集裝箱船舶貨物運輸風險云評價方法

許 玲, 胡甚平, 軒少永, 吳建軍, 傅俊杰

(1. 上海海事大學 商船學院， 上海 201306； 2. 寧波海事局， 浙江 寧波 315020)

集裝箱船舶貨物運輸風險云評價方法

許 玲1, 胡甚平1, 軒少永1, 吳建軍1, 傅俊杰2

(1. 上海海事大學 商船學院， 上海 201306； 2. 寧波海事局， 浙江 寧波 315020)

為合理評價集裝箱船舶貨物運輸風險程度，需解決風險評價過程中的模糊性和隨機性定量化問題。將《國際安全管理規則》與國際標準化組織體系貫徹實施于集裝箱貨物運輸安全管理工作中，確定通用要素、專屬要素、擴展要素的集裝箱船舶貨物運輸風險評價體系。運用云變換的數據驅動法確定每個評價指標對應的權重云，并將其與集裝箱船舶內外審評價結果生成的云圖結合，最終根據云交換規則對其進行定量評價。結果表明，運用該評價方法可以合理評價和診斷集裝箱船舶貨物運輸的風險程度。

水路運輸； 集裝箱船舶; 貨物運輸; 風險評價; 云模型

水路運輸具有運價低廉、載貨多的特點，承擔著我國進出口貿易中90%的貨運量。近年來，隨著集裝箱箱體的密閉性和標準化不斷增強，集裝箱裝卸和周轉效率不斷提升，以及適箱貨物不斷增多，集裝箱運輸業得到了飛快發展。不過，集裝箱的密閉性和集裝箱貨物運輸特點使得集裝箱船有著與其他種類船舶不同的風險。比如，危險貨物集裝箱極易造成人員傷亡、環境污染等不可逆的傷害和損失；集裝箱船舶的運輸操作流程和風險影響因素比較復雜。因此，對集裝箱船舶進行風險評估是當今亟待解決的安全問題之一。

隨著安全系統工程學問世，很多行業開始高度重視對安全管理和安全(風險)評價方法的研究。最早引入安全學科的是預先危險性分析[1](Preliminary Hazard Analysis, PHA)安全評價方法，但僅僅停留在粗略的危險性分析層面；后來又對事件樹分析方法[2](Event Tree Analysis, ETA，靜態微觀分析)和事故樹分析方法[3](Fault Tree Analysis, FTA，歸納分析)進行了深入研究。此外，國內常用的系統安全(風險)評價方法還有安全檢查表[4](Safety Check List, SCL)、故障假設[5](What…if)、影響和危險度分析[6](Failure Mode Effects and Criticality Analysis, FMECA)、典型危險指數評價法、危險性與可操作性研究[7](Hazard and Operability Study, HAZOP)、作業條件危險性評價[8](Likelihood Exposure Frequency Consequence, LEC)、系統可靠性分析(System Reliability Analysis, SRA)等。ABIANO等[9]提出了危險貨物運輸評價方法與決策手段，將事故后果評估方法運用到危險貨物運輸火災、泄露、爆炸事故方面。BUBBICO[10]提出了液化石油氣道路運輸風險分析方法，引用F-N曲線對液化石油氣道路運輸風險進行分析，為有關運輸部門和個人提供了風險標準。THOMSON[11]認為在危險貨物密集度較高的狀態下，進行事故調查和預防，以及控制手段和決策，應該適合交換專家之間的信息和觀點，建立合作組織，不僅可以遏制危險貨物運輸重大事故發生，還可以促進國際公約的發展。

結合安全管理各指標對航運公司的分級進行評價，應用云模型解決風險評價中的模糊性和隨機性問題，使評價結果更傾向于人們的判斷。

1 集裝箱船舶貨物運輸風險評價體系

根據《國際安全管理(International Safety Management, ISM)規則》與國際標準化組織(International Organization for Standardization, ISO)體系的特征與要求[12-13]，集裝箱船舶貨物運輸風險評價的構建需遵循系統性、科學性、符合性、可操作性等準則。

針對船舶內外審機構在對集裝箱船舶貨物運輸審核時考慮的情況和數據合成的需要，確立公司安全管理的分級評價指標集U0(見圖1)。

1. 一級指標：針對集裝箱船舶貨物運輸的特點，在分級評價體系中設定3個一級指標，分別為通用要素U1、專屬要素U2、擴展要素U3。

2. 二級指標：通用要素U1涉及ISM要素，以ISM條款來命名，這些因素主要針對安全管理體系(Safety Management System，SMS)內容進行歸納聚類，包括9個二級指標；專屬要素U2涉及水路危險貨物運輸和水路常規貨物運輸的異同點，包括2個二級指標；擴展要素U3涉及當下人們關注的科技發展及安全文化等要素，包括3個二級指標。

3. 三級指標：涉及SMS的具體內容，以《ISM規則》中相應條款的內容為依據，同時考慮到安全標準的規范性、危險貨物及常規貨物的異同點，共建立了55個關鍵診斷指數指標。這些指標主要考慮安全管理診斷的關鍵要素，具體內容見圖1。

圖1 集裝箱船舶貨物運輸風險的四層指標模型

在使用集裝箱運輸日常物品時，需按照相關規定對集裝箱進行管理，包括檢查式核實集裝箱的個數、集裝箱是否完好、集裝箱的封條有無貼好、集裝箱儲存環境是否良好、高價值貨物是否貼好標注并安全儲存、計算機偵聽狀態是否無漏洞等等。在使用集裝箱船舶運輸危險貨物時，不僅要采取措施避免危險貨物發生意外，還應對使用的集裝箱加強管理，避免因集裝箱管理不善而造成事故。集裝箱的安全管理的專屬性要求主要包括以下幾方面。

1. 對集裝箱的要求：必須了解和掌握有關包裝、裝卸、加固等運輸環節對危險貨物的特殊規定。

2. 集裝箱的包裝：工作人員必須了解貨物在國際上統一規定中的分類、貨物的性質、危險程度、海運運輸對其特殊要求以及港口是否有特殊要求，并對危險貨物進行適當包裝。

2 基于云模型的風險評價方法

2.1云

云模型是用語言值表示的某個定性概念與其定量表示之間的不確定轉換模型，這種不確定性主要表現在隨機性和模糊性2方面。[14-15]

2.1.1云的數字特征

云的數字特征用來反映定性概念的整體特征，即整體定量特性Cloud(Ex,En,He)。數字特征期望、熵、超熵3個數值集成了模糊性和隨機性，在定性概念與定量數值間相互轉換，完成定性與定量間的相互映射，從而整體表征一個概念。

2.1.2綜合云

綜合云用于合成2朵或多朵相同類型的子云，生成一朵嶄新的高層概念的父云。即為提升概念，將2個或2個以上的相同類型的語言值綜合為1個更廣義的概念語言值，便于更加全面地概括語言價值觀。

2.1.3云變換規則

云滴和一般數值有相通之處，都可進行變換。[12]操作流程均為：先乘除后加減，同級流程從左到右。

2.2評價云

2.2.1指標權重云

為降低單一權重的主觀性，嘗試采用權重云，結合多個指標的專家打分資料進行運算。[16]權重云可理解為“軟權重”，不再是單一的權重值。

首先采用專家咨詢打分的方法對評價指標的5個權重等級進行定性分析;隨后運用云發生器進行定性定量轉換，重復多次，逐級可視化控制專家經驗的收斂速度和質量；最后得到該語言值的權重云(見表1)。

2.2.2指標評價云

結合集裝箱船舶貨物運輸風險的各指標因素，對其做出評價，形成評價集。評價采用五級量表的方法，對應的定性語言值范圍設定為[0,1]。在云模型中，把定性概念看成語言變量，每個語言值分為幾個語言水平，用云模型表示，相鄰云的熵和超熵的較小者為較大者的0.618倍，一般取奇數個云模型。

表1 云標尺評價等級及云模型數字特征

在集裝箱船舶貨物運輸風險評價體系中，設定5個風險評語集V，對應的評語云模型見表2。

表2 云標尺評語等級及云模型數字特征

2.2.3目標層評價結果云

基于上述分析，由三級指標逐步獲得上一層次評價指標的云模型，直至得到最終的綜合評判。設下一指標的綜合云為Mi，最終目標層評價為

(1)

式(1)中：Mi為第i個指標對應的評價云；Wi為第i個指標對應的權重云。

3 算例

為分析某船舶運載危險品集裝箱的風險程度，結合前述基于云信息的評價模型，以問卷調查的方式采集各指標的評價數據和權重數據，綜合求出風險結果。

3.1貨物運輸風險評價云和權重云

根據收回的10組有效內外審結果統計值，分析通用要素、專屬要素和擴展要素指標要素，給出評價的最大值和最小值(見表3)。

分別利用逆向云發生器計算3個數字特征，再利用正向云發生器得到評價指標的實際評價云模型。同樣，依據問卷獲得各評價指標相互關系的定性定量數據，經計算獲得權重云的數字特征。

表3 船舶和設備的維護指標評價

將評價云與權重云進行云運算合成，最終結合綜合云模型得出U21和U22評價指標的評價云(見表4和表5)。

表4 “船舶和設備的維護”三級指標綜合云模型及云權重

表5 “操作方案的制定”三級指標綜合云模型及云權重

同理，通過逆向云生成器可得到13個指標的評價云圖，再運用綜合云、云變換規則，可分別生成13朵三級指標評價云和2朵二級指標評價云。

3.2貨物運輸風險評價云合成

根據指標情況，結合三級指標權重和內外審對集裝箱船舶貨物運輸風險相應指標的打分情況，進行評價結果云計算；然后按照云變換規則進行評價級別合成。確立通用要素、專屬要素、擴展要素等3方面指標的評價歸一化云朵，一級評價結果見表6，其云圖見圖2。

表6 集裝箱船舶貨物運輸風險評價云模型

(a) 通用要素評價結果云

(b) 專屬要素評價結果云

(c) 擴展要素評價結果云

3.3貨物運輸風險評級結果

結合上述數據，根據式(1)可得出最終目標層的評價云模型為A=(0.588 1,0.060 7,0.014 0)。評價結果云見圖3。得出結論：

圖3 集裝箱船舶貨物運輸風險評價結果云

1) 該集裝箱船舶貨物運輸風險的評價結果處于“一般安全”與“比較危險”之間，略趨向于“一般安全”。

2) 就評價結果而言，風險大小排序為擴展要素U3gt;專屬要素U2gt;通用要素U1,說明當下船舶和公司方面尚未注重內部安全文化的建設和發展，以及員工的職業健康等；日常工作中應加強安全投入，注重科技創新以及信息化、職業健康、安全文化等方面的改善和維護。

3) 通用要素U1的熵和超熵值均小于專屬要素U2與擴展要素U3的熵和超熵值，說明船舶文件記錄等SMS審核在外審中有較大的確定度，審核有法可依，并且審核人員熟悉ISM規則等安全管理體系，內審結果較為集中，審核人員應繼續跟進法律法規的學習及培訓。實際表現為船舶記錄較為全面，對照標準體系執行效果較優。

4 結 語

1. 評價集裝箱船舶貨物運輸的風險涉及很多指標，且貨物種類差異很大，因此確立評價因子時需在考慮特殊性的同時，關注通用性要素。

2. 云模型評價被證明能有效結合評價信息的模糊性和隨機性，評價結果保留了這些信息，認為結果能反映風險的特性。

3. 安全管理的發展需要關注安全文化等內容。日常工作中應該加強安全投入，注重科技創新以及信息化、職業健康、安全文化等方面的改善和維護。

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Cloud-Model-BasedAssessmentofCargoTransportationRiskforContainerShips

XULing1,HUShenping1,XUANShaoyong1,WUJianjun1,FUJunjie2

(1. Merchant Marine College，Shanghai Maritime University，Shanghai 201306, China; 2. Ningbo Maritime Safety Administration，Ningbo 315020, China)

To cope with the fuzziness and randomness in risk assessment of cargo transportation for container ships, the International Management Code for the Safe Operation of Ships and for Pollution Prevention (ISM) and the international organization for standardization (ISO) rules about container cargo transportation security administration are implemented to determine the common, exclusive and extension elements. The weight clouds of the indexes are determined by the data-drive approach of cloud transformation. The resultant cloud is calculated according to the related weight clouds and the index estimate clouds. The overall risk level is obtained through back cloud transformation. Test results show that the evaluation method is more effective and accurate in dealing with problems such as the risk evaluation of container transport.

waterway transportation; container ship; cargo transportation; risk assessment; cloud model

2014-08-25

浙江海事局科研項目(2014-25)；上海海事大學研究生創新基金(GK2013028)；上海海事大學校基金(20120057)

許 玲(1990—)，女，江蘇無錫人，碩士，研究方向為風險評價、水上交通安全管理。E-mail:502653635@qq.com

胡甚平(1974—)，男，湖北通城人，教授，博士，研究方向為載運工具運用工程、安全工程、水上交通風險管理。

E-mail: sphu@shmtu.edu.cn

1000-4653(2014)04-0069-05

U695.2; U698

A