船运集装箱风险分析和评估

姜露彬，刘海东，邵志杰

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引言

受全球疫情形式影响，国际经济复苏和主要经济体产业链供应链恢复推动的合法海上贸易迅速增长。最显著的增长出现在集装箱航运业，大型船舶装载的集装箱越来越多。全球贸易、货物量和船舶尺寸均需要改进集装箱码头。因此，所有集装箱码头都必须扩大其基础设施，加深其港口航道，并提供更多具有在线处理能力的虚拟港口以保持竞争力。

集装箱运输的商业优势似乎已成为人们关注的焦点，其重点是安全运营。为确保货柜船的安全操作，良好的航海技术和谨慎的操作规程至关重要。相反，这些要求并未得到集装箱船从业人员的广泛认可。目前，出海人员的数量和可用的维修时间都有所减少。由于在港口停留时间短，人员编制减少，船舶工作人员的工作压力急剧增加，疲劳程度随之增加[1]。危险引起的严重干扰造成的集装箱损失的年度成本估计为5亿美元/年。在装货完成后，货运代理应向收货人发送装运通知，以便收货人能够组织付款、平衡账单并准备接收货物。

1 集装箱安全风险分析

1.1 运装数据的影响

不确定性的程度与数据的可用性高度成正比。借助技术开发，可检测容器中的内容物。因此，可提高发现含有非法材料的集装箱的概率，从而提高全球供应链的安全性。在检查可能构成恐怖威胁的集装箱时，海关通过非侵入性检查使用X射线或伽马射线扫描仪生成内容物图像，如果发现异常情况，官员可对集装箱的全部或部分内容物进行物理检查。根据专家意见，集装箱安全倡议（Container Security Initiative，CSI）提供的附加安全性是虚幻的。这是因为在目标定位是基于供应商提供的内容描述，但是从统计上来说，通过港口的集装箱中，只有不到1%的集装箱接受过扫描，仅有少量集装箱被打开接受检查。

现阶段，在不同港口的海运集装箱上通常部署2种类型的扫描系统：1）辐射入口监测器，常用于检测容器中是否存在放射性物质；2）伽马射线扫描系统，用于扫描容器内的高密度材料，以指示是否存在爆炸物。这2种系统都是为增强全球供应链的安全性而设计的，但目前仍存在大量漏洞。

辐射入口监测器和伽马射线扫描系统无法检测化学或生物制剂[2]，无法确定集装箱是否会在从填料到最终目的地的某个时间点被破坏。此外，在实际爆炸事件中，辐射入口监测器和伽马射线扫描系统几乎不会增加供应链可视性的整体价值。

为减少偷盗和篡改事件的可能性，将集装箱封条、跟踪系统和智能箱相结合[3]。跟踪系统依赖 3种主要技术，分别是条形码扫描技术、射频识别装置（Radio Frequency Identification Device，RFID）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS）跟踪。RFID和GPS是必须集成到安全系统中的信息存储和传输技术，为实现技术集成，一般需要借助“智能盒”技术。该技术最早由美国海关推广，并逐步在各个行业中应用。智能箱使用电子印章对集装箱的各个开口进行登记。智能箱与访问代码相结合，对集装箱的每次访问进行记录，并对集装箱的编号、时间、日期和印章编号进行维护。集装箱安全设备将信息传输至接收器，接收器可连接到任何具有全球通信功能的手机。智能箱可将成本降至最低，并能够实时跟踪集装箱。然而，智能盒的视觉存在会成为一种限制，该系统由电池供电，需要维护和测试。

1.2 人为因素导致的事故

在集装箱事故中，人为事故是主要部分。集装箱船工作人员的压力很大，这种高压力环境往往会导致错误和疏忽。人员配备水平差和人体疲劳是碰撞和搁浅的主要原因。

航运期间可能发生的危险可分为以下5类：

1）由于缺乏知识、错误行为和疏忽造成的人为错误。

2）将迟到的集装箱放在准备启航的船只上造成的危险。

3）员工健康问题和安全恐慌问题。

4）装卸工和起重机操作员误操作导致的损坏。

5）外部人员的恶意攻击。

1.3 其他受影响的因素

集装箱供应链容易受到许多风险的影响，主要包括以下18种风险因素：

1）恐怖组织对港口的直接袭击。

2）通过港口运输非法材料用于其他地方的恐怖阴谋。

3）集装箱的错误处理。

4）集装箱装卸错误。

5）安全意识淡薄。

6）恶劣天气期间未降低航速。

7）过度依赖电子设备。

8）集装箱捆扎材料不足。

9）无法准确验证容器重量。

10）参数计算错误。

11）货运规划师未经培训。

12）船舶工作人员能力缺乏，熟悉程度不足。

13）人员配备水平糟糕。

14）在坞期间，维修计划错误。

15）缺乏沟通。

16）缺乏形势意识。

17）缺乏团队合作。

18）机械故障。

2 集装箱安全风险评估

20世纪 60年代，故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）逐渐发展起来，并被用作风险评估的工具[4]。1975年，随着美国原子能委员会发表了《反应堆安全研究》，技术系统概率风险评估（Probabilistic Risk Assessment，PRA）取得了突破。

FTA技术是一种演绎推理过程，可应用于任何规模的系统进行风险评估。FTA特别适用于大型海洋和海上工程系统的风险评估，其意外事件可通过经验确定[5]。FTA是一种图解法，可用于估计不同故障和失效事件的组合导致事故的概率。这项技术可以处理定量和定性评估。

故障树包含门，用于允许或禁止故障逻辑在树上通过。这些门显示了发生顶级事件所需的事件之间的关系。根据集装箱的历史故障数据，机械故障，碰撞、搁浅、火灾/爆炸和接触等事故类别占总事故的80%，可被视为顶级事件。顶级事件是门的输出，低级事件是门的输入。根据集装箱船正式安全评估，碰撞、搁浅、火灾/爆炸和船体接触等4类顶级时间对应的低级事件见表1。

表1 顶级和低级事件

不同顶级事件的故障树图分别见图1～图4。门符号表示输出事件所需的输入事件的关系类型。“与”门表示在所有输入发生时发生输出，而“或”门表示在至少一个输入故障发生时发生输出。通过故障树图的路径对所有事件进行表示，将这些路径称为割集。将具有足够数据的事件称为基本事件。如导航错误可能是由于船舶工作人员的错误或机械故障导致的，最重要的故障事件是船舶人员错误。

图1 船体接触故障树图

图2 船体搁浅故障树图

图3 船体碰撞故障树图

图4 船体火灾/爆炸故障树图

机械故障主要由以下一种或多种原因造成：

1）供应的部件或备件的不可靠性。

2）指定人员的不可靠性。

3）维护时间和程序不正确。

4）没有足够的时间进行维护。

5）设计失败。

6）对接程序和时间不正确。

3 结论

研究表明：集装箱货物损坏、机械故障、碰撞、搁浅、火灾/爆炸和接触是发生率较高的最重要事故类别。导致供应链脆弱性的最重要的基本事件是人为错误。

集装箱供应链利益相关者众多，他们可实际接触集装箱及其内容物，并且可能与集装箱贸易和运输相关。确保供应链安全的最佳方法是使用更好的装运数据来增强集装箱定位能力。通过有限的检查百分比结合基于风险分析的有针对性的方法，可将安全级别控制在可接受的范围内。此外，集装箱供应链可假设为串联网络，对于串联网络，系统的可靠性可通过其组件的可靠性来计算（即进口商、出口商、制造商、制造场地、内陆承运人、仓库、港口、集装箱船、集装箱合并和拆箱设施等）。在建立集装箱风险模型时，必须为不同商业运营商和场所制定相应的可靠性评估方法，必须通过组件的可靠性来确定供应链最薄弱环节的强度。希望本文能引起学者和政策制定者的关注，为进一步研究船运集装箱风险指明方向。