第132回講演会（2015年 5月28日, 5月29日）日本航海学会講演予稿集 3巻1号 2015年4月30日燃料油価格高騰下における内航コンテナ船大型化の経済性に関する一考察正会員○新谷浩一 (東海大学) 非会員田中康仁 (流通科学大学) 正会員永岩健一郎 (広島商船高専) 正会員松尾俊彦 (大阪商業大学) 要旨近年、日本港湾の国際競争力を高めるために、京浜港と阪神港は国際コンテナ戦略港湾として集中的に整備されている。国内フィーダー輸送増強の一方策として、内航コンテナ船の大型化が考えられる。本研究では、西日本における内航コンテナ船大型化の経済性について、地方港湾と戦略港湾間の連携と、燃料油価格高騰下での対応の観点から検証することを目的とする。具体的には、内航コンテナ船の航路計画問題を数理計画モデルとして表現し、数値実験を行った。その結果、投入隻数を減ずる目的で大型化を行う場合、燃料油価格高騰下において経済的メリットを享受できる可能性が示唆された。キーワード: 物流・海運、内航コンテナ船、フィーダー輸送、燃料油価格高騰 1. はじめに政策との間に乖離が生じている状況にある。その中近年、アジア主要港湾の中で日本の主要港湾の相で戦略港湾政策は推進されている。ここで重要な課対的地位低下が懸念されてきた。そこで国土交通省題の 1 つとなるのが、内航コンテナ船をどのようには 2010 年、国際コンテナ戦略港湾として京浜港と阪使い、集荷を行うのかということである。戦略港湾神港(以下、これらをまとめて戦略港湾と呼び、この政策を推進するためには、その主要な集荷手段の 1 政策を戦略港湾政策と呼ぶ)を選定した。その政策のつである内航フィーダー輸送に対してさらなる生産目的は、日本港湾の国際競争力を高めるために、戦性向上、効率化が求められる。その具体的な方策と略港湾に対して集中投資・整備を行って、基幹航路して、内航コンテナ船の大型化が考えられる。さらのコンテナ船の大型化に対応した整備を行い、アジに近年の燃料油価格高騰への対応も求められる。ア主要国と遜色のないコスト・サービスの実現を目そこで本研究では、燃料油価格高騰下における内指すことである。それには貨物集荷の担い手である航コンテナ船の大型化の経済性について、数理計画国内フィーダーサービス網の増強が求められる。し的手法を用いて検証する。 (1) かし、津守の指摘にあるように、近年の日本の港 2. 既存研究と本研究の特徴湾政策は、港湾空間に限定した政策であり、後背地産業と港湾地域を結ぶ物流ネットワークとの連携にこれまで、内航フィーダー輸送の経済性に関するついてさほど議論されていない。研究は多数蓄積されてきた。その大半がコンテナ貨さて 20 年程前より推進されてきた、日本の地方港物の本船積み港湾の選択あるいは経路選択における 1 つの輸送手段として扱われている(2)–(6). 湾整備政策によって、多数の国内地方港湾と近隣諸国主要港湾との間に外航フィーダー航路が開設され内航コンテナ船のコストについて論じている研た。これは、日本の地方都市を発着地とする貨物が究には、松尾ら (7)、池田 (8)、関西交通経済研究セン国内主要港湾を経由せず、釜山港や上海港を経由しター(9)、日本内航海運組合総連合会(10), (11)がある。して輸出入されることを意味する。この状況は、地方かし、それらは内航コンテナ船のコスト構造につい企業にとって、貿易に要する国内物流コストの削減て議論しているものの、コンテナ船のルーティングに好都合である。また、地方港湾管理者にとっても、については分析の対象外としている。これまで、内外国船社に対して自身が管理する港のポートセール航コンテナ船のルーティング問題がほとんど扱われスに熱心に取り組んできた成果である。てこなかったのは、内航フィーダー航路が特定の主上述のとおり、日本政府主体で進める戦略港湾政要港湾と地方港湾を結ぶ、単純な形状であったことがその理由の 1 つとして考えられる。策と、地方港湾管理者および地方企業が求める港湾 22 第132回講演会（2015年 5月28日, 5月29日）日本航海学会講演予稿集 3巻1号 2015年4月30日ク i − j にコンテナ船が就航するとき 1、そうでないさて、燃料油価格高騰とコンテナ船の航路ネットワークとの関係を明示的に扱った既存研究はそれほとき 0 の値をとる決定変数。式(1)は目的関数であり、ど多くない。ここに代表的なものを 2 つあげる。船舶関連コスト、空コンテナ回送コストとコンテナ Notteboom ら(12)は、極東－欧州間の特定の航路を対リースコストを合算した総コストの最小化を表す。象とし、船型サイズや速力を段階的に変化させて、コンテナ船の運航費の感度分析を行っている。しか式 (2) はある港に入港したコンテナ船はその港からし船社は、燃料油価格の高騰時に利益を確保するた必ず他の港へ向かうことを保証する制約である。式め、寄港地を増やすべきか減ずるべきかに関心があ (3) は航路がサブツアー (sub-tour) に分割されないこる。彼らの研究ではその分析が行われていない。新とを保証するものである。式(5)はコンテナ船の就航 (13) 谷らは、単独船社による単一航路の運航を仮定しを意味する yij からなるベクトル y を定義する。た航路計画モデルを用いて、燃料油価格の高騰が船 4. 数値実験社の利益とその航路パターンに与える影響について分析している。しかし、内航コンテナ船を対象とし数値実験の対象航路として、阪神港と西日本の地ていない。方港湾からなる内航フィーダー航路を取り上げる。そこで本研究では、内航フィーダー輸送の増強お数値実験では、大別して 2 つの総コストを算出し、よび燃料油費高騰への対応という観点から、内航コそれらを比較する。すなわち次節に示す(a)航路 1～3 ンテナ船の大型化および減速運航の経済性についてのそれぞれの航路について求めた総コストを合計したものと、(b)航路 1～3 を統合して航路 4 とした航検討する。具体的には、それをルーティング問題として捉え、数理計画的手法を用いて数値実験を行い、路の総コストである。航路全体の総コストによって評価する。既存の研究における寄港地間の船舶コストは、航路パターンの代替案に対して依存しないものとして 3. モデル扱われることが多い。しかし本来、船舶コストは航本研究で扱う航路計画モデルは、文献 14 で構築し路パターンの代替案毎に変動し、航路の地理的条件たものを本問題に対応させるために一部変更する。や貨物需要の条件等が絡み合った中で相対的に決ま具体的には、研究対象とする全ての港への寄港を前るものである。本研究では、通常のコンテナ船のル提とするので、寄港地選択の部分(上位問題)を取りーティング問題とは異なり、本船による空コンテナ去った形式となる。また、寄港地の全ての実入りコの回送も考慮することから、目的関数の定式化は複ンテナ貨物需要を満たすことからコスト最小化問題雑となる。したがって、一般的な数理計画パッケーとなる。本モデルは、フロー問題の一類型として定ジソルバを用いた求解は困難となることから、 FORTRAN77 を用いた専用プログラムを開発した。式化される。紙幅の関係から、定式化の主要な部分のみを以下に示す。 4.1 データ設定 Minimize Z = C (y ) + R (y ) + L(y ) (1) subject to ∑ (2) yij = j∈ N ∑ y ji j∈ N ∑∑ yij ≥ 1 i∈ S j∉ S yij ∈ {0, 1} { ∀i ∈ N , 紙幅の関係から、主要なパラメータのみを以下に示す。 (i) ∀S ⊂ N , 対象航路 (4 航路): 航路 1 (4 港): 神戸、大阪、広島、三田尻中関 (3) 航路 2 (7 港): 神戸、大阪、姫路、水島、松山、岩国、 ∀i, j ∈ N , y = yij i ∈ 1,..., N ; j ∈ 1,..., N } (4) 徳山下松航路 3 (7 港): 神戸、大阪、博多、門司、大分、細島、 (5) 志布志航路 4 (14 港): 神戸、大阪、姫路、水島、松山、広ここで、 N : 寄港地の集合、 S : N の空でない部島、岩国、徳山下松、三田尻中関、門司、博多、分集合、 C (⋅) : 船舶関連コスト、 R(⋅) : 空コンテナ回大分、細島、志布志送コスト、 L(⋅) : コンテナリースコスト、 yij : リン (ii) 計画期間: 52 (週) 23 第132回講演会（2015年 5月28日, 5月29日）日本航海学会講演予稿集 3巻1号 2015年4月30日表 1 航路 4 における各寄港地の貨物需要移出移入神戸大阪姫路水島松山広島岩国 251 360 57 46 43 0 20 30 21 10 110 126 5 11 (iii) 年間寄港頻度: 52 (回) 徳山下松 29 10 三田尻中関 22 0 門司博多大分細島 36 12 39 53 55 0 16 5 志布志 7 20 単位: TEU 近年の燃料油価格高騰に鑑み、燃料油価格の水準 (iv) 1 航海の所要日数: 7、14 (日) を 4 段階(基準値: 24,000 円/トン、2 倍: 48,000 円/ト (v) 投入船の船型サイズ: 130 (TEU)、390 (TEU) ン、3 倍: 72,000 円/トン、4 倍: 96,000 円/トン)に設定 (vi) 港での荷役費: 10,000 (円/TEU) して数値実験を行う。文献 15 によると、C 重油価格 (vii) 港での蔵置コスト: 50 (円/TEU･日) は、2000 年時点で 24,000 円(円/トン)であったものが、 (viii) 港での短期リースコスト: 30,000 (円/TEU) 2014 年現在で 72,000(円/トン)に高騰し、約 3 倍とな (ix) 燃料油価格: 24,000、48,000、72,000、96,000 (円った(単位を円/kl から円/トンに変換)。ここで燃料油 /トン) 価格を段階的に設定するのは、その大小が総コスト (x) 潤滑油価格: 240,000、480,000、720,000、960,000 に対してどのように影響を与えるのかを観察するた (円/トン) めである。なお、一般的に潤滑油価格は燃料油価格 (xi) 港での入港費: 0～2.5 (円/総トン数) の変動に付随することから、燃料費価格と潤滑油価 (xii) 各港における荷役時間: 0.033 (時間/TEU) 格の変動を同様に 4 段階に設定する。本研究では、 (xiii) 船舶関連固定費(130TEU 船、390TEU 船): 14.9 次の 2 つの観点について検証することにする。～25.0 (万円/隻･日)、74.7 (万円/隻･日) 1 つ目は、内航コンテナ船の大型化である。小型 (xiii)で設定する値は、主に船舶保有コストと人件船が就航している複数の既存航路(航路 1～3)がある費が占める。航路 1～3 と類似する現実の航路では、とし、それらを 1 つの航路(航路 4)に集約することを投入される船が当該航路外の港へスポット的に寄港想定する。各寄港地のコンテナ貨物需要を全て満たすることや、他航路で運航される可能性が確認されすことのできる船型サイズの船の投入が、総コストた。したがって、当該航路で運航される日数と、その削減につながるか否かを検証する。具体的には、れ以外で運航される日数との比率を、AIS 情報をも 130TEU 船がそれぞれ 1 隻ずつ運航されている 3 航とに算出し、航海日数を按分して、船舶固定費を配路を統合し、代わりに 390TEU 船を 1 隻投入すると分することにする。なお、航路 4 についてはその配した場合の航路統合による総コストを比較する。 2 つ目は、減速運航による燃料油費削減効果を確分を行わないこととする。表 1 は対象航路の各寄港地における 1 週間あたり認する。具体的には、3 航路の統合後、航海日数をの移出入コンテナ数を示している。この貨物量は文基準である 7 日から 2 倍の 14 日として減速運航を行献 10 に記載されているデータをもとに、フレーターう。コンテナ船の減速運航には、定期的な運航スケ法を用いて調整し、設定した。実入りコンテナ数は、ジュール(ウィークリーサービス)の維持を前提とし計算上生成される航路パターンの各リンクにおいて、た対応が求められる。なぜなら、減速運航によってコンテナ船の平均消席率が概ね 70～100%となるよ 1 ラウンドの航海日数が長くなるからである。そこうに調整した。この消席率は、同研究分野で一般的で、減速運航を行いつつウィークリーサービスを維に用いられている値である。持するためには、投入隻数を増やす必要がある。その結果、船舶関係固定費増を招くことになる。した 4.2 分析の観点がって定期航路では、燃料油費等の変動費と船舶関連固定費との間にトレードオフの関係が存在すると外航コンテナ船においては、規模の経済を享受す考えられる。るために大型化が進んでいる。内航フィーダー航路は、外航航路と比較して、航路距離が大幅に短いた 4.3 実験結果め、大型化はあまり進んでいない。そのため、総コストに占める燃料油費の割合が小さいことを意味し、図 1 は、 3 ケースの総コストの比較を示している。場合によっては大型化のメリットが得られない可能棒グラフの青と赤、緑は、それぞれ固定費と燃料油性も考えられる。費以外の変動費および燃料油費を示している。燃料 24 第132回講演会（2015年 5月28日, 5月29日）日本航海学会講演予稿集 3巻1号 2015年4月30日 16 14 参考文献燃料油費その他変動費固定費総コスト (億円億円億円) 12 10 8 6 4 2 0 x1 x2 x3 x4 航路1-3の合計 x1 x2 x3 x4 航路4 (7日間) x1 x2 x3 x4 航路4 (14日間) 図 1 燃料油価格の上昇に対する各ケースの総コスト油と潤滑油の価格を基準値(x1)から 4 倍(x4)まで段階的に与えて数値計算を行った。左は航路 1～3 の総コストの合計である。真中は航路 4 に関するもので、航路 1～3 と同様に 1 航海日数を 7 日としたものである。右は、航路 4 の基準である 7 日から 2 倍の 14 日(減速運航)としたものである。航路 1～3 は、燃料油価格が基準値の場合は有利であるが、その価格が上昇するにつれて、総コストが急増する。航路 4(7 日間)は、燃料油価格が基準値の場合には航路 1～3 よりコストが大きいが、2 倍以上になると、総コストが 3 ケースの中で最も小さくなる。航路 4(14 日間)は、総コストに燃料油費が占める割合は小さいものの、投入隻数が増えたことによって固定費が倍増した。そのため、他ケースと比較して総コストが大きくなった。 5. おわりに本研究では、内航コンテナ船大型化の経済性について、地方港湾と戦略港湾間のルーティングと燃料油価格高騰下での対応の観点から考察した。西日本の内航フィーダー航路を対象とした数値実験の結果、投入隻数を減ずる目的で大型化を行うと、燃料油価格高騰下において、総コストの低減につながることがわかった。これより、内航コンテナ船の大型化は、燃料油価格が高水準の場合に経済的メリットを享受できる可能性が示唆された。なお、本研究の一部は科研費 ( 基盤 (C) No. 25420875)によったことをここに付記する。 25 (1) 津守貴之 : 日本のコンテナ港湾の競争力再考 , 岡山大学経済学会雑誌 , No.42(4), pp.243–264, 2011. (2) 稲村肇・中村匡宏・具滋永: 海上フィーダー輸送を考慮した外貿コンテナ貨物の需要予測, 土木学会論文集, No.562(IV-35), pp.133–140, 1997. (3) 黒田勝彦・楊賛・竹林幹雄: フィーダーサービスによるコンテナ貨物流動分析, 土木計画学研究・論文集, No.14, pp.551–558, 1997. (4) 家田仁・柴崎隆一 , 内藤智樹 : 日本の国内輸送も組み込んだアジア圏国際コンテナ貨物流動モデル , 土木計画学研究・論文集 , No.16, pp.731–741, 1999. (5) 古市正彦 : スーパー中枢港湾育成に向けた内航・外航連続型フィーダー航路の提案, 運輸政策研究, Vol.8(4), pp.2–11, 2006. (6) 永岩健一郎: モーダルシフトによる内航フィーダー輸送の拡大に関する研究 , 内航海運研究 , 第 3 号, pp.53–63, 2014. (7) 松尾俊彦・三木楯彦: 純流動から見た内航海運の戦略的対応 , 海事産業研究所報 , No.282, pp.45–59, 1989. (8) 池田敏郎: 内航コンテナフィーダー輸送の現状と課題 , 海事産業研究所報 , No.396, pp.39–67, 1999. (9) 関西交通経済研究センター: 神戸港における内航フィーダー貨物の誘致に関する調査研究報告書, 2000. (10) 日本内航海運組合総連合会: 新規物流に関する研究, 2005. (11) 日本内航海運組合総連合会: 国内コンテナ・フィーダーに関する研究, 2011. (12) Notteboom, T. E., Vernimmen, B.: The effect of high fuel costs on liner service configuration in container shipping, Journal of Transport Geography, Vol.17, pp.325–337, 2009. (13) 新谷浩一・今井昭夫: 燃料油費の高騰がコンテナ航路ネットワークへ与える影響とその対応 , 土木学会論文集 D3, Vol.67(3), pp.367–375, 2011. (14) Shintani, K., Imai, A., Nishimura, E., Papadimitriou, S.: The container shipping network design problem with empty container repositioning, Transportation Research Part E, Vol.43(1), pp.39–59, 2007. (15) 日本内航海運組合総連合会: 平成 26 年度 10/12 月期の内航燃料油価格, http://www.e-naiko.com/kaiun_data/oil201412.pdf, 2015.1.