燃料油価格高騰下における内航コンテナ船 大型化の

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.