船運(yùn)集裝箱風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估

姜露彬，劉海東，邵志杰

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

0 引言

受全球疫情形式影響，國際經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和主要經(jīng)濟(jì)體產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈恢復(fù)推動(dòng)的合法海上貿(mào)易迅速增長。最顯著的增長出現(xiàn)在集裝箱航運(yùn)業(yè)，大型船舶裝載的集裝箱越來越多。全球貿(mào)易、貨物量和船舶尺寸均需要改進(jìn)集裝箱碼頭。因此，所有集裝箱碼頭都必須擴(kuò)大其基礎(chǔ)設(shè)施，加深其港口航道，并提供更多具有在線處理能力的虛擬港口以保持競爭力。

集裝箱運(yùn)輸?shù)纳虡I(yè)優(yōu)勢似乎已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，其重點(diǎn)是安全運(yùn)營。為確保貨柜船的安全操作，良好的航海技術(shù)和謹(jǐn)慎的操作規(guī)程至關(guān)重要。相反，這些要求并未得到集裝箱船從業(yè)人員的廣泛認(rèn)可。目前，出海人員的數(shù)量和可用的維修時(shí)間都有所減少。由于在港口停留時(shí)間短，人員編制減少，船舶工作人員的工作壓力急劇增加，疲勞程度隨之增加[1]。危險(xiǎn)引起的嚴(yán)重干擾造成的集裝箱損失的年度成本估計(jì)為5億美元/年。在裝貨完成后，貨運(yùn)代理應(yīng)向收貨人發(fā)送裝運(yùn)通知，以便收貨人能夠組織付款、平衡賬單并準(zhǔn)備接收貨物。

1 集裝箱安全風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 運(yùn)裝數(shù)據(jù)的影響

不確定性的程度與數(shù)據(jù)的可用性高度成正比。借助技術(shù)開發(fā)，可檢測容器中的內(nèi)容物。因此，可提高發(fā)現(xiàn)含有非法材料的集裝箱的概率，從而提高全球供應(yīng)鏈的安全性。在檢查可能構(gòu)成恐怖威脅的集裝箱時(shí)，海關(guān)通過非侵入性檢查使用X射線或伽馬射線掃描儀生成內(nèi)容物圖像，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，官員可對集裝箱的全部或部分內(nèi)容物進(jìn)行物理檢查。根據(jù)專家意見，集裝箱安全倡議（Container Security Initiative，CSI）提供的附加安全性是虛幻的。這是因?yàn)樵谀繕?biāo)定位是基于供應(yīng)商提供的內(nèi)容描述，但是從統(tǒng)計(jì)上來說，通過港口的集裝箱中，只有不到1%的集裝箱接受過掃描，僅有少量集裝箱被打開接受檢查。

現(xiàn)階段，在不同港口的海運(yùn)集裝箱上通常部署2種類型的掃描系統(tǒng)：1）輻射入口監(jiān)測器，常用于檢測容器中是否存在放射性物質(zhì)；2）伽馬射線掃描系統(tǒng)，用于掃描容器內(nèi)的高密度材料，以指示是否存在爆炸物。這2種系統(tǒng)都是為增強(qiáng)全球供應(yīng)鏈的安全性而設(shè)計(jì)的，但目前仍存在大量漏洞。

輻射入口監(jiān)測器和伽馬射線掃描系統(tǒng)無法檢測化學(xué)或生物制劑[2]，無法確定集裝箱是否會(huì)在從填料到最終目的地的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)被破壞。此外，在實(shí)際爆炸事件中，輻射入口監(jiān)測器和伽馬射線掃描系統(tǒng)幾乎不會(huì)增加供應(yīng)鏈可視性的整體價(jià)值。

為減少偷盜和篡改事件的可能性，將集裝箱封條、跟蹤系統(tǒng)和智能箱相結(jié)合[3]。跟蹤系統(tǒng)依賴 3種主要技術(shù)，分別是條形碼掃描技術(shù)、射頻識(shí)別裝置（Radio Frequency Identification Device，RFID）和全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）跟蹤。RFID和GPS是必須集成到安全系統(tǒng)中的信息存儲(chǔ)和傳輸技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成，一般需要借助“智能盒”技術(shù)。該技術(shù)最早由美國海關(guān)推廣，并逐步在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用。智能箱使用電子印章對集裝箱的各個(gè)開口進(jìn)行登記。智能箱與訪問代碼相結(jié)合，對集裝箱的每次訪問進(jìn)行記錄，并對集裝箱的編號(hào)、時(shí)間、日期和印章編號(hào)進(jìn)行維護(hù)。集裝箱安全設(shè)備將信息傳輸至接收器，接收器可連接到任何具有全球通信功能的手機(jī)。智能箱可將成本降至最低，并能夠?qū)崟r(shí)跟蹤集裝箱。然而，智能盒的視覺存在會(huì)成為一種限制，該系統(tǒng)由電池供電，需要維護(hù)和測試。

1.2 人為因素導(dǎo)致的事故

在集裝箱事故中，人為事故是主要部分。集裝箱船工作人員的壓力很大，這種高壓力環(huán)境往往會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤和疏忽。人員配備水平差和人體疲勞是碰撞和擱淺的主要原因。

航運(yùn)期間可能發(fā)生的危險(xiǎn)可分為以下5類：

1）由于缺乏知識(shí)、錯(cuò)誤行為和疏忽造成的人為錯(cuò)誤。

2）將遲到的集裝箱放在準(zhǔn)備啟航的船只上造成的危險(xiǎn)。

3）員工健康問題和安全恐慌問題。

4）裝卸工和起重機(jī)操作員誤操作導(dǎo)致的損壞。

5）外部人員的惡意攻擊。

1.3 其他受影響的因素

集裝箱供應(yīng)鏈容易受到許多風(fēng)險(xiǎn)的影響，主要包括以下18種風(fēng)險(xiǎn)因素：

1）恐怖組織對港口的直接襲擊。

2）通過港口運(yùn)輸非法材料用于其他地方的恐怖陰謀。

3）集裝箱的錯(cuò)誤處理。

4）集裝箱裝卸錯(cuò)誤。

5）安全意識(shí)淡薄。

6）惡劣天氣期間未降低航速。

7）過度依賴電子設(shè)備。

8）集裝箱捆扎材料不足。

9）無法準(zhǔn)確驗(yàn)證容器重量。

10）參數(shù)計(jì)算錯(cuò)誤。

11）貨運(yùn)規(guī)劃師未經(jīng)培訓(xùn)。

12）船舶工作人員能力缺乏，熟悉程度不足。

13）人員配備水平糟糕。

14）在塢期間，維修計(jì)劃錯(cuò)誤。

15）缺乏溝通。

16）缺乏形勢意識(shí)。

17）缺乏團(tuán)隊(duì)合作。

18）機(jī)械故障。

2 集裝箱安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

20世紀(jì) 60年代，故障樹分析法（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）逐漸發(fā)展起來，并被用作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的工具[4]。1975年，隨著美國原子能委員會(huì)發(fā)表了《反應(yīng)堆安全研究》，技術(shù)系統(tǒng)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（Probabilistic Risk Assessment，PRA）取得了突破。

FTA技術(shù)是一種演繹推理過程，可應(yīng)用于任何規(guī)模的系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。FTA特別適用于大型海洋和海上工程系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其意外事件可通過經(jīng)驗(yàn)確定[5]。FTA是一種圖解法，可用于估計(jì)不同故障和失效事件的組合導(dǎo)致事故的概率。這項(xiàng)技術(shù)可以處理定量和定性評(píng)估。

故障樹包含門，用于允許或禁止故障邏輯在樹上通過。這些門顯示了發(fā)生頂級(jí)事件所需的事件之間的關(guān)系。根據(jù)集裝箱的歷史故障數(shù)據(jù)，機(jī)械故障，碰撞、擱淺、火災(zāi)/爆炸和接觸等事故類別占總事故的80%，可被視為頂級(jí)事件。頂級(jí)事件是門的輸出，低級(jí)事件是門的輸入。根據(jù)集裝箱船正式安全評(píng)估，碰撞、擱淺、火災(zāi)/爆炸和船體接觸等4類頂級(jí)時(shí)間對應(yīng)的低級(jí)事件見表1。

表1 頂級(jí)和低級(jí)事件

不同頂級(jí)事件的故障樹圖分別見圖1～圖4。門符號(hào)表示輸出事件所需的輸入事件的關(guān)系類型?！芭c”門表示在所有輸入發(fā)生時(shí)發(fā)生輸出，而“或”門表示在至少一個(gè)輸入故障發(fā)生時(shí)發(fā)生輸出。通過故障樹圖的路徑對所有事件進(jìn)行表示，將這些路徑稱為割集。將具有足夠數(shù)據(jù)的事件稱為基本事件。如導(dǎo)航錯(cuò)誤可能是由于船舶工作人員的錯(cuò)誤或機(jī)械故障導(dǎo)致的，最重要的故障事件是船舶人員錯(cuò)誤。

圖1 船體接觸故障樹圖

圖2 船體擱淺故障樹圖

圖3 船體碰撞故障樹圖

圖4 船體火災(zāi)/爆炸故障樹圖

機(jī)械故障主要由以下一種或多種原因造成：

1）供應(yīng)的部件或備件的不可靠性。

2）指定人員的不可靠性。

3）維護(hù)時(shí)間和程序不正確。

4）沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行維護(hù)。

5）設(shè)計(jì)失敗。

6）對接程序和時(shí)間不正確。

3 結(jié)論

研究表明：集裝箱貨物損壞、機(jī)械故障、碰撞、擱淺、火災(zāi)/爆炸和接觸是發(fā)生率較高的最重要事故類別。導(dǎo)致供應(yīng)鏈脆弱性的最重要的基本事件是人為錯(cuò)誤。

集裝箱供應(yīng)鏈利益相關(guān)者眾多，他們可實(shí)際接觸集裝箱及其內(nèi)容物，并且可能與集裝箱貿(mào)易和運(yùn)輸相關(guān)。確保供應(yīng)鏈安全的最佳方法是使用更好的裝運(yùn)數(shù)據(jù)來增強(qiáng)集裝箱定位能力。通過有限的檢查百分比結(jié)合基于風(fēng)險(xiǎn)分析的有針對性的方法，可將安全級(jí)別控制在可接受的范圍內(nèi)。此外，集裝箱供應(yīng)鏈可假設(shè)為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對于串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的可靠性可通過其組件的可靠性來計(jì)算（即進(jìn)口商、出口商、制造商、制造場地、內(nèi)陸承運(yùn)人、倉庫、港口、集裝箱船、集裝箱合并和拆箱設(shè)施等）。在建立集裝箱風(fēng)險(xiǎn)模型時(shí)，必須為不同商業(yè)運(yùn)營商和場所制定相應(yīng)的可靠性評(píng)估方法，必須通過組件的可靠性來確定供應(yīng)鏈最薄弱環(huán)節(jié)的強(qiáng)度。希望本文能引起學(xué)者和政策制定者的關(guān)注，為進(jìn)一步研究船運(yùn)集裝箱風(fēng)險(xiǎn)指明方向。