Gemilerde demirleme operasyonlarının emniyet optimizasyonu için model önerisi
Model proposal for safety optimization of ship anchoring operations
Yazar: AHMET LÜTFİ TUNÇEL
Danışman: PROF. DR. ÖZCAN ARSLAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Denizcilik = Marine

Özet:
Ticari yük gemileri deniz ticaretinin sürdürülebilirliği  için hayati önem taşıyan deniz araçlarıdır. Taşınan yük tiplerine göre çeşitli isimler ile anılan ticari yük gemileri, kendi aralarında daha pek çok farklı sınıflandırmaya tabi tutulmaktadırlar. Bu bakımdan akaryakıt, kimyasal madde, konteyner, genel yük ve dökme yük gibi daha pek çok farklı yükün taşınmasında kullanılan çeşitli türden ticari yük gemilerinin varlığı bilinmektedir. Bu gemileri hemen hemen dünyanın tüm denizlerinde seyir yaparken ya da farklı demirleme alanlarında demirde beklerken görebilmek mümkündür. Bu durum bu tür gemilerin deniz ticaretinde oldukça yaygın bir biçimde kullanıldıklarını göstermektedir.
Yük gemilerinde yükleme ve tahliye operasyonlarının yanı sıra çeşitli türden operasyonlar gerçekleştirilebilmektedir. Bu operasyonlar bazen gemi kreynlerinin yük operasyonları için kullanıma hazırlanmasına yönelik olabilirken, bazen de gemi makinelerinin seyir için hazırlanmasına yönelik gerçekleştirilebilir. Ayrıca bu özel gemi operasyonları, gemilerin belirli demirleme sahalarında beklemeleri için yapılan demirleme operasyonları şeklinde de gerçekleştirilebilir. Her ne kadar gerçekleştirilme amacı ve şekli birbirlerinden farklı olsa da bu operasyonlar sırasında emniyet kurallarına riayet etmek ortak özellik olarak ortaya çıkmaktadır. Gemi operasyon türünden bağımsız olarak bu kurallara uyulması can, mal ve çevre emniyeti açısından büyük önem taşımaktadır. Aksi takdirde, emniyet kurallarının ihlali sonucunda çok ciddi sonuçlar ile karşılaşılabilmektedir.
Yapılan bu çalışma özel bir gemi operasyon türü olan gemi demirleme operasyonlarının daha emniyetli bir biçimde gerçekleştirilerek olası istenmedik olayların yaşanmasının önüne geçilmesine yönelik hazırlanmıştır. Bu bağlamda hem demirlemenin operasyonel süreçlerinin hem de hemen ardından gerçekleştirilen demir vardiyalarının etkili bir biçimde yönetilmesi için geniş çaplı araştırma gerçekleştirilmiştir. Hatalı demirleme operasyonları ve uygunsuz demir vardiyaları sonucunda karşılaşılan en kritik deniz olaylarından birisinin demir tarama olayı olduğu bilinmektedir. Bu bakımdan çalışma 500 groston ve üzeri yük gemilerinde demir tarama olaylarının yaşanmasına yol açan potansiyel risk faktörlerinin belirlenmesini amaçlamaktadır. Ayrıca, demir tarama olayının ortaya çıkması sonucu gelişebilecek farklı deniz olay ve kazalarının modellenmesini hedeflemektedir. Böylece ortaya çıkan risk faktörlerinin ortadan kaldırılarak daha emniyetli demirleme operasyonlarının gerçekleştirilmesi sağlanacak ve böylece yaşanabilecek kazaların önüne geçilmiş olacaktır.
Çalışmanın hedeflerine ulaşılabilmesi için sistematik bir yol izlenmiştir. Bu bağlamda ilk olarak araştırma için ihtiyaç duyulan verilerin elde edilme sürecine başlanmıştır. Bu bakımdan 2000 ve 2022 yılları arasında demir taraması ile ilişkili olarak meydana gelen deniz kaza raporları incelenmiştir. Ayrıca gemilerin demir taramasına yol açan diğer potansiyel risk faktörlerinin elde edilmesine yönelik temel seviyede 5 farklı simülasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Daha sonra Bulanık Mantık, Papyon tekniği, Başarı Olasılığı İndeksi Yöntemi (Success Likelihood Index Method-SLIM) ve Kesim Kümeleri Önem Ölçümü (Cut Set Importance Measurement-CS-I) yaklaşımlarından yararlanılarak geliştirilen risk analizi yöntemi ile elde edilen veriler analiz edilmiştir.
Papyon tekniğinin hata ağacı analizi kısmında gemilerin demir taramasına yol açan potansiyel risk unsurlarının değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir. Öte yandan Papyon tekniğinin olay ağacı analizi kısmında ise gemilerin demir taraması sonucu gelişebilecek çeşitli türden olaylar ve buna bağlı karşılaşılabilecek sonuçlar incelenmiştir. Çalışmada insan hataları kaynaklı ortaya çıkan risk unsurlarının meydana gelme olasılığı SLIM yaklaşımından yararlanılarak elde edilmiştir. Ancak, insan hataları dışında ortaya çıkan risk unsurlarının oluşum olasılıkları ise Bulanık Mantık tekniği ile hesaplanmıştır. Ayrıca, gemilerin demir taramasında en fazla etki değerine sahip risk kombinasyonlarının elde edilmesinde CS-I tekniğinden yararlanılmıştır. Böylece gemilerin demir tarama riski hem kalitatif hem de kantitatif açıdan değerlendirilmiştir.
Çalışmanın hata ağacı kısmına yönelik gerçekleştirilen analizler sonucunda yük gemilerinde demir tarama olayının oluşum olasılığı 0,0731 olarak elde edilmiştir. Bu bağlamda bu istenmedik olayın ortaya çıkma olasılığını en fazla artıran 3 risk fatörü sırası ile şiddetli rüzgarlar, güçlü akıntılar ve deniz tabanının uygunsuz yapısı olarak bulunmuştur. Gemilerin demir taramasında oldukça fazla etki değerine sahip diğer risk faktörleri ise sırasıyla suya yeterli miktarda çıpa zincirinin kaloma edilmemesi, gemi demirleme sistemlerinin limitlerinin anlaşılmaması ve aşırı gelgit aralığı olarak bulunmuştur. Ayrıca çalışma kapsamında gemilerin demir taramasında etkili olan 150 farklı hata ya da risk kombinasyonları elde edilmiştir.
Çalışmanın olay ağacı kısmına yönelik gerçekleştirilen analizler sonucunda ise demir tarama olayının engellenememesi sonucu gelişebilecek 6 farklı olay öne sürülmüştür. Bunlar birbirlerine bağımlı olarak ortaya çıkan olaylar olup sırasıyla demir taramasının gelişmesi ya da daha da artarak devam etmesi, geminin karaya oturması, tekne yapısında yırtılmanın meydana gelmesi, aşırı su alma, stabilite kaybı ve geminin iki parçaya ayrılması ve son olarak geminin batması olarak belirlenmiştir. Bu olayların gelişmesi sonrası can ve mal kayıplarının yanı sıra çok ciddi çevresel felaketlerin de yaşanabileceği farklı sonuçlarla karşılaşılma potansiyelinin olduğu tespit edilmiştir. Ancak, en fazla karşılaşılma potansiyeli olan sonucun 0,0667 olasılık değeri ile gemilerin kumanda altına alınması ve küçük çaplı ekonomik kayıpların yaşanması olduğu elde edilmiştir.
İncelenen kaza raporlarına yönelik gerçekleştirilen istatistiksel analizler ışığında, demir tarama olayına en fazla maruz kalan gemi türleri ortaya çıkartılmıştır. Bu bağlamda demir tarama olaylarının en fazla görüldüğü gemi türlerinin dökme yük, genel yük ve çok amaçlı yük gemileri olarak sınıflandırılan grupta oldukları tespit edilmiştir. Bu gruptaki gemilerin çalışma kapsamında incelen gemilerin yaklaşık %64'ünü oluşturduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, demir tarama olayının tüm groston aralıklarında ortaya çıkabildiği ve bu bakımdan grostonun gemilerde demir tarama olaylarının meydana gelmesinde belirleyici rol oynamadığı sonucu elde edilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen bir diğer önemli sonucun ise, demir taraması sonrası ortaya çıkabilecek deniz kaza ve olaylarına yönelik yapılan istatistiksel analizler sonucunda elde edildiği düşünülmektedir. Bu analizler ışığında, gemilerin demir taraması sonucu ortaya çıkan deniz kazalarının hemen hemen %52'sinin karaya oturma kazaları olarak meydana geldiği bulunmuştur. Bu kaza türünü yaklaşık %26 oranı ile çatma, çatışma kazalarının izlemesi de elde edilen bir diğer önemli çıktı olarak değerlendirilmiştir.
Çalışmada ayrıca, gemilerde demir tarama olaylarının oluşum olasılıklarının azaltılmasına yönelik tavsiyelerde bulunulmuştur. Bu tavsiyeler genel anlamda kaptan ve zabitler başta olmak üzere tüm gemi personeline yönelik farkındalık eğitimlerinin gerçekleştirilmesi, alternatif demir yeri seçimi, acil durum eylem planlarının oluşturulması, süreç boyunca takip, gözetim ve denetim olarak belirlenmiştir. Ek olarak, demir taramasının önlenememesi sonucu karşılaşılabilecek sonuçların yıkıcı şiddetlerinin azaltılmasına yönelik önerilerde bulunulmuştur. Bunlar da genel olarak acil durum müdahale tekniklerinin geliştirilmesi, gemi ve kurtarma ekibine eğitimlerin artarak devam ettirilmesi ve kurtarma sürecinde kullanılacak araç, gereçlerin modernize edilmesi şeklinde belirlenmiştir. 
Son olarak demirleme operasyonlarının daha emniyetli gerçekleştirilebilmesine yönelik çalışma kapsamında bir tür emniyet rehberi hazırlanmıştır. Bu rehberde gemilerin demir taramasında etkili olan diğer risk faktörleri tanıtılmış, meydana gelme olasılıkları verilmiş ve bu risk faktörlerinin engellenmesine yönelik kapsamlı önerilerde bulunulmuştur. Böylece gemilerde oldukça sık gerçekleştirilen demirleme operasyonları ve demir vardiyalarına yönelik bir tür emniyet optimizasyonu gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Commercial cargo ships are vital vessels for the sustainability of maritime trade. Commercial cargo ships, which are known by various names according to the types of cargo carried, are subject to many different classifications among themselves. In this regard, it is known that there are various types of commercial cargo ships used to transport many different cargoes such as fuel oil, chemicals, containers, general cargo and bulk cargo. It is possible to see these ships navigating in almost all seas of the world or waiting at anchor in different anchorage areas. This shows that these types of ships were widely used in maritime trade.
In addition to loading and unloading operations, various types of operations can be carried out in cargo ships. These operations may sometimes be carried out to prepare ship cranes for cargo operations, and sometimes they may be carried out to prepare ship machinery for navigation. In addition, these special ship operations can also be carried out as anchoring operations for ships to wait in certain anchorage areas. Although the purpose and method of carrying out them are different from each other, complying with the safety rules during these operations emerges as a common feature. Regardless of the type of ship operation, compliance with these rules is of great importance for the safety of life, property and the environment. Otherwise, very serious consequences may occur as a result of violation of safety rules.
This study has been prepared to prevent possible undesirable events by carrying out ship anchoring operations, which is a special type of ship operation, in a safer manner. In this context, extensive research has been carried out to effectively manage both the operational processes of anchoring and the anchor shifts carried out immediately afterwards. It is known that anchor dredging is one of the most critical maritime events that occur as a result of incorrect anchoring operations and inappropriate anchor watches. In this regard, the study aims to determine the potential risk factors that cause anchor dredging maritime events on cargo ships of 500 gross tons and above. It also aims to model different maritime events and accidents that may occur as a result of anchor dredging. Thus, by eliminating the emerging risk factors, safer anchoring operations will be achieved and thus possible accidents will be prevented.
A systematic way was followed to achieve the objectives of the study. In this context, firstly, the process of obtaining the data needed for the research was started. In this regard, maritime accident reports related to anchor dredging between 2000 and 2022 were examined. In addition, 5 different simulation studies were carried out at the basic level to obtain other potential risk factors that lead to anchor dredging of ships. Then, the data obtained with the risk analysis method developed by using fuzzy logic, bow tie technique, Success Likelihood Index Method (SLIM) and Cut Set Importance Measurement (CS-I) approaches were analyzed.

In the fault tree analysis part of the bow-tie technique, potential risk factors that lead to anchor dredging of ships were evaluated. On the other hand, in the event tree analysis section of the bow tie technique, various types of events that may occur as a result of anchor dredging of ships and the consequences that may be encountered are examined. In the study, the probability of occurrence of risk factors arising from human errors was obtained by using the SLIM approach. However, the probability of occurrence of risk factors other than human errors was calculated with the fuzzy logic technique. In addition, the CS-I technique was used to obtain the risk combinations with the highest impact value in anchor dredging of ships. Thus, the anchor dredging risk of ships was evaluated both qualitatively and quantitatively.
As a result of the analyzes carried out for the fault tree part of the study, the probability of occurrence of anchor dredging on cargo ships was obtained as 0.0731. In this context, the three risk factors that most increase the likelihood of this undesirable event occurring were found to be strong winds, strong currents and the inappropriate nature of the seabed, respectively. Other risk factors that have a high impact on anchor dredging of ships were found to be not giving enough anchor chains into the water, not understanding the limits of ship anchoring systems and excessive tidal range, respectively. In addition, within the scope of the study, 150 different failure or risk combinations that are effective in anchor dredging of ships were obtained.
As a result of the analysis carried out on the event tree section of the study, 6 different events that could occur as a result of failure to prevent the anchor dredging event were put forward. These are events that occur dependent on each other and are determined as the development of anchor dredging or its continuing to increase, the ship running aground, the occurrence of rupture in the hull structure, excessive water intake, loss of stability and the split of the ship into two parts, and finally the sinking of the ship. It has been determined that there is a potential for different consequences after the development of these events, which may lead to serious environmental disasters as well as loss of life and property. However, it was found that the most likely outcome was getting under control of the ship and experiencing small-scale economic losses, with a probability value of 0.0667.
In the light of the statistical analysis performed on the accident reports examined, the ship types most exposed to anchor dredging were revealed. In this context, it has been determined that the ship types where anchor dredging events are most common are classified as bulk cargo, general cargo and multi-purpose cargo ships. It was concluded that the ships in this group constituted approximately 64% of the ships examined within the scope of the study. In addition, it has been concluded that anchor dredging can occur in all gross tonnage ranges and, in this respect, gross tonnage does not play a decisive role in the occurrence of dredging events on ships. It is thought that another important result was obtained within the scope of the study was obtained as a result of statistical analyzes regarding maritime accidents and incidents that may occur after anchor dredging. In the light of these analyses, it was found that almost 52% of the marine accidents that occurred as a result of anchor dredging of ships occurred as grounding accidents. In addition, after grounding accidents, the other most common maritime accident type that occurs as a result of anchor dredging of ships is collision and contact accidents, with a rate of approximately 26%, which was evaluated as another important outcome.
In the study, it was also given suggestions to reduce the likelihood of anchor dredging events on board ships. These recommendations are generally determined as providing awareness training for all ship personnel, especially the ship masters and deck officers, choosing an alternative anchorage area, preparing emergency action plans, monitoring, inspection and control throughout the process. In addition, suggestions have been made to reduce the destructive severity of the consequences that may be encountered as a result of failure to prevent anchor dredging. These were generally determined as improving emergency response techniques, increasing the training of the ship and rescue team, and modernizing the tools and equipment to be used in the rescue process.
It is thought that a significant contribution will be made to increase safety at sea by revealing the potential risk factors that may be encountered during and after ship anchoring operations. Improper use of the equipment utilised during anchoring operations on board ships, poor weather and sea conditions, and human failures during the operation significantly increase the risk of accidents. In this regard, ship personnel should be given training to carry out anchoring operations more effectively and accurately. It is thought that these trainings should not only consist of verbal explanations, but should especially benefit from simulation and technology-oriented systems. Because, with the advancement of technology, it is thought that new generation educational tools exist and these tools should be used in the best way. It is envisaged that sailors will be able to better distinguish the dangers they may encounter during anchoring operations, especially with simulation-oriented training. In addition, these trainings should be provided not only for the operational processes of ships' anchoring operations but also for anchor watch processes, and the operational responds of ship officers should be evaluated, especially against changing weather conditions. In addition, all training provided should aim to minimize possible human errors, in other words, to prevent human errors from occurring.
Finally, a type of safety guide has been prepared within the scope of the study to ensure safer ship anchoring operations. In this guide, other risk factors that are effective in anchor dredging of ships are introduced, their probability of occurrence is given, and comprehensive recommendations are made to prevent these risk factors. Thus, a type of safety optimization has been performed for ships' anchoring operations and anchor watches, which are carried out quite frequently on board ships.