Transcript 輸送ネットワークにおける 就航パターンの設計 流通管理工学講座 黒川 久幸 流通情報工学専攻 嶋 邦彦 流通管理工学講座 鶴田 三郎 目的 • 輸送ネットワークの設計手法の提案 • 東・東南アジアを中心とした海上輸送ネット ワークの設計 – 船舶の最大積載容量の検討 – ハブ港の検討 輸送ネットワーク 運航ルート 船 港 輸送ネットワークの設計の流れ 開始 前提条件 (OD表、距離表など) 就航パターンの設計 運航ルートの設計 終了 輸送ネットワークの設計 就航パターンと運航ルート 就航パターン 積み替え 二つの運航ルート 運航ルート 一つの運航ルート 就航パターンの設計の流れ 設計開始 前提条件 (OD表、距離表など) 拠点港の抽出 及びグループ化 拠点港間 幹線輸送の設計 グループ域内 支線輸送の設計 設計終了 船会社の費用 燃料費 運航費 港費 入出港費 港湾荷役費 直接船費 船員費 修繕費 船用品費 船費 潤滑油費 総費用 間接船費 減価償却費 利息 船舶税 保険料 コンテナ関係費 コンテナ償却費 コンテナ修繕費 コンテナ利息 総費用に占める 費用項目の割合 燃料費 入出港費 港湾荷役費 船員費 修繕費 船用品費 潤滑油費 減価償却費 利息 船舶税 保険料 コンテナ償却費 コンテナ修繕費 コンテナ利息 文献A 3.87% 1.73% 41.85% 1.86% 2.28% 0.25% 0.88% 11.33% 4.78% 0.09% 0.34% 15.21% 11.09% 4.44% 単位：％ 文献B 50.51% 0.70% 3.77% 3.88% 0.26% 11.63% 14.15% 0.23% 1.82% 8.72% 1.94% 2.41% 目的関数 総費用 Call ＝Ca1 ＋Ca 2 ＋Cc （１） 運航費 Ca1 ＝ c1 ･  d ij 

輸送ネットワークにおける
就航パターンの設計
流通管理工学講座 黒川 久幸
流通情報工学専攻 嶋
邦彦
流通管理工学講座 鶴田 三郎
目的
• 輸送ネットワークの設計手法の提案
• 東・東南アジアを中心とした海上輸送ネット
ワークの設計
– 船舶の最大積載容量の検討
– ハブ港の検討
輸送ネットワーク
運航ルート
船
港
輸送ネットワークの設計の流れ
開始
前提条件
(OD表、距離表など)
就航パターンの設計
運航ルートの設計
終了
輸送ネットワークの設計
就航パターンと運航ルート
就航パターン
積み替え
二つの運航ルート
運航ルート
一つの運航ルート
就航パターンの設計の流れ
設計開始
前提条件
(OD表、距離表など)
拠点港の抽出
及びグループ化
拠点港間
幹線輸送の設計
グループ域内
支線輸送の設計
設計終了
船会社の費用
燃料費
運航費
港費
入出港費
港湾荷役費
直接船費
船員費
修繕費
船用品費
船費
潤滑油費
総費用
間接船費
減価償却費
利息
船舶税
保険料
コンテナ関係費
コンテナ償却費
コンテナ修繕費
コンテナ利息
総費用に占める
費用項目の割合
燃料費
入出港費
港湾荷役費
船員費
修繕費
船用品費
潤滑油費
減価償却費
利息
船舶税
保険料
コンテナ償却費
コンテナ修繕費
コンテナ利息
文献A
3.87%
1.73%
41.85%
1.86%
2.28%
0.25%
0.88%
11.33%
4.78%
0.09%
0.34%
15.21%
11.09%
4.44%
単位：％
文献B
50.51%
0.70%
3.77%
3.88%
0.26%
11.63%
14.15%
0.23%
1.82%
8.72%
1.94%
2.41%
目的関数
総費用
Call
＝Ca1 ＋Ca 2 ＋Cc
（１）
運航費
Ca1 ＝ c1 ･ 
d ij
 { f･ c 2 v
k K ( i , j ) A
･ R ･ c3(c 4･ wk ) ･ v k3 }
k
＋   { f･ R ･( pc1 ･ w
k
ij
k K ( i , j ) A
2
3
k
ij
i
k
 pc 2 i )}
c5 i ( X i  Yi ) +c 6 ・  c5 i ( X i  Yi )
＋
iN
iN
（２）
船費
Ca 2
{c10･ hu ･  r ･ R
＝
k
k K
＋
kK
( i , j ) A
k
ij
k
ij
}
{c11･ c8 ･ w ･  r ･ R }
＋
kK
k
k
( i , j )A
k
ij
k
ij
c 7 c9
rijk･ Rijk

c8
w
｛（ ＋ ）・ k ・ k ・ ( i , j )A
｝
（３）
コンテナ関係費
Cc
c9
＝{(
c12
＋
c14 c13
＋
)・
 
・(kK uU ( i , j )A
x ijk ,u  y ijk
f
･r 
+
iN
k
ij
X i  Yi
f
)}
（４）
流動量xij
流動量
1
2
3
4
①→④への輸送需要が200の場合
単位:TEU
1 2 3 4
200
100 100
100
2
200
1
100
100
4
3
100
就航状況 A船
1
RAij
就航状況
2
3
4
就航状況
B船
RBij
A
1
2
3
4
A
2
B
B
1
4
A
A
3
1
2
1
3
4
1
1
1
1
2
3
2
2
4
制約式
実入りコンテナのフローの制約条件
k ,u
k ,u
u
  xij    x ji  si , i  N , u  U
（５）
k ,u
0  x ij , (i, j )  A, k  K , u  U
（６）
空コンテナのフローの制約条件
k
k
y

y




ij
ji  t i ,  i  N
（７）
k
0  y ij , (i, j )  A, k  K
（８）
kK { j|( i , j ) A}
k  K { j |( i , j ) A}
kK { j|( j ,i ) A}
k  K { j | ( j , i ) A}
コンテナの流動量は船舶の最大積載容量以下である制約条件
x ijk ,u  y ijk  wk・ f・ Rijk , (i, j )  A, k  K

uU
（９）
港における入出港船舶数は等しいという制約条件
f・ Rijk   f・ R kji , i  N , k  K

{ j|( i , j ) A}
{ j |( j , i ) A}
（１０）
港、海峡等における水深の制約条件
0以上の整数, hi  Dk 
k
k
R
,
R

, (i, j ), ( j, i)  A, k  K
ij ji 0, hi  Dk 

（１１）
就航パターンの設計の流れ
設計開 始
前提条 件
①
( OD表、距離表など)
②
拠点港 の抽出
及びグループ化
③
拠点港 間
幹線輸 送の設計
④
グループ域内
支線輸 送の設計
設計終 了
① 設計対象
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
釜山
基隆
香港
高雄
マニラ
ポートケラン
シンガポール
ジャカルタ
ニューヨーク
ロスアンジェルス/ロングビーチ
上海
バンコク
オークランド
① OD表(1994年)
単位：千TEU
TK/YH
東京/横浜(TK/YH)
名古屋(NG)
大阪/神戸(OS/KB)
上海(SH)
天津(TH)
釜山(BS)
香港(HK)
シンガポール(SP)
バンコク(BK)
基隆(KL)
高雄(KS)
マニラ(MN)
ポートケラン(PK)
ジャカルタ(JK)
シアトル/タコマ(ST/TM)
オークランド(OL)
ロス/ロングビーチ(LA/LB)
ニューヨーク(NY)
ロッテルダム(RT)
合計
0.0
0.0
0.0
82.1
58.4
90.8
134.8
124.6
57.4
44.8
115.0
26.4
181.3
16.3
162.9
99.1
256.4
8.4
0.0
NG
0.0
0.0
0.0
15.0
14.3
23.7
25.1
51.2
20.6
14.6
33.2
4.5
45.6
5.3
23.8
24.7
46.1
1.0
0.0
OS/KB
0.0
0.0
0.0
146.5
66.9
112.0
124.3
258.2
46.6
32.2
104.7
5.8
14.8
21.0
108.8
97.8
184.5
15.1
0.0
SH
TH
38.0
6.7
47.0
0.0
0.0
40.5
0.0
69.8
27.1
0.0
0.0
1.1
28.2
13.1
7.7
5.2
15.7
15.2
0.0
24.7
3.8
26.1
0.0
0.0
23.1
0.0
5.3
3.5
0.0
0.0
0.6
50.7
7.5
4.8
2.9
10.1
4.0
0.0
BS
HK
SP
68.0
15.4
76.0
52.7
30.1
0.0
31.1
18.5
14.6
7.7
25.9
3.2
191.5
15.3
47.0
67.9
98.1
0.0
0.0
201.1
58.7
127.8
0.0
0.0
165.5
0.0
392.8
38.7
120.0
294.8
10.5
16.6
25.4
52.4
0.0
109.3
43.6
0.0
110.5
56.6
215.6
60.5
9.8
34.4
165.8
0.0
28.4
11.4
127.5
5.0
16.6
50.7
18.4
11.2
38.3
15.3
917.3
BK
KL
63.7
27.3
20.1
18.3
4.9
17.3
19.0
31.6
0.0
7.0
23.3
1.3
87.7
4.1
11.7
7.1
24.4
0.0
0.0
61.6
28.5
46.3
0.0
0.0
10.4
23.2
12.0
7.9
0.0
0.0
1.7
51.2
7.2
13.4
40.2
27.9
11.1
0.0
KS
79.4
12.6
68.0
0.0
0.0
34.9
77.7
203.0
26.5
0.0
0.0
5.5
8.6
24.0
44.8
27.4
93.5
37.3
0.0
MN
23.6
12.2
12.8
9.5
5.4
19.5
18.0
15.0
6.3
5.9
19.6
0.0
56.0
4.1
15.3
6.3
21.6
8.6
0.0
PK
JK
ST/TM
OL
LA/LB
147.9
49.0
38.6
7.1
28.8
89.3
12.0
16.6
44.8
30.6
12.9
11.7
0.0
3.6
4.1
2.5
8.6
3.4
648.5
14.2
11.4
13.0
8.7
5.0
31.7
31.2
103.6
5.6
6.0
20.0
2.4
3.6
0.0
12.9
7.3
24.9
10.0
0.0
122.6
45.6
65.4
34.2
20.9
35.9
93.6
12.9
25.1
18.6
62.2
8.5
9.5
13.7
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
116.3
33.2
30.7
19.1
10.9
51.8
57.2
7.9
15.3
11.3
20.5
5.2
5.8
8.3
0.0
0.0
0.0
39.2
0.0
206.9
72.8
83.6
65.1
37.2
74.8
195.2
26.8
52.4
38.7
129.6
17.7
19.8
28.5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
NY
RT
16.1
6.5
12.6
46.9
14.9
0.0
78.0
10.7
0.0
15.5
51.8
7.1
7.9
11.4
0.0
29.9
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
409.2
0.0
0.0
0.0
0.0
367.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1458.7 348.7 1339.2 315.3 167.1 763.0 1657.2 1893.3 368.8 342.6 743.2 259.7 1160.0 311.5 568.7 432.7 1049.1 309.3 776.6
合計
1294.6
440.3
883.6
565.7
307.5
855.6
1086.2
1769.7
420.8
364.3
1041.0
118.2
1162.8
259.5
528.0
429.5
959.4
212.2
1565.8
14264.7
① 距離表
単位：mile
TK/YH
東京・横浜(TK/YH)
名古屋(NG)
大阪・神戸(OH/KB)
上海(SH)
天津(TH)
釜山(BS)
香港(HK)
シンガポール(SP)
バンコク(BK)
基隆(KL)
高雄(KS)
マニラ(MN)
ポートケラン(PK)
ジャカルタ(JK)
シアトル・タコマ(ST/TM)
オークランド(OL)
ロス・ロングビーチ(LA/LB)
ニューヨーク(NY)
ロッテルダム（RT)
NG
OS/KB
SH
TH
BS
HK
SP
BK
KL
KS
MN
PK
JK
0
217
368 1110 1283
600 1593 2920 3047 1153 1363 1791 3201 3210
220
0
239
980 1153
470 1483 2829 3006 1029 1240 1702 3110 3212
371
238
0
873 1046
363 1387 2727 2854
927 1138 1600 3008 2967
1110
980
873
0
744
493
823 2181 2260
419
606 1130 2462 2519
1283 1153 1046
744
0
742 1451 2809 2888 1046 1235 1759 2654 3147
600
470
363
493
742
0 1145 2503 2582
715
944 1413 2784 2841
1593 1483 1387
823 1451 1145
0 1425 1500
475
342
633 1706 1782
2915 2829 2726 2181 2809 2503 1425
0
844 1821 1625 1342
281
533
3042 3006 2853 2260 2888 2582 1500
844
0 1900 1704 1485 1125 1294
1148 1029
926
419 1046
715
475 1821 1900
0
298
766 2102 2158
1358 1240 1137
606 1235
944
342 1625 1704
298
0
547 1906 1963
1786 1702 1599 1130 1759 1413
633 1342 1485
766
547
0 1623 1571
3196 3110 3007 2462 2654 2784 1706
281 1125 2102 1906 1623
0
814
3205 3212 2966 2519 3147 2841 1782
533 1294 2158 1963 1571
814
0
4311 4433 4523 5085 5444 4660 5740 7085 7325 5398 5609 6055 7479 7581
4559 4675 4826 5395 5644 4969 6520 7370 7567 5640 5851 6220 7721 7823
4843 4866 5117 5707 5955 5435 6363 7652 7861 5934 6145 6520 8015 8117
9708 9834 9990 10583 10831 11076 11215 12507 14290 10799 11010 11374 12880 12982
11204 11118 11015 10471 11099 10792 9715 8289 9133 10110 9914 9631 8008 8822
ST/TM
4311
4433
4544
5085
5444
4660
5830
7085
7325
5398
5609
6055
7479
7581
0
790
1132
6044
8862
OL
4559
4675
4826
5395
5644
4969
6050
7370
7567
5640
5851
6220
7721
7823
790
0
366
5264
8082
LA/LB
4843
4866
5118
5707
5955
5435
6363
7652
7861
5934
6145
6520
8015
8117
1132
366
0
4928
7746
NY
RT
9708
9834
9990
10583
10831
11076
11215
12507
14290
10799
11010
11374
12880
12982
6044
5264
4928
0
3314
11209
11118
11016
10471
11098
10792
9715
8289
9133
10110
9914
9631
8008
8822
8862
8082
7746
3314
0
② 対象港湾のグループ化
エリア4
エリア6
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
オークランド
ロスアンジェルス/ロングビーチ
釜山
上海
エリア7
基隆
エリア1
香港
高雄
マニラ
バンコク
エリア3
ポートケラン
シンガポール
ジャカルタ
ニューヨーク
エリア2
エリア5
③ 7拠点港間幹線輸送設計結果
コンテナ船3000TEU
④ 支線輸送の設計結果
1
大阪/神戸
釜山
8
4
7
1
1
2
1
名古屋
6
1
2
1
15
16
1
天津
東京/横浜
1
3
1
1
3
1
1
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
上海
基隆
上海
香港
高雄
マニラ
バンコク
ポートケラン
シンガポール
ジャカルタ
オークランド
ニューヨーク
ロスアンジェルス/ロングビーチ
釜山
7拠点港間幹線輸送設計結果
コンテナ船8000TEU
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
オークランド
ニューヨーク
ロスアンジェルス/ロングビーチ
釜山
上海
基隆
就航状況
香港
高雄
週4便就航
マニラ
バンコク
週3便就航
週2便就航
週1便就航
ポートケラン
シンガポール
ジャカルタ
船舶の最大積載容量に関する分析
15000
総費用(TEU)
14500
14000
13500
13000
3000
5000
7000
9000 11000
最大積載容量(TEU)
13000
15000
就航隻数と積載効率
100%
140
120
95%
積載効率(%)
隻数合計(隻)
100
80
60
90%
40
85%
20
0
3000
5000
7000
9000 11000
最大積載容量(TEU)
就航隻数
13000
15000
80%
3000
5000
7000
9000 11000
最大積載容量(TEU)
積載効率
13000
15000
エリア1におけるハブ港の検討
エリア4
エリア6
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
オークランド
ロスアンジェルス/ロングビーチ
釜山
上海
エリア7
基隆
エリア1
香港
高雄
マニラ
バンコク
エリア3
ポートケラン
シンガポール
ジャカルタ
ニューヨーク
エリア2
エリア5
ハブ港に関する分析
（大阪/神戸港と釜山の比較)
15000
大阪/神戸
14000
総費 用(TEU)
釜山
13000
大阪/神戸
(釜山の港費設定使用)
12000
11000
10000
3000
4000
5000
6000
7000
最大積載容量(TEU)
8000
9000
10000
結論
• 輸送ネットワーク設計の基となる就航パ
ターンの設計手法を提案した
• 東・東南アジアを中心とした海上輸送ネット
ワークの設計
– 船舶の最大積載容量の検討
– ハブ港の検討(大阪/神戸港と釜山港の比較)
ノード数と計算時間の関係
350
300
計算時間(分)
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
ノード数
8
10
総費用と各費用項目の表
支線輸送は
1500TEU一定
単位:億円
最大積載容量(TE U )
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
13000
15000
運航費
5025.27
4990.98
4973.08
4950.21
4933.01
4903.59
4908.90
4920.21
4908.24
4907.86
船費
1560.32
1454.67
1421.81
1326.66
1307.51
1251.65
1311.15
1376.55
1408.05
1478.20
コ ン テナ 関係費
支線輸送総費用
853.66
853.39
867.04
861.45
863.14
874.41
873.12
882.30
882.42
908.57
6631.57
6631.57
6631.57
6631.57
6631.57
6631.57
6631.57
6631.57
6631.57
6631.57
総費用
1 4 0 7 0 .8 3
1 3 9 3 0 .6 1
1 3 8 9 3 .5 1
1 3 7 6 9 .8 8
1 3 7 3 5 .2 3
1 3 6 6 1 .2 2
1 3 7 2 4 .7 5
1 3 8 1 0 .6 4
1 3 8 3 0 .2 8
1 3 9 2 6 .2 0
ハブ港に関する分析
（大阪/神戸港と釜山港の比較)
幹線輸送
単位:億円
大阪/ 神戸
運航費
.燃料費
.港費
船費
.直接船費
.間接船費
コ ンテナ 関係費
幹線輸送総費用
5025.27
391.91
4633.36
1560.32
432.55
1127.77
853.66
7439. 26
釜山
4063.64
390.53
3673.11
1560.32
432.55
1127.77
853.66
6477. 62
大阪/ 神戸
(釜山の港費設定使用)
4065.02
391.91
3673.11
1560.32
432.55
1127.77
853.66
6479. 00
エリア1における支線輸送
単位:億円
大阪/神戸支線
運航費
.燃料費
.港費
船費
.直接船費
.間接船費
コンテナ関係費
支線輸送総費用
3022.21
13.68
3008.53
65.90
23.11
42.79
224.81
3312.92
釜山支線
3095.33
19.08
3076.25
90.98
31.91
59.07
280.64
3466.94
大阪/神戸
(釜山の港費設定使用)
2285.43
13.73
2271.70
585.52
205.35
380.17
350.58
3221.53
総費用に占める各費用項目の割合
文献A
燃料費
入出港費
港湾荷役費
船員費
修繕費
減価償却費
利息
コンテナ償却費
コンテナ修繕費
コンテナ利息
総費用
3.93%
1.76%
42.52%
1.89%
2.31%
11.51%
4.85%
15.45%
11.27%
4.51%
100.00%
本研究
5.27%
1.25%
61.03%
3.16%
2.65%
9.19%
5.97%
4.20%
5.60%
1.68%
100.00%
ハブ港に関する分析
（複数船就航時)
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
オークランド
ニューヨーク
ロスアンジェルス/ロングビーチ
釜山
上海
基隆
単位:千TEU
中継点
中継コンテナ流動量
シンガポール
5 2 6 3 .0
シアトル/タコマ
869.6
大阪/ 神戸
7 8 0 .5
高雄
165.1
オークランド
129.0
総計
7207.2
余剰流動量
複数船就航時
香港
高雄
マニラ
バンコク
1～99(千TEU)
100～199(千TEU)
200～299(千TEU)
ポートケラン
300～399(千TEU)
シンガポール
400～499(千TEU)
500～（千TEU)
ジャカルタ
③ 7拠点港間幹線輸送設計結果
複数船就航時(水深の制約有り)
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
ニューヨーク
オークランド
ロスアンジェルス/ロングビーチ
釜山
上海
基隆
複数船就航　１
3000TEU船
香港
高雄
マニラ
バンコク
週1便就航
週2便就航
週3便就航
週4便就航
週5便就航
ポートケラン
シンガポール
週6便就航
ジャカルタ
ハブ港に関する分析
(8000TEU船就航時)
ロッテルダム
シアトル/タコマ
東京/横浜
名古屋
大阪/神戸
天津
オークランド
ニューヨーク
ロスアンジェルス/ロングビーチ
釜山
上海
基隆
余剰流動量
8000TEU船就航時
香港
高雄
マニラ
100～399【千TEU】
バンコク
700～999【千TEU】
ポートケラン
400～699【千TEU】
シンガポール
1000～【千TEU】
ジャカルタ