船運集裝箱風險分析和評估

姜露彬，劉海東，邵志杰

（滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

0 引言

受全球疫情形式影響，國際經濟復蘇和主要經濟體產業鏈供應鏈恢復推動的合法海上貿易迅速增長。最顯著的增長出現在集裝箱航運業，大型船舶裝載的集裝箱越來越多。全球貿易、貨物量和船舶尺寸均需要改進集裝箱碼頭。因此，所有集裝箱碼頭都必須擴大其基礎設施，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。

集裝箱運輸的商業優勢似乎已成為人們關注的焦點，其重點是安全運營。為確保貨柜船的安全操作，良好的航海技術和謹慎的操作規程至關重要。相反，這些要求并未得到集裝箱船從業人員的廣泛認可。目前，出海人員的數量和可用的維修時間都有所減少。由于在港口停留時間短，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]。危險引起的嚴重干擾造成的集裝箱損失的年度成本估計為5億美元/年。在裝貨完成后，貨運代理應向收貨人發送裝運通知，以便收貨人能夠組織付款、平衡賬單并準備接收貨物。

1 集裝箱安全風險分析

1.1 運裝數據的影響

不確定性的程度與數據的可用性高度成正比。借助技術開發，可檢測容器中的內容物。因此，可提高發現含有非法材料的集裝箱的概率，從而提高全球供應鏈的安全性。在檢查可能構成恐怖威脅的集裝箱時，海關通過非侵入性檢查使用X射線或伽馬射線掃描儀生成內容物圖像，如果發現異常情況，官員可對集裝箱的全部或部分內容物進行物理檢查。根據專家意見，集裝箱安全倡議（Container Security Initiative，CSI）提供的附加安全性是虛幻的。這是因為在目標定位是基于供應商提供的內容描述，但是從統計上來說，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。

現階段，在不同港口的海運集裝箱上通常部署2種類型的掃描系統：1）輻射入口監測器，常用于檢測容器中是否存在放射性物質；2）伽馬射線掃描系統，用于掃描容器內的高密度材料，以指示是否存在爆炸物。這2種系統都是為增強全球供應鏈的安全性而設計的，但目前仍存在大量漏洞。

輻射入口監測器和伽馬射線掃描系統無法檢測化學或生物制劑[2]，無法確定集裝箱是否會在從填料到最終目的地的某個時間點被破壞。此外，在實際爆炸事件中，輻射入口監測器和伽馬射線掃描系統幾乎不會增加供應鏈可視性的整體價值。

為減少偷盜和篡改事件的可能性，將集裝箱封條、跟蹤系統和智能箱相結合[3]。跟蹤系統依賴 3種主要技術，分別是條形碼掃描技術、射頻識別裝置（Radio Frequency Identification Device，RFID）和全球定位系統（Global Positioning System，GPS）跟蹤。RFID和GPS是必須集成到安全系統中的信息存儲和傳輸技術，為實現技術集成，一般需要借助“智能盒”技術。該技術最早由美國海關推廣，并逐步在各個行業中應用。智能箱使用電子印章對集裝箱的各個開口進行登記。智能箱與訪問代碼相結合，對集裝箱的每次訪問進行記錄，并對集裝箱的編號、時間、日期和印章編號進行維護。集裝箱安全設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。智能箱可將成本降至最低，并能夠實時跟蹤集裝箱。然而，智能盒的視覺存在會成為一種限制，該系統由電池供電，需要維護和測試。

1.2 人為因素導致的事故

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，這種高壓力環境往往會導致錯誤和疏忽。人員配備水平差和人體疲勞是碰撞和擱淺的主要原因。

航運期間可能發生的危險可分為以下5類：

1）由于缺乏知識、錯誤行為和疏忽造成的人為錯誤。

2）將遲到的集裝箱放在準備啟航的船只上造成的危險。

3）員工健康問題和安全恐慌問題。

4）裝卸工和起重機操作員誤操作導致的損壞。

5）外部人員的惡意攻擊。

1.3 其他受影響的因素

集裝箱供應鏈容易受到許多風險的影響，主要包括以下18種風險因素：

1）恐怖組織對港口的直接襲擊。

2）通過港口運輸非法材料用于其他地方的恐怖陰謀。

3）集裝箱的錯誤處理。

4）集裝箱裝卸錯誤。

5）安全意識淡薄。

6）惡劣天氣期間未降低航速。

7）過度依賴電子設備。

8）集裝箱捆扎材料不足。

9）無法準確驗證容器重量。

10）參數計算錯誤。

11）貨運規劃師未經培訓。

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，維修計劃錯誤。

15）缺乏溝通。

16）缺乏形勢意識。

17）缺乏團隊合作。

18）機械故障。

2 集裝箱安全風險評估

20世紀 60年代，故障樹分析法（Fault Tree Analysis，FTA）逐漸發展起來，并被用作風險評估的工具[4]。1975年，隨著美國原子能委員會發表了《反應堆安全研究》，技術系統概率風險評估（Probabilistic Risk Assessment，PRA）取得了突破。

FTA技術是一種演繹推理過程，可應用于任何規模的系統進行風險評估。FTA特別適用于大型海洋和海上工程系統的風險評估，其意外事件可通過經驗確定[5]。FTA是一種圖解法，可用于估計不同故障和失效事件的組合導致事故的概率。這項技術可以處理定量和定性評估。

故障樹包含門，用于允許或禁止故障邏輯在樹上通過。這些門顯示了發生頂級事件所需的事件之間的關系。根據集裝箱的歷史故障數據，機械故障，碰撞、擱淺、火災/爆炸和接觸等事故類別占總事故的80%，可被視為頂級事件。頂級事件是門的輸出，低級事件是門的輸入。根據集裝箱船正式安全評估，碰撞、擱淺、火災/爆炸和船體接觸等4類頂級時間對應的低級事件見表1。

表1 頂級和低級事件

不同頂級事件的故障樹圖分別見圖1～圖4。門符號表示輸出事件所需的輸入事件的關系類型。“與”門表示在所有輸入發生時發生輸出，而“或”門表示在至少一個輸入故障發生時發生輸出。通過故障樹圖的路徑對所有事件進行表示，將這些路徑稱為割集。將具有足夠數據的事件稱為基本事件。如導航錯誤可能是由于船舶工作人員的錯誤或機械故障導致的，最重要的故障事件是船舶人員錯誤。

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/爆炸故障樹圖

機械故障主要由以下一種或多種原因造成：

1）供應的部件或備件的不可靠性。

2）指定人員的不可靠性。

3）維護時間和程序不正確。

4）沒有足夠的時間進行維護。

5）設計失敗。

6）對接程序和時間不正確。

3 結論

研究表明：集裝箱貨物損壞、機械故障、碰撞、擱淺、火災/爆炸和接觸是發生率較高的最重要事故類別。導致供應鏈脆弱性的最重要的基本事件是人為錯誤。

集裝箱供應鏈利益相關者眾多，他們可實際接觸集裝箱及其內容物，并且可能與集裝箱貿易和運輸相關。確保供應鏈安全的最佳方法是使用更好的裝運數據來增強集裝箱定位能力。通過有限的檢查百分比結合基于風險分析的有針對性的方法，可將安全級別控制在可接受的范圍內。此外，集裝箱供應鏈可假設為串聯網絡，對于串聯網絡，系統的可靠性可通過其組件的可靠性來計算（即進口商、出口商、制造商、制造場地、內陸承運人、倉庫、港口、集裝箱船、集裝箱合并和拆箱設施等）。在建立集裝箱風險模型時，必須為不同商業運營商和場所制定相應的可靠性評估方法，必須通過組件的可靠性來確定供應鏈最薄弱環節的強度。希望本文能引起學者和政策制定者的關注，為進一步研究船運集裝箱風險指明方向。