海洋石油支持船评价指标体系标准化设计方法

王文凯 吴琼 张亚东 郑辉 侯佐新 潘鹏

摘 要：本文探讨了海洋石油支持船评价指标体系、权重设置的原则、指标筛选的思路和方法，建立了一种主客观判断相结合的指标权重分析方法，分析了船舶特征和作业指标体系的层次结构；在此基础上建立了海洋石油支持船评价指标体系标准化设计方法，满足了指标标准化设置的各项原则，同时就依据该方法编制的两部有关OSV细分船型的评价标准做了实用案例解析。

关键词：海洋石油支持船，指标体系，指标权重，评价方法

0 引 言

本文基于海洋石油支持船具体作业方式，统计各类作业的工作量，深度挖掘船舶性能评估规律，基于QSPA（Quantitarive Ship PerformanceAssessment）方法在OSV上的应用，通过设置侧重性的权重比例，建立起适用于OSV性能量化评价指标，同时给出SPA（Ship Performance Assessment）标准化计算方法，这对海洋石油支持船设计、建造、运营和行业整体发展至关重要。

1 海洋石油支持船装备和作业特点

海洋石油支持船（Offshore Support Vessel，OSV），是海洋石油工业后勤保障的关键大型船舶装备。目前全球为海洋石油勘探开发服务的船舶约5500余艘，目前国内大约320艘左右，未来在海洋油气开发进程中，规模将持续扩大。与传统海运相比，OSV主要在海上从事包括酸化压裂作业、精就位、提油限位、水下机器人释放和对外消防等13种大型海上特殊作业。因此，对应的设备需要重点考虑散料输送系统、大型拖曳设备、溢油回收和对外消防等10种特殊装备。

2 海洋石油支持船特种作业及对应专业装备设施

2.1 专业设备与设施

拖曳系统、DP系统、泥浆散料系统、载货甲板、救助区、ROV收放系统、对外消防系统、特种船体（冰区）等。

2.2 对应的作业

探井支持、精就位、限位、拖航、货物运输、人员救助、ROV收放（饱和潜水）、抛起锚（涵盖预抛锚）、人员转运、对外消防、破冰作业等。

2.3 专业设备实施与作业对应关系

專业设备实施与作业对应关系如图1所示。

3 海洋石油支持船特种作业统计

海洋石油作业以拖揽机为技术分割岭，为此，与船舶静态指标展开对应，年度作业量统计有助于科学进行权重值的设计与规划，以船舶静态指标为要素、以动态作业量关键设备进行实施。

3.1 载货量统计

载货量统计如图2所示。

3.2 救助作业统计

救助作业统计如图3所示。

3.3 拖带与精就位作业拖带与精就位作业如图4所示。

3.4 年度平均特种作业量比（见表1）

4 海洋石油支持船评价指标的构建

海洋石油支持船评价指标的构建，主要围绕标准化评估的指标设计进行船舶综合性能的评估，以作业中的工作量为参照对应具体设备，全面科学确定船舶静态指标权重，形成海洋石油支持船舶评价体系。

4.1 海洋石油支持船性能

船舶性能（ship characteristics） 广义上指船舶各种性能的总和；狭义上指船舶静力性能和动力性能的概括。狭义的船舶性能与船舶的主要尺寸、形状及载装情况等有密切关系。在理论研究中，以流体静力学为基础研究船舶在不同条件下的浮性、稳性及抗沉性等，以流体动力学为基础研究船舶的快速性、适航性及操纵性等，这些都是船舶最基本的性能。对于任意船舶，其性能要综合考虑如下性能。

（1）浮性：正浮状态；纵倾状态；横倾状态；任意状态。

（2）稳性：船舶稳性是指船舶在外力矩作用下偏离其初始平衡位置而倾斜，船舶具有抵抗外力并当外力矩消除后船舶还具有恢复原来平衡状态的能力。

1）横稳性：系指船舶在横倾力矩的作用下，饶纵向X轴的横向倾斜称为横倾，船舶在横倾时的稳性称为横稳性。

2）纵稳性：指船舶在纵倾力作用下，绕横向Y轴的纵向倾斜称为纵倾，船舶在纵倾时的稳性称为纵稳性。

3）静稳性：指船舶在倾斜过程中，不计角加速和惯性矩时的稳性。用于研究倾斜力矩和稳性力矩之间的静平衡问题。

4）动稳性：指船舶在动力作用下倾斜时，计角加速或角速度的倾斜称为动力倾斜。船舶在动力倾斜时的稳性称为动稳性。用于研究倾斜力矩所作功和稳性力矩所作功之间的动平衡问题。

（3）操纵性：船舶按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能，即船舶能保持或改变航速、航向和位置的性能。主要有4方面：航向稳定性；回转性；转首性和跟从性；停船性能。

（4）抗沉性：船舶舱室进水后，船舶保持漂浮状态的能力，既不沉没和轻浮的能力。

相比常规以航行和靠离码头为主要工作方式的船舶，海洋石油支持船更多用于矿区石油开采辅助作业，靠离的不仅仅是码头，还有海洋中的结构物或者船舶，同船运输的货物既有液态也有固态，其他工作状态也是非单一船舶状态，这既要充分考虑船舶浮性、稳性、操纵性和抗沉性的基本工作性能，同时更要考虑其作业性能、作业适用、经济性能和安全性能，而安全性能和船舶浮性、稳性和抗沉性虽有共同之处，但还需要考虑其救助作业时更恶劣的海况环境。

4.2 海洋石油支持船评价体系整体构思

船舶评价具体落实最重要的是确定其性能指标，需要建立评价体系的原则，具有科学的可操作性，同时又不能完全偏离业界对船舶性能的普适度，但鉴于其有别于普通的海船，指标体系侧重独立性的同时要考虑船舶整体设备设施的完备性，且要具有可操作性与易于掌握和流通性。另，船舶评价的整体框架基于船舶静态性能指标建设与上述原则相统一，评价的准确性的方向是一致的，其数值变化符合其综合性能的表述。

4.3 评价体系建立原则

（1）完備性原则；

（2）独立性原则；

（3）简洁性原则；

（4）科学性原则；

（5）可操作性原则；

（6）通俗性原则。

4.4 评价指标顶层架构

评价指标顶层架构如图5所示。

4.5 确定指标模型的边界条件

（1）船舶的主动力装置和船舶操控系统（动力定位系统）对船舶作业安全影响最大，也是本文选择静态指标评价的重要依据。

（2）在海洋石油支持船体系中，船舶的专用设备设施（舱室和专用设备）是船舶作业的核心，是本文确立权重的关键所在。

（3）船舶能耗是船舶低碳发展的衡量指标，也是船舶经济性的重要体现[2]。

（4）船舶的新旧程度决定船舶当前整体状态。

4.6 确定模型的要素集和评语集

本文采用模糊综合评判的思路对海洋石油支持船性能评价模型进行构建，具体指标要素见表2。

确定出相关要素与单位后，制定海洋石油支持船静态评价指标：1）载重吨与主尺度比值RDW；2）载重吨、航速与功率比值CDSC；3）吨海里能耗g/t·n mile RFD；4）舱容利用率CHC；5）甲板面积率RDA；6）甲板货力矩DCM；7）动力定位能力DPC；8）船体动力比HPC；9）船龄系数N。各类评价和权重值见表3。

5 评价过程

依据表3所示的指标及权重，假定需要评价的船舶Y，获取每艘船对应表3指标值，设为Xi， i是表3对应的指标序号，如：X1表示该船的RDW， X2表示该船的CDSC，以此类推[3]。

ωi表示表3所示评价指标对应的权重，如：ωi表示RDW指标对应的权重14，ω2表示CDSC指标对应的权重10，以此类推。最终形成船舶评价指标统计表，见表4。

6 实用案例分析

依照国际常规分类，海洋石油支持船可以进一步细分为三用工作船（AHTS）和供应船（PSV）两种船型，三用工作船是为海上石油勘探开发提供多种特殊作业服务的海洋工程辅助船舶。主要功能为拖带、抛启锚、供应和守护。三用工作船具有船的本质但又有别于其他商船（散货船、油轮、集装箱船、港作拖轮等），具有体积小、功率大、特种设备多、主甲板和舱室装载货品种类多、主甲板作业、回转灵活等特点。供应船主要用于为海上石油勘探开发运输多种物资和材料，如：钻井物资和器材、钻井钢管、散装水泥、钻井水、钻井泥浆、淡水、盐水、燃油及生活用品等。其两者主要差别在于三用工作船具有拖曳系统，而供应船无。为验证文中提出的标准化评价方法，中国海油分别于2020年启动了《三用工作船性能评价规范》和2021年启动了《海洋石油供应船性能评估规范》两部标准的编制工作，其中《三用工作船性能评价规范》2021年底发布，《海洋石油供应船性能评估规范》2022年底发布。《三用工作船性能评价规范》自发布实施以来，该标准已在中国海油内部5家单位使用，具体使用600余人次，为海事局、地方协会、船厂、设计公司、船级社、船东公司等外部企事业单位借鉴使用300余次，总计900余次，直接指导船舶科研、设计、建造以及船舶租用，根据不同人员的直接反馈来看，标准评价结果客观，权重设计科学合理。使支持船评价由主观模糊评价转变为客观数字化评价。

7 结 语

本文系统结合海洋石油支持船特点，运用科学的标准化权重设计，同时结合具体标准（规范）案例，给出了科学清晰的海洋石油支持船评价方法。该方法对海洋石油支持船科研、建造以及应用的评价指标做出数字量化，其评价指标体系为支持船以及为海洋石油服务的其他船舶的评价提供了科学依据和基础条件，对建构统一的船舶评价体系提供思路和操作路径，能同时兼顾各海区和南北方的操作方式衡量船舶的综合性能技术指标，因此该评价方法对船舶性能的评价更加全面、客观，评价结果有相当可信程度的互比性和可追溯性，在海洋石油支持船领域具有推广应用价值，也将对我国海工船舶设计方案论证、船型优化、船舶科研成果评价等具有一定的理论意义及工程实际应用价值。

参考文献

喻露，王志芳，等. 内河绿色船舶综合定量评价体系[J]. 中国航海， 2021，44（01）：126-131.

于柏枫. 浅析绿色船舶的评价体系[ J ] . 科技资讯，2012（04）：233-235.

姚金林. 船舶柴油机配套行业可配置绿色评价体系研究 [D] . 重庆：重庆大学，2018： 1-83.