摘 要

近年来，集装箱海上运输事故频发。集装箱海上运输作为各国之间贸易往来的重要运输方式，其运营安全备受关注。集装箱海上运输涉及多个部门间的相互操作，各种风险问题都会随之而来。因此对相关风险因素进行全面识别，并评价不同风险因素的重要性显得尤为重要。

首先，本课题通过文献查阅和专家调研对集装箱海上运输日常运营中存在的风险因素进行充分识别。接着，根据不同风险因素间的相互影响关系，建立风险因素的复杂网络模型。然后基于此提出风险因素重要性的排序指标，分别从度数中心度、中间中心度和接近中心度三个方面对风险因素进行重要度评价，并提出了新的评价指标，更加科学的对集装箱海上运输关键运营风险进行识别，从而获得各个风险因素重要性的排序。

研究结果表明，本文提出的方法可以较好的区分风险因素的重要程度，研究结果在一定程度上与实际情况相一致，可为风险因素管理提供参考。

关键词：集装箱海上运输；风险识别；复杂网络理论；节点中心度

Abstract

In recent years, container maritime transport accidents have occurred frequently. Container maritime transport as an important mean of trading between countries, its operational safety has received much attention. Container maritime transport involves inter-operation between multiple departments, and various risk issues will follow. Therefore, it is particularly important to comprehensively identify relevant risk factors and evaluate the importance of different risk factors.

First in view of this topic, through the literature review and expert research, the risk factors existing in the daily operation of container maritime transportation are fully identified. And according to the mutual influence relationship between different risk factors, a complex network model of risk factors is established. Then based on this, proposing the ranking indicators of the importance of risk factors. The importance of risk factors is evaluated from three aspects: degree centrality, between centrality and closeness centrality, and put forward new evaluation indicators to more scientifically identify the key operational risks of container maritime transportation. Thereby obtaining the order of importance of each risk factor.

The research results show that the proposed method can better distinguish the importance of risk factors, and the research results are consistent with the actual situation to a certain extent, which can provide reference for risk factor management.

Key Words: container maritime transport; risks identification; complex network theory; node centrality

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2研究方法及主要工作 2

第2章 集装箱海上运输风险研究概况 4

2.1集装箱海上运输概况 4

2.1.1集装箱海上运输发展 4

2.1.2集装箱海上运输特征 4

2.2集装箱海上运输风险识别与分类 5

2.3基于复杂网络理论的风险因素重要度评价 6

2.4本章小结 8

第3章 集装箱海上运输运营风险识别及网络模型构建 9

3.1集装箱海上运输运营风险分类及识别 9

3.1.1信息流 10

3.1.2物流 10

3.1.3资金流 11

3.2风险因素相互影响关系分析 12

3.2.1信息流、物流、资金流内部风险因素间的相互影响关系分析 12

3.2.2信息流、物流、资金流不同类型风险因素间相互影响关系分析 13

3.3集装箱海上运输运营风险网络模型的构建 13

3.4本章小结 14

第4章 基于复杂理论的集装箱海上运输风险因素重要度评价 15

4.1复杂网络理论 15

4.1.1复杂网络的定义 15

4.1.2复杂网络的分类 15

4.1.3复杂网络中点的中心性统计特征 16

4.2基于综合中心性的关键风险因素识别 17

4.2.1基于度中心度的风险因素排序 17

4.2.2基于中间中心度的风险因素排序 18

4.2.3基于接近中心度的风险因素排序 19

4.2.4基于综合中心度的风险因素排序 20

4.3本章小结 22

第五章 结论与展望 23

5.1结论 23

5.2展望 23

参考文献 24

致 谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

随着经济全球化的不断发展，各国间的贸易往来日益频繁。作为国际贸易货物运输最重要的运输方式之一——集装箱海上运输，其运营安全备受国内外关注。集装箱运输兴起于二十世纪30年代，发达与战后。海上集装箱运输的出现，进一步促进了海上集装箱运输的蓬勃发展。集装箱运输涉及多个实体之间的复杂操作以及长距离海上运输，与集装箱运输相关的风险问题随之而来。近年来，集装箱船海上事故频发：2013年6月17日，MOL Comfort在也门外海200英里处由于恶劣天气导致货仓进水，船舶从中部断裂，船上4293个集装箱全部丢失；据世界海运理事会（World Shipping Council，WSC）的数据显示，2008年至2016年间，平均每年568个海运集装箱损毁或失踪（不考虑灾难性事故的影响）；若考虑灾难性事件的话，每年有1582个海运集装箱损毁或失踪，即大约每周30个。2015年8月12日天津港危险品爆炸事故造成了重大的人员伤亡及财务损失；2017年5月17日哥伦比亚港口发生爆炸，导致4人死亡，22受伤。此外各国港口罢工事件时有发生，对行业经济的发展也造成了极大的负面影响。

根据国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)体系要求^[1]，集装箱的运输风险评估的建设应该遵循科学、系统、可操作的准则。在国内,针对集装箱货物海上运输风险问题，许玲^[2]等运用云变换的数据驱动法确定了每个评价指标对应的权重云，并将其与集装箱船舶内外审评价结果生成的云图结合，最终根据云交换规则对其进行定量评价，从而合理评价和诊断集装箱船舶货物运输的风险程度。陈维^[3]、周伟^[4]等确定了危险品货物运输的风险因素，并提出了检查目标集装箱的筛选方法。汪世锋^[5]利用事故树分析法( Fault Tree Analysis，FTA)和综合安全评估提出了安全和环境风险评价方法或理论，分析危险品集装箱的风险源项，并得到相应的风险等级。韩光华^[6]等根据航道或不同地区的运输需求不平衡的运营环境导致的空箱容量管理问题，构建了一个随机动态模型，以最大化运营商的利润。蒋柳鹏^[7]等选取了沿海上丝绸之路沿线的706个港口和2306条集装箱班轮航线的样本数据，通过构建网络特征集来确定网络类型，设计不同场景下的仿真实验，优化网络核心参数。研究成果对于“海上丝绸之路”航运网络的发展具有重要意义。在风险因子辨识及重要性评价方面，刘明明^[8]等通过广泛收集相应文献及结合集装箱危险品运输现状，运用事故树分析法对事故风险因素进行分析，并对运载危险品货物的集装箱船进行风险因素识别，将事故树分析法和层次重要度分析法进行结合，计算出风险因素的重要度从而识别危险品集装箱运输中关键风险因素。国外学者也开展了一系列针对性研究，Volkan Arslan^[9]等提出了一种新的安全文化评估和改进框架，以提高海事安全，并介绍了公司内部安全气候评估的初步结果。拟议的框架将收集海员的态度，领先/滞后指标和关键绩效指标，分析公司当前的安全文化水平，并解决最薄弱的领域，从而提高安全水平。安全指标的选择可根据公司的具体需求和可用情况进行调整。

在港口、码头管理方面Pallis^[10]等介绍了一种进入港口集装箱码头领域的风险管理方法。该方法构成一个决策支持框架，用于进行港口到港口风险评估或评估整个港口和码头的总体风险水平，以促进持续改进策略。THOMSON^[11]认为，事故的调查和预防应在危险品货物较多的区域进行，除了决策和控制措施之外，还应该聚集专家意见和信息，组织相关人员进行意见讨论及交换，建立相关的机构组织。如此不仅可以减少危险品集装箱运输重大事故发生的概率，还可以促进国际公约的实施和发展。

集装箱安全倡议（container security initiative，CSI）是9/11之后美国实施的一项计划，要求对来自外国商业港口的入境集装箱或货物进行预检，以加强美国的国家安全。CSI的主要内容如下罗列四点：（1）根据提前获得的风险目标的信息进行分析推算，来制定对较高风险进行有效识别的具体准则；（2）集装箱货物运到港口之前对其进行检查并筛选；（3）运用先进的科学方法对风险较高的集装箱进行预检查（4）研发和使用更加先进和智能的集装箱。

由此可见集装箱海运行业事故频发，对相关风险因素进行全面识别，并评价不同风险因素的重要性显得尤为重要。鉴于此本课题通过文献查阅和专家调研对集装箱海上运输日常运营中存在的风险因素进行充分识别，根据不同风险因素间的相互影响关系，建立风险因素的复杂网络模型基于此提出风险因素重要性的排序指标，从而获得各个风险因素重要性的排序，为航运企业风险因素管理提供参考依据。

1.2研究方法及主要工作

本文研究方法为首先通过对于相关文章的检索及阅读学习，了解海上集装箱运输运营风险的研究背景及现状，然后识别其可能出现的运营风险，研究它们之间的相互影响关系，建立风险因素的复杂网络模型，根据风险因素的重要度指标对风险因素进行排序，从而筛选最重要的风险因素，给出合理的建议。

本论文的主要工作为：

（1）介绍海上集装箱运输的发展现状以及在此背景下集装箱运输公司可能会面临的风险。了解海上集装箱运营风险种类，对其进行归类。熟悉风险因素的识别流程和具体方法。

（2）基于对于风险因素的识别结果，分析风险之间的相互影响关系，建立对集装箱海上运输运营风险的复杂网络模型。设计风险因素重要度评价指标，根据风险因素的复杂网络模型对其重要度进行分析和排序，从而筛选出航运公司集装箱海上运输的关键运营风险因素。

（3）对全文的研究工作和方法进行分析和总结，指出论文的创新点和不足之处。

本论文技术路线图如下：

图 1.1技术路线图

第2章 集装箱海上运输风险研究概况

2.1集装箱海上运输概况

集装箱海上运输作为世界海洋运输的一场重大革新，它彻底的改变了海洋运输的传统方式，使杂货运输更加系统化，使海洋运输更加信息化、高效化、系统化。集装箱海上运输的出现，是整个世界海洋运输的福音。

2.1.1集装箱海上运输发展

集装箱运输的发展经历了四个阶段，它们分别是：出现萌芽的时期、集装箱开创时期、集装箱运输迅猛发展和扩张时期、趋于现代化的成熟时期。集装箱运输的想法最初是由英国人提出的，由于此时处于19世纪初，当时的社会生产力还较落后，没有充足而且稳定的适合集装箱运输的货物，集装箱运输相对市场较小，导致集装箱运输的优势没办法体现，集装箱运输发展较为缓慢。19世纪中叶，为了更好的使集装箱运输得以发展，美国科学家提出集装箱的运输不能只在陆地运用，还要实现海上的运输。因此他们首次提出了集装箱海陆联运的想法。为了实现此观点，1957年10月，美国泛大西洋船公司（Pan-Atlantic Steamship Co.）对杂货船进行了改装，是它成为能够运输集装箱的集装箱船舶。虽然该船在硬件基础设施方面还比较粗糙，但是成功的载着230个集装箱从纽约运送到休斯顿。这一壮举对集装箱海上运输的发展有极大的促进作用。为以后的集装箱海运发展做了先驱并且提供了宝贵的经验。十年之后，集装箱海上运输开始了蓬勃的发展，美国泛大西洋船公司不仅有国内运输航线，还开辟了开往欧洲的航线。紧接着世界各国的船公司都开展了集装箱海上运输。日本、欧洲、北美及澳洲开展了集装箱运输航线。为了适应集装箱海上运输的蓬勃发展，各国普遍开始建设集装箱传播的专用码头，为了更好的进行集装箱运输，方便集装箱船舶的装卸。集装箱运输经过几十年的发展，到目前为止，集装箱海上运输已经遍布全球，成为最主要的海上运输方式，同时，集装箱船舶的发展也日趋完善，船舶的运载量日益增大，船舶更加趋向智能化。不仅如此，港口的吞吐能力日益增大，相关配套设施，内陆基础设施，与集装箱运输有关的软硬将设施也趋于成熟，各个环节之间的配合更加密切。对于发达国家而言，货物运输的集装箱化已经非常之高，集装箱运输的多式联运发展迅猛。发展中国家集装箱海上运输的发展也是十分可观的。

2.1.2集装箱海上运输特征

1. 集装箱适用范围广

按照外部尺寸和质量规格分为国际标准和中国标准两种。按质量可分为：大型，总重在20吨及其以上者；小型，总重在5吨及其以下者；其余为中型。按照材料分为铝合金、钢、玻璃钢三种。按照结构分为折叠与拆装式、内柱式、外柱式和薄壳式。按照用途分为通用与专用两大类。

1. 高效率

集装箱船舶的装卸机械化程度很高，而且集装箱运输有特定的集装箱装卸港口，港口的配套设施更加完善，相关人员的配合更加密切。因此集装箱的装卸不需要大量的工人参与，大大提高了工人的生产率。这是普通的杂货船无法实现的。

1. 高投资

集装箱运输作为全球化的产业，其高效的运输方式必定伴随着巨大资金的投入。没有巨额资金的支持，集装箱海运的发展不会如此蓬勃。资金的投入不仅包括船公司对集装箱船舶的建造和对集装箱建造，还有软件硬件的研发，科研经费。集装箱港口的建设也需要相当一部分资金，其中包括相关配套设施的投资，工人的工资等。所以集装箱海运是一个资本密集的行业。

1. 高协作

集装箱运输涉及多个实体之间的复杂操作以及长距离海上运输，其涉及面之广，环节之多，影响之大。是一个十分复杂的运输系统。集装箱运输系统包括各种运输途径，海关，港口，船公司，托运人及相关单位及政府部门。因此，各个环节之间的密切配合及高度协作高度协作，每个环节按计划高效进行。如果配合出现问题，轻则出现时间延误，资金周转缓慢；重则会影响整个运输系统，导致生产中断，造成不可预计的损失。

1. 多式联运

目前的集装箱运输大多依赖于多式联运系统，多式联运也是借助集装箱为载体，集装箱的运输由陆运、空运、海运相互衔接、转运共同完成。中途的转运只需要通过有关单位检查验证，换装集装箱即可，以此提高了运输效率。

2.2集装箱海上运输风险识别与分类

近年来，海上交通事故频发，造成了大量的人员伤亡和财力损失，因此集装箱海上运输的安全问题一直是业内关注的重点，与其相关的运输风险识别也受到越来越多专业人士的研究。

姜洪涛^[12]通过构建“人员、船舶、管理、环境”的集装箱风险评估云模型，对模型可行性进行分析。他将影响集装箱船舶安全因素分为四种，即人为因素（包含驾驶水平、学习能力、健康状况等）、船舶自身性能（包括自身的船龄、船速、驾驶操作性能及密封性，同时还包含集装箱装载情况）、气象因素（该文章只研究风与浪）、船舶管理（包括航线选择、指挥系统的应急反应）。然后进行风险分析，基于云模型进行安全评估。许玲^[13]等也使用云模型进行风险评价，针对相关数据的收集及计算需要和船舶审查单位对海上集装箱运输船舶检查时考虑的因素，确立了集装箱船舶货物运输风险的四层指标模型。综合集装箱船舶货物运输风险的各指标因素，作出评价。

集装箱海上运输的风险必然包含船舶海上航行风险，万子谦^[14]根据专家意见将风险因素分为人为因素、硬件设备、软件服务、管理控制、环境因素和应急反应六大类，并在各大类下对风险因素进行具体分析，得到了40个风险因素，即船员素质、心理状态和生理状态，船龄、船舶吨位、重要组件和船舶性能，船舶航行服务的系统程序，船舶企业的监管控制、航行指挥、海事监管和船舶维护，地理、交通、气候，应急排险、应急救援和应急支持。然后以分析得到的风险因素构建模型，对风险进行识别。

汪世峰^[15]等基于事故树分析法对危险品集装箱进行安全评价。他通过对相关机构所提供的数据分析，以及大量文献资料的收集，对影响危险品集装箱运输的因素进行识别，运用事故树分析法对这些风险因素作安全评价。从而得出相应的解决对策。刘明明^[16]等也基于事故树分析法对危险品海上集装箱运输运营风险进行风险识别。作者通过分析统计案例的事故原因，将集装箱化危险品船载运输风险因素归纳为集装箱、危险货物、包装、装箱、温度湿度、颠簸、积载、瞒报、单位9类共25项。最后利用层次重要度分析法得到关键风险因子的重要程度。