbon resources in the Maritime Jurisdiction Areas in the Black Sea, Aegean and Eastern Mediterranean; from the African coasts to Hormuz and the East Indian Sea, and the increasing needs on maritime security accordingly The pace of the Turkish Navy is gradually increasing.
This increasing pace gives strength and wind to the works of the Turkish National Shipbuilding Industry to build the Turkish Commercial Navy for research, use and transportation purposes as well as the Turkish Navy of the new century.
Within the framework of the maritime relevance and interests; in order to ensure the security of the country and to develop its economic power, it is considered very important to design naval platforms that can increase the operational safety and security of the Naval Forces and support their fighter capabilities in order to protect the national resources, and to identify the gaps that may cause weakness in these matters, and to take the necessary measures from the design stage onwards.
It is observed that the deployment hours of the Navy ships have doubled due to the changes in the global and local conjuncture that have accelerated in the last 10 years.
With the new operating environment and increasing deployment hours, rising needs have brought along the need for qualified personnel, technology-oriented control and automation needs, and naturally budget constraints.
With this increasing operational tempo, the need for technology use increases at a high rate, while access to qualified human resources is increasingly limited. This situation also increases the impact of accidents and undesired events that cause negative consequences in terms of navigation and operational safety, and it is critical to prevent them.
It is seen that approximately 80% of all commercial and military maritime accidents are caused by human error. Merchant ships operate with smaller crews than naval ships and generally rely more on automatic control and automation than manpower.
Considering the trend towards reducing personnel numbers and utilizing technology in the design of new generation warships, the examination of commercial ship accidents and their causes is seen as an important resource in terms of design and organizational development
As much as the need for civil naval platforms in terms of exploration, discovery, exploration, extraction, transportation and use of hydrocarbon resources in maritime jurisdiction areas in the coming period; It is considered that there will be a need for military ships and platforms equipped with the Nationally built Dynamic Positioning System, which will operate in areas of maritime interest and influence, including maritime interests and interests
It is seen that there is not yet a National Database containing statistical data suitable for investigation and research on accidents and incidents experienced during the development and operation processes of civil or military platforms/vehicles with DP.
Starting from here; a literature research was conducted on university theses, articles, and research reports published on the subject and included in the bibliography.
Based on this research; Northern Europe has been identified as one of the geographies hosting best practices on Loss of Position events of Commercial and Research Offshore Platforms and Offshore Platform Support Ships DP Systems
It has been determined that the application studies examined are based on the IMCA (International Marine Contractors Association) Accident/Incident Reports and the data obtained from these reports.
Due to the fact that a more comprehensive additional database related to DP accidents/incidents could not be determined, a DP Accident/Incident Research Database was created from the IMCA Documents and IMCA Reports for the years 2000-2017, which are also given in the bibliography.
On the IMCA Accident/Incident Reports (1262 Incidents, 461 of which were accidents in total) regarding Loss of Position Incidents of ships with DKS; With a methodology based on the System Safety Standard  and the Human Factors Analysis and Classification System HFACS Taxonomy; Hazard Analysis, Risk Analysis, Risk Assessment based on Human Factors was carried out.
Terminal Events resulting in Loss of Position during the execution of DP Operations are Drive-off (17,12%), Drift-off (11,26%), Operation Cancellation (24,32%) and Time Loss (14,87). The Basic Events that cause these Terminal Events are classified under six main categories as Position Reference System Faults (20,74%), Human Errors Affecting Position Control (18,29%), DP Computer (15,61%), Power Management (14,88%), Thrust and Propulsion Systems Faults  (13,90%) and, Equipment Failure (5,12%). More than 90% of the events analyzed were associated with at least one of these categories.
Within the scope of Human Factors Based Risk Assessment; Human Error patterns identified by examining HFACS-Level 1 Active Failures have been classified by causally relating to HFACS-Latent Conditions and subcategories that are commonly featured in accident reports. Causation Network suitable for this Categorical Classification was created and included in the study.
Based on the frequency and severity of HFACS-Active Failures and the dominant Latent Failures that cause these issues, it was subjected to Risk Analysis with a probability-based Risk Assessment Methodology, Bayesian Networks Method (BBN), and GeNIe software tool was used for this purpose.
Error Patterns (Themes) based on Human Factors, which were categorized in accordance with the HFACS Taxonomy as a result of the Risk Analysis and identified primarily, were classified and defined.
In order to understand how Error Patterns with High Risk are related to the decision making processes of DP Operators; Critical Decision Making Process Analysis was conducted on the DP Control Console during a Critical Incident (Hazard) on the DP Bridge by using the Code Guide and the Critical Decision Method prepared based on Human Factors. 
In this Analysis, the evaluations of 14 DP Operators on Critical Incidents and Critical Decision Making Process on 28 Events reflecting High Risk Error Patterns were taken by Written Interview Technique. 
Chi-Square and Symmetrical Measurements Analysis was performed in order to determine the Risk Relationship Degrees between Human Error and Loss of Position Accidents classified in Risk Analysis (χ2 = 43.510, df = 15, p < .001).
Cohen's Kappa Analysis were conducted for the correlational verification of the opinions of 2 different Expert Evaluators who contributed to the Risk Analysis. SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) software tool was used for these analyses (Cohen Kappa =.645, p< .00).
In conclusion; It was the most common Unsafe Supervision classification under the Latent Conditions category.
It was found to be associated with the Resource Management, Poor Management, and Organizational Processes classifications under the HFACS Level 4 Latent Conditions subcategory.
Two distinct patterns of human factors were identified under the HFACS Level I Active Failures Category: Skill-Based Errors, Judgment and Decision-Making Errors
The Skill- Based Error pattern classified under HFACS Level I was found to be Highly Correlated with the HFACS Level 3 Poor Supervision and HFACS Level 4 Organizational Climate conditions under the HFACS Level 2 Latent conditions subcategory.
On the other hand, it was seen that the HFACS Level 3 Inadequate Supervision, HFACS Level 4 Organizational Process and Organizational Climate conditions under the HFACS Level 2 Latent conditions sub-classification of the Judgment and Decision-Making Error pattern were Highly Correlated.
It is recommended that risk mitigation measures and actions currently used by the Navy for Naval ships be reviewed for all other Latent conditions classified under the HFACS Latent conditions category.
The results obtained from the evaluation made within the framework of the current Bridge and Ship Control Console Design standard rules of Regulatory Bodies (IMO, ISO, IEC, ASTM) Classification Societies (IACS, ABS, DNV) in terms of impacts, risks and corrective measures; It has been presented as suggestions to assist in the development of the National Design and Layout rules of DP Ships to be built nationally within the framework of Human Centered Design and Usability rules.
The following are examples of recommendations on the Control Console human machine interface: Placement of DP control stations in the fore and aft direction; Placing Operationally critical data at the center of the DP Operator's field of view in the Control Console; Placing the controls in a way that is legible and produces the expected effect as soon as possible; Ergonomically appropriate placement of DP controls in hand and arm positions; Inclusion of error-safe mechanisms, advisory notes and decision support elements in the DP control console; Consideration of mental workload, safety, reliability and cost in the automation of DP control;
Keeping the DP Operator in the up-to-date information cycle and at the center of control; taking into account Physiological and Psychological Limitations, including Critical and Emergency modes; Inclusion of audible warnings and alarms in Critical and Emergency Situations; Strengthening real-time communication between the DP Bridge Team; Minimizing the data density required by the DP Operator.
Based on the results of the Usability-themed interviews with DK Operators, who were determined as the end users of the DP Control Console, the issues defined in the System Requirements Recommendations were evaluated. It was concluded that if implemented, they would reduce the probability and severity of recurrence in each associated sub-category; it has been interpreted as that this situation may reduce the overall Risk Assessment Value
The research and the results obtained; It is considered that it will contribute to the Requirement Analysis, design and construction studies of the naval, commercial and research-purposed Dynamically Controlled ships, and to the studies of the Classification Societies to establish the rules and standards of the Unmanned Operations and Unmanned Platforms as well as the new needs emerging in terms of Human Centered Design and Usability.
For future similar research; It is considered that there is a need to develop a National Database containing statistical data suitable for investigation and research on accidents and incidents experienced during the development and operation processes of civil or military platforms/vehicles with DP at the national level. 
It has been seen that the HFACS classification can be used to analyze maritime accidents, but sub-classifications for specialized ships and platforms are lacking, sub-specialties are needed, and this situation causes difficulties in the categorization and classification of errors. It is considered that a Human Reliability Analysis study can be conducted that addresses various other classes and other subsystems of Dynamically Controlled Ships.
As another study subject to follow; Before the Design Needs Analysis, it is recommended that the methodology used in the research be made into a software program that can be adapted to the Ship and Platform Type in order to identify the HFACS error patterns and increase the reliability in the Risk Measure.