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海上运输系统综合脆弱性评估

岛之风伯利，比约恩埃吉尔埃斯波斯莱特，詹姆斯，比莱斯

摘要

世界贸易越来越多地依赖于更长，更大，更复杂的供应链，其中海运就是这样操作的一个重要环节。虽然通过了审查，但长期和复杂的供应链系统还是很容易受到破坏。至今尚未发现有任何具体的方法来评估海上运输系统的脆弱性。大多数现有的供应链风险评估框架要求做到预见风险以使其得以缓解，而不是赋予运输系统应付不可预见的威胁和危害的能力。在评估成本效益时，社会易损性与措施的产业成本应包括在内。

本研究提出了一个结构化的综合的脆弱性评估（FVA）的方法，试图将安全导向的综合安全评估（FSA）框架应用到海运供应链脆弱性领域。为了这样做，要做以下两点改动：（1）评估的重点是清晰地确保运输的能力；充当货物吞吐机制；从破坏性事件中生存和恢复。（2）为了应对不一定被预知到的低频高冲击破坏的情况，两种平行轨道的风险评估需要被追求，即 在综合安全评估（FSA）中 引起焦点的风险评估和一个聚焦结果的失败模型方法。

关键词：供应链中断，脆弱性，失效模式、海上运输、弹性

介绍

世界经济论坛在2008年的全球风险报告中确认了四个新兴的全球性过度优化的风险，其中包括供应链的脆弱性和能源供应安全。由于贸易壁垒的减少和全球物流、技术的改进，区域经济一体化已经来临。其中的一个结果是，在过去的20年里，国际和区域内的贸易增长速度已经超过了全球经济的增长速度。上述报告认为，供应链的有效准备和管理或许能阻止局部风险事故从工业部门到社会领域的蔓延，而缺乏充分的准备可能会放大破坏性事故的影响。特别是，这是有关能源供应的问题。然而，漫长而又复杂的供应链之间的纯粹耦合和投资人、利益相关者和工人在整个系统的内部和外部之间的相互作用掩盖了风险。中断是不可避免的，符合正常事故理论在管理和制备中变得尤为困难。世界经济论坛在2009年的报告中坚持警告称，风险管理还必须考虑到相互联系和延伸的可能性。低概率，高严重性的事件，比如9.11恐怖袭击，2004年的亚洲海啸和当前的信贷危机就真的发生了。

在2010年全球基础设施的系统性风险报告的第23页强调道“重大恐怖袭击导致港口关闭，比如，鹿特丹、香港、或洛杉矶在接下来的几周内会对世界贸易产生严重的经济后果。因为它会对复杂而又准时的供应链包括全球经济造成重大破坏”。世界经济论坛的结论是：“为了使操作更安全，我们需要平衡额外的私人成本，它有可能对公司的底线产生消极的影响同时它的益处是降低全球风险。这是私人效益与公共脆弱性之间的权衡”。在过去的30年里成本效益或“依赖”趋势，一些组织已经最小化了库存和降低成本的能力，已经使工业和社会更脆弱甚至中断。有人可能会担心一些成本消减已经降低了运输系统抗破坏的能力。

海洋运输是国际贸易的先决条件，超过80％的国际货物贸易是通过船舶完成的。一个总的趋势是，世界商品贸易的增长速度超过了全球经济增长速度的两到三倍，代表了全球国内生产总值。乘数效应或许可以通过生产全球化和零件、部件的贸易，更大的经济一体化，更深层次、更广泛的全球供应链来解释。海运贸易占据8.17亿吨的贸易量，其中干货（除散装）占40%，油类占34%，干散货占36%。由于最近的金融危机，世界海运贸易的增长率从2007年的4.5%下降到了2008年的3.6%。

在这个工业化的世界中，包括欧盟、美国、韩国和日本都日益依赖进口天然气，其中逐渐增加进口的是液化天然气（LNG）。能源供应安全是一个复杂的领域，它涉及政治、经济和军事政策以及物流和供应链的问题，它关系到所有工业化国家的切身利益。

经调查，很少有关于对海上运输系统（MTS）破坏脆弱性的研究。为了深入了解从业者的观点，我们对液化气产业、港口当局、海岸警卫队、整个海事行业的终端商和服务行业的投资人做了个20半结构化采访。大部分位于美国和加拿大，其余的在挪威。总体的观点如下：

（1）受访者们有一个可操作的重点：就是，他们在频繁的小干扰上努力，而不是大的意外事件。

（2）投资人知道大的事故会发生，他们也知道事故的代价会很高，然而他们没有系统地准备修复这个系统。

（3）海上运输系统的利益相关者们发现他们的系统很独特。结果，他们认为或许很难从其他海上运输系统相关人员的降低脆弱性的努力方面学到东西。

（4）海上运输系统几乎是不清晰地。

开展这项研究是因为观察到运输系统和供应链的主要中断风险领域在学术文献中尚未有描述。通过与行业相关人士的访谈，由于不投入时间来寻找降低大型供应链风险的运输系统的脆弱性的方法和框架，受访者缺乏了解，以及资源的限制。这导致了下列研究困难:

（1）如何找到一个合适的框架来解决海上运输系统脆弱性中断风险？

（2）需要何种工具和方法来提高海上运输的操作员及其家属的能力来理解中断风险，承受这种风险，以及中断发生后恢复运输系统的功能？

本研究中我们试图从海上供应链风险管理的问题中已知的方法和框架、安全测试和可靠性工程中应用洞察力，来满足世界经济论坛的挑战。社会对海上运输任务的依赖，了解这个系统可能会如何崩溃，如何快速恢复运输货物的能力，是一项重要的任务。综合安全评估框架提供了建议脆弱性评估的结构，它的失效模式概念使系统准备好去解决未知的危害和威胁和低频高风险的事故。

在下面的章节中，第二章是文献综述，第三章是相关概念，综合脆弱性评估框架在第四章，在上述讨论的情况下，第五、六章会给出结论。

文献综述

2.1定义

供应链的主要任务是作为货物吞吐机制，在困难时，在保护破坏性事件后果中保护其余单元。接着，在海上供应链风险管理的环境下，维持供应链任务重点，在埃斯波斯莱特和儒森德的书中，脆弱性被定义为可能削弱或限制源于系统边界的内、外部中它承受、处理、生存威胁和破坏性事件能力的运输系统的特性。

风险可能被定义为可能导致消极影响的事故的过程，频率和后果三个部分（在这种情况下，对运输系统的执行命令的能力来说）。风险是一种潜在的危险源，卡普兰和噶瑞克认为风险是防护措施分裂出的冒险。其中，风险只能被降低而不能被消除。供应链中存在的许多定义，看案例Mentzer et al。在这篇文章中，使用如下定义：一个供应链或者物流系统的目的是将产品从供应商运输到客户那里。物流网络可以看做是一个单独的系统或者一个相互联系相互作用的系统，它涉及人员、技术、活动、信息和资源。

在过去的十年里，供应链弹性已经成为了一个研究领域，相关定义也出现了很多。在本文中，弹性被定义为在服务供应链任务的能力上处理没有重大影响中断事故的能力。弹性是关于处理中断事故的后果的，而不是关于阻止中断事故发生的。然而，建立一个弹性系统的努力是在中断事故发生之前应该做到的。一个好的系统失效模式的理解可以与此相关。

失效模式被定义为供应链的主要功能和能力。任何此类缺失都有可能降低或者移除系统执行任务的能力。

2.2前期研究

近期，广泛的关于供应链管理风险的学术文献，包括Rao和Goldsby基于前期研究提出了一个风险类型学；Vanany 等人基于风险和工业部门的类型将文件进行分类；Tang开发了一个将供应链管理风险文献关于供应、需求、产品和信息管理进行分类的框架。Tang还提供了一个定量的管理供应链风险的方法。Kleindorfer and Saad 建立了一个管理供应链风险的概念性框架，认为风险源需要被识别、评估和缓解。Zsidisin等人提出了供应链风险评估技术，特别是从委托代理机构的角度——业务连续性规划方法可能被用来管理供应风险。

Manuj 和 Mentzer汇集逻辑学、供应链管理、战略、运营和国际管理中的概念，提出了一个综合风险管理和缓解全球供应链的五个步骤的框架。除了第四步，成本和效益不是唯一的参数，它可以与综合评判法相比较。相反，他们包括了例如除了性能标准之外的复杂管理和组织学习因素。尽管他们强调它们是密切相关的，目前有七个风险管理策略：回避、延期、投机、套期保值、控制、共享/传输和安全。

如上所述，风险评估的方法一般都集中在风险源识别上。然而，运输系统固有地脆弱性和中断时有发生，源集中的风险评估方法不能充分准备以减轻所有的风险，因此，运输系统必须准备好恢复其所有的功能。

现有的对综合海上供应链的脆弱性研究有限。Carbone and De Martino 结合法国勒阿弗尔港口的一个实际案例，讨论了港口在供应链管理中的作用。Bichou 和 Gray 认为港口是供应链的一部分，它们就应该被这样对待。此外，他们认为，标杆管理是可能存在于港口和其他多式联运的连接点的，它有一个未被利用的潜力，而且符合I3规则。De Martino 和Morvillo 调查研究了港口利益相关者以及港口货物移动增值物流服务的变化之间的相互依赖与影响。

Barnes 和 Oloruntoba 讨论了在海上供应链中保安的作用，确定安全监督的薄弱环节，如在船舶登记和船舶所有权登记和方便旗的使用方面缺乏监督。中央安全计划的内容，如国际船舶和港口设施保安规则（ISPS）是在海上供应链的背景下提出的。其余的文章是关于他们对未来的研究提出了一个框架“在主要港口识别关键基础设施中的常见漏洞”的建议，港口型机构的现状评价，低频高冲击场景评价。

供应链中断是不可避免的，其严重程度取决于受影响的实体（节点）的数量。供应链密度，供应链复杂度和节点临界可能作为一个对中断供应网络中断的严重性和它传播的解释变量。例如，Craighead和 Juttner等人。Rice和Caniato和Asbjoslash;rnslett和Rausand认为，缓解取决于清晰度，恢复和预警能力。较大中断的工业代价是重大的，Hendricks和Singhal 发现在中断公告后的两年里，异常股票回报率是40%，中断后的一年里，股票风险比前一年搞出13.5%。供应链中断的社会成本对例如能源的关键产品来说特别高。被视为已知的高成本的中断，对工业和社会来说，努力了解供应链的脆弱性同时量化成本是必要而且及时的。

3.相关概念

3．1海上运输系统的定义

海洋运输的海上运输部分以下面的三种方式设定：1.班轮2.工业3.不定期船运输。班轮服务主要是按照固定的路线和时间表移动货物例如集装箱，就像公共汽车。工业营运商拥有并管理他自己的船队，寻求最大限度地降低成本。不定期船围绕利润最大化，跟踪货物，就像出租车。船队规模和结构，以及路由和调度船只，保证利益相关者在资金传输系统中的利润是至关重要的。要做到这一点，船舶的使用必须进行优化，从Ronen 和 Christiansen 等人那里查阅到.在优化供应链时，必须考虑到生产能力和存储。Groslash;nhaug和Christiansen 描述了一个LNG供应链的库存路径问题的解决方案。

一个完整的海上运输系统可以进一步描述为由五个元素组成。一组“港口对象”，涉及港口、码头、航道、多式联运网络，以及一套构成运输网络的船舶，如上所述，可以描述一个海上运输系统（图一）。

从供应链运营商的角度可以在几个系统级别来了解运输系统。船舶运营商控制着整个由单一船舶的一组特征组成的船队。同样地，在陆地方面可以理解为港口在当地、国家、区域等级的一个系统。个别港口有几个码头，有不同类型装载技术和货物的服务。海上运输系统需要被理解为一个更大的工业系统的一部分，以及社会供给需求的提供者。如果一个港口或码头超越保护而中断，连锁效应可以扩散到更大的经济范围而导致更大范围的经济瘫痪。给定有限数量的节点，例如在一个港口和码头的系统中，故障可能会蔓延至超出可预见的范围，见表一的一个例子。

3．2失效模式

通过准备恢复系统运输货物的能力，系统可能会更好地准备来处理低频高冲击的情况。通过结合运输系统的关键途径，可能会使运输系统的的元素失效，资金传输系统的失效模式就确定了，见表2。这些描述了系统执行任务所必须的关键功能和能力。

交通运输系统的关键途径或许不能被总结为供应能力，资金流动，运输，通信，内部运作/能力和人类资源方面的损失，这可以被描述为：供应能力是供应来源的元素执行它的功能所必须的能力，对工厂来说，这是原材料，公用事业和电力。资金流动包括了，接入资本和流动性/现金流的能力。运输是能够移动材料的能力，包括目前在工作的能力。通信包括支持技术，在供应链透明度是至关重要的。内部运作需要组织的处理能力（例如，将材料转换成货物）。质量问题会减少产量并陷入内部运作。人力资源流失明确地突出了内部运作的人为因素——供应链功能的人才需求是什么？

3.3综合安全评估

定量风险评估已经被运用于各种行业。在海运方面，综合安全评估是用于描述一个合理和系统地基于风险方法的安全评价。综合安全评价应用于海事申请可以批判性地看待，例如Kontovas和Psaraftis，通过连接海事风险评估中安全和可靠性工程可以得到很多，同时通过在船舶风险评估中应用综合安全评估来理解海事供应链的脆弱性。

综合安全评估的优点包括：它是一个测试过并且已经建立好的方法，有相当多地关于在海事部门的方法的知识。缺点在于它的框架依赖于专家的量化评价，使用简化的风险排序，允许在步骤中使用可以被操纵的各种方法。然而，这些反对意见不完全适用于综合安全评估，他们也可能是其他相关的方法。

3.4确定海上运输系统中断脆弱性的框架要求

研究问题分为下面两个方面：1）确定一个解决系统中断风险的框架2)确定方法、工具、分类来支持这个框架。基于文献，特别是Oehmen，ontovas和saraftis 和利益相关者的访谈，框架的要求可以被定义为如下：

1. 框架必须是结构化和系统化的，明确地框架责任，并进行更新。
2. 框架必须支持量化风险。
3. 框架必须能预警风险并为意外情况进行准备。
4. 框架必须明确风险评估的成本/效益，业务和风险管理的经济学方面都应该被考虑到。lt;

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