集装化危险品物流作业风险因素识别与评价

何景师 张智勇

摘要：为识别与评价集装化危险品物流作业的风险因素，通过鱼骨图分析法构建风险因素评价指标体系。以风险发生的概率和后果为决策变量建立基于熵权-层次分析法（analytic hierarchy process， AHP）约束的数据包络分析（data envelopment analysis， DEA）法的风险评价模型。利用熵权-AHP解决传统DEA法的权重无限性问题，利用DEA法求解风险极大、极小值并对风险因素进行评价与排序。研究发现，人员风险、包装风险达到风险极大值，集装箱风险达到风险极小值。研究得到各风险因素决策单元的风险降低比例，并根据风险因素的特点提出集装化危险品物流作业风险管理的建议。结果表明了该评价模型的适用性和评价方法的科学性。

关键词： 危险品物流; 集装化危险品; 物流作业风险; 数据包络分析（DEA）; 熵权;

Abstract： To identify and evaluate the risk factors of containerized dangerous goods logistics operation， the evaluation index system of risk factors is constructed by the fishbone diagram analysis method. Taking the probability and consequence of risk occurrence as decision variables， the risk evaluation model based on the data envelopment analysis （DEA） method is established， where DEA method is constrained by the entropy weight and the analytic hierarchy process （AHP）. The entropy weight and AHP are used to solve the weight infinity problem of the traditional DEA method. DEA method is used to obtain the maximum and minimum values of risk， and the risk factors are evaluated and ranked. It is found that the risk of personnel and the risk of packaging are of the maximum， the risk of containers is of the minimum， and the risk reduction proportion of the decision making unit of each risk factor is pointed out. According to the characteristics of risk factors， some suggestions are put forward on risk management of containerized dangerous goods logistics operation. The result shows that the evaluation model is applicable and the evaluation method is scientific.

Key words： dangerous goods logistics; containerized dangerous goods; logistics operation risk; data envelopment analysis （DEA）; entropy weight; analytic hierarchy process （AHP）

0 引 言

我国危险品生产企业数量众多，危险品物流量大，但是物流仓储条件落后、安全管理混乱、管理水平低下，重大安全隐患集中。近几年危险品事故越来越多发生在物流环节[1]，“8·12”天津滨海危险品仓库爆炸、“3·21”江苏响水天嘉宜化工公司仓库重大爆炸的严重后果历历在目。危险品物流环节一旦发生安全事故，就对人民群众的生命和财产安全造成重大损害。危险品物流风险研究受到学者关注，他们从危险品物流的运输模式、作业环节和作业方式等方面分析和研究了危险品物流作业风险因素，但集装化危险品物流作业的风险研究还没有受到关注。李牧原[1]对危险品物流的发展模式和管理機制进行了反思;张冠湘等[2] 对物流风险因素、层级结构进行了识别与评价;张阳等[3]用系统动力学构建了水上货物运输风险演化模型;吴鹏等[4]运用模糊Petri网评估了易流态化货物的海上运输风险;崔文罡等[5]建立了解释结构模型分析油船靠港装卸作业风险的层级结构;刘明明等[6]基于事故树和层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）从船载角度对危险品运输风险进行了识别评价;HSU等[7]基于模糊AHP和风险矩阵修正法评估了危险品航空运输安全风险;HUANG等[8-9]利用安全失效事件网络分析法、证据理论法分析和识别铁路危险品运输风险。当今国际贸易中76.2%的危险品通过海上集装箱运输[10]，集装化危险品物流作业涉及多种物流运输模式和物流作业方式，在多式联运的转运、装卸、仓储、包装等物流作业环节，发生事故风险的概率很大，“8·12”天津滨海危险品仓库爆炸就是集装箱内的硝化棉自燃引发爆炸造成的。集装化危险品物流作业的安全问题是进出口商首先关注的问题[1]，其物流作业风险在实际业务中备受关注，但从文献看对集装化危险品物流作业风险因素的识别与评价还缺乏关注，因此对此进行研究具有较大的现实和理论意义。

风险评价研究方法有模糊Petri网[4]、系统动力学[3]、解释结构法[2，5]、事故树、AHP[6]、证据理论法[9]和数据包络分析 （data envelopment analysis， DEA）法等。DEA法是一种多目标、多准则的相对有效性评价方法，特别是在投入产出效率（如生产效率、经济效率）领域具有广泛的应用[11]。DEA法在复杂系统风险评价中通过各风险的“投影”来预测指标的增长趋势和风险指标降低的方向，理论完备，具有较强的科学性。王可意等[12]基于AHP-DEA法对公路施工风险进行了评价;GHAVAMI等[13]基于AHP-DEA法研究了城市污水管道的失效风险识别与评价。

DEA法基于LC法（又称为作业条件危险分析法）获取的风险发生概率和后果建立线性规划模型，构建极大、极小风险曲面，从而对风险因素进行评价和排序。DEA法引入AHP能夠有效解决递阶层次结构中多层次、多准则的决策指标评价问题，但鉴于AHP具有较大的主观性，可同时引入客观赋权的熵值法，以解决DEA法对决策单元的过度有效性和权重无限性。通过DEA法构造极大风险曲面和极小风险曲面，可以判断决策单元的风险降低或升高的可能性[12]，从而对多层级决策单元进行评价和排序。

基于以上分析，结合集装化危险品物流作业过程，对危险品物流作业风险因素进行分析和识别，引入熵权-AHP混合约束DEA法，对集装化危险品的物流作业风险因素进行评价和排序，得到各风险因素决策单元的风险降低比例，识别关键风险因素并采取相应措施，为集装化危险品物流作业风险管理分类施策、提出精准防范措施提供依据。

1 集装化危险品物流作业风险因素

集装化危险品物流作业是以集装箱的形式采用多式联运进行运营的，包括转运、装卸、仓储、包装等物流作业环节，可能出现的风险涉及货物特性、人员组织、车辆、船舶、港口机械设备等多种因素。文献[3-9]分别研究了水上货物运输、易流态化货物海运、油船靠港装卸作业、船载危险品运输、航空危险品运输、铁路危险品运输等风险，虽然研究对象不是集装化危险品物流作业风险，但对研究集装化危险品物流作业的风险因素具有参考意义。结合以上文献，从集装化危险品物流作业的过程和特点出发，通过鱼骨图分析法从人员、运输设备（船舶、车辆、集装箱）、作业过程（包装、仓储、装卸、码头作业）、环境和管理等方面构建了集装化危险品物流作业风险因素评价指标体系。将初始评价指标体系中各因素风险发生的概率和后果进行初步评分，通过对盐田港、虎门港、南沙港等的调研和访谈，对危险品物流企业和港务管理部门人员的评分进行汇总，剔除评分较低、有歧义的风险因素，最后保留了10个一级指标和30个二级指标，见图1。

由图1可知，集装化危险品物流作业风险因素主要来源于人员风险、船舶风险、车辆风险、集装箱风险、包装风险、仓储风险、装卸风险、码头作业风险、环境风险和管理风险这10个类别（一级指标），每个类别的主要风险因素（二级指标）具体如下：

人员风险包括：操作人员不具备相应资质或没有经过相关培训教育的风险y1、操作人员不按照相关规定或标准程序违规作业的风险y2、不遵守安全行驶或航行规则和有关规定的风险y3。

船舶风险包括：船舶设备情况不符合积载要求或未按《船舶载运危险货物适装证书》对危险品进行积载隔离的风险y4、危险品堆放贝位不符合配载要求或未按危险货物一览表要求配载隔离的风险y5、船舶结构及强度不符合危险品要求的风险y6、未按《国际海运危险货物规则》的规定正确积载隔离不同类别货物的风险y7。

车辆风险包括：车辆不按照规定行驶（如超速和随意停驶等）产生的风险y8、车辆安全标志不完备导致的风险y9。

集装箱风险包括：集装箱箱体质量和设备不满足运输及装卸要求的风险y10、未正确标识集装箱和铭牌的风险y11、未按规定洗舱或保持集装箱洁净的风险y12。

包装风险包括：包装容器设备强度不够或不符合危险品包装要求的风险y13、包装衬垫材料不足或强度不够的风险y14、性质不同甚至相抵触的货物混装的风险y15、集装箱或危险品外包装未按规定张贴对应的危险品标志的风险y16。

仓储风险包括：仓储消防和安全措施不足的风险y17、危险品仓库布局和分类分区与危险品保管要求不符产生的风险y18、保管巡查与养护作业未按危险品规定实行的风险y19。

装卸风险包括：装卸作业中发生脱落或撞击等导致的风险y20、装卸设备故障导致的风险y21。

码头作业风险包括：码头设备不适合危险品作业或设备数量不足的风险y22、码头水深过浅或岸线不足导致事故发生的风险y23、码头用途和布局不适合危险品作业的风险y24。

环境风险包括：作业环境与危险品货物要求的温度环境不相符的风险y25、在气象地质条件或航道及运输线路不适航的条件下强行行驶的风险y26、在码头岸线不稳定或气候不适合危险品作业的条件下强制作业出现的风险y27。

管理风险包括：没有正确的应急管理措施导致事故扩大的风险y28、风险演练不足和对策措施不可行的风险y29、危险品管理规章制度不完善和执行不到位的风险y30。

对于评价风险源借鉴LC危险源辨识及评价法进行分析，用L和C分别表示风险发生的概率和后果，鉴于风险概率和风险后果难以量化评定，结合历年统计的事故经验教训，用1、2、3、4、5表示评判得分。风险概率的评判标准：1表示几乎不出现;2表示很少出现;3表示偶尔出现;4表示多次出现;5表示频繁出现。风险后果评判标准： 1表示造成很小损失;2表示造成一般损失;3表示人员伤残和财产损失严重;4表示人员伤亡和财产损失重大;5表示灾难性的人员死亡和财产损失。通过调查作业人员、管理人员和相关专家，对风险概率和风险后果的得分采用平均数进行汇总，得到风险因素评价指标风险初值，见表1。

2 熵权-AHP约束的DEA法

2.1 DEA法

DEA法是对决策单元的有效性和效率进行综合评价的方法。通过DEA法构建线性规划模型和决策单元在超平面的“投影”来预测指标增长的趋势，构造极大风险曲面和极小风险曲面，从而对集装化危险品物流作业风险因素进行排序和评价，判断决策单元的风险降低或升高的可能性，在评估极大、极小风险时以物流作业风险因素的一级指标决策单元为变量，从最有利的风险因素决策单元进行评价，具有较大的客观性[11-12]。

假设共有n个同类决策单元，每个决策单元均有m种风险，Rij为决策单元j的第i种风险指标值，则向量Rj=（R1j，R2j，…，Rmj）T代表了决策单元j的一种风险状态。当约束变量λj≥0（j=1，2，…，n）且nj=1λj=1时，组合nj=1（Rjλj）是决策单元可能出现的一种风险情況。当预测风险指标可能达到极大值时，认为更小的风险也是可能发生的。当参考点数目足够多时，风险状态集Tmax中的极大风险状态构成了若干超平面，风险源位置点反映了集装化危险品物流作业风险指标能够获取的极大值。

2.2 熵权-AHP约束的DEA法

源于热力学概念的熵通过对系统中固有的客观信息进行客观赋权来确定指标权重大小，熵值法与主观评分方法不同，通过熵值计算可以解决所建立的评价矩阵的随机性、无序性等问题，可以有效判断指标体系中的某些数据的离散程度和变异程度，能够根据固有的已知信息量进行客观评价。决策评价方案的各个指标差异越大，所提供的熵值信息越多，信息量越大，决策评价矩阵的熵值影响度就越大[11]。熵权-AHP约束的DEA法能把决策者主观偏好与指标差异程度结合起来，解决单纯DEA法对决策单元的过度有效性和权重无限性。决策者对于复杂问题难以完全做到客观量化，不得不考虑决策者主观偏好，因此采用熵权-AHP约束的DEA法进行评价更具有相对客观性。

上式取适合的α值并将其引入式（4）和式（5）中得到加权后的Rj值进行DEA计算。

3 熵权-AHP约束的DEA法在风险因素评价中应用

3.1 权重计算

用AHP确定集装化危险品物流作业风险因素指标的权重，运用随机一致性检验比率RC对评价矩阵的权重进行检验， 通过专家问卷得到各决策单元的权重，以一级指标风险因素决策单元为例得到判断矩阵：

3.2 对决策单元的计算和排序

根据表1和表2数据，通过熵权-AHP引入模型（D），可得到各风险因素决策单元整体集合中的有效前沿面上对不同决策单元的危险品物流作业风险的分类和排序情况，见表3。

同理，可得到风险因素决策单元2～10的基于模型（D）的计算公式。

应用线性规划方法求解模型（D），可得风险因素决策单元1～10的风险因素指标对应的Pareto最优解s1、s2和多目标规划函数值;同理，求解模型（D1）可得极小风险因素决策。结果见表4。

4 集装化危险品物流作业风险因素识别与评价分析

4.1 风险因素决策单元极大风险曲面分析

用模型（D）的Pareto目标值进行排序，得到各风险因素决策单元从大到小的排序：决策单元1、5>决策单元2>决策单元10>决策单元6>决策单元4。各风险因素决策单元在极大风险曲线中的分布情况见图2。

用模型（D）计算极大风险因素决策值可知，风险因素决策单元1、5评价指标的风险已经达到极大值即达到了Pareto有效状态，说明相对于其他8个风险指标，人员风险、包装风险这两个指标的风险发生概率、风险后果达到极大值。

人员风险、包装风险这两个风险因素决策单元达到风险极大值，是集装化危险品物流作业风险的最大来源。除人员风险和包装风险外，一级指标按照风险因素从大到小排序分别是：船舶风险、管理风险、仓储风险、码头作业风险、环境风险、装卸风险、车辆风险、集装箱风险。

4.2 极小风险曲面分析

根据表5可知决策单元4的风险已经达到Pareto极小值，表明相对于其他决策单元，风险因素决策单元4的风险发生的概率和后果严重性是最低的。从极小风险曲面看：风险因素决策单元1即人员风险的发生概率能降低71.96%（≈0.213/0.296），风险后果能降低77.86%（≈0.531/0.682）;决策单元2即船舶风险发生的概率和后果能降低的程度分别为64.23%和71.01%;其他风险因素决策单元的风险概率和风险后果降低比例见表5。

5 对策建议

（1）关注关键风险因素（其风险发生概率和风险发生后果都相对较高），加强对关键风险因素的监控与管理。这些因素包括：车辆不按照规定行驶（如超速和随意停驶等）产生的风险y8、包装容器设备强度不够或不符合危险品包装要求的风险y13、性质不同甚至相抵触的货物混装的风险y15、危险品管理规章制度不完善和执行不到位的风险y30、操作人员不按照相关规定或标准程序违规作业的风险y2、船舶设备情况不符合积载要求或未按《船舶载运危险货物适装证书》对危险品进行积载隔离的风险y4、仓储消防和安全措施不足的风险y17、未按《国际海运危险货物规则》的规定正确积载隔离不同类别货物的风险y7、码头设备不适合危险品作业或设备数量不足的风险y22等。对关键风险进行重点检查，建立动态检查机制，反复检查确保没有隐患。

（2）正确防范和应对人员风险和管理风险。人员风险是最大风险因素来源，且风险发生概率相对较高，一旦发生事故，造成的后果就十分严重。因此，要加强危险品从业人员培训教育，加强危险品物流从业人员的风险管理意识和安全管理专业技能，确保从业人员经过合格的学习培训后上岗。加强危险事故的应急管理和应急演练培训等，避免发生事故后相关人员因缺乏紧急救援知识而不能采取有效的救援措施，导致事故后果更加严重。

（3）重點关注包装风险和船舶风险。包装风险也是风险极大的风险因素，其中包装容器设备强度不够或不符合危险品包装要求、性质不同甚至相抵触的货物混装等风险因素从发生概率和发生后果看都是引发危险品事故的重要因素。因此，在物流作业中应谨慎选用包装容器和材料，注意不同性质货物不能混装，同时在船舶配载过程中应注意积载隔离，合理编制船舶积载图。

6 结 论

本文结合其他文献和调研结果，利用鱼骨图分析集装化危险品物流作业风险因素，从人员、运输设备（船舶、车辆、集装箱）、作业过程（包装、仓储、装卸、码头作业）、环境和管理这几个方面构建了包含10个一级指标、30个二级指标的集装化危险品物流作业风险因素评价指标体系。以风险发生的概率和后果为决策变量，引入数据包络分析（DEA）法进行线性规划求解，得到风险极大、极小曲面，并对风险因素进行评价和排序。针对传统DEA法对风险评价的权重无限性问题，引入客观赋权的熵值法结合主观赋权的层次分析法（AHP）共同约束DEA法，解决了DEA法对多层次决策单元评价的过度有效性和权重无限性问题。通过集装化危险品物流作业风险的极大风险曲面和极小风险曲面决策分析，指出人员风险、包装风险、船舶风险、管理风险、仓储风险是主要的风险类别，得到了各决策单元的风险降低比例。针对集装化危险品物流作业风险因素的特点，提出了风险管理的建议。研究结果表明了模型的实用性和研究方法的科学性，为危险品物流作业风险管理分类施策、提出精准防范措施提供了依据。

参考文献：

[1]李牧原. 反思危化品物流发展模式和管理机制[J]. 中国远洋航务， 2015（9）： 23-24.

[2]张冠湘， 付余， 卢敏， 等. 基于ISM的危险品物流风险影响因素研究[J]. 管理现代化， 2016（4）： 113-115. DOI： 10.3969/j.issn.1003-1154.2016.04.031.

[3]张阳， 席永涛， 胡甚平， 等. 水上货物运输风险演化系统动力学仿真[J]. 上海海事大学学报， 2018， 39（1）： 19-24. DOI： 10.13340/j.jsmu.2018.01.004.

[4]吴鹏， 夏海波， 吴建军. 基于模糊Petri网的易流态化货物海上运输风险评估[J]. 上海海事大学学报， 2019， 40（3）： 63-68. DOI： 10.13340/j.jsmu.2019.03.011.

[5]崔文罡， 范厚明， 姚茜， 等. 基于ISM的油船靠港装卸作业安全风险分析[J]. 上海海事大学学报， 2016， 37（4）： 20-26. DOI： 10.13340/j.jsmu.2016.04.004.

[6]刘明明， 胡甚平， 郭云龙， 等. 集装箱化危险品船载运输风险因子辨识[J]. 中国安全科学学报， 2017， 27（10）： 168-174.

[7]HSU W K， HUANG S S ， TSENG W. Evaluating the risk of operational safety for dangerous goods in airfreights - a revised risk matrix based on fuzzy AHP[J]. Transportation Research Part D： Transport and Environment， 2016， 48： 235-247. DOI： 10.1016/j.trd.2016.08.018.