Rapport open fret mr

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Rapport open fret mr

  1. 1. Ministère de lEcologie, de lEnergie, du Développement durable et de la Mer en charge des Technologies vertes et des Négociations sur le climat CONVENTION DE SUBVENTION N° 09 MT CV 52     Groupe Opérationnel 4 du PREDIT       RAPPORT OPENFRET CONTRIBUTION A LA CONCEPTUALISATION ET A LA REALISATION D’UN HUB RAIL-ROUTE DE l’INTERNET PHYSIQUE     AVRIL 2010        Prof. Eric Ballot, CGS, MINES ParisTech, Paris, FranceProf. Rémy Glardon, LGGP, EPFL, Lausanne, SuisseProf. Benoit Montreuil, CIRRELT, Université Laval, Québec, Canada        
  2. 2. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Table  des  matières    1   Introduction _________________________________________________________ 15  2   Contexte  et  motivation  pour  un  Internet  Physique__________________________ 16  2.1   Efficacité  et  inefficacité  des  opérations  logistiques  actuelles _____________________________ 16   2.1.1   Une  performance  logistique  exceptionnelle… ___________________________________________ 16   2.1.2   Au  prix  de  nombreuses  inefficacités _____________________________________________________ 17  2.2   Proposition  d’une  nouvelle  organisation  :  l’Internet  Physique ___________________________ 19   2.2.1   Un  postulat  :  l’Internet  comme  métaphore  de  la  logistique ____________________________ 19   2.2.2   Impacts  attendus  de  l’Internet  Physique ________________________________________________ 21  2.3   Place  des  TIC  dans  la  logistique  et  par  rapport  à  l’Internet  Physique ____________________ 22  2.4   Place  de  l’Internet  Physique  au  sein  de  la  logistique  actuelle  et  future __________________ 26   2.4.1   Tendances  actuelles  en  Europe  dans  le  domaine  de  la  logistique______________________ 26   2.4.2   Evolution  du  besoin  logistique  :  leçons  des  exercices  de  prospective __________________ 27   2.4.3   Un  scénario  de  substitution  progressive  en  plusieurs  phases __________________________ 28  3   Le  concept  de  l’Internet  Physique _______________________________________ 30  3.1   Présentation  de  la  métaphore  :  retour  sur  l’histoire  d’Internet __________________________ 30   3.1.1   La  trajectoire  technologique  Internet___________________________________________________ 30   3.1.2   Une  nouvelle  logique  de  communication  :  les  réseaux  IP_______________________________ 32  3.2   Structuration  des  réseaux  logistiques ______________________________________________________ 34   3.2.1   Topologies  actuelles  des  réseaux  de  prestations  logistiques ___________________________ 34   3.2.2   La  prestation  logistique  vue  dans  un  Internet  Physique  :  vers  un  maillage  des   opérations  logistiques ____________________________________________________________________________ 38  3.3   Structuration  des  services  en  couches ______________________________________________________ 39   3.3.1   Les  couches  de  l’Internet  Physique  :  le  modèle  OPSI ____________________________________ 41   3.3.2   Services  offerts  par  les  couches  de  l’Internet  Physique _________________________________ 43   3.3.3   Perspectives  de  la  structuration  en  couches ____________________________________________ 43  3.4   Les  principes  de  l’Internet  Physique ________________________________________________________ 46   3.4.1   Principes  fondateurs _____________________________________________________________________ 46   3.4.2   Principes  d’organisation  des  opérations  de  l’Internet  Physique _______________________ 47   3.4.3   Principes  d’organisation  de  la  démarche  Internet  Physique ___________________________ 50  3.5   Limites  de  la  métaphore _____________________________________________________________________ 51  4   Principaux  constituants  de  l’Internet  Physique _____________________________ 53  4.1   Les  conteneurs  de  l’Internet  Physique______________________________________________________ 53   4.1.1   Intérêt  de  la  conteneurisation  systématique  et  modulaire_____________________________ 53   4.1.2   Les  π  conteneurs__________________________________________________________________________ 54   4.1.3   Description  physique  des  π-­conteneurs _________________________________________________ 55   4.1.4   Description  informationnelle  des  π-­conteneurs ________________________________________ 56   4.1.5   Valeur  ajoutée  offerte  par  la  flexibilité  dimensionnelle  des  π-­conteneurs_____________ 57  4.2   Les  π-­‐liens  et  les  π-­‐déplaceurs  de  l’Internet  Physique_____________________________________ 58  4.3   Les  π-­‐nœuds  de  l’Internet  Physique ________________________________________________________ 59   4.3.1   Les  π-­nœuds ______________________________________________________________________________ 59   4.3.2   Synthèse  des  fonctions  des  π-­nœuds _____________________________________________________ 63  4.4   Les  π-­‐acteurs  de  l’Internet  Physique ________________________________________________________ 66  4.5   Illustration  du  fonctionnement  sur  un  exemple ___________________________________________ 67   4.5.1   Le  cas  d’application ______________________________________________________________________ 67   4.5.2   Traitement  de  la  commande_____________________________________________________________ 67  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           3  
  3. 3. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     4.5.3   Le  transfert  des  données  entre  les  couches  OPSI________________________________________ 68  5   Un  élément  clé  de  l’Internet  Physique  :  le  routeur  Rail-­‐Route _________________ 73  5.1   La  multi  modalité  ferroviaire  :  un  sujet  ancien  mais  aux  enjeux  nouveaux______________ 73   5.1.1   Les  solutions  actuelles  et  les  points  durs  de  la  multi  modalité  fer  route_______________ 73   5.1.2   Les  nouvelles  opérations  multimodales _________________________________________________ 76   5.1.3   Les  recherches  actuelles  pour  l’utilisation  du  rail ______________________________________ 77   5.1.4   L’apport  de  l’Internet  Physique  à  l’intermodalité  rail-­route ___________________________ 79  5.2   Les  fonctionnalités  d’un  π-­‐hub  :  rail-­‐route _________________________________________________ 79   5.2.1   Les  services  rendus  par  le  π-­hub_________________________________________________________ 80   5.2.2   Typologie  des  hubs  de  l’Internet  Physique  et  positionnement  du  hub  rail  route ______ 81   5.2.3   Choix  d’un  hub  rail  route_________________________________________________________________ 83   5.2.4   Concept  des  flux  et  organisation_________________________________________________________ 83  5.3   Illustration  d’une  conception  possible  pour  un  type  de  routeur  rail  route ______________ 85   5.3.1   Design  macroscopique  du  π-­hub  rail-­route _____________________________________________ 85   5.3.2   Les  dimensions  de  π-­conteneurs  traitées  par  le  π-­hub  rail-­route ______________________ 86   5.3.3   Design  systématique  du  π-­hub  rail-­route _______________________________________________ 87   5.3.4   Modes  de  fonctionnement________________________________________________________________ 93   5.3.5   Eléments  de  performances _______________________________________________________________ 94  5.4   Extensions  possibles  du  hub_________________________________________________________________ 99  5.5   Synthèse  et  perspectives  pour  un  hub  rail-­‐route  de  l’Internet  Physique ______________ 103  6   Conclusion  et  perspectives ____________________________________________ 105  7   Références _________________________________________________________ 107  8   Annexes ___________________________________________________________ 112  8.1   L’initiative  de  l’Internet  Physique _________________________________________________________ 112  8.2   Déroulement  intégral  d’une  opération  de  déchargement  et  de  chargement  de  π-­‐conteneurs  associés  à  un  π-­‐train  dans  un  π-­‐hub  rail-­‐route ____________________________________ 114  8.3   Comparaison  des  modèles  OPSI  et  OSI ___________________________________________________ 123    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           4  
  4. 4. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Table  des  figures    Figure  1  :  représentation  schématique  d’une  chaîne  logistique ______________ 23  Figure  2  :  mécanisme  de  la  commutation  par  paquets __________________________ 33  Figure  3  :  comparaison  des  topologies  des  réseaux  téléphoniques  à  gauche  et  d’Internet  à  droite  d’après  (Tanenbaum,  2003) ________________________________________ 34  Figure  4:  exemple  de  deux  prestations  de  produits  d’épicerie  pour  la  grande  distribution  exécutées  indépendamment  bien  que  touchant  des  clients  communs _____________ 35  Figure  5  :  superposition  d’un  ensemble  de  prestations  (non  exhaustif)  de  produits  d’épicerie  pour  la  grande  distribution _______________________________________ 36  Figure  6  :  réseau  en  étoile  du  transport  express  avec  un  exemple  de  l’allongement  possible  des  trajets  (A  vers  B) ______________________________________________ 37  Figure  7  :  un  exemple  de  mutualisation  des  flux  sur  les  données  de  la  Figure  5  avec  une  réduction  de  32%  des  émissions ____________________________________________ 38  Figure  8  :  un  exemple  de  réseau  de  prestations  logistiques  maillées  par  l’Internet  Physique  à  partir  des  hubs  de  la  Figure  7  (les  nœuds  sont  donnés  à  titre  d’illustration  et  sont  identiques  à  ceux  de  l’étude  sur  la  mutualisation) _________________________ 39  Figure  9  :  communications  entre  les  instances  des  sept  couches  du  modèle  OPSI ____ 41  Figure  10  :  Illustration  des  couches  de  l’Internet  Physique  suivant  le  modèle  OPSI ___ 45  Figure  11  :  Répartition  possible  des  tailles  de  conteneurs  par  taille  et  par  mode. ____ 58  Figure  12  :  réseau  mobilisable  pour  réaliser  les  expéditions _____________________ 69  Figure  13  :  routage  au  départ  du  point  de  sourcing  1 ___________________________ 70  Figure  14  :  échanges  d’informations  entre  routeurs  Π  sur  une  liaison  fluviale _______ 71  Figure  15  :  positionnement  de  différents  hubs  uni  modaux ______________________ 82  Figure  16  :  le  domaine  des  hubs  rail  route  avec  fonctions  de  composition  /et  de  décomposition __________________________________________________________ 83  Figure  17  :  positionnement  du  hub  rail  route  retenu ___________________________ 83  Figure  18  :  modèle  conceptuel  agrégé  d’un  π-­‐hub  rail-­‐route  de  base ______________ 84  Figure  19  :  modèle  conceptuel  d’un  π-­‐hub  rail-­‐route  de  base ____________________ 85  Figure  20  :  illustration  macroscopique  du  π -­‐hub  rail-­‐route ______________________ 86  Figure  21  :  vue  du  π -­‐hub  rail-­‐route  à  l’arrivée  d’un  π -­‐train  de  25  π -­‐wagons  au  temps  0 86  Figure  22  :  état  du  π -­‐hub  rail-­‐route  au  temps  1-­‐minute  après  l’arrivée  d’un  π -­‐train __ 88  Figure  23  :  état  du  π -­‐hub  rail-­‐route  au  temps  2-­‐minutes ________________________ 89  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           5  
  5. 5. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Figure  24  :  état  du  π -­‐hub  rail-­‐route  au  temps  3-­‐minutes ________________________ 90  Figure  25  :  état  du  π -­‐hub  rail-­‐route  au  temps  5,  montrant  l’avance  du  π -­‐train  de  cinq  π -­‐wagons  pour  amorcer  une  seconde  phase  opérationnelle _______________________ 90  Figure  26  :  état  du  π -­‐hub  rail-­‐route  au  temps  6,  montrant  le  début  de  la    seconde  phase  opérationnelle,  avec  déchargement  et  chargement  simultanés___________________ 91  Figure  27  :  état  du  π -­‐hub  rail-­‐route  au  temps  17,  montrant  que  durant  les  déchargements  et  chargements  simultanés  ont  déjà  commencé  les  arrivées  de  π -­‐conteneurs  par  route  à  transiter  vers  le  prochain  π -­‐train  entrant _________________ 91  Figure  28  :  état  du  π -­‐hub  rail-­‐route  au  temps  24  au  départ  du  π -­‐train _____________ 92  Figure  29  :  variation  de  performance  en  temps  d’arrêt  d’une  rame  dans    un  hub  opéré  par  stackers ____________________________________________________________ 99  Figure  30  :  variation  de  performance  en  temps  d’arrêt  d’une  rame  dans    un  hub  opéré  par  convoyage  automatisé  de  l’interface _____________________________________ 99  Figure  31  :  Modèle  conceptuel  agrégé  d’un  π -­‐hub  rail-­‐route  avec  stockage  temporaire  de  π -­‐conteneurs _______________________________________________________ 100  Figure  32  :  modèle  conceptuel  approfondi  d’un  π -­‐hub  rail-­‐route  avec  stockage  temporaire  de  π -­‐conteneurs______________________________________________ 101  Figure  33  :  modèle  conceptuel  agrégé  d’un  π -­‐hub  rail-­‐route  avec  stockage  temporaire,  décomposition  et  composition  de  π -­‐conteneurs______________________________ 102  Figure  34  :  modèle  conceptuel  approfondi  d’un  π -­‐hub  rail-­‐route  avec  stockage  temporaire,  décomposition  et  composition  de  π -­‐conteneurs ___________________ 103  Figure  35  :  le  portail  de  l’Internet  Physique  avec  deux  espaces  (public  et  collaboratif).113              Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           6  
  6. 6. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Table  des  tableaux    Tableau  1  :    les  couches  du  modèle  OSI  de  l’Internet  Digital  et  du  modèle  OPSI  de  l’Internet  Physique ______________________________________________________ 40  Tableau  2  :  illustration  des  fonctions  typiques  d’un  nœud _______________________ 66  Tableau  3  :  classes  de  services _____________________________________________ 69  Tableau  4  :  volume  de  fret  pouvant  transiter  par  le  hub  par  le  mode  ferroviaire _____ 94  Tableau  5  :  nombre  de  conteneurs  maximum  pouvant  transiter  par  le  hub  par  jour  par  le  mode  ferroviaire  en  fonction  de  la  longueur  du  conteneur  et  avec  l’hypothèse  de  rame  avec  une  seule  longueur  de  conteneur __________________________________ 95  Tableau  6  :  exemples  de  temps  de  passage  de  rames    en  4  déplacements,  6  stackers  en  chargement  et  6  en  déchargement  et  avec  différents  taux  de  déchargement  et  différents  types  de  chargement  en  conteneurs  (NA  =  temps  trop  long  /  journée) ____ 96  Tableau  7  :  exemples  de  temps  de  passage  de  rames    où  les  wagons  sont  déplacés,  par  5  dans  un  hub  automatisé  à  150  postes _______________________________________ 98        Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           7  
  7. 7. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique           Avertissements      La  proposition  faite  par  les  auteurs  se  fonde  sur  l’idée  originale  de  Benoit  Montreuil  de  repenser  la  logistique  et  le  transport  comme  un  Internet  :  l’Internet  Physique.    Ce  projet  se  veut  donc  une  étape  dans  le  développement  de  l’Internet  Physique.  Il  en  résulte   que   les   éléments   proposés   ici   sont   des   éléments   de   cadrage   et   non   des  spécifications  qui  restent  à  construire.      La   notion   d’Internet   Physique   utilisée   ici   ne   doit   pas   être   comprise   comme   un   copier-­‐coller   des   solutions   techniques   d’Internet   mais   comme   la   recherche   d’analogies   et  d’applications  possibles  des  principes  d’Internet  au  domaine  de  la  logistique.    Ce   rapport   est   le   fruit   d’un   travail   de   quatre   mois,   ce   qui   est   très   peu   sur   un   sujet  aussi  ambitieux,  il  est  donc  nécessairement  incomplet  et  pourra  se  prêter  facilement  à  la  critique.  Cependant,  il  se  veut  avant  tout  un  moyen  pour  ouvrir  le  débat  et  proposer  une   approche   différente   de   la   logistique   à   une   époque   où   les   indicateurs   montrent  que  les  solutions  et  l’organisation  actuelles  ne  sont  plus  soutenables.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           8  
  8. 8. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Résumé    Le  projet  OpenFret  explore  un  concept  d’organisation  logistique  nouveau  :  l’Internet  Physique.   Ce   concept   promeut   un   système   logistique   global   et   ouvert,   par  l’interconnexion   des   réseaux   d’approvisionnement   grâce   à   un   ensemble   de   standards  de   protocoles   de   collaboration,   de   conteneurs   modulaires   et   d’interfaces   intelligentes  pour  accroit  significativement  son  efficience  et  sa  durabilité.  L’Internet  Physique  est  exploré   ici   suivants   plusieurs   axes  :   l’impact   sur   la   topologie   des   réseaux   de  prestations   logistiques,   leur   structuration   en   couches   et   les   interfaces   qui   en  résultent,  l’illustration  de  son  fonctionnement,  les  moyens  associés  et  enfin  la  forme  que   prendrait   un   routeur   rail-­‐route.   Sur   l’ensemble   de   ces   axes   les   explorations  menées   ont   permis   de   confirmer   le   potentiel   de   cette   organisation   ouverte   pour  mieux   utiliser   les   ressources   tout   en   maintenant   un   niveau   de   service   élevé.   En  particulier   au   niveau   du   routeur   rail-­‐route,   un   schéma   fonctionnel   et   une  modélisation   sont   proposés   pour   illustrer   une   nouvelle   forme   de   plateforme  ferroviaire   conteneurisée   où   les   flux   sont   connus   et   maîtrisé   par   le   routage.   Ces  travaux   seront   poursuivis   dans   d’autres   projets   en   France   et   en   Amérique   du   Nord  pour   définir   les   enjeux   précis   associés   à   l’Internet   Physique,   spécifier   son  fonctionnement  et  son  modèle  économique.         Contributeurs  au  projet  OpenFret     Frédéric  Fontane,  Mines  ParisTech  –  CAOR,  Paris,  FRANCE   Driss  Hakimi,  Université  Laval  –  CIRRELT,  Québec,  CANADA   Mustapha  Lounès,  Université  Laval  –  CIRRELT,  Québec,  CANADA   Christelle  Montreuil,  Université  Laval  –  CIRRELT,  Québec,  CANADA   Michaël  Thémans,  EPFL–  Centre  de  Transport,  Lausanne,  SUISSE   Michel  Bierlaire  ,  EPFL–  Centre  de  Transport,  Lausanne,  SUISSE   Philippe  Wieser,  EPFL–  LEM,  Lausanne,  SUISSE  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           9  
  9. 9. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           10  
  10. 10. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique       Synthèse  des  travaux  Le projet OpenFret a étudié la question de la multimodalité (rail-route) pour le transportdes marchandises par une mutation de l’organisation logistique dans son ensemble. Cettemutation a pour objectif de passer d’une logistique de marchandises largementfragmentée et dédiée à une logistique de conteneurs modulaires, durables, intelligents etroutés dans un système de prestations logistiques universellement interconnectées : unInternet « Physique», en l’occurrence Physical Internet (PI).OpenFret s’inscrit à la pointe d’une initiative de recherche internationale sur la logistique,les systèmes de transport, de manutention et de production, qui inclut actuellement desuniversités et des entreprises en Europe et en Amérique du Nord.Cette initiative de l’Internet Physique est motivée par le caractère non durable de lalogistique sous sa forme actuelle.ProblématiqueAlors que nos économies modernes ont accru considérablement leur dépendance enversla logistique, son développement apparaît insoutenable au regard de nombreux faits.Donnons trois exemples. -­‐ Une progression exponentielle des flux de marchandises avec une augmentation de l’ordre de 37% des t.km transportées à l’horizon 2025 par rapport à 2005, selon le rapport Fret 2030. -­‐ Un impact environnemental majeur : le transport de marchandises est en passe de devenir l’un des principaux postes d’émission de CO2 en France (14%) et il continue de croitre de l’ordre +23% entre 1990 et 2006 alors que l’objectif global est une diminution de l’ordre de 30% en 2020 et de 80% en 2050 selon les dernières décisions européennes ; -­‐ Un report modal des marchandises en recul en France, du fait d’une divergence accrue entre l’offre de trains complets et les exigences de volume, de flexibilité, de productivité et de ponctualité des chargeurs.Face à cette situation, les progrès technologiques (motorisation ou autres) ont été ouseront absorbés par la croissance des besoins. Il apparaît cependant une piste au niveaude l’organisation de la logistique. En effet, les prestations logistiques et de transport sontà la fois peu efficientes et utilisatrices de moyens relativement polluants : plus de camionque de train, des camionnettes, etc.Nous postulons que la situation actuelle résulte du cadre dans lequel se sont organiséesles prestations logistiques et qui nous semble devoir être dépassé.Déroulement de létudeLe changement de paradigme proposé ici s’appuie sur l’idée que la logistique qui reposeaujourd’hui sur des réseaux de prestations en général dédiés devrait être pensée commeMines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           11  
  11. 11. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    un système de type Internet où les réseaux seraient interconnectés grâce à un cadre defonctionnement commun facilitant le passage des interfaces.Dans ce cadre les biens sont conteneurisés et, tels les « paquets » d’Internet, sont routéspar leur adresse PI vers leur destination en utilisant les moyens de transport, de stockageet de manutention partagés les plus efficaces. Il s’agit donc en développant une suite deprotocoles et de standards de conteneurs communicants de se diriger vers uneorganisation distribuée et ouverte. Le travail mené dans OpenFret a exploré lesconséquences de ce changement d’organisation à deux niveaux, celui de la structurationdes prestations logistiques : celui des réseaux et de l’organisation et celui d’un« routeur », ici un hub rail-route.Devant l’ampleur potentielle de ce projet, celui-ci ne peut être qu’international. C’estpourquoi l’équipe de chercheurs d’OpenFret s’est constituée autour d’une équipe enFrance, en Suisse et au Canada et en lien avec Physical Internet Initiative où sontreprésentés les pays européens, les Etats-Unis et le Canada avec des ouvertures encours vers l’Asie.RésultatsLe projet OpenFret a abouti à plusieurs résultats.Un approfondissement du concept de l’Internet Physique et la définition de ses principauxconstituants, notamment la structuration des transferts de données et de marchandisessous la forme d’un modèle structuré en couches (Open Physical Systems Interconnection,OPSI) fondé sur le modèle OSI.L’analyse du passage à l’Internet Physique sur la topologie des réseaux de prestationslogistiques et la nature des flux (concentration et diminution des t.km), par le passage deréseaux étoilés superposés au réseau maillé comme illustré par la figure suivante (horsflux internationnaux).La mise en œuvre d’une telle architecture nécessite des hubs multimodaux efficaces.Dans le cadre d’OpenFret, il a été proposé une architecture modulaire pour cet élémentclé et la modélisation globale en 3D de son fonctionnement. Ce hub traite les rames demanière séquentielle avec une zone de déchargement suivie d’une zone de chargementet en distinguant un côté Rail-Route et un côté Rail-Rail (vers les rames suivantes) àl’arrière de la figure suivante.Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           12  
  12. 12. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Ce hub rail-route transfère une suite de conteneurs PI de section compatibles avec lesconteneurs actuels. Les caractéristiques clés d’un tel hub ont ensuite été déterminées parun modèle analytique à partir d’hypothèses technologiques de temps opératoires entre45s et 60s, de mix de PI conteneurs et de taux de déchargement. Les résultatss’expriment sous la forme d’un temps de traitement par rame compris entre 15 et 60 min,une longueur de hub (partie active) de l’ordre de 200m à 600m. La meilleure performanceétant atteinte pour la solution la plus automatisée et la plus compacte avec plus de 10 000mouvements de PI conteneurs possibles par jour.PerspectivesLes perspectives de ce travail sont multiples et se déclinent aux niveaux français,européen et international. Au niveau français, une simulation des flux de grandeconsommation en France débute avec en complément des projets au niveau d’un hub. Enparallèle, une opportunité de projet coordonné Amérique – Europe est explorée pourdéfinir les standards, sans oublier le lien nécessaire à construire avec l’Asie.Ces résultats ont commencé à être diffusés au niveau national, dans des congrèsinternationaux, au niveau européen et dans un séminaire dédié de la NSF tenu àGeorgiaTech (USA) en avril 2010.Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           13  
  13. 13. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           14  
  14. 14. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    1 Introduction  Ce   rapport   est   le   résultat   d’une   réponse   des   auteurs   à   l’appel   à   idées  :   INNOFRET   «  Conception  dun  système  de  transport  de  marchandises  du  futur  ».    Cet  appel  à  idées  appartient   au   programme   de   recherche   du   Groupe   4   PREDIT   4   –   GO4   Logistique   et  transport  de  marchandises.    L’idée   centrale   d’INNOFRET   est   de   souligner   la   nécessité   d’un   système   de   transport  porte  à  porte  innovant  pour  dépasser  les  difficultés  actuelles  et  surtout  à  venir  de  la  logistique.   En   filigrane   de   l’appel   à   idées,   on   note   les   pistes   fournies   par   les  possibilités   de   report   modal   vers   des   moyens   plus   efficaces   et   plus   respectueux   de  l’environnement   en   pensant   simultanément  :   technologie,   économie   et   acceptabilité  sociale.    De  ce  fait  INNOFRET  est  un  projet  ambitieux  mais  également  prudent  avec  un  développement   progressif   en   quatre   étapes.   Ce   rapport   est   conçu   comme   une  réponse  à  l’étape  2  (la  proposition  de  l’idée  correspond  à  l’étape  1).  Il  s’agit  donc  ici  d’approfondir  les  concepts  proposés  à  l’étape  1.  La  proposition  faite  par  les  auteurs  se  fonde  sur  l’idée  originale  de  Benoit  Montreuil  de  repenser  la  logistique  et  le  transport  comme  un  Internet  :  l’Internet  Physique.  Ce  projet  se  veut  donc  une  étape  dans  le  développement  de  l’Internet  Physique.    La   motivation   pour   cette   métaphore   et   ses   principaux   attendus   seront   développés  pour  répondre  aux  antagonismes  de  la  logistique  actuelle  dans  la  partie  2  concept  et  motivation  pour  un  Internet  Physique.  La  Partie  3  le  Concept  de  L’Internet  Physique  présente  les  principes  et  les  concepts  qui  seront  ensuite  utilisés  pour  construire  les  éléments  de  l’Internet  Physique.  Le  lecteur  souhaitant  commencer  par  des  éléments  plus   concrets   pourra   sauter   cette   partie   dans   une   première   approche.   En   partie   4   ces  principes   seront   déclinés   sous   formes   d’éléments   de   base   de   l’Internet   Physique   (tels  que  les  conteneurs,  les  moyens  etc.)  mais  aussi  sa  structure  et  son  organisation.    Le  rapport  se  concentrera  ensuite  en  partie  5  sur  un  élément  clé  du  projet  OpenFret  et   de   cette   nouvelle   organisation,   l’équivalent   d’un   routeur   TCP/IP,   à   savoir   le   hub  rail-­‐route  de  l’Internet  Physique.    Après   les   conclusions   et   perspectives   dégagées   par   cette   étape   du   projet,   le   lecteur  intéressé   trouvera   en   annexe   des   éléments   sur   l’organisation   de   l’Initiative   de  l’Internet  Physique,  la  comparaison  avec  le  modèle  OSI  des  réseaux,  des  illustrations  3D  du  fonctionnement  du  hub  et  un  glossaire.  Mais  pour  commencer  pourquoi  changer  de  paradigme  en  logistique  et  en  transport  ?      Nota  :  les  éléments  de  l’Internet  Physique  ne  seront  pas  abrégés  sous  l’acronyme    IP  pour   éviter   toute   confusion   avec   l’Internet   Protocole   mais   sous   le   sigle   de   π   ou   ∏  pour  représenter  P.I.  :  Physical  Internet.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           15  
  15. 15. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    2 Contexte  et  motivation  pour  un  Internet  Physique  La   logistique   est   aujourd’hui   à   la   fois   très   performante   mais   également   très  controversée   pour   les   externalités   négatives   qu’elle   génère.   Le   premier   paragraphe  pose   ce   constat   avant   que   le   second   donne   une   piste   de   solution   à   savoir   un  changement  d’organisation  :  l’Internet  Physique.  La  phase  de  transition  sera  ensuite  abordée  depuis  le  contexte  actuel,  logistique  mais  aussi  des  TIC  associées,  jusqu’à  un  déploiement  massif  permettant  l’émergence  de  services  logistiques  innovants.  2.1 Efficacité  et  inefficacité  des  opérations  logistiques  actuelles  2.1.1 Une  performance  logistique  exceptionnelle…  La   logistique   actuelle   offre   dans   les   pays   développés   un   niveau   de   service   jamais  atteint  dans  l’histoire  de  l’humanité.  Citons  quelques  exemples  pour  s’en  convaincre.  Il   est   de   fait   possible   de   faire   livrer   un   colis   ente   les   grands   centres   économiques  mondiaux   en   24h   à   48h,   de   livrer   une   usine   automobile   en   pièces   dans   l’ordre   exacte  de   la   chaîne   de   production   avec   un   préavis   inférieur   à   deux   heures,   de   faire   venir   des  teeshirts   de   Chine   pour   quelques   centimes   la   pièce   ou   encore   de   se   faire   livrer   un  ouvrage   rare,   commandé   par   Internet,   directement   à   son   domicile.   On   pourrait  continuer  ainsi  la  liste  de  ces  services  qui  n’existaient  pas  il  y  a  encore  peu  et  dont  nos  économies   modernes   sont   devenues   si   dépendantes   pour   leur   croissance   et   leur  fonctionnement  même.    Le  développement  phénoménal  de  la  logistique  depuis  plus  de  50  ans  fut  favorisé  par  des   facteurs   de   différentes   natures   qui   se   sont   combinés   et   renforcés   pour   aboutir  aux   développements   actuels.   Nous   pouvons   notamment   citer   les   innovations  technologiques   dans   le   transport,   les   accords   commerciaux   et   l’abondance   des  ressources  naturelles  et  particulièrement  énergétiques.  Un  premier  signal  troublant  a  été   perçu   avec   une   première   hausse   significative   du   pétrole,   impliquant   une   hausse  des   coûts   de   transport,   qui   pourrait   obliger   à   une   révision   majeure   des   structures  logistiques   actuelles   et   nécessiter   une   mutualisation   des   sites   de   production,  d’exploitation   et   de   transport.   Donc   même   si,   de   nos   jours,   le   coût   du   secteur  transport  reste  peu  élevé  dans  la  chaîne  logistique  globale,  cela  pourrait  rapidement  changer.    Ce   phénomène   révèle   une   vulnérabilité   de   la   chaîne   logistique,   mais   quel   est   le  problème  fondamental  ?  Nous   faisons   ici   l’hypothèse   que   le   problème   se   situe   précisément   dans   ces   progrès  rapides   et   l’abondance   des   ressources   qui   génèrent   des   inefficacités   qui,   une   fois  énoncées   en   termes   concrets   comme   autant   d’indices   d’un   dysfonctionnement  profond  de  la  logistique,  permettront  d’aborder  un  changement  de  paradigme.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           16  
  16. 16. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    2.1.2 Au  prix  de  nombreuses  inefficacités  En  premier  lieu,  il  convient  de  souligner  que  les  supports  logistiques,  pris  au  niveau  élémentaire   (palette,   carton,   caisse   en   bois,…),   sont   relativement   anciens   et   peu  fonctionnels  à  une  exception  notable  :  le  conteneur  maritime1  décrit  par  J.  BRADFORD  DELONG   comme   «La   boite   qui   a   changé   le   monde  »   (DeLong,   2006).   En   effet,   les  palettes  et  les  cartons,  outils  les  plus  communs,  ne  sont  pas  standardisés,  protègent  assez   peu   les   marchandises   tout   en   pesant   assez   lourd   dans   le   bilan   économique   et  environnemental   sans   être   totalement   adaptés   au   besoin.   Ainsi,   la   hauteur   des  palettes  est   limitée  par  des  contraintes   d’ergonomie   et   le   fonctionnement   en   couches  outre  l’impact  sur  les  emballages  conduit  à  déplacer  de  très  nombreuses  palettes  d’un  poids  unitaire  de  27kg.  On  a  alors  pour  une  semi-­‐remorque  un  volume  de  80m3  utile  où  un  support  et  trois  couches  de  palettes  Europe  représentent  déjà  18m3,  soit  23%  du  volume  utilisé  sans  compter  les  cartons  de  conditionnement  et  naturellement  les  emballages  commerciaux  !  Cette  absence  de  conteneurisation  standardisée  est  également  un  frein  puissant  à  une  mise   en   œuvre   de   solutions   plus   automatisées   de   manutention   ou   de   stockage   des  produits.  Au   niveau   du   transport,   et   plus   particulièrement,   du   transport   routier   qui   réalise   la  très   grande   majorité   des   tonnes.km   en   France   et   en   Europe,   on   constate   qu’il   est  largement   sous   utilisé   pour   de   multiples   raisons  :   temps   d’arrêt,   trajets   à   vide,   trajets  peu   remplis   avec   ralentissements,   tournées,   etc.   Par   exemple,   en   2003   McKinnon   a  réalisé  une  enquête  sur  un  millier  de  camions  sur  24h  pour  des  produits  alimentaires  (McKinnon  et  al.,  2003)  et  dont  ils  tirent  un  ensemble  d’indicateurs.  Une  fois  ceux-­‐ci  globalisés  par  une  méthodologie  ad  hoc  (Ballot  and  Fontane,  2008),  on  aboutit  à  une  efficacité2   du   transport   de   11%   à   16%3   et   ceci   hors   effet   emballage   et  palette  susmentionné   !   Faute   de   données   globales,   le   transport   ferroviaire   n’est   pas  évalué  mais  il  est  certain,  selon  nos  données,  qu’il  aurait  des  résultats  inférieurs.    Ce   mode   de   fonctionnement   va   aujourd’hui   à   l’encontre   des   exigences   du  développement   durable  concernant   les   émissions   de   gaz   à   effet   de   serre   (GES)   qui  pèseront  particulièrement  lourd  sur  le  transport  de  fret  dans  les  années  à  venir.  En  effet,  l’objectif  est  de  réduire  les  émissions  de  GES  de  20%  en  2020,  et  de  les  diminuer  d’un   facteur   4   en   2050   (Boissieu,   2006).   Le   transport   routier   de   marchandises   a   ainsi  produit  près  de  54  MT  de  CO2  soit  13,9%  des  émissions  nationales  (hors  effet  de  la                                                                                                                  1   Malgré   le   succès   indéniable   des   conteneurs   maritimes,   il   convient   de   noter   qu’ils   ne   sont   pas  totalement  standardisés  l’Amérique  du  Nord  utilisant  une  taille  légèrement  différente  de  l’Europe.  2   La  notion  d’efficacité  est  ici  comprise  comme  le  rendement  réel  d’un  moyen  de  transport  (considéré  comme  une  machine  de  production)  par  rapport  à  son  fonctionnement  idéal.    3   Ce  chiffre  d’efficience  globale  est  obtenu  par  la  méthode  du  taux  de  rendement  synthétique  adaptée  au  transport.  Plus  précisément  :   il   s’agit  de  décomposer   l’utilisation   de   la   capacité  dans   le   temps.   Ainsi  le  camion  peut  être  inutilisé  en  moyenne  28%  du  temps  de  la  journée,  attendre  un  départ  15%,  être  en  chargement   /   déchargement     16%,   etc.   A   cela   il   convient   de   combiner   par   une   méthodologie  appropriée   les   19%   de   trajet   à   vide,   le   taux   de   remplissage,     les   détours,   les   congestions,   etc.   La  méthode  et  les  calculs  détaillés  sont  disponibles  en  utilisant  le  lien  suivant  :  http://www.box.net/shared/y6koljrqit    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           17  
  17. 17. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    biomasse)   en   2007   et   il   est   en   forte   expansion   depuis   plusieurs   décennies   (CETIPA,  2009).    Au-­‐delà  du  recours  aux  énergies  propres  et  renouvelables,  de  tels  objectifs  en  matière  de  transport  durable  nécessitent  d’optimiser  l’utilisation  des  moyens  (camion,  train,  entrepôt,  espace  urbain,  etc.),  ce  qui  aura  également  un  effet  en  retour  bénéfique  sur  les   infrastructures   existantes.   Une   meilleure   gestion   des   moyens   logistiques  actuellement   en   place   permettrait   des   économies   significatives   dans   le   nombre   de  transactions,   induisant   des   économies   énergétiques   et   un   meilleur   bilan  environnemental.    De   manière   moins   visible,   c’est   l’organisation   même   des   réseaux   logistiques   qui  génère   également   des   gaspillages   par   la   prolifération   des   transports   intempestifs  entre   des   lieux   de   production   et   de   stockage   souvent   dédiés   à   chaque   organisation   et  générant   des   allers   retours   et   des   attentes   pouvant   finalement   se   transformer   en  obsolescences,   donc   en   rebuts   de   produits.   Le   passage   par   des   prestataires,   qui  pourrait   en   partie   améliorer   le   fonctionnement   de   la   logistique,   le   masque  partiellement  du  fait  de  la  difficulté  de  trouver  pour  chacun,  sur  un  marché  atomisé,  des  synergies  entre  clients  aux  exigences  multiples  et  antagonistes.    Cette  fragmentation4  de  l’organisation  logistique  actuelle  :     - limite   la   consolidation   des   flux   (voir   les   taux   d’efficacité   des   camions,   des   camionnettes  ou  des  wagons)  et  la  mutualisation  des  moyens  ;     - augmente  les  détours  à  travers  le  fonctionnement  en  «  hub  »  qui  favorise  des   pointes  d’activités  et  qui  conduit  à  des  plateformes  surdimensionnées  car  par   rapport   à   des   pointes   d’activité   (voir   3.2.1   la   topologie   des   réseaux   logistiques)  ;       - empêche   le   report   multimodal   vers   des   moyens   de   transport   lourds   tels   que   les   trains   ou   les   navires   qui   sont   également   les   moyens   de   transport   qui   rejettent  le  moins  de  CO2  par  t.km  (Joumard,  1999)  ou  (ADEME,  2007a)  ;     - augmente  la  saturation  des  infrastructures  mais  aussi  participe  à  la  congestion   des   zones   habitées   au   premier   rang   desquelles   on   trouve   les   villes   où   le   problème  devient  de  plus  en  plus  critique  (Patier,  2002)  ;     - constitue  un  frein  puissant  à  la  mise  en  œuvre  d’innovations  pour  la  logistique   tant   celle-­‐ci   est   constituée   d’un   assemblage   d’équilibres   et   d’optimisations   locales  et  donc  précaires  où  le  changement  peut  alors  être  vu  comme  un  saut   important  et  donc  fort  peu  probable  (Bontekoning  and  Priemus,  2004).                                                                                                                    4   Il  existe  cependant  des  exceptions  aux  niveaux  des  transports  internationaux  maritimes  et  aériens   et   de   quelques   accords   de   services   entre   intégrateurs   et   entre   opérateurs   de   la  messagerie.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           18  
  18. 18. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Pour  plus  de  détail  sur  le  caractère  insoutenable  de  la  logistique  actuelle,  on  pourra  se  reporter  au  manifeste  de  l’Internet  Physique  (Montreuil,  2009)  dont  ce  paragraphe  reprend   les   éléments   principaux   ainsi   qu’aux   contradictions   pointées   dans   le   rapport  PROSPECT   (Colin   and   Bardin,   2007).   On   retiendra   de   ce   paragraphe   certes   sommaire  que   le   modèle   de   développement   de   la   logistique,   bien   qu’il   ait   été   extrêmement  bénéfique   pour   ses   usagers,   arrive   aujourd’hui   à   des   limites   qui   nécessitent   de   le  repenser,   dans   le   sens   d’une   meilleure   organisation   ainsi   que   d’une   transition   par  rapport  aux  pratiques  actuelles.  2.2 Proposition  d’une  nouvelle  organisation  :  l’Internet  Physique  La  proposition  de  réorganisation  de  la  logistique  qui  va  être  présentée  ici  se  fonde  sur  une  métaphore  :  celle  de  l’Internet.   La  métaphore,  du  grec  μεταφορά  (metaphorá,  au  sens  propre,  transport),  est  une   figure  de  style  fondée  sur  lanalogie  et/ou  la  substitution.  Cest  un  type  particulier   dimage  sans  outil  de  comparaison  qui  associe  un  terme  à  un  autre  appartenant  à   un  champ  lexical  différent  afin  de  traduire  une  pensée  plus  riche  et  plus  complexe   que  celle  quexprime  un  vocabulaire  descriptif  concret5.    2.2.1 Un  postulat  :  l’Internet  comme  métaphore  de  la  logistique  Fondamentalement  l’Internet  est  l’interconnexion  entre  réseaux  informatiques  d’une  manière  transparente  pour  l’utilisateur  qui  permet  la  transmission  de  données  sous  la   forme   de   paquets   aux   formats   standardisés   (datagrammes)   à   travers   des  équipements  hétérogènes  respectant  les  protocoles  TCP/IP.  L’Internet,  un  temps  présenté  comme  une  métaphore  des  autoroutes  de  l’information  où   chaque   élément   d’information   circule   de   manière   autonome,   a   été   une   rupture  dans   la   manière   de   concevoir   les   réseaux   de   télécommunication   et   a   débouché   in   fine  sur  une  révolution  dans  les  usages  qu’il  n’est  pas  besoin  de  décrire  ici.  Tout   comme   nos   sociétés   bénéficient   aujourd’hui   d’un   accès   transparent   à  l’information,   nous   avons   également   besoin   d’une   irrigation   logistique   très   fine   et  performante  sans  pour  autant  pouvoir  y  associer  une  consommation  exponentielle  de  ressources.  Nous   faisons   ici   l’hypothèse   que   le   retournement   de   cette   métaphore  peut   être  extrêmement  fructueux  pour  repenser  la  logistique  !                                                                                                                  5  http://fr.wikipedia.org/wiki/Métaphore    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           19  
  19. 19. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     Il  s’agit  donc,  sans  nier  les  différences  fondamentales  entre  les  données  et  les   marchandises,   de   proposer   sur   la   base   du   modèle   de   l’Internet   une   vision   progressive,   extensive   et   durable   à   même   de   remédier   aux   problèmes   associés   à   la   manière   dont   nous   déplaçons,   manipulons,   stockons,   approvisionnons,   réalisons   et   utilisons   les   biens   au   niveau   mondial   (Montreuil,  2009).    Considérons  en  effet,  les  solutions  ou  les  prestations  logistiques  actuelles  comme  un  ensemble  de  réseaux.  On  constate  alors  immédiatement  que  ceux-­‐ci  sont  hétérogènes,  pas   ou   très   peu   interconnectés   et   que   l’équivalent   du   datagramme,   c’est-­‐à-­‐dire   le  conteneur   de   20ft   ou   de   40   pieds   est   quasi   cantonné   à   un   usage  (le   transport  maritime)   et   porte   très   peu   d’information   pour   son   acheminement   notamment,   à   la  différence  de  l’entête  du  datagramme  IP.  Considérons  maintenant  que  les  marchandises  soient  encapsulées  dans  une  série  de  conteneurs.   L’Internet   Physique   a   alors   pour   mission   le   déplacement,   le   routage,   le  stockage  et  la  gestion  des  flux  de  conteneurs  de  la  manière  la  plus  efficace  possible,  en   les   acheminant,   les   composant   ou   en   les   décomposant,   en   les   synchronisant  suivant  les  besoins  et  les  technologies  de  transport,  de  manutention  ou  de  stockage.  Sans  en  faire  une  description  détaillée  qui  sera  proposée  au  paragraphe  3  portant  sur  le   concept   de   l’Internet   Physique,   on   constate   que   la   métaphore   peut   avoir   du   sens  mais  qu’elle  devra  démontrer  sa  pertinence  en  proposant  à  la  fois  une  amélioration  de   performances   déjà   élevées   mais   surtout   en   démontrant   sa   capacité   à   être   plus  durable  que  les  solutions  actuelles  en  proposant  une  meilleure  efficacité  globale.  Soyons   clair   nous   proposons   ici   de   faire   un   raisonnement   par   analogie   et   en   aucun  cas   de   faire   une   simple   transposition   des   solutions   qui   n’aurait   pas   de   sens   tant  beaucoup   d’élément   concrets   séparent   le   monde   de   la   logistique   de   celui   de  l’information.   En   d’autres   termes   un   copier-­‐coller   des   solutions   technologiques  d’Internet   ou   des   télécommunications,   d’ailleurs   très   différentes   suivant   les   pays   et  les  opérateurs  n’est  pas  envisagées.  Il  n’est  donc  pas  question  ici  d’envisager  d’utiliser  le  protocole  TCP/IP  pour  acheminer  des  conteneurs  de  marchandises  et  à  accepter  en  conséquence   de   remplacer   ceux   égarés   ou   détruits.   Nous   ne   parlons   pas  d’informatique  ou  de  télécommunication  mais  de  prestations  logistiques.    Dès   lors,   il   s’agit   de   se   poser   la   question   de   l’intérêt   à   utiliser   des   techniques   de  routage,   certainement   spécifiques,   pour   transporter   des   marchandises   dans   des  réseaux  «  compatibles  »  ouvrant  de  nombreuses  routes  alternatives  et  s’appuyant  des  outils   et   des   moyens   logistiques   qu’il   ne   s’agit   pas   de   remettre   en   cause   mais   qu’il  convient  ici  de  regarder  différemment  et  d’aider  à  interconnecter.    En  effet,  il  nous  paraît  intéressant  de  garder  les  principes   de  base  de  l’interconnexion  des  réseaux  par  l’IP  et  de  leurs  corolaires  l’encapsulation  des  données  et  un  système  d’adressage  unifié.  En  effet,  nul  ne  peut  nier  les  progrès  qui  ont  été  accomplis  dans  ce  domaine   en   transport   des   données   quelles   qu’en   soient   leurs   natures   (voix,   fichier,  etc.)  et  les  progrès  qui  restent  à  accomplir  pour  mieux  interconnecter  les  réseaux  de  prestations  logistiques.      Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           20  
  20. 20. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Ce   qui   est   donc   en   jeu   ici,   au-­‐delà   des   différences   marchandises   et   données,   c’est  l’interconnexion  de  réseaux  avec  les  enjeux  et  les  défis  techniques  qui  l’accompagne.  2.2.2 Impacts  attendus  de  l’Internet  Physique   Dans   son   acceptation   la   plus   large   le   déploiement   d’un   Internet   Physique   correspond   à   un   bouleversement   de   la   logistique   du   même   ordre   que   la   transformation   qui   a   été   opérée   en   matière   de   télécommunication   depuis   près  de  30  ans.    Le  déploiement  d’un  Internet  Physique  a  deux  objectifs  principaux  :   - d’une  part  le  dépassement  des  contradictions  actuelles  liées  à  l’organisation  de   la  logistique  et     - d’autre  part  de  fournir  un  cadre  renouvelé  et  stimulant  pour  l’innovation.     Le  premier  impact  appelé  est  celui  d’un  changement  profond  de  l’organisation  de   la   logistique,   du   transport,   de   la   manutention   etc.   par   la   conteneurisation   complète   du   fret   favorisant   l’interopérabilité   et   ouvrant   la   voie   à   une   bien   meilleure  utilisation  des  ressources  de  transport  et  de  stockage  permettant  ainsi   le   dégagement   de   marges   sur   des   infrastructures   critiques.   De   la   même   manière   que  la  réservation  d’une  ligne  téléphonique  en  mode  connecté  ne  permettait  pas   de  garantir  un  bon  usage  des  lignes  car  la  bande  passante  était  utilisée  même  en   l’absence  de  transmission  de  données,  le  fait  de  dédier  un  moyen  de  transport  ou   de  stockage  à  un  client  pour  une  prestation  est  loin  d’optimiser  ces  ressources  et   l’usage   fait   des   infrastructures.   Concrètement   cette   organisation   ouverte   et   en   réseau  vise  à  favoriser  :   - le   passage   de   la   marchandise6   au   conteneur   (une   marchandise   dans   un   conteneur);   - une  meilleure  utilisation  des  modes  de  transport  et  des  moyens,  ce  qui  a  un   impact   économique   mais   aussi   environnemental   certain   par   la   réduction   significative  des  moyens  et  des  émissions  à  fret  constant  ;   - la   rupture   de   charge   par   son   optimisation   du   fait   de   la   standardisation   des   conteneurs   permettant   une   automatisation   et   une   approche   de   l’inter   modalité  d’une  manière  efficace  ;   - un   changement   de   topologie   des   réseaux   de   prestation   logistique   du   «  multi  étoilé  »  au  «  maillage  »  ;   - un  découplage  entre  service  et  moyens  employés.  Le  second  impact  visé  correspond  à  une  stimulation  de  la  recherche  et  de  l’innovation  dans   le   domaine   des   services   logistiques   mais   aussi   des   conteneurs   de   la  manutention,   de   la   mise   en   rayon,   de   la   livraison   à   domicile,   du   conditionnement,   des  couples  produit  service.  Parmi  les  innovations  attendus  :                                                                                                                  6   La   notion   de   marchandises   s’entend   comme   «  tous   biens   licites   appréciables   en   argent  susceptibles   d’être   l’objet   de   transactions   commerciales  »   (Arrêt   CJCE,   Commission   c/  Conseil,  1968).    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           21  
  21. 21. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique     - l’ajout   d’étiquettes   informatiques   permettant   d’ajouter   de   l’  «  intelligence  »  au  mouvement  des  conteneurs  ;   - une   stimulation   de   l’innovation   dans   la   définition   «  ouverte  »   de   conteneurs  et  des  moyens  de  manutention  ;   - la   définition   d’algorithmes   de   routage   adaptés   aux   objets   physiques   en   lieu  et  place  des  problèmes  de  transport  ;   - un   meilleur   fonctionnement   des   chantiers   intermodaux   du   fait   de   la   transmission  d’information  à  l’avance  sur  les  opérations  à  entreprendre  ;       - le  développement  de  nouveaux  modèles  économiques  ;   - la  restructuration  des  prestataires  3PL  et  des  transporteurs  ;   - le   retour   sur   la   conception   des   produits  :   compression,   décompression,   dématérialisation   et   rematérialisation   par   transfert   de   droits   et   de   composants  clés,  etc.  2.3 Place  des  TIC  dans  la  logistique  et  par  rapport  à  l’Internet  Physique    La   métaphore   de   l’Internet   sur   des   éléments   physiques   ne   signifie   pas   que   les  technologies  de  l’information  en  sont  excluent.  Bien  au  contraire,  l’Internet  Physique  s’appuiera   largement   sur   les   TIC   pour   en   tirer   le   meilleur   parti   du   fait   de  l’interconnexion  physique  des  prestations  logistiques.    Les  technologies  de  l’information  et  de  la  communication  (TIC)  sont  déjà  devenues  un  facteur   critique   de   succès   des   stratégies   industrielles   et   logistiques.   Comme   le  souligne  Philippe  Pierre  Dornier  (Dornier  and  Fender,  2003),  le  concept  de  gestion  de  la   chaîne   logistique   ouvre   une   nouvelle   dynamique   de   développement   pour   la  logistique  en  proposant  un  cadre  de  travail  à  trois  facettes  :     -­‐ Un   mode   de   traitement   très   intégré   des   flux   depuis   les   approvisionnements   jusquà  la  distribution  physique.  En  cela,  le  concept  nest  pas  révolutionnaire.     -­‐ Une  instrumentation  de  la  gestion  intégrée  des  flux  grâce  aux  technologies  de   l’information   qui   tiennent   compte   de   ce   chaînage   sous   ses   aspects   stratégique,   tactique  et  opérationnel.     -­‐ Une  reconfiguration  nécessaire  de  lorganisation  logistique,  des  métiers  et  de   la  pratique  quotidienne  des  activités  de  gestion  des  flux.    Le   deuxième   point   souligne   bien   l’une   des   idées   fondamentales   des   approches  contemporaines  de  la  gestion  de  la  chaîne  logistique,  à  savoir,  que  l’on  peut  améliorer  le   service   à   la   clientèle   tout   en   diminuant   les   coûts   en   remplaçant   une   partie   des  stocks   de   matières   premières,   d’encours   et   de   produits   finis   ainsi   que   plusieurs  manipulations   de   ces   produits   par   de   l’information   fiable   et   à   jour   sur   l’état   et   les  besoins   du   système   industriel   et   logistique.   Ce   postulat   n’est   pas   étranger   à  l’émergence   d’une   offre   pléthorique   liée   aux   TIC   (produits,   services)   spécifique   à   la  gestion  logistique.  C’est  pourquoi,  si  l’on  souhaite  aborder  la  question  des  TIC,  il  est  préférable  de  le  faire  selon  la  typologie  suivante  :     -­‐ les  systèmes  informatiques  et  télématiques,     -­‐ les  infrastructures  et  les  standards  d’échange  de  données   -­‐ les  applications  industrielles  et  commerciales.  Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           22  
  22. 22. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    D’un  point  de  vue  chaîne  logistique,  on  s’intéresse  plus,  en  général,  aux  deux  derniers  niveaux.   En   effet,   le   premier   niveau   est   du   ressort   des   spécialistes   en   informatique   et  en  télécommunications  ;  de  ce  fait,  il  n’est  pas  essentiel  que  le  logisticien  le  maîtrise  parfaitement.  Néanmoins,  comme  ce  niveau  est  directement  lié  à  la  spécification  des  architectures   de   traitements,   de   données   et   de   communications   du   système,   il  importe   de   tenir   compte   des   volumes   de   transactions   à   traiter,   des   temps   de   réponse  nécessaires  pour  fonctionner  efficacement,  de  la  précision  requise  dans  les  saisies  et  les   échanges   électroniques   de   données,   des   volumes   de   données   à   mémoriser,   de  l’intégrité   des   bases   de   données…   Il   s’agit   d’un   préalable   quant   au   bon  fonctionnement  de  la  dimension  informationnelle  de  la  chaîne  logistique.    Si  l’on  considère  une  représentation  schématique  d’une  chaîne  logistique  de  la  grande  consommation,   présentée   en   Figure   1,   on   peut   intuitivement   identifier   les   besoins  minimaux  en  TIC  pour  assurer  une  gestion  élémentaire  de  cette  chaîne  :     -­‐ au   niveau   de   chaque   maillon   de   cette   chaîne,   il   faut   d’une   part   pouvoir   identifier   les   articles   qui   y   sont   traités   (unités   consommateur,   unités   logistiques,…)   et   d’autre   part   mettre   en   œuvre   des   applications   à   même   de   gérer  ces  articles  en  fonction  de  l’activité  affectée  au  maillon  considéré  ;   -­‐ entre   chaque   maillon,   il   faut   pouvoir   échanger   des   données   de   manière   ascendante   et   descendante   et   avoir   des   applications   à   même   de   communiquer   entre  elles.     Figure  1  :  représentation  schématique  d’une  chaîne  logistique  Les   infrastructures   et   les   standards   d’échange   de   données   sont   au   cœur   des  communications   entre   partenaires   commerciaux.   Ils   incluent   trois   technologies   de  base   :   la   codification   des   produits   et   des   emballages,   le   symbolisme   des   codes   à  barres  ou  via  un  tag  RFID  et  l’Echange  de  Données  Informatisé  (EDI).    En   fait,   l’EDI   fournit   le   moyen   de   transmettre   de   grandes   quantités   de   données  transactionnelles   entre   partenaires,   les   codes   d’identification   donnent   une  signification   à   ces   données   et   les   codes   à   barres   ou   tag   RFID   permettent   d’attacher  des   données   à   des   biens   physiques.   Pour   que   ces   technologies   soient   efficaces,   elles  doivent  naturellement  s’appuyer  sur  des  standards  internationaux.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           23  
  23. 23. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    Toutefois,   il   reste   à   surmonter   plusieurs   obstacles   à   une   utilisation   plus   étendue   et  sans   rupture   des   TIC   dans   la   logistique   du   transport   des   marchandises,   notamment  linsuffisance   de   la   normalisation   dans   les   échanges   dinformations   inter   sectorielle,  et  les  compétences  inégales  des  acteurs  du  marché  dans  lutilisation  des  TIC  (Ballot  and  Fontane,  2009).  Les  prescriptions  légales  peuvent  également  freiner  lutilisation  des  TIC.  En  outre,  la  sûreté  des  données  et  les  questions  liées  à  la  vie  privée  doivent  être  aussi  prises  en  compte.    Néanmoins,   les   technologies   avancées   dinformation   et   de   communication   (TIC)  peuvent  apporter  une  contribution  capitale  à  la  co-­‐modalité  en  améliorant  la  gestion  des   infrastructures,   du   trafic   et   des   flottes,   en   facilitant   le   suivi   et   le   traçage   des  marchandises   sur   les   réseaux   de   transport   et   en   améliorant   la   connexion   des  entreprises   et   des   administrations.   Ainsi,   la   Commission   des   Communautés  Européennes   (European  Commission,   1997),   dans   sa   communication7   de   2008,   sur   la  logistique  du  transport  de  marchandises,  mentionne  le  concept  de  «  fret  en  ligne  »  et  évoque  la  vision  dun  flux  dinformations  électronique  «  sans  papier  »  associant  le  flux  physique  des  marchandises  à  un  sillage  virtuel  sappuyant  sur  les  TIC  qui  :  «  comporte  la   capacité   à   assurer   le   suivi   et   le   traçage   des   marchandises   tout   au   long   de   leur  acheminement,   quel   que   soit   le   mode   de   transport,   et   à   automatiser   léchange   de  données  relatives  au  contenu  à  des  fins  réglementaires  et/ou  commerciales,  sachant  que  ces  opérations  seront  rendues  plus  commodes  et  moins  coûteuses  par  des  technologies  telles   que   lidentification   par   radiofréquence   (RFID)   et   lutilisation   future   de   système   de  localisation   par   satellite   type   Galileo  »   (European  Commission,   2008).   Les  «  marchandises  »  devraient  être  identifiables  quel  que  soit  le  mode  de  transport.    Tout   cela   implique   donc   la   mise   en   place   dinterfaces   normalisées   dans   les  divers   modes   de   transport   et   leur   interopérabilité  :   une   interconnexion  universelle.  L’architecture   des   systèmes   est   un   élément   clé   lorsque   différentes   organisations  souhaitent  coopérer  autours  de  systèmes  d’informations.  Si  l’on  regarde  le  marché  du  fret,  une  architecture  de  transport  commune  est  nécessaire  si  l’on  souhaite  dépasser  les  problèmes  de  manque  d’interopérabilité  et  de  compatibilité  des  systèmes.  C’est  à  cette   condition   que   selon   (Giannopoulos,   2004),   il   est   possible   d’obtenir   une  compatibilité   et   une   consistance   de   l’information   délivrée   aux   utilisateurs   finaux   à  travers   différents   medias,   et   d’avoir   une   meilleure   intégration   et   une   meilleure  coordination  des  services.  Plusieurs   initiatives   ou   démarches   prospectives   par   mode   ont   été   initiées   dans   ce  sens   du   développement   d’architecture   pour   les   Systèmes   de   Transport   Intelligents  (STI).   Ainsi,   on   peut   mentionner,   la   mise   en   œuvre   dun   système   pour   léchange  dinformations  des  navires  vers  la  terre,  de  la  terre  vers  les  navires  et  entre  toutes  les  parties,  à  laide  de  services  tels  que  SafeSeaNet,  LRIT  (Long-­‐range  Identification  and  Tracking  -­‐  systèmes  didentification  et  de  suivi  des  navires  à  grande  distance)  et  AIS  (Automatic   Identification   System   -­‐   système   didentification   automatique)   qui   devront                                                                                                                  7     Cette   communication   est   une   révision   du   livre   blanc   publié   en   2001   sur   le   transport   marchandise  en  Europe  à  l’horizon  2010.    Mines  ParisTech,  EPFL  -­‐  TRACE,  Université  Laval  –  CIRRELT           24  
  24. 24. OpenFret  :  contribution  à  la  conceptualisation  et  à  la  réalisation  d’un  hub  rail  route  de  l’Internet  Physique    permettre   à   terme   une   navigation   et   une   logistique   maritime   plus   sûre   et   plus   rapide  qui  améliorera  lintégration  de  ce  mode  de  transport  dans  la  chaîne  modale.  Le   déploiement   de   systèmes   tels   que   RIS   (River   Information   Services   –   systèmes  dinformation   fluviale),   ERTMS   (European   Rail   Traffic   Management   System   -­‐   système  européen   de   gestion   du   trafic   ferroviaire),   TAF   (Telematic   Applications   for   rail  Freight  -­‐ €

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