Physical internet manifesto 1.8.2 2011 03-28 franais bm-ml

Manifeste pour un Internet Physique
Transformer globalement la manière
dont les objets physiques sont manipulés, déplacés,
entreposés, réalisés, fournis et utilisés

π
Benoit Montreuil
Titulaire de la Chaire de Recherche du Canada en Ingénierie
d'Entreprise
Une traduction de Mustapha Lounès et Benoit Montreuil

CIRRELT, Centre interuniversitaire de recherche sur les réseaux
d'entreprise, la logistique et le transport

Université Laval, Québec, Canada
Version 1.8 : 2011-03-28

www.PhysicalInternetInitiative.org

Remerciements
Ce manifeste pour un Internet Physique
a bénéficié de nombreuses contributions de collègues estimés

America
CIRRELT Research Center:
• Teodor Crainic - UQAM
• Michel Gendreau - Université de Montréal
• Olivier Labarthe, Mustapha Lounès & Jacques Renaud - Université Laval
CICMHE, College-Industry Council for Material Handling Education:
• Russ Meller – University of Arkansas
• Kevin Gue & Jeff Smith – Auburn University
• Kimberley Ellis – Virginia Tech
• Mike Ogle – MHIA
Europe
• Rémy Glardon – EPFL
• Éric Ballot – Mines ParisTech
• Rene De Koster – Erasmus University
• Detlef Spee – Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistic

Benoit Montreuil
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Positionnement macroscopique
ASSERTION
La façon dont les objets physiques sont
transportés, manipulés, entreposés, réalisés, fournis et utilisés
dans le monde entier n'est pas soutenable
économiquement, écologiquement et socialement

OBJECTIF
Permettre la durabilité globale
du transport, de la manutention, de l’entreposage,
de la réalisation, de l'approvisionnement et de l'utilisation
des objets physiques à travers la planète

VISION
Évolution vers un Internet Physique mondial

Benoit Montreuil
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Soutien de l’assertion

ASSERTION
La façon dont les objets physiques sont
transportés, manipulés, entreposés, réalisés, fournis et utilisés
dans le monde entier n'est pas soutenable
économiquement, écologiquement et socialement

Benoit Montreuil
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Treize symptômes de non-durabilité
Nous menant à frapper un mur de façon percutante
1. Nous expédions de l’air et de l’emballage
2. Le voyage vide est la norme plutôt que l'exception
3. Les camionneurs sont devenus des cowboys modernes
4. Les produits sont entreposés où on n’a pas besoin, très souvent non
disponibles rapidement où ils sont nécessaires
5. Les installations de production et d’entreposage peu ou mal utilisés
6. Beaucoup de produits ne sont jamais vendus ou jamais utilisés
7. Les produits n'arrivent pas chez ceux qui en ont vraiment le besoin
8. Les produits se déplacent inutilement à travers le monde
9. Le transport intermodal rapide et fiable
est encore un rêve ou une plaisanterie
10. L'approvisionnement de produits vers les villes,
à l’intérieur et à partir de celles-ci est un cauchemar
11. Les réseaux ne sont ni sécurisés ni robustes
12. Les technologies intelligentes et l’automation sont difficiles à justifier
13. L'innovation est étouffée

Benoit Montreuil
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Nous expédions de l’air et de l’emballage
Symptôme de non-durabilité 1

Les camions et les conteneurs sont souvent à moitié vides au départ,
avec une part substantielle du non-vide
remplie par de l'emballage

Overall, most goods travel by road. In the UK, 65% of all freight is moved by road, or about 160 billion tonne
kilometres out of 240 billion tonne kilometres.
In the USA, for example, there are 40,000 public carriers and 600,000 private fleets. With so many operators
competition is likely to be more intense and pricing more flexible. [1]

Transportation costs are the single largest contributor to total logistics costs, with trucking being the most
significant subcomponent.
Trucking costs account for roughly 50% of total logistics expenditures and 80% of the transportation
component.
Trucking revenues in 2005 increased by $74 billion over 2004,
but carrier expenses rose faster than rates, eroding some of the gain.
Fuel ranks as a top priority at trucking firms as substantially higher fuel prices have cut margins. The
U.S. trucking industry consumes more than 650 million gallons of diesel per week, making it the second largest
expense after labor.
The trucking industry spent $87.7 billion for diesel in 2005,
a big jump over the $65.9 billion spent in 2004. [2]

References: [ 1]: “Transport in Logistics”, Chap. 12 in An Introduction to Supply Chain Management, Ed. By Donald Waters [Palgrave Macmillan] (2003)
[2]: Wilson R. A., “Economic Impact of Logistics”, Chap. 2 in Logistics Engineering Handbook , 2008

Benoit Montreuil
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Le voyage vide est la norme plutôt que l'exception

Les véhicules et les conteneurs reviennent souvent vides,
ou font de longs détours pour trouver des chargements de retour
Les véhicules pleins au départ deviennent de plus en plus vides
au fur et à mesure de leurs tournées de livraison

Statistical evidence that around 30 per cent of truck-kilometres are run empty,
illustrating huge inefficiency in road haulage and enormous potential for increasing back loading.
In Britain, the proportion of truck-kilometres travelled empty felt from 33 per cent in 1980 to 27 per cent in 2004, yielding significant
economic and environmental benefits. [1]
Other things being equal, if the empty running percentage had remained at its 1980 level, road haulage costs in 2004 would have been
£1.2 billion higher and an extra 1 million tonnes of carbon dioxide would have been emitted by trucks (McKinnon, 2005).

Reference: [1]: McKinnon A., “Road transport optimization” Chap. 17 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management (2007), Ed. by Donald Water

Benoit Montreuil
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Les camionneurs sont devenus des cowboys modernes

Beaucoup sont toujours sur la route, souvent
loin de la maison pour de longues durées
Leur vie sociale et familiale est précaire, tout
comme leur santé

The shift workers with the lowest mean hours of daily sleep are truck drivers, at 3.5 hours/24 hours
Fatigue and sleep deprivation are important safety issues for long-haul truck drivers
A National Transportation Safety Board study examined
the effects of duty shifts and sleep patterns on drivers of heavy trucks involved in single-vehicle accidents
and found that 62 of 107 accidents (58%) reported by drivers were deemed to be "fatigue-related“ [1]

The American Trucking Association (ATA) has estimated that
the driver shortage will grow to 111,000 by 2014 [2]

References: [1]: “Consequences of Insomnia, Sleepiness, and Fatigue: Health and Social Consequences of Shift Work “, http://cme.medscape.com/viewarticle/513572_2
[2] : Wilson R.A. “Economic Impact of Logistics”, in Chap. 2 in Logistics Engineering Handbook, 2008

Benoit Montreuil
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Les produits dorment entreposés là où on n’a pas besoin,
souvent non disponibles rapidement où ils sont nécessaires
Les fabricants, les distributeurs, les détaillants et les utilisateurs
stockent tous des produits, souvent en grande quantité,
à travers leurs réseaux d’entrepôts et de centres de distribution,
néanmoins les niveaux de service et les temps de réponse
aux utilisateurs locaux sont contraignants et risqués

Stocks are increasingly maintained at a higher level
in response to longer and sometimes unpredictable delivery times, as well as changes in distribution patterns.

In 2005, the average investment in all business inventories was $1.74 trillion,
which surpassed 2004’s record high by $101 billion.

Reference: Wilson R.A. “Economic Impact of Logistics”, in Chap. 2 in Logistics Engineering Handbook, 2008

Benoit Montreuil
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Des installations de production
et d’entreposage peu ou mal utilisés
La plupart des entreprises investissent dans des installations
productives ou logistiques qui sont la plupart du temps sous-utilisées
ou mal utilisées, traitant des produits qu’il serait préférable de
traiter ailleurs, entraînant une multitude de voyages inutiles

When the production function is considered to be a part of the supply chain, there is obviously much that can be done
to improve environmental and social performance at this stage [1]

The transport and storage of goods are at the centre of any logistics activity, and these are areas where a company
should concentrate its efforts to reduce its environmental impacts [2]

[1]: McIntyre K., “Delivering sustainability through supply chain management”, Chap.15 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management, (2007)
[2]: Cooper J., Browne M. and Peters M., “European Logistics: Markets, management and strategy”, Blackwell, London (1991)
Chopra & Meindl, “Facility Decisions and Distribution Network “, 2009_E4.5

Benoit Montreuil
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Tellement de produits
ne sont jamais vendus ou jamais utilisés
Une portion importante des produits de consommation fabriqués
n’atteint jamais à temps le marché approprié,
ceux-ci finissant invendus ou inutilisés,
tandis qu'ils auraient été nécessaires ailleurs

Rusting new cars in disused airfields

Benoit Montreuil
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Les produits n'arrivent pas chez
ceux qui en ont vraiment besoin
C'est particulièrement vrai dans les pays
moins développés et les zones de
catastrophes et de crises

Countries most affected by high prices are those: which import large quantities of food,
whose populations spend a large part of their income on food, where inflation is already
high, where there is already food insecurity and which have large urban populations.

References: “World Food Programme (WFP)”, http://www.wfp.org/node/7904
“Problems in developing logistics centres for ports in the Escap region”; Chap5, http://www.unescap.org/ttdw/Publications/TFS_pubs/pub_2194/pub_2194_ch5.pdf

Benoit Montreuil
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Les produits se déplacent inutilement,
sillonnant la planète

Les produits parcourent
couramment
des milliers de kilomètres/milles
qui auraient pu être évités
s’ils étaient
(1) routés plus brillamment
et/ou
(2) fabriqués ou assemblés
plus près de leur lieu d'utilisation

Reference: “Virtual Warehousing”, Jeroen van den Berg Consulting, 2001

Benoit Montreuil
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Le transport intermodal rapide et fiable
Même s’il existe quelques superbes exemples intermodaux,
en général la synchronisation est si lamentable, les interfaces si mal conçues,
que les itinéraires intermodaux sont usuellement
inefficients et risqués en coût et en temps

Reference: Crainic, T.G. and Kim, K.H., “Intermodal Transportation, Chap8 in Handbooks in Operations Research and Management Science”, C. Barnhart and G. Laporte (Eds.), 2007

Benoit Montreuil
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L'approvisionnement de produits vers les villes,
à l’intérieur et à partir de celles-ci, est un cauchemar
La plupart des villes ne sont pas conçues et équipées
pour faciliter le transport, la manutention et l’entreposage de marchandises,
rendant cauchemardesque l’approvisionnement
des entreprises et des consommateurs

References: « Transport des marchandises en ville », www.transports-marchandises-en-ville.org
“Problems in developing logistics centres for ports in the Escap region”, Chap5, http://www.unescap.org/ttdw/Publications/TFS_pubs/pub_2194/pub_2194_ch5.pdf

Benoit Montreuil
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Les réseaux ne sont ni sécurisés ni robustes

Il y a une extrême concentration d’opérations
dans un nombre restreint d’installations de production et de
distribution centralisées, avec des déplacements
le long d’un espace étroit de routes à fort trafic
Cela rend
les réseaux logistiques
et les chaînes d’approvisionnement
de plusieurs entreprises
non sécurisées contre
les actes de vol
et de terrorisme,
et fragiles face aux
catastrophes naturelles
et aux crises de demande
References: Chopra & Meindl, “Facility Decisions and Distribution Network” - 2009_E4.5
“Terrorism - Supply Chain Effects”, http://www.weforum.org/pdf/CSI/Terrorism.pdf
“The New Supply Chain Challenge - Risk Management in a Global Economy”, FM Global, 2006 , http://www.fmglobal.com/assets/pdf/P0667.pdf
Peck H., “Supply chain vulnerability, risk and resilience”, Chap.15 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management, (2007)
“Managing Supply Chain Risk”, Video produced by CFO Research Services, http://www.fmglobal.com/VideoPlayer.aspx?url=/assets/videos/CFO_SupplyChain.wm
“Security, Risk Perception and Cost-Benefit Analysis”, Joint Transport Research Centre OCDE Summary & Conclusions – Discussion Paper #2009-6, March 2008

Benoit Montreuil
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L’automatisation et les technologies intelligentes
sont difficiles à justifier

Les véhicules, les systèmes de manutention
et les installations opérationnelles
doivent s’adapter avec une grande variété
de matériaux, de formes et de charges
unitaires, et avec chaque acteur décidant
indépendamment et localement
de sa part du puzzle

Ceci rend difficile à justifier les technologies
connectives intelligentes (ex. RFID & GPS),
l’automatisation systémique
de la manutention et du transport, ainsi que
les logiciels de pilotage intelligents et collaboratifs
References: Montreuil B., Facilities Location and Layout Design Chapter 9. in Logistics Engineering Handbook (2008)
Hakimi D., Leclerc P-A., Montreuil B., Ruiz A., « Integrating RFID and Connective Technologies in Retail Stores », RFID in Operations and Supply Chain Management -
Research and Applications, Erich Schmidt Verlag, 148-171, 2007.Spada Sal,“Material Handling Control System Software Extends Supply Chain Visibility “nov.15, 2001
http://www.arcweb.com/ARCReports2001/Material%20Handling%20Control%20System%20Software%20Extends%20Supply%20Chain%20Visibility.pdf
Sunderesh S. H., Material Handling System – Chapter-11 in Logistics Engineering Handbook (2008)
McKinnon A., Road transport optimization – Chap. 17 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management - eBook (2007) Fifth Edition, Edited by Donald Waters
Decker C. et al.“Cost-Benefit Model for Smart Items in the Supply Chain” (2008)
Myerson J.M. “RFID in the Supply Chain - A Guide to Selection and Implementation” - IT Consultant Philadelphia, Pennsylvania USA - Auerbach Publications 2007

Benoit Montreuil
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L'innovation est étouffée

Le manque de normes et de protocoles génériques,
de transparence, de modularité et d’une infrastructure systémique
ouverte est un criant goulot d’étranglement de l’innovation
Ceci rend l'innovation de rupture si difficile,
justifiant le focus sur une innovation epsilon marginale

References: “RFID Tags: Advantages and Limitations”, http://www.tutorial-reports.com/wireless/rfid/walmart/tag-advantages.php
“RFID hype is blurring limitations, study claims “, http://www.usingrfid.com/news/read.asp?lc=d59745mx97zf
“RFID_Internet of Things in 2020 - Roadmap for the future”, Infso D.4Networked Enterprise & RFID Infso G.2Micro & Nanosystems, 2008

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 18/88

Treize symptômes de non-durabilité
Nous menant à frapper un mur de façon percutante
1. Nous expédions de l’air et de l’emballage
2. Le voyage vide est la norme plutôt que l'exception
3. Les camionneurs sont devenus des cowboys modernes
4. Les produits sont entreposés où on n’a pas besoin, très souvent non
disponibles rapidement où ils sont nécessaires
5. Les installations de production et d’entreposage peu ou mal utilisés
6. Beaucoup de produits ne sont jamais vendus ou jamais utilisés
7. Les produits n'arrivent pas chez ceux qui en ont vraiment le besoin
8. Les produits se déplacent inutilement à travers le monde
9. Le transport intermodal rapide et fiable
10. L'approvisionnement de produits vers les villes,
à l’intérieur et à partir de celles-ci est un cauchemar
11. Les réseaux ne sont ni sécurisés ni robustes
12. Les technologies intelligentes et l’automation sont difficiles à justifier
13. L'innovation est étouffée

Benoit Montreuil
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Cartographie des symptômes de non-durabilité
par rapport aux facettes économiques,
environnementales et sociales

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 20/88

Réorienter l’Objectif

OBJECTIF
Habiliter la durabilité globale
du transport, de la manutention, de l’entreposage,
de la réalisation, de l'approvisionnement et de l'utilisation
des objets physiques à travers la planète

Benoit Montreuil
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Explicitation de l’Objectif Global

Objectif Économique
Rendre accessibles des gains hautement significatifs
dans la logistique globale, la production
et la productivité d'affaires
Objectif Environnemental
Réduire d’un ordre de grandeur
la consommation globale d'énergie
et les émissions de gaz à effet de serre associées
à la logistique, la production et au transport
Objectif Sociétal
Augmenter la qualité de vie à la fois
des travailleurs en logistique, production et transport,
et de la population en général en rendant beaucoup
plus accessibles à travers le monde les objets qu’ils valorisent
References: Dablanc L., “Urban Goods Movement and Air Quality Policy and Regulation Issues in European Cities”, Journal of Environmental Law Advance Access, 2008
McIntyre K., “Delivering sustainability through supply chain management”, Chap.15 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management, 2007
Esty D. C. and Winston A.S. “Green to Gold “; 2006

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 22/88

Redéfinition de l’Objectif Global

Habiliter la durabilité globale
d’amener aux utilisateur de partout dans le monde,
les objets physiques dont ils ont besoin et qu’ils valorisent,
par une triple rentabilité synergique
en termes économiques, environnementaux et sociétaux

“We are not environmentalist. “In a prosperous society,
We are not Scientists you really have tow assets:
But if we don’t do anything, people – their capacity and skills –
we will be out of business.” and the ecosystem around them.
Unilever supply chain manager Both need to be carefully tended.”
the world’s largest purchasers of fish. Mats Lederhausen,
executive’s veteran at McDonald’s.

Reference: Sustainable Supply Chain Logistics Guide (SCL)- Business Tool (2009) http://www.metrovancouver.org/about/publications/Publications/sustainablesclguidefinal-june23.pdf

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 23/88

L’inspiration pour l’Internet Physique
Juin 2006: L’étincelle

• Un superbe titre de première page
• Intéressant mais juste un état-de-l’art en
chaînes d’approvisionnement et logistique
• Il n’y avait rien sur ce que pouvait être un
Internet Physique selon ma perception
• La question m’a vite passionné:
• Qu’est-ce que pourrait ou devrait être
un Internet Physique?
• Quelles en seraient les caractéristiques clés?
• Quelles habilités devrait-il offrir qui ne sont
pas atteignables aujourd’hui?
• Une autre question a vite fait surface:
Pourquoi aurait-on besoin
d’un Internet Physique?

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 24/88

L’Internet Digital
Développement et extension de l’Internet Digital
au delà de la métaphore de l'autoroute de l'information
Lorsque le monde digital recherchait comment conceptualiser
la façon dont il devrait se transformer,
il s’est inspiré d’une métaphore physique :
la construction de l’autoroute de l'information

References “BCNET's Optical Regional Advanced Network Upgrade Completed”, http://www.bc.net/news_events_publications/newsletters/Dec_2007/ROADM_Completion.htm
“What the Telecom Industry May Look Like in 10 Years”, http://kennethmarzin.wordpress.com/2008/01/24/what-the-telecom-industry-may-look-like-in-10-years/

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 25/88

L’Internet Digital
Développement et Extension de l’Internet Digital
au delà de la Métaphore de l‘Autoroute de l‘Information
Ils ont réalisé leur pari et sont allés encore beaucoup plus loin,
remodelant complètement la manière dont
le calcul et la communication digitaux sont actuellement effectuées
Ils ont inventé l'Internet,
ouvrant la voie vers le World Wide Web
Ils ont permis la construction
d’un réseau d'infrastructure distribué et ouvert
qui révolutionne actuellement tellement de facettes
de notre réalité sociétale et économique

References: « Internet 2, le Web de demain », /http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/telecoms/d/internet-2-le-web-de-demain_582/c3/221/p1
http://www.20minutes.fr/article/353755/Economie-Surendettement-Christine-Lagarde-ne-veut-pas-interdire-le-credit-revolving.php
« rE-veille: réflexions sur l’aventure Internet », http://reveille.wordpress.com/

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 26/88

L‘Essence de l'Internet Digital

Pour l'utilisateur, l'Internet Digital
permet de façon transparente
l'interconnexion entre des réseaux,
autorisant ainsi la transmission
de paquets de données formatés
de façon standard
leur permettant de transiter à travers
des équipements hétérogènes
respectant le protocole de TCP/IP

References: Kurose J., Ross K. and Wesley A. “Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet”, 3rd edition., July 2004.
Parziale L., Britt D.T., Davis C., Forrester J., Liu W., Matthews C. and Rosselot N. “TCP-IP Tutorial and Technical Overview”, 2006.
http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/gg243376.pdf
“Interconnection of access networks, MANs and WANs “, http://images.google.ca/imgres?imgurl=http://www.exfo.com/
Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 27/88

Vers un Internet Physique
L’Internet Digital comme Métaphore pour le Monde Physique

Bien qu'il existe des différences fondamentales
entre le monde physique et le monde de l'information,
l’initiative de l'Internet Physique
a pour but d’exploiter la métaphore de l'Internet
afin de proposer une vision pour
une solution novatrice durable
et progressivement déployable
aux problèmes globaux liés à notre façon
de transporter, manutentionner, entreposer,
réaliser, approvisionner et utiliser
les objets physiques à travers la planète

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 28/88

L’Internet Physique

Un système logistique mondial ouvert
exploitant des réseaux d'approvisionnement interconnectés
qui utilisent un ensemble
de protocoles collaboratifs, de conteneurs modulaires et
d’interfaces intelligents standards
pour accroître l'efficience et la durabilité

Définition pratique pour l’Internet Physique,
élaborée conjointement par Benoit Montreuil, Eric Ballot et Russ Meller,
Version de 2011-03-23

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 29/88

Exposition des 13 caractéristiques clés
de la vision de l’Internet Physique
VISION
Évolution vers un Internet Physique mondial

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Treize caractéristiques clés
de la vision de l’Internet Physique
1. Encapsuler les marchandises dans des conteneurs modulaires mondialement
standardisés
2. Viser l’interconnexion universelle
3. Passer des systèmes de manutention et de stockage de marchandises
aux systèmes de manutention et de stockage de conteneurs
4. Exploiter des conteneurs intelligents réseautés encapsulant des objets intelligents
5. Passer d’un transport point-à-point hub-&-spoke à un transport distribué intermodal
6. Utiliser un cadre conceptuel multi-niveaux unifié
7. Activer et exploiter un Supply Web ouvert et global
8. Concevoir des produits adaptés aux conteneurs afin de minimiser la perte d’espace
9. Minimiser les déplacements et les stockages physiques en transmettant digitalement
les connaissances et en matérialisant les produits aussi localement que possible
10. Déployer des certifications d’habilité et le monitoring ouvert de performance
11. Prioriser la fiabilité maillée et la résilience des réseaux
12. Stimuler l’innovation de modèles d’affaires
13. Habiliter l'innovation infrastructurelle ouverte

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 31/88

Internet Digital :
De l’information aux paquets
 L'Internet Digital ne transmet pas de l'information,
il transmet des paquets encapsulant de l'information
 Les paquets d'information sont conçus pour une utilisation facile
dans l'Internet
 L'information dans un paquet
est encapsulée et n'est pas traitée
explicitement par l’Internet
 L'entête d’un paquet contient
toute l'information requise pour
identifier le paquet et le conduire
correctement à sa destination
 Un paquet est construit pour
une transmission spécifique et
il est démantelé une fois qu'il a
atteint sa destination
Image: http://www.softlist.net/program/sniff_-_o_-_matic-image.html

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Version 1.8, 2011-03-28, p. 32/88

Internet Digital :
De l'information aux paquets
 L'Internet Digital est basé sur un protocole structurant
les paquets de données indépendamment de l'équipement

 De cette façon, les paquets de données peuvent être traités
par différents systèmes et à travers divers réseaux

• Modems, fils de cuivre,
fils de fibres optiques,
routeurs, etc.
• Réseaux locaux,
réseaux étendus, etc.
• Intranet, Extranet, Internet,
Réseau Privé Virtuel, etc.

References: Kurose J., Ross K. and Wesley A. “Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet”, 3rd edition., July 2004.
Parziale L., Britt D.T., Davis C., Forrester J., Liu W., Matthews C. and Rosselot N. “TCP-IP Tutorial and Technical Overview”, 2006. http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/gg243376.pdf

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 33/88

Internet Physique
1. Encapsuler les marchandises dans des conteneurs
modulaires verts mondialement standardisés
Les -conteneurs sont des éléments clés
habilitant l’ interopérabilité nécessaire
au fonctionnement adéquat de l’Internet Physique
 La marchandise est unitisée comme contenu d’un -conteneur
et n’est pas traitée explicitement par l’Internet Physique
 Des dimensions d’un conteneur maritime à de toutes petites
dimensions
 Conçus pour être traités de façon fluide et aisée à travers divers
modes et moyens de transport, de manutention et de stockage
 Des matériaux verts avec empreinte minimale lorsque hors-service
 Équipés de tags intelligents, avec des senseurs au besoin, permettant
leur identification, routage et maintenance adéquats
 Diverses classes structurales en fonction des usages
 Capacités de conditionnement (ex. Température) lorsque nécessaire
 Scellables pour fins de sécurité

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-Conteneurs :
Modulaires et standardisés dans le monde entier
en termes de dimensions, fonctions et de fixations

-conteneurs
Y

X

Z Dimensions
modulaires
illustratives
0,12 m
0,24 m
0,36 m
0,48 m
0,6 m
1,2 m
2,4 m
3,6 m
4,8 m
6m
12 m

B. Montreuil, B. Gilbert
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-Conteneurs :
Faciles à manutentionner, entreposer, transporter, sceller,
enclencher, interloquer, charger, décharger,
construire, démanteler, panéliser, composer et décomposer

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 36/88

Internet Physique

Les systèmes et centres logistiques
de haute performance
rendent rapide, bon marché, facile et fiable,
d’interconnecter des -conteneurs
à travers des modes et des routes,
visant comme cible prioritaire
l’interconnexion universelle

References: Crainic, T.G. and Kim, K.H., Intermodal Transportation, Chapt. 8, Transportation, Handbooks in Operations Research and Management Science, C. Barnhart and G. Laporte (Eds.), North-Holland,, 467–537, 2007
Goetschalckx M. “Distribution System Design”. Chap. 13 in Logistics Engineering Handbook, 2008

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 37/88

Internet Digital :
Hubs et Routeurs
 Le routage permet d’assurer la performance de l'Internet
par une orientation très efficace des paquets
vers les nœuds du réseau
 Le routage exploite la facilité de stocker et de
transmettre l'information
 Le travail d'un routeur est extrêmement simple :
• Il déplace des paquets vers la prochaine machine
dans la bonne direction aussi rapidement que possible
 Puisque les routeurs ne font que déplacer des paquets
ils peuvent traiter des millions de paquets par minute
• Chaque routeur contient une liste de routage, un ensemble de règles
qui lui indique à quelle prochaine machine il doit transférer les
paquets, sur la base de la destination finale du paquet
References: Zuckerman E. & McLaughlin A., “Introduction to Internet Architecture and Institutions” : August, 2003
Perlman R, “Interconnections - Bridges, Routers, Switches, and Internetworking Protocols”; (2nd Edition) 1999

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 38/88

Internet Physique
 Les nœuds de l’Internet Physique sont à la fois des sites de routage
et d’accumulation dans les réseaux, ainsi que des passerelles
d’interface avec les entités hors de l’Internet Physique
 Tel que conçus actuellement, le tri, l’entreposage et la manutention
des objets physiques sont des freins pour l'interconnexion
• Que ce soit dans un centre de tri ferroviaire ou
dans des plates-formes de transbordement (crossdocking)
 Cependant, il existe des exceptions :
• Comme certains des ports de conteneurs récemment implantés
 Il y a un besoin de généraliser les opérations de déchargement,
d'orientation, d’entreposage et de chargement, pour les appliquer
globalement aux conteneurs modulaires de l'Internet Physique de
façon brillante automatisées ou assistées par un humain
 L'objectif est de rendre le bris de charge presque négligeable
temporellement et économiquement
• La charge partielle multimodale quasi au même prix, rapidité et fiabilité
que la charge pleine unimodale
References: Crainic, T.G. and Kim, K.H., Intermodal Transportation, Chap. 8, Transportation, Handbooks in Operations Research and Management Science, C. Barnhart and G. Laporte (Eds.), North-Holland, 467–537, 2007
Chopra & Meindl, Facility Decisions and Distribution Network - 2009_E4.5

Benoit Montreuil
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Internet Physique

Des systèmes de manutention et d'entreposage de -conteneurs,
avec des technologies et des processus innovateurs
exploitant les caractéristiques des -conteneurs
pour permettre leurs rapides, faciles, fiables et bon marché
entrée, entreposage, composition, décomposition
monitoring, protection et sortie
à l’aide d’une manutention automatique et humaine
intelligente, durable et homogène

Benoit Montreuil
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Internet Physique
aux systèmes de manutention et de stockage de -conteneurs

Référence: Montreuil, B., R.D. Meller, E. Ballot (2010) Towards a physical internet: the impact on logistics facilities and material handling systems design and innovation,
International Material Handling Research Colloquium (IMHRC 2010), Milwaukee, États-Unis, 2010/06/21-24

Benoit Montreuil
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Internet Physique

 Les systèmes de manutention et d'entreposage de -conteneurs:
• Permettent une performance d'entrée et de sortie rapide et fiable
• Ont une interface continue avec les véhicules et systèmes qui
transportent les produits entrants et sortants, ainsi que les systèmes
de logiciel clients pour détecter les conteneurs et se mettre en
interface avec eux
• Surveillent et protègent l'intégrité des -conteneurs
• Sécurisent les conteneurs au niveau désiré
• Fournissent une documentation ouverte et directe de leurs
performances et capacités spécifiées et de leurs performances et
capacités prouvées, mises à jour par des opérations continues

 Ceci s'applique à l’équivalent des centres actuels de
distribution, de transbordement, de gares ferroviaires, de
hubs multimodaux, de ports maritimes, d’aéroports, etc.

Benoit Montreuil
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Internet Physique
4. Exploiter des conteneurs intelligents réseautés
encapsulant des objets intelligents

Exploiter aussi bien que possible
les capacités des -conteneurs intelligents
connectés à l’Internet Digital et au World Wide Web,
et à leurs objets intelligents encapsulés,
pour améliorer la performance perçue par les clients
et la performance globale de l'Internet Physique

Benoit Montreuil
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L’Internet Physique et l'Internet des Choses

 L'Internet des Choses permet la
connexion omniprésente avec les objets
physiques équipés de technologie
connective intelligente, rendant les objets
toujours plus intelligents et habilitant
leur autocontrôle distribué à travers les
réseaux
• Il exploite des technologies telles que
l'Internet, le Web, le RFID et le GPS

 L'Internet Physique vise à exploiter aussi
bien que possible l’Internet des Choses
afin d’habiliter la connectivité
omniprésente de ses -conteneurs et -
systèmes
References: Johnson M. E., “Ubiquitous Communication: Tracking Technologies within the Supply Chain”, Chap.20 in Logistics Engineering Handbook, 2008
Scott D. M., “Electronic Connectivity and Soft ware” Chap.20 in Logistics Engineering Handbook, 2008
“Building a Smarter Container”, RFID Journal, http://www.rfidjournal.com/article/articleview/655/1/1/

Benoit Montreuil
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Internet Physique
5. Passer d’un transport point-à-point hub-&-spoke à un
transport distribué intermodal

Transport distribué multi-segment
de -conteneurs à travers l’Internet Physique,
avec des transporteurs et/ou des modes distincts
prenant en charge les segments inter-nœuds,
avec des nœuds de transit permettant le transfert synchronisé
de -conteneurs et/ou des transporteurs entre les segments,
et avec une plate-forme logicielle Web
permettant un marché libre
aux demandeurs et aux prestataires de transport

Benoit Montreuil
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Internet Digital
Transmission distribuée multi-niveaux
 Dans l'Internet Digital, les paquets qui constituent une
transmission globale, tel qu'un courriel, ne voyagent
pas directement d’un nœud source A à un nœud
destinataire B
 Les paquets voyagent à travers des séries de routeurs
et de câbles (en cuivre ou en fibres optiques),
dynamiquement transmis de leur origine à leur
destination de la meilleure façon possible étant donnés
les algorithmes de routage et la congestion à travers les
réseaux
• Un courriel de Québec à Lausanne peut passer par des
dizaines de routeurs à travers le monde, de New York à Pékin
 Les paquets formant un message ne sont pas restreints
à voyager ensemble
• Chacun peut voyager en empruntant un itinéraire distinct
• Le message global est reconstitué dès l'arrivée des paquets à
leur destination finale
References: Zuckerman E. & McLaughlin A., “Introduction to Internet Architecture and Institutions” : August, 2003
Kurose J., Ross K. and Wesley A. “Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet”, 3rd edition., July 2004.

Benoit Montreuil
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Internet Physique

 Actuellement, si une remorque pleine de
conteneurs doit être transportée de
Québec à Los Angeles, il y a une forte
probabilité que :
• Un conducteur et un camion seront
assignés à un voyage de plusieurs jours,
• Le conducteur dorme dans son camion et
conduise seul vers la destination finale,
• Puis, pour éviter un voyage à vide au
retour, il se déplace vers un endroit aussi
proche que possible pour récupérer une
remorque et retourner vers une destination
aussi proche que possible de Québec
References: Powell W. B. “Real-Time Dispatching for Truckload Motor Carriers“, Chapter 15 in Logistics Engineering Handbook, 2008
McKinnon A., “Road transport optimization “,Chap. 17 in Global Logistics New Directions in Supply Chain Management - eBook (2007) Fifth Ed. Edited by Donald Waters

Benoit Montreuil
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Un routage typique d’un cowboy
de Québec à Los Angeles

Distance parcourue : 5030 kms
Conducteurs : 1, camions : 1, Remorques : 1

Durée de conduite à l’aller : 48 h
Durée de conduite au retour : 48 h

Durée du voyage à l’aller: 120 h
Durée du voyage au retour : 120+h
Durée de conduite du conducteur : 96 h
Durée du voyage pour le conducteur : 240+ h

Benoit Montreuil
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Internet Physique

 Dans l'Internet Physique, une telle expérience serait
exceptionnelle. Plus probablement :
• Un premier conducteur et camion seraient assignés pour transporter la
remorque jusqu’à un point de transit situé de 3 à 6 heures du point de départ
• La remorque serait déposée à un endroit au point de transit
• Le premier conducteur prendrait alors une autre remorque, direction vers
Québec
• Un autre conducteur avec un camion différent prendrait dès après la
remorque pour un autre segment de voyage, ou encore les conteneurs
pourraient être transférés vers d’autres remorques, camions, trains, bateaux
ou avion d’un camion, train, bateau ou avion tel que pertinent selon les
opportunités
• Le processus est répété tout au long de la route vers Los Angeles
• L'expéditeur ou son représentant aurait planifié a priori le transport sur
chaque segment de voyage et de séjour à chaque point de transit, dans les
meilleures conditions en termes de coûts, synchronisation et risques, ou
encore les décisions de routage seraient dynamiques et/ou distribuées

Reference: “Warehousing And Cross-Docking”, http://www.3pd.com/Services/JobSiteWarehousing.aspx

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Transport multi-segment de Québec à Los Angeles

Québec
20
Montréal
20-401
81Alexandria Bay, US border
90
Syracuse
90 Buffalo
71 Cleveland
70
Columbus
70
Indianapolis
44 St-Louis
44 Springfield
44 Tulsa
40 Oklahoma City Actuel Proposé
40 Amarillo Distance parcourue dans chaque direction: (Km): 5030 5030+
40 Albuquerque Conducteurs: 1 17
40 Flagstaff Camions: 1 17
Remorques: 1 1
40 Needles
Barstow Durée de conduite à l’aller (h): 48 51+
15-10 Durée de conduite au retour (h): 48+ 51+
Los Angeles Durée aux points de transit (h): 0 9+
Durée du voyage de la remorque à l’aller (h): 120 60+
Durée du voyage de la remorque au retour (h): 120+ 60+
Durée totale du voyage de la remorque (h): 240+ 120+
Durée moyenne de conduite par conducteur (h): 96+ 6+
Durée moyenne du voyage par conducteur (h): 240+ 6,5+

Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 50/88

Site -transit
habilitant le transport
multi-segment
à travers l’Internet Physique


Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 51/88

-hub multimodal route-eau
conçu pour habiliter
le transport multi-segment
intermodal
de -conteneurs à travers
l’Internet Physique


Benoit Montreuil
Version 1.8, 2011-03-28, p. 52/88

-Hub rail-route conçu pour habiliter
le transport multi-segment intermodal
de -conteneurs à travers l’Internet Physique

Référence: B. Montreuil, E. Ballot, C. Montreuil et D. Hakimi (2010), OpenFret Project Report, InnoFret Program, France

Benoit Montreuil
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Internet Physique
6. Adopter un cadre conceptuel multi-niveaux unifié

Réseau Intra-Centre Inter-Processeurs

Centre 1
Équipement 1 Équipement 3 Équipement 5

de départ
d’arrivée
Station

Station
Équipement 2 Équipement 4 Équipement 6

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Internet Physique
6. Adopter un cadre conceptuel multi-niveaux unifié

Réseau Intra-Installation Inter-Centres

Installation 1
Centre 1 Centre 4

Distributeur externe
Distributeur interne

Équipement 1 Équipement 3 Équipement 5 Équipement 1 Équipement 3 Équipement 5
d’arrivée

d’arrivée
de sortie

de sortie
Station

Station
Station

Station

Centre 2 Centre 5
d’arrivée

d’arrivée
de sortie

de sortie
Station

Station
Station

Station

Centre 3 Centre 6
d’arrivée

d’arrivée
de sortie

de sortie
Station

Station
Station

Station

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